基于单片机的led点阵电子显示屏_毕业设计(编辑修改稿)

基于单片机的led点阵电子显示屏_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

83。 19 参考文献 20 附录 21 基于单片机的 LED 点阵电子显示屏设计 电子信息工程技术 指导老师 彭高丰 学生姓名 黄慧敏 摘要： 电子显示屏的应用范围越来越广泛，它作为一个重要的宣传平台，已经受到全社会的普遍认可。 本课题以单片机为控制核心，通过 8 8LED 电子显示屏及相关的外围电路，设计制作了一个 16 32 点阵 LED 电子显示屏。 该设计介绍了基于 AT89C55 单片机点阵显示屏的设计方案，阐述了 16 32 点阵 LED 显示屏的设计原理和电路，详细叙述了系统硬件、软 件设计的具体实现过程。 论文重点阐述了显示模块及相关驱动模块等的模块设计思路与制作方法。 软件部分同样也采用模块化的设计思想，包括中断模块、显示模块，并采用汇编语言编程实现。 系统能清晰的图文伴随跑马形式移入移出显示等功能。 在实际设计调试过程中，通过肉眼观察该显示屏显示的图文是否稳定、清晰无串扰，查找造成图文不清晰的根源，确定调整方案，尽可能的使显示图文与要求相符合。 关键词： AT89C55 单片机； LED；点阵显示；动态显示；汇编语言。 Abstract ： LED electronic display screens, which are applied more and more widely,have been generally accepted by the whole society as an important propagandistic platform,In this work,a digital 16*32 dot matrix LED electronic display screens was designed and made from a 8x8LED electronic display screen and the related peripheral circuits ,with a microcontroller as the controlling core. The thesis introduces the design of a dot matrix display based on AT89C55 the design ideas of 16*32 dot matrix LED display,and expounding the realization process of system hardware and software design in thesis focuses on the design ideas and making of modularization of display module and related driving design including interrupt module and display module is also the idea of modularization,and it es true by the application of a simple and popular language can achieve the function of a clear graphic with Happy Valley with movingout and movingin the actual design and debugging process,they observe the stability of the pictures on the scream through eyes,and find if they are clear without any interference,and work out the reasons why the pictures are not clear,then adjust the plan and make the pictures match to the requirements as mach as possible. Ke y words: AT89C55 Micro Controller Unit。 LED。 Lattice display。 Dynamic display。 Assembly language. 第一章 系统整体设计方案 需要实现的功能 设计一个室内用 1632 点阵 LED 图文显示屏，要求在目测条件下 LED 显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显 示图形或文字应稳定、清晰无串扰。 图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式。 方案论证 从理论上说，不论显示图形还是文字，只要控 制与组成这些图形或文字的各个点所在位置相对应的 LED 器件发光，就可以得到我们想要的显示结果， 这种同时控制各个发光点亮灭的方法称为静态驱动显示方 式。 1632 的点阵共有 512 个发光二极管，显然单片机没有这么多端 口，如果我们采用锁存器来扩展端口，按 8 位的锁存器来计算， 1632 的点阵需要 512/8=64 个锁存器。 这个数字很庞大，因为我们仅仅是 1632 的点阵，在实际应用中的显示屏往往要大的多 ，这样在锁存器上花的成本将是一个很庞大的数字。 因此在实际应用中 的显示屏几乎都不采用这种设计，而采用另一种称为动态扫描的显示方法 [1]。 动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮， 这样扫描驱动电路就可以实现多行（比如 32 行）的同名列共用一套列驱动器。 具体就 1632 的点阵来说，我们把所有同一行的发光管的阳极连在一起，把所有同 一列的 发光管的阴极连在一起（共阳的接法），先送出对应第一行发光管亮灭的数 据并锁存，然后选通第一行使其燃亮一定的时间，然后熄灭；再送出第二行的数据并 锁存，然后选通第二行使其燃亮相同的时间，然后熄灭； …… 第十六行之后又重新燃亮第一行，这样反复轮 回。 