电子课程设计LED点阵电子显示屏的设计.docx

1、电子课程设计LED点阵电子显示屏的设计装订线 LED点阵电子显示屏的设计简述：LED点阵显示系统，以AT89S52单片机为核心，由键盘控制模块、串口通信模块、LED屏幕显示模块等组成，实现了对星期、年月日、时分秒的显示、本系统不仅可以实现题目要求的基本功能，同时发挥部分也能得到完全的实现，最主要是通过对PC机的实时修改和键盘控制，都能实现LED显示屏内容的改变，并且有一定的创新功能。 关键词：LED点阵电子显示屏 单片机 键盘控制一、选用器材Led8*8点阵屏绿色5个，74LS373三态输出的八D 透明锁存器型号，tPd PD5个，带公共端的8电阻排(排阻)1个，AT89C52单片机1个，74

2、LS138型号3线8线译码器1个，石英晶振1MHz1个，电容30pF3个，电阻10K欧1个，按钮6个，+5V电源1个二、设计方案1、实验功能 从实验功能的实现上我们考虑的是：首先要满足基本的要求，例如显示时分秒，年月日，可修改，除此之外我们还考虑到一些比较美观的而且使用的功能，例如信息的左右滚屏循环显示等。以下便是我们的实验功能部分的内容。（1）实验部分实验功能1：自制一台简易8行*32列点阵显示的LED电子显示屏，能显示数字。实验功能2：自制显示屏控制器，扩展键盘和相应的接口实现多功能显示控制实验功能3：实现实时时间的显示，显示屏数字显示，时：分：秒，例如(12：24：30)；星期的显示，例

3、如(SUN.)；年月日的显示，例如(20110504)。实验功能4：显示屏通过按键切换显示星期，年月日，时间。（2）发挥部分发挥功能1：实现信息的左右滚屏显示，预存信息的定时循环显示。发挥功能2：信息具有掉电保护。发挥功能3：实现和PC机通讯，通过PC机串口直接对显示信息进行更新。发挥功能4：其他发挥功能。2、总体方案（1）工作原理利用单片机AT89S52作为本系统的中控模块，通过其自身的程序，把数据传输到显示模块，实现日历的显示。点阵LED电子显示屏显示器为显示模块，把单片机传来的数据显示出来，并实现滚动显示。同时，按键模块可以用来实现各种模式的切换以及操作。（2）总体设计以下为该电路的整体

4、电路图设计方案：图1 系统总电路图该电路以LED为核心，配合52单片机以实现时间显示功能。点阵LED电子显示屏显示器为主要的显示模块，把单片机传来的数据显示出来,并且可以实现滚动显示。在显示电路中，主要靠按键来实现各种显示要求的选择与切换。主要分成显示模块，复位模块，晶振模块等模块。3、方案论证（1）显示部分:显示部分是本次设计最核心的部分，对于LED8*8点阵显示有以下两种方案：方案一：静态显示，即将每个二极管的状态分别用1和0表示，0则无电流，为暗，1则有电流，为亮。若给每个二极管一个驱动电路，一个图像输入后，所有LED的状态保持到下一个图像。对于静态显示方式，所需的译码驱动装置很多，引线

5、多而负责，成本高，可靠性也低。方案二：动态显示，即对每一个LED屏进行分割，对组成图像的各个部分分别显示，这样利用人眼的暂留效应和发光二极管发光时间的长短，也同样可以实现显示功能，这样就可以避免静态显示出现的问题。但是，设计上如果处理不当，容易造成图像闪烁的问题，因此合理的涉及要保证驱动电路容易实现而且保证图像稳定补闪烁。动态显示采用多路复用技术的动态扫描显示方式，我们发现，当扫描刷新频率(发光二极管的停闪频率)为50Hz，发光二极管导通时间大于等于1ms时，显示亮度好，无闪烁。鉴于以上原因，我们采用方案二。（2）数字时钟本实验采用软件实现数字时钟。原理为：在单片机内部存储器分别存放时钟的年、

6、月、日、时、分、秒、星期的信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则清零且相应的分值加1；若分值达到60，则清零且相应的时值加1；若相应的时值达到24，则清零且相应的日值加1；若相应的日值分别达到29，30，31时，根据判断来增加月值；若相应的月值达到12时，清零且年值加1。此方案硬件电路简单，但单片机不上电则程序不执行，而且时钟精度不是很高。（3）显示接口芯片的选择方案一：采用并口输入，占用大量I/O口。方案二：采用串口输入，使用少量I/O口，但传输速度稍微慢了一些，但是不影响显示质量。于是我们采用TI公司的DMOS器件TPIC6B

