基于单片机的LED点阵设计毕业论文.docx
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基于单片机的LED点阵设计毕业论文
基于单片机的LED点阵设计（毕业论文）
xxxx大学
毕业论文,设计,
题目:
基于单片机的LED点阵设计
名:
姓
学院:
机电工程学院专业:
班级:
200602学号:
20060741指导教师:
2010年3月18日
毕业论文,设计,诚信声明
本人声明:
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论文（设计）作者签名:
日期:
年月日
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论文（设计）作者签名:
日期:
年月日指导教师签名:
日期:
年月日
摘要.................................................................................................................................................................IABSTRACT........................................................................................................................................................II1、绪论................................................................................................................................................................11.1课题的意义.................................................................................................................................................11.2国内发展现状.............................................................................................................................................11.3本课题的任务.............................................................................................................................................31.4数学模型与方案论证.................................................................................................................................32、系统总体方案设计概述..................................................................................................................................72.1单片机的选择及基本功能的概述.............................................................................................................72.2其余硬件的概述.......................................................................................................................................92.3软件方案设计的概述...............................................................................................................................103、LED点阵显示系统硬件的设计.......................................................................................................................123.1电源电路..................................................................................................................................................123.2单片机系统及外围电路...........................................................................................................................13
3.2.1脉冲时钟电路...................................................................................................................................13
3.2.2复位电路..........................................................................................................................................13
3.2.3程序及数据存储器设定...................................................................................................................14
3.2.4串行通讯接口...................................................................................................................................153.3列驱动电路................................................................................................................................................18
3.3.1总体规划及实验电路.......................................................................................................................18
3.3.2串入并出移位寄存器.......................................................................................................................193.4行驱动电路................................................................................................................................................20
3.4.1总体规划及实验电路.......................................................................................................................20
3.4.23-8线译码器74LS138......................................................................................................................21
3.4.3双向八位数据缓冲器74LS245...........................................................................................................223.5小结...........................................................................................................................................................234、系统软件设计................................................................................................................................................244.1显示驱动系统..........................................................................................................................................254.2部分源程序..............................................................................................................................................26
4.2.1...................................................................................................................................26移位寄存程序
4.2.2.....................................................................................28将移位寄存器内的数据锁存到输出寄存器
4.2.3将显示数据送入74HC595内部移位寄存器....................................................................................285、结论...............................................................................................................................................................29致谢.................................................................................................................................................................31附录1..................................................................................................................................................................32附录2..................................................................................................................................................................34
基于单片机的LED点阵设计
摘要
随着社会的不断进步，传统的LED灯在显示效果、耗电量还是可修改性上都无法满足当前社会的需求，然而随着单片机技术的迅速发展，用单片机控制的动态LED灯的出现显示出巨大的优势。
本设计介绍了基于MSC-51单片机的LED汉字点阵滚动显示的基本原理、硬件组成与设计，,语言程序编写与调试、Protel软件仿真等基本环节和相关技术进行设计的系统。
该系统利用低成本的单片机系统实现汉字的固定显示。
本文重点介绍了基于单片机系统的单色LED显示屏的控制电路、驱动电路的设计方法，并针对一个16*32屏的显示特点，对其软件实现的算法给出了具体的分析。
此设计具有体积小、硬件少、电路结构简单等优点。
使我们更容易了解汉字的点阵显示原理，认识单片机的基本结构、工作原理及应用方法，并提高单片机知识技术的运用能力。
关键词:
点阵显示;LED;驱动电路;扫描
I
BasedonasinglechipdesignLEDmatrixdisplay
Abstract
Associetyprogresses,thetraditionLEDlightneedhavingnowaytosatisfycurrentsocietyoneffect,powerconsumptionbestillmodificationsexindisplay,butwiththefactthatmonolithicmachinetechnologypromptnessdeveloping,appearingusingthedynamicLEDlightthatthemonolithicmachinecontrolshasdemonstratedgiganticadvantage.
ThisdesignintroducessinglechipbasedonMSC-51characterdotmatrixLEDdisplayscrollingthebasicprinciplesofhardwaredesign,Clanguageprogramminganddebugging,Protelsoftwaresimulationandrelatedtechnologiessuchbasicaspectsofthedesignofthesystem.Thesystemuseslow-costsinglechipsystemtoachieveafixeddisplayofChinesecharacters.ThispaperfocusesonasinglechipsystembasedoncolorLEDdisplaycontrolcircuit,drivingcircuitdesignmethod,andfora16*32screendisplayfeatures,itssoftwarealgorithmsaregivendetailedanalysis.Thisdesignissmall,lesshardware,andsimplecircuitstructure.MakeiteasiertounderstandtheprinciplesofChinesecharactersdotmatrixdisplay,understandingthebasicstructureofSCM,workingprincipleandapplicationofmethodsandtechnologiestoimproveknowledgeandabilitytousesinglechip.
