基于单片机的led点阵显示屏设计

基于单片机的led点阵显示屏设计内容摘要：

的，然后快速的显示完 16行，并重复 许多次。 但是如果 驱动电路和驱动程序设计不够好 ，容易造成亮度低，闪烁等问题。 事实上利用动态显示并不是让需要亮的灯常亮，而是因为发光二极管的余晖效应和人眼的视觉暂留，让我们感觉到他们是常亮的。 最关键的的是如何恰当的提取每个字符的字模。 目前有许许多多可以完成取模的软件，本次设计采用的是 pc2020取模软件。 打开软件后首先要最取模的 参数进行详细的设置，规避取模参数与程序不 相符造成乱码的现象。 这里我采用的取模参数为宋体、粗体、左移一位，取模方式：逐行式逆向阳码，汉子需要的点阵大小为 16*16。 当为数字或者英文取模时这款软件能自动将字符的宽度减少一半。 设置好取模参数后，在文字输入框内输入“电”后在上面的预览框内能看到字符的效果然后点生成字模。 最后把下面的字模 复制到程序中的相应位置。 图 11 字模 选项设置 姓名：付文星 论文题目： 基于单片机的 LED 点阵显示屏设计 8 图 12 软件提取字符字模 行驱动我采用 2块 74ls138级联组成 一个 416译码器。 本设计显示屏每行有 64个 led灯 ，每行的显示电流 较大， 138的驱动能力有限， 因此在 138译出引脚 后 连接 P_MOS 管 4953， 4953为 行驱动管， 每片 4953分别 可以帮助 我们 驱动两行。 8个 4953的每一个输出引脚加起来一共有 16个输出引脚，每个输出引脚分别 分别 接 led显示屏一个行 且接一个 33K的电阻电阻的另一端接地。 由于单片机芯片很脆弱，为了保证产品长时间无故障运行，所以在 74LS138的数据选择端接到 一个 74hc245的数据引脚。 74HC245是八路缓冲器，可以实现数据的双向异步通信。 在将 245数据输入引脚接到单片机上，不仅可以消除上下行数据的相互影响 ，而且可以保证芯片的不被损坏。 整体驱动原理框图如图 13所示，电路图如图 14所示。 图 13 驱动电路原理图 2020 届电子信息科学与技术专业学士学位毕业论文（设计） 9 图 14 行驱动器 电路图 列的驱动 我用 8片 74LS595级联， 应为 595可以无限级联 ，因此 很节省数据口。 总共 只需3个数据引脚，分别为 串行数据引脚、时钟引脚和锁存引脚。 8片 74LS595共用 CLK(时钟引脚 )、RCLK（锁存引脚）。 第一块 595 的 SER接到单片机的列驱动 数据引脚，后面的每块 595的 SER引脚接前面的 QH1引脚。 74LS595 的 1 0脚 接电源， 13脚使能引脚接 地 ，图 15为 列 驱动器原理图。 图 15 列驱动器 4 系统 总体 设计 本设计主要 是为了使 LED点阵显示屏能够显示静态显示字符，和动态显示字符，为了使显示的内容变得丰富，添加可以实时显示时间、 日期 和温度。 源程序采用 Keil uVision4编写的C 程序 ，实现 了用 LED 点阵显示屏显示 相关字符， 实现 了 从 向左流 动显示以及静态显示 文字 、时间 、设置、温度，还实现了时间的向上翻页显示。 采用了模块化编程思想，源程序主要包含主程序、延时程序、 设置程序、时钟翻页显示程序、静态 显示程序、 动态显示程序、时间日期采集程序以及 温度采集 调整 程序 和字符的 字模数据库。 本系统 采用一个 STC12C5A60S 一个时钟芯片 DS18B一个温度芯片 DS18B 4个按键 及 一个 使用 标准 08 接口的 16*64 显示屏。 16*64的显示屏采用了两个 74LS13 2个 74HC24 8个 74LS59 8个 P_MOS管 495 16个 8 8LED点阵显示屏 组成的 点阵单元板。 DS1302， DS18B20官方 都 有 驱动 程序，可以找到相关 的姓名：付文星 论文题目： 基于单片机的 LED 点阵显示屏设计 10 头文件， 因此工作重心在主函数的编写。 主函数的编辑有三个重要的部分 ： 其一是如何驱动显示屏静态显示、向左移动显示以及时钟的翻页显示 ； 其二是怎么 把如何采集时钟芯片和温度传感器的数据以及如何把采集到的数据和显示程序有机的结合；其三是 按键程序以及相应的调整时间程序。 程序主要由开始、各个模块的初始化程序、显示程序 、 按键程序 等构成。 当接通电源是 ， 单片机开始工作。 首先 各个模块的初始化 ， 先是 P0和 P3口的初始化，然后是 时钟芯片进行初始化， 接着是从时钟芯片中读取所有的信息，接着是读取温度信息，最后是 定时器 和 中断 的 初始化。 初始化完成后进入正常工作的系统循环 读。 首先是向左流动显示20**年 *月 *日星期 * 时间 **： **： **。 流动显示完后静态显示时间 ，静态显示时间 时，秒采用向上翻页显示。 静态显示时间一段时间后，向左移显示温度，当温度显示左移动到相应位置是静态显示温度 4S。 然后继续左移显示“电信一班毕业设计”。 以上为整个程序的循环。 