基于单片机的16X64LED点阵显示屏设计.docx
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基于单片机的16X64LED点阵显示屏设计
基于单片机的16X64LED点阵显示屏设计
分类号TP273 单位代码 10642 密级公开 学号201108051018 学士学位论文 论文题目：
基于单片机的LED点阵显示屏设计 论文作者：
付文星指导教师：
杨宝亮专 业：
电子信息科学与技术提交论文日期：
2015年5月11日论文答辩日期：
2015年5月17日学位授予单位：
重庆文理学院 中国?
重庆2015年5月 GraduationThesisofChongqingUniversityofArtsandSciences DesignofLEDMatrixScreenbasedonMCU Candidate:
FuWenXing Supervisor:
YangBaoLiang Major:
ElectronicinformationScienceTechnology CollegeofElectronandElectricalEngineeringChongqingUniversityofArtsandSciences 05,2015 and中文摘要 摘要 此课题设计的是基于单片机的LED显示屏，以STC12C5A60S2单片机为整个系统的控制核心，时钟芯片DS1302、温度传感器DS18B20和点阵显示屏驱动器构成整个系统。
点阵显示屏采用16块8×8的LED点阵焊接成16×64点阵显示屏，能够实现显示时间、温度、简单的图像等。
显示方式采用动态显示，文字、数字能够实现静止、滚动显示方式。
单片机STC12C5A60S2控制程序采用C语言进行编程，通过程序控制各显示单元对应LED点阵屏的阳极和阴极端的高低电平，准确的控制没一个LED灯的亮灭。
所需要显示文字、数字、符号的点阵数据使用字模提取软件获取。
基于单片机的LED点阵屏便于信息更改、亮度高、能耗低、显示内容丰富，在广告宣传和实验教学中有着广泛的应用。
关键词：
单片机；LED点阵屏；STC12C5A60S2；DS1302 I 英文摘要 Abstract DesignofthesubjectistheLEDdisplaybasedonsinglechipmicrocomputer,STC12C5A60S2microcontrollerasthecontrolcoreofthewholesystem,bytheclockchipDS1302,temperaturesensorDS18B20anddotmatrixdisplayscreendrivethewholematrixdisplayscreenwith16piecesof8x8of16*64dotmatrixdisplayscreen,LEDlatticeweldingintocanachievedisplaytime,temperature,simpleimageandsodynamicdisplay,text,Numbers,canachievestatic,scrollingdisplaySTC12C5A60S2controlprogramusingClanguageprogramming,throughtheprogramcontrolanddisplayunitcorrespondingtotheLEDlatticescreenanodeandthecathodesideofhighandlowlevel,theaccuratecontroldidnotdestroythelightofanLEDneedtodisplaytext,Numbers,symbolsoflatticesoftwareforextractingdatausingaonsinglechipmicrocomputerofLEDdotmatrixscreentofacilitateinformationchanges,highbrightness,lowenergyconsumption,showsrichcontent,inadvertisingandhasbeenwidelyusedintheexperimentteaching. Keywords:
MCU;LEDmatrixscreen;STC12C5A60S2；DS1302 II
目录 目录 1引言.......................................................................................................................................................12系统总体设计.......................................................................................................................................13系统硬件电路设计...............................................................................................................................1 主控模块.................................................................................................................................1单片机时钟电路和复位电路..................................................................................................2时钟模块.................................................................................................................................3温度模块.................................................................................................................................3按键模块.................................................................................................................................4点阵屏驱动芯片........................................................................................................................4 74HC138芯片简介..........................................................................................................474HC595芯片简介.........................................................................................................574HC245芯片简介.........................................................................................................574HC4953芯片简介........................................................................................................6点阵显示屏模块......................................................................................................................6 