Keywords:
dotmatrixdisplay;LED;driver;scan
II
1、绪论
1.1课题的意义
随着社会的发展，人们的消费水平不断提高，户外广告扮演着越来越重要的宣传角色，不论是汽车站，火车站，股市交易市场，还是学校都离不开它，普通的LED显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕。
然而传统的霓虹灯广告牌不论是在显示效果、耗电量还是可修改性上都无法满足当前社会的需求。
近些年以来由于单片机技术的不断发展和高亮度LED发光管的出现使得大屏幕高亮度LED电子显示屏成为可能，与传统的霓虹灯广告在显示效果以及可修改性上都有着无法比拟的优势，而且单片机的日益平民化以及LED技术的不断创新，使得高亮度高清晰的LED点阵广告牌与传统霓虹灯广告牌的成本日益接近。
这种新兴的大屏幕显示技术成为众人目光的焦点。
与传统的显示设备相比，首先，LED显示屏色彩丰富，发光二极管可以显示全彩色，显示显示方式变化多样（文字、图形、动画等）、亮度高，可用来显示文字、多种变化的图形。
其次，LED显示屏的象素采用LED发光二极管，将多个发光二极管以序列的形式构成LED显示阵列，这种显示屏具有耗电省、成本低、亮度清晰度高、寿命长等优点，而且LED显示屏以其受空间限制较小，并可以根据用户要求设计屏的大小，具有全彩色效果，视角大，是信息传播设施划时
[1]代的产品。
再次，LED显示屏应用广泛，金融证券、银行利率、商业广告、文化娱乐等方面，显示效果清晰稳定，越来越多的地方开始使用LED电子显示屏，有巨大的社会效益和经济效益。
本文介绍一种是可以改变显示内容的显示屏，这种显示屏显示内容非常灵活而且可以随意修改，它需要与一台单独的微机控制显示，这微机在显示的时候不能再做其他的工作。
本课题研究意义在于了解汉字的点阵显示原理，认识单片机的基本结构、工作原理及应用方法，并提高单片机知识技术的运用能力。
1.2国内发展现状
如今，中国LED大屏幕广告市场得到空前的发展。
1
从各方面显示，至2009年初，中国LED大屏幕广告市场规模又一次飞越，其资金估计已达1.8亿元，中国LED大屏幕广告将进入新的发展阶段。
中国LED大屏幕市场是中国户外电子屏广告市场中的主流市场。
在科技的推动下，户外LED大屏幕技术创新使表现形式更强，能耗更小，制造成本更低。
LED显示发展迅速，随着信息化的普及，LED显示系统广泛应用于银行、商店等，在信息发布、广告中
[2]应用更为广泛。
LED显示屏是利用发光二极管点阵模块组成的平面式显示屏幕。
它具有发光率高、使用寿命长、色彩丰富以及对室内外环境适应能力强等优点。
用点阵方式构成文字，是非常灵活的，可以根据需要任意组合和变化，只要设计好合适的数据文件，就可以得到满意的显示效果。
因而对于文字经常需要变化的信息，采用LED汉字点阵显示系统是非常有效的。
发光二极管具有单向导电性。
只有当外加的正向电压使得正向电流足够大时才发光，
[3]它的开启电压比普通的二极管大，红色的在1.6—1.8V，绿色的约为2V。
正向电流愈大，发光愈强。
使用时，应特别注意不要超过最大功耗，最大正向电流和最大反向击穿电压等参数。
此设计中，我们应运用点接触性二极管，由一根金属丝经过特殊工艺与半导体表面相接形成PN结。
因而结面积小，不能通过较大电流。
但其结电容较小，一般在1pF以下，
[4]工作频率可达100MHz以上。
LED点阵显示系统由计算机、单片机控制电路和LED点阵显示电路构成，计算机与单片机之间以RS232串口方式进行通讯。
计算机将所要显示的汉字的内码经串口发送给
[5]控制电路，控制电路从字库中取出汉字排列组合好后发送给显示电路输出显示。
LED点阵显示系统有多种显示模式，基本归类为静态与动态显示，这其中最为简单的是静态显示模式，动态模式的文字可以变动。
动态显示显示屏可以改变显示的内容，在单片机内ROM区储存了128个常用的汉字。
从中挑选需要显示的汉字。
如果要显示的汉字不在字库中。
系统安排了256个EEP—ROM存储字库中没有的汉字。
通过通信程序随
[6]时修改其中的内容，这样就基本能满足各种不同的需要。
从理论上、系统上全面对单片机进行了研究改进,促使LED的发展更加完善。
当需要显示的信息比较多的时候，应在电
[7]路中扩展外部数据存储器，把汉字的字模存储在外部的数据存储器中。
本次软件的编程用的是C语言。
C语言是一种源于编写UNIX操作系统的语言，是一种结构化语言，可产生紧凑代码口。
C语言可以进行许多机器级函数控制而不用汇编语言。
用C语言来编写目标系统软件，会大大缩短开发周期，且明显的增加软件的可读性，便于改进和扩充，从而研制出规模更大、性能更完备的系统。
2
1.3本课题的任务
设计一个室内用16*32点阵LED单色图文显示屏，要求在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀，可显示图形和文字，显示图形或文字稳定、清晰即可达到效果。
图形或文字显示有静止和移入移出等显示方式。
本设计基于MSC-51单片机的LED汉字点阵滚动显示的基本原理、硬件组成与设计，,语言程序编写与调试、Protel软件仿真等基本环节和相关技术进行设计的系统。
该系统利用低成本的单片机系统实现汉字的固定显示、水平移动、垂直移动和对角线移动。
本显示屏的设计具有体积小、硬件少、电路结构简单等优点。
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