按键 调用中断判断程序， 进入设置日期时间由设置键对应的中断决定 ， 当进入设置后在加、减和返回功能键的按键操作才为有效操作 ，分别调用自己的子程序。 图 16为 系统整体流程图。 图 16 系统整体流程 设置日期和时间 开始 初始化 开始读取 时间温度 设置时间 左移显示年月日星期时间 静态显示时分向上翻页显示秒 左移显示温度 2020 届电子信息科学与技术专业学士学位毕业论文（设计） 11 5 系统调试 硬件调 试 本系统的电路比较复杂，涉及的模块比较多，其中包括时钟模块，温度模块，单片机最小系统模块， LED 点阵显示屏模块，因此对于焊接也有着较高的要求，整个电路系统中只要有一处出现错误，就会对整个系统造成很大的影响。 轻则显示乱码，严重的话会造成器件的损坏，甚至导致整个电路短路。 在制作硬件电路之前，首先要在 PROTEL里面画出每个小系统的硬件模块的原理图，便于焊接和编程时查找接口和调试纠错。 确定整个系统原理图无误后开始进行焊接，每一步的元器件的焊接都要按照顺序逐步的进行，一定要保证完全正确的前提下再进行下一步的操 作，就能够将错误几率控制到最低避免焊好后有许多问题，甚至调试时烧坏元器件。 如图 5 所示，这里测试控制板 是否 能 够正常的 驱动本系统 中的 16*64点阵 显示屏，为全部点亮的情况，可以看到 LED 屏幕的显示效果， 并且测试出 LED点阵完好 无坏点， 所有的 led灯均能正常发光， 结果表明显示屏电路运行正常、可靠，控制板 焊接正确 能正常的驱动 显示屏。 图 17 LED点阵全屏点亮 软件调试 本系统的程序编写相当复杂而繁琐，在编写程序的时候遇到了很多的问题，在调试时也多次修改程序，直到程序能够正常写入并运行。 为了得到更好的测试效果，首先编写全屏点亮和全屏关闭程序，然后是静态显示文字程序，然后在编写静态显示加移动显示和向上翻页显示程序，最后在加时钟温度。 最后经过很多次修改，尤其是针对静态显示程序和移动显示程序，一字一句的修改，一点一滴的整合程序，才逐步解决了在程序上出现的问题。 在调试程序时 ， 采取分模块调试 ，首先是调试能否正常显示文字、英文之母、简单的图片以及数字。 确定静态显示模块、左移显示模块、上移显示模块、时间显示模块没有问题后开始，将各个模块有机的融合到一起。 在调试程序的时候出现了许许多多各种各样的问题，进 过不断的改进，最终调试成功。 姓名：付文星 论文题目： 基于单片机的 LED 点阵显示屏设计 12 图 18 各模块程序显示效果 以下将总结两个在程序调试过程中出现的问题和解决方案： 出现的主要的问题是：写入程序后， LED点阵显示屏无法正常显示花屏。 解决方案是：通过修改显示程序，修改字模，调整延时可以解决该问题。 因为动态扫描的周期长、速度慢，扫描频率太慢无法看上去频闪，或无法正常显示。 出现的主要的问题是：按下按键后，单片机无法识别按键和按键不灵。 解决方案是：按键的功能和程序里定义功能的接口不匹配，可以在程序里调整相关接口定义。 按键不灵，加入按键防抖。 下 图为调试完成后的实际显示效果图，由于拍摄设备比较简陋，移动显示稍显模糊，实物显示效果很好，不频闪，不花屏。 2020 届电子信息科学与技术专业学士学位毕业论文（设计） 13 6 结语 通过本次毕业设计，我收获了很多元器件的相关知识，也学习了很多科学研究思路，对STC12C5A60S2芯片、 8*8的 LED点阵模块， 74HC595， 4953， 74HC245， 74HC138等芯片有了更进一步的了解。 同时对 keil uvision Protel9 Proteus等软件的操作也更加熟练，弥补了很多软件操作方面的理论知识的不足。 通过此次理论结合实际的过程的 训练，我提高了理论结合实际的能力。 总之，通过这次动手设计与操作，找到了自己在实践方面的不足，也学到了很多理论结合实际的知识，提高了自己动手编程的能力，焊接技术也得到了提升，同时提升自己解决实际问题的能力。 姓名：付文星 论文题目： 基于单片机的 LED 点阵显示屏设计 14 致谢 经过几个月的努力 学习，认真钻研 和坚持不懈下，我的毕业论文已经到了收尾阶段。 在完成毕业设计的过程中，我认为自己还 缺乏实践经验 ， 理论融合实际的能力也有所欠缺。 在杨宝亮师的细 心指导下，一点一点的 完成了整个毕业设计。 同时也对 帮助过我的 各位同学表示感谢，在这次的设计中 我们 互相鼓励，共同探讨和解决设计中遇到 的问题，不但相互得到了提高，也增强了我们的团队意识。 在老师指导毕业设计的过程中，我提高了理论联系实际的能力，感受到了严谨的学风和工作作风，学会了理论结合实践方法，让我受益匪浅。 感谢为评阅本文付出辛勤劳动的所有老师评委 ! 最后，再一次衷心感谢所有关心和帮助过我的人们。 2020 届电子信息科学与技术专业学士学位毕业论文（设计） 15 参考文献 [1] 李秀忠 .大屏幕 LED显示屏控制系统设计 [J].现代电子技术 , 2020, 35(19): 135138. 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