当这样轮回的速度足够快（每秒 24 次以上），由于人眼的视觉暂留现象，我们就 能看到显示屏上稳定的图形了。 采用扫描方式进行显示时，每行有一个行驱动 器，各行的同名列共用一个列驱动器。 显示数据通常存储在单片机的存储器中 ，按 8 位一个字节的形式顺序排放。 显示时要把一行中各列的数据都 传送到相应的列驱动器上去，这就存在一个显 示数据传输的问题。 从控制电路到列驱动器的数据 传输可以采用并行方式或串行方式。 显然，采用并行方式时，从控制电路到列驱动 器的线路数量大，相应的硬件数目多。 当列数很多时，并行传输的方案是不可取的。 采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根 信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。 但 是，串行传输过程较长，数据按顺序一位一位地输出给列驱动器，只有当一行的各 列数据都已传输到位之后，这一行的各列才能并行地进行显示。 这样，对于一行的 显示过程就可以分解成列数据准 备（传输）和列数据显示两个部分。 对于串行传输方 式来说，列数据准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下，留给行显示的时 间就太少了，以至影响到 LED 的亮度。 解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时 间矛盾问题，可以采用重叠处理的方法。 即在显示本行各列数据的同时，传送 下一行的列数据。 为了达到重叠处理的目的，列数据的显示就需要具有锁存功能。 经过上述分析，可以归纳出列驱动器 单片机 列驱动器 行驱动器 LED 显示点阵 电源 图 11 显示屏电路框图 电路应具备的主要功能。 对于列数据准备来说 ，它应能实现串入并出的移位功能； 对于列数据显示来说，应具有并行锁存的功能。 这样，本行已准备好的数 据打入并行锁存器进行显示时，串并移位寄存器就可以 准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。 图 11 为显示屏电路实现的结构框图。 第二章 系统硬件部分设计 由于图文屏的控制电路采用单片机方案，控制功能的实现应在硬件和软件两方面进行折中。 单片机及相应软件，主要负责存储（或生成）显示数据、安排控制信号的定时与顺序等。 但是单片机的接口数量少，驱动能力不强，必须扩展一定的硬件电路，才能满足显示屏的需要。 系统 硬件部分电路大致上可以分成稳压电源、单片机系统及外围电路、列驱动器电路、行驱动器电 路和 LED 显示屏电路五部分。 2． 1 电源设计 稳压电源的功能是把来自电网的 220V 交流电压转变为所需的、稳定的直流电压。 它由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图 21 所示： + 电 源 + 整 流 + 滤 波 + 稳 压 + u1 u2 u3 uI U0 _ 变压器 _ 电 路 _ 电 路 _ 电 路 _ u1 u2 u3 uI U0 0 t 0 t 0 t 0 t 0 t （ a）稳压电源的组成框图 （ b）整流与稳压过程 根据要求所确定的稳压电源的电路形式如图 22 所示。 图中变压器 T 将来自电网的 220V 交流电压变换为整流电路所需要的 交流电压，再经整流电桥（ 4 个二极管） D1 将交流电压变换成脉动的直流电压，随后电解电容器 C1 将脉动直流电压中的大部分纹波加以滤除，以得到较 为平滑的直流电压。 为了得到改善的纹波电压，再将直流电压通过电容 C2，然后经集成稳压器 IC1 稳压，在输出端得到稳定的5V 直流电压。 这时，在输出端接上电容 C3，用以滤除输出端的高频信号，改善负载的瞬态响应，最后即可得到所需的、稳定的直流电压。 电路最后接入的发光二极管用做电源指示灯。 T2 20 V ～ 7 .5 VC31 04C21 04V i n1GND2V o ut3I C 17 80 5R11 00 ΩV C C1234D1B R I D G EC11 00 0 uSS W D2L E D+_ 图 22 电源电路 2． 2 单片机系统及外围电路 2． 2． 1 单片机的选择 单片机采用 89C55 或其兼容系列的芯片进行控制， 它负责控制整个电路以及相应的程序的运行、以及给屏体电路部分发送命令。 这里我们选择了内含 20K 字节Flash 的 AT89C55，因为我们只需要显示特定的图形，文字和时间，温度，需庞大的字库，因此 20K Flash 已经可以满足字库储存的需求，不需要扩展外存储器。 在便携式产品中大有用武之地 [2]。 2． 2． 2 AT89C55 芯片介绍 采用 AT89C55，它是美国 ATMEL 公司生产的低电压，高性能 CMOS8 位单片机，片内含20kbytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器（ ROM）和 256*8bytes 的随机存取数据存储器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标 准 MCS51 指令系统及 8052 产品引脚兼容，片内置通用 8 位中央处理器（ CPU）和 Flash 存储单元，功能强大 AT89C55图 21 稳压电源的组成框图及整流与稳压过程 单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。 虽然 AT89S52 的 ISP 下载功能非常优秀，但它只有 8KROM，由于本设计的程序代码比较多，所以选用 AT89C55（具有 20KROM）。 主要性能参数： 与 MCS51 产品指令和引脚完全兼容 20K 字节可重擦写 Flash 闪速存储器 1000 次擦写周期 全静态擦写周期： 0Hz— 33Hz 三级加密程序存储器 256*8 字节内部 RAM 32 个可编程 I/O 口线 三个 16 位定时 /计数器 8 个中断源 低功耗空闲和掉电模式 功能特性概述： 这个 AT89C55 的是一种低功耗，高性能 8 位 CMOS 单片机，具有 20K 字节可重擦写 Flash闪速存储器，该设备是采用 Atmel 的高密度非易失性内存技术，并与业界标准 80C51 指令集和引脚兼容，片上闪存程序存。