7、595，其最大特点是驱动功率大，可直接做LED的驱动。鉴于以上原因，我们采用方案二。（4）串口通信芯片的选择方案一：采用1488或1489芯片实现电平转换，但在使用中发现可靠性补高，使用麻烦。方案二：采用单电源电平转换芯片MAX232A可以使电路变得简单，可靠。鉴于以上原因，我们采用方案二。（5）键盘控制模块：本实验讲单片机PA口接按键，PC口则用于控制状态显示所用LED点阵。每个按键都通过一个10K的上拉电阻接电源+Vcc,按键的另一端接地。当有键按下时，与该键相连的PA口的相应位变为低电平，单片机检测到该变化后即转到相应的键处理程序，同时在程序中点亮LED点阵。以下便是其电路：图2 键盘控

8、制模块电路（6）电源模块：方案一：采用干电池作为LED点阵系统的电源，由于点阵系统用电量大，使用干电池需要经常更换电池，不符合节俭，环保型社会的要求。方案二：采用200W/5V直流稳压电源作为系统电源，不仅功率上可以满足系统需要，不需要更换电源，并且比较轻便，使用更加安全可靠。鉴于以上原因，我们采用方案二。4、元件介绍（1）LED8*8点阵屏双基色8*8 点阵严格有共阴型和共阳型之分的，一个双基色LED(一个发亮点)阴极接在一起就是共阴、否则反之为共阳。我们使用的就是共阳型的LED双基色8*8点阵屏。我们所看到的这种8*8 点阵屏准确地说不叫双色，而是叫双基色，那是因为显示的颜色是根据电流不同

9、有几种，主要显示红、绿、橙。点阵屏是现代做广告产品的最佳发亮器件。图3 LED共阳型8*8点阵屏（2）AT89S52单片机AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52引脚图如图4所示。图4 AT89S52单片机引脚图AT89S52具有以下标准功能：8k字节

10、Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量 2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。（3）74LS373 373为三态输出的八D透明锁存器，共有54S373和74LS373两种线路。它的输出端O0O7可直接与总线相连。 当三态允许控制端OE为低电平时，O0O7为正常逻辑状态

11、，可用来驱动负载或总线。当OE为高电平时，O0O7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端LE为高电平时，O随数据D而变。当LE为低电平时，O 被锁存在已建立的数据电平。当LE端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善400mV。一下为74LS373引脚图:图5 74LS373引脚图（4）74LS138 74LS138为3线8线译码器，共有54/74S138和54/74LS138两种线路结构型式。 其工作原理如下：当一个选通端(E1)为高电平，另外两个选通端(E2)和(E3)为低电平时，可将地址端(A0、A1、A2)的二进制编码在Y

12、0至Y7对应的输出端以低电平译出。比如：A0A1A2=110时，则Y6输出端输出低电平信号。 利用E1、E2和E3可级联扩展成24线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成32线译码器。 若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器。 74LS138还可用在8086的译码电路中，扩展内存。 以下便是74LS138的引脚图：图6 74LS138引脚图4、程序流程图我们的程序流程图分为主程序流程图，显示子程序流程图，显示时间子程序流程图。主程序流程图主要说明从系统初始化开始到按键给系统带来的变化；显示子程序流程图主要说明显示程序是怎么显示数字和字母的；显示时间子程序流程图表明如

13、何调用显示时间子程序来实现时间的显示。以下便是我们的各个程序流程图：图7 主程序流程图 图8 显示子程序流程图图9 显示时间子程序流程图三、结论与总结LED点阵电子显示屏的设计模拟电路非常成功，完全可以按照要求输出数据。电路图相对别的实验设计复杂了很多，导线多出三倍有余，焊接相当麻烦。但通过这次课程设计，是我们加深了对单片机的认识；知道了显示屏的制作原理，和上次设计相比有了新的突破。LED点阵显示已经广泛应用与各行各业，在新的研究下，将会有更广泛的应用。四、参考文献1 李朝青. 单片机原理及接口技术 M. 北京航空航天大学出版社，2005.2 蒋立平. 数字逻辑电路与系统设计 M. 电子工业出

14、版社，2008.3 任涛等. 闪速存储器数据及应用简明速查手册 M. 电子工业出版社，1997.4 何立民. 单片机应用技术选编 M. 北京航空航天大学出版社，2000.附件1：电路设计实物图附件2：实验程序#include reg51.h#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define true 1#define faluse 1sbit set_key = P30;sbit up_key = P31;sbit down_key = P32;sbit sign = P33;sbit select_key= P34;sbit

15、 set_ring_key = P35;uint sec;uint min=23;uint hour=12;uint day=10;uint month=10;uint yearl=7;uint yearh=20;uint tcnt;uint cnt=0;uint cursor=0;uint sjsz=0;uchar a=0xff;uchar code Seg=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;void delay(uint t) uint i; while(t-) for (i=0;i0;i-) for(j=248;j0;j-