点阵显示原理...................................................................................................................6驱动电路设计...................................................................................................................8 4系统总体设计.......................................................................................................................................95系统调试.............................................................................................................................................11 硬件调试...............................................................................................................................11软件调试...............................................................................................................................116结语.....................................................................................................................................................13致谢.........................................................................................................................................................14
姓名：
付文星 论文题目：
基于单片机的LED点阵显示屏设计 图4温度传感器DS18B20原理图 按键模块 本设计共4个独立按键，每个独立按键的一端接一个I/O口，另外一端接地，在没有按下按键的时候，单片机始终检测到的是高电平，即识别为按键没有按下，因此不做任何应答。
当按键按下时，此时I/O短接地，单片机检测到按键所对应到的I/O此时高电平改变为低电平，就可以判断此时触发的是哪一个按键。
4个按键的功能分别是：
第一按键为设置按键，正常显示时，按一下进入设置日期的年，在按设置键分别是设置月、日、时、分、秒；第二个按键为用于调整时间的递增按键，第三个按键为用于调整时间的递减按键，第四个按键为返回按键，用于退出设置界面，返回到正常显示。
图5键盘模块电路图 点阵屏驱动芯片 本设计中需要控制的led灯数量大，因此不能用单片机的一个i/O驱动一个led的方式，采用扫描驱动的方式。
本设计的屏幕，于需要的驱动芯片，驱动电路较为复杂，工作量大，本设计集成了驱动的单元板，这样设计可以降低成本，增加产品的观赏性。
这里简单介绍各个驱动芯片。
74HC138芯片简介74HC138是一款高速CMOS器件，74HC138引脚兼容低功耗肖特基TTL系列。
74HC138与单片机连接的数据引脚一共有三个，分别为A0,A1、A2。
并且当138使能时，138的输出Y0-Y7输出是相互排斥的，Y0-Y7输出自有一个是低电平其余为高电平。
74HC138总共有3个使能输入端，要保证138的正常工作，必须正确的配置这三个使能引脚。
他的使引脚中两个低有效和一个高电平有效。
因为74HC138有这些特定的性能，因 4 2015届电子信息科学与技术专业学士学位毕业论文 此只要2块74HC138就可以搭建一个4-16译码器。
图6为74HC138的引脚图。
①第4，5脚./（E1）、/（E2）选通端；②第6脚.E3选通端；③第8脚.GND地； ④第7,9~15脚.Y7～Y0译码输出端；⑤第16脚.Vcc电源 图674HC138引脚图 74HC595芯片简介 74HC595内部含有一个8位移位寄存器还包含有存储器，它的I/O具有三态输出功能。
移位寄存器和存储器它们的时钟电路是分开的互不影响。
当我们想通过595向外输出数据时，数据首先在SH_cp的上升沿的时候保存到移位寄存器，数据在ST_cp的上升沿保存到存储寄存器。
其输入与CMOS输出兼容，有一个端口可以对移位存器清零和复位可以控制输出部分。
74HC595最大的好处是包含有数据存储寄存器，移位的时候输出端的数据不会改变，这对于显示屏的驱动有极为重要的作用。
其引脚说明如下，真值表见图7。
①Q0?
Q78位并行数据输出；②GND第8脚地； ③Q7’第9脚串行数据输出；④MR第10脚主复位；⑤SHCP第11脚移位寄存器时钟输入； ⑥STCP第12脚存储寄存器时钟输入；⑦OE第13脚输出有效；⑧DS第14脚串行数据输入；⑨VCC第16脚电源； 图774HC595真值表 74HC245芯片简介于单片机i/O的驱动能力非常的有限，通常需要在单片机和另外的模块中加驱动。
245是可以控制上行还是下行八路缓冲器，常常用于数据总线的双向异步通信。
在将245数据输入 5 姓名：
付文星 论文题目：
基于单片机的LED点阵显示屏设计 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。
当cpu与受控器件之间想要双向异步通信，245就是最好的选择。
通常在同并口液晶屏、、并口传感器或通讯模块的接口上我们可以见到。
图8为74HC245的引脚图。
图874HC245引脚图 74HC4953芯片简介 4953作用：
行驱动管；功率管。
我们常常在LED点阵显示屏的驱动电路中能够发现。
点阵显示屏的每一行常常有许许多多的led灯，想要它们都正常工作，每一行的电流就会特别大这时就需要使用行驱动管。
一片4953内部有两个行驱动管，可以驱动两行。
1、3脚VCC；2、4脚控制脚；2脚控制7、8脚的输出；4脚控制5、6脚的输出；只有当2脚为“0”时；7、8才会输出否则这个端口为高阻态，与之对应的另外一组行驱动管也有相同的特性。
图9为74HC4953的引脚图和内部结构图。
图974HC4953引脚图和内部结构图 点阵显示屏模块 点阵显示原理 8*8LED点阵64发光二级管构成。
每一行的LED是共阴极，每一列的LED是共阳极。
如果只需要左上角的灯亮就需要第一行为低电平，第一列为高电平。
如果想要点阵显示一个字符，就需要利用像流水灯一样的多太显示，当刷新速度大于人眼视觉暂留性时间。
6 2015届电子信息科学与技术专业学士学位毕业论文 图108×8共阴点阵原理图 本设计需要显示的信息量大，因此必须用到动态显示。
动态显示是指将一个需要显示的字符分割为一行一行的，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pc2002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 7 姓名：
付文星 论文题目：
基于单片机的LED点阵显示屏设计 图12软件提取字符字模 驱动电路设计 行驱动我采用2块74ls138级联组成一个4-16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。
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 8
2015届电子信息科学与技术专业学士学位毕业论文 else{for（i=0;i voiddisplay（unsignedcharmode）{unsignedchari;//送显示数据switch（mode）{case0:
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