16、);void display(uchar L1,uchar L2,uchar L3,uchar L4,uchar L5,uchar L6,uchar L7,uchar L8,uchar L9,uchar L10,uchar L11,uchar L12,uchar L13,uchar L14)if(cnt=1) if(cursor=6)P2=0x7F|a;P0=L1;delay(1);elseP2=0x7F;P0=L1;delay(1); /yearh if(cursor=6)P2=0xBF|a;P0=L2;delay(1);elseP2=0xBF;P0=L2;delay(1); /yearh

17、if(cursor=6)P2=0xDF|a;P0=L3;delay(1);elseP2=0xDF;P0=L3;delay(1); /yearl if(cursor=6)P2=0xEF|a;P0=L4;delay(1);elseP2=0xEF;P0=L4;delay(1); /yearl if(cursor=5)P2=0xF7|a;P0=L5;delay(1);elseP2=0xF7;P0=L5;delay(1); /month if(cursor=5)P2=0xFB|a;P0=L6;delay(1);elseP2=0xFB;P0=L6;delay(1); /month if(cursor=4)

18、P2=0xFD|a;P0=L7;delay(1);elseP2=0xFD;P0=L7;delay(1); /day if(cursor=4)P2=0xFE|a;P0=L8;delay(1);elseP2=0xFE;P0=L8;delay(1); /day P2=0xFF;else if(cursor=3)P2=0x7F|a;P0=L9;delay(1);elseP2=0x7F;P0=L9;delay(1); /hour if(cursor=3)P2=0xBF|a;P0=L10;delay(1);elseP2=0xBF;P0=L10;delay(1); /hour if(cnt!=1)P2=0x

19、DF;P0=0X40;delay(1); if(cursor=2)P2=0xEF|a;P0=L11;delay(1);elseP2=0xEF;P0=L11;delay(1); /min if(cursor=2)P2=0xF7|a;P0=L12;delay(1);elseP2=0xF7;P0=L12;delay(1); /min if(cnt!=1)P2=0xFB;P0=0X40;delay(1); if(cursor=1)P2=0xFD|a;P0=L13;delay(1);elseP2=0xFD;P0=L13;delay(1); /sec if(cursor=1)P2=0xFE|a;P0=L1

20、4;delay(1);elseP2=0xFE;P0=L14;delay(1); /sec P1=0xFF;main() TMOD=0x02; /设置模式为定时器T0的模式2 断的产生中断去执行中断函数本次定时时间为64ms TH0=0x06; /设置计数器初值，靠TH0存储重装的计数值X0=256-250=6 TL0=0x06; TR0=1; /启动T0 ET0=1; /开启定时器T0中断允许 EA=1; /开启中断总控制 while(1) if(set_key=0) Kdelay(); if(set_key=0) cursor+; if(cursor=7)cursor=0; /在选择到调整年

21、时又返回秒设置,当CURSOR=7时不选中 if(up_key=0) Kdelay(); if(up_key=0) /加部分 if(cursor=1)sec+;if(sec=60)sec=0; if(cursor=2)min+;if(min=60)min=0; if(cursor=3)hour+;if(hour=24)hour=0; if(cursor=4)day+;if(day=31)day=1; if(cursor=5)month+;if(month=13)month=1; if(cursor=6)yearl+;if(yearl=100)yearl=0; if(cursor=7)yearh

22、+;if(yearh=30)yearh=20; if(down_key=0) Kdelay(); if(down_key=0) /减部分 if(cursor=1)sec-;if(sec=00)sec=59; if(cursor=2)min-;if(min=0)min=59; if(cursor=3)hour-;if(hour=0)hour=23; if(cursor=4)day-;if(day=0)day=31; if(cursor=5)month-;if(month=0)month=12; if(cursor=6)yearl-;if(yearl=0)yearl=99; if(cursor=7

23、)yearh-;if(yearh=20)yearh=30; if(select_key=0) Kdelay();if(select_key=0)cnt+;if(cnt=2)cnt=0; display(Segyearh/10,Segyearh%10,Segyearl/10,Segyearl%10,Segmonth/10,Segmonth%10,Segday/10,Segday%10,Seghour/10,Seghour%10,Segmin/10,Segmin%10,Segsec/10,Segsec%10); void t0(void)interrupt 1 using 0 /t0的中断程序 t

24、cnt+; if(tcnt=4000)/定时器的定时计数，4000次250us为1秒,中断4000次后才执行刷新，期间照上面的语句显示 tcnt=0; sign=sign; a=a; sec+; if(sec=60) sec=0; min+; if(min=60) min=0; hour+; if(hour=24) hour=0; day+; if(month=2&(yearl=0&yearh%4=0)|(yearl!=0&yearl%4=0)&day=30)day=1; else if(month=2&day=29)day=1; else if(month=4|month=6|month=9|month=11)&day=31)day=1; else if(day=32)day=1; if(day=1) month+; if(month=13) month=1; yearl+; if(yearl=100) yearl=0; yearh+; if(yearh=100) yearh=20;