基于单片机的LED点阵显示屏设计.rar

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    基于 单片机 LED 点阵 显示屏 设计
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    科技学院毕业论文(设计) 第 I 页目录摘要 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------IIIAbstract ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------IV第一章 引言 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------11.1 本课题的研究意义 --------------------------------------------------------------------------------------------11.2 课题发展现状和前景展望 ----------------------------------------------------------------------------------21.2.1. 发展现状 ----------------------------------------------------------------------------------------------21.2.2 展望 LED 的发展 ------------------------------------------------------------------------------------4第二章 系统硬件介绍 ----------------------------------------------------------------------------------------------52.1 单片机的结构与工作原理 ----------------------------------------------------------------------------------52.2 AT89C51 介绍 ------------------------------------------------------------------------------------------------62.3 74LS154 介绍 -------------------------------------------------------------------------------------------------82.4 点阵行驱动模块 ----------------------------------------------------------------------------------------------9第三章 硬件电路设计 ---------------------------------------------------------------------------------------------103.1 硬件电路工作原理 -----------------------------------------------------------------------------------------103.2 汉字的点阵显示原理及字库代码获取方法 -----------------------------------------------------------12第四章 系统软件设计 -------------------------------------------------------------------------------------------144.1.总述 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------144.2.单片机部分的设计 --------------------------------------------------------------------------------------------144.2.1.显示程序 ----------------------------------------------------------------------------------------------154.2.2 接收程序 ----------------------------------------------------------------------------------------------154.2.3 左移子程序 -------------------------------------------------------------------------------------------164.2.4 元器件选择 -------------------------------------------------------------------------------------------17第五章 结论 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------185.1 运用 Proteus 软件仿真 LED 汉字显示屏 -----------------------------------------------------------------185.2 结论与分析 ----------------------------------------------------------------------------------------------------18参考文献 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------20科技学院毕业论文(设计) 第 II 页附录 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------21致谢 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------25诚信承诺书 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------26科技学院毕业论文(设计) 第 III 页基于单片机的 LED 点阵显示屏设计摘要本文介绍了一种基于单片机( AT89C51) 的简单 的 16 ×16 LED 汉字点阵显示屏的设计与制作过程,内容包括 LED 汉字点阵显示屏的硬件电路、PCB 设计、汇编语言程序设计与调试等方面,涉及到单片机电子产品设计与制造过程中的各个环节,能帮助广大电子爱好者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:单片机;LED;点阵;汉字显示科技学院毕业论文(设计) 第 IV 页LED Chinese Character Display Screen Design Based on Single ChipAbstractThis article based on single chip( AT89C51)introduces a kind of simple 16*16 LED Chinese character display screen design and making process,it includes the hardware circuit of LED Chinese character display screen,design of print circuit board,assemble language programmer design and debugging and SO on,it comes down to each tache of the process of design and manufacture of single chip electronical manufacture It can help the general electronic loving knowing and understanding the principle of Chinese lattice displaying ,also can help everybody to know the basic structure ,the principle of work and the application method of MCU ,and enhance the utilization ability of MCU knowledge and technology.Keywords:single chip,LED,lattice,Chinese character display科技学院毕业论文(设计) 第 1 页第一章 引言1.1 本课题的研究意义LED 点阵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。LED 点阵显示屏发展较快,本文讲述了基于 AT89C51 单片机 16×16LED 汉字点阵滚动显示的基本原理、硬件组成与设计、程序编写与调试等基本环节和相关技术。LED 点阵显示屏是运用光电显示技术、视频技术、多媒体技术、网络技术、计算机技术、自动控制技术,针对室内外各种使用环境而设计,显示各种信息的屏幕,使用专用的控制技术,用于显示文字、文本、图形、图像、动画、股票行情及各种多媒体信息以及电视、录像信号。它由 LED 点阵阵列排列组成的显示屏幕,具有高清晰度、色彩鲜艳、视角大、工作稳定、寿命长、功耗低等优点。由于采用单元模块化结构,屏体的大小可按用户要求灵活拼制。LED 点阵显示屏的典型应用系统:城市公众信息咨询系统 政府、企事业单位接待服务系统 工商、税务、海关、银行等行业业务查询系统邮电、水电煤气等公用事业业务查询系统 大型商场商品信息查询系统 宾馆旅游指南系统 商务中心、智能化楼宇分布查询系统 人才市场、劳动力市场供求信息咨询服务系统 展览、交易会信息查询系统医院导医系统查询 LED 点阵显示屏,作为新的媒体,运动的发光图文,更容易吸引人的注意力,信息量大,随时更新,有非常好的广告和告示效果。LED 点阵显示屏比霓虹灯更加简单,容易安装和使用,效果变化更多,可以随时更新内容,是很好的户内外发视觉媒体。LED 屏幕属于高科技电子产品,价格比较高,以前集中在政府和单位中使用。技术不科技学院毕业论文(设计) 第 2 页断进步,价格不断降低,组装和维护更加简单。小型的 LED 点阵屏,因为价格便宜,安装和使用简单,慢慢被大众接受,逐步走进大小店铺,应用更加大众化,普及化 [1]。1.2 课题发展现状和前景展望1.2.1. 发展现状LED 点阵显示屏是 20 世纪 90 年代出现的新型平板显示器件,由于其亮度高、画面清晰、色彩鲜艳,使它在公众多媒体显示领域一枝独秀,因此市场空间巨大。LED 点阵显示屏市场随技术发展而攀升 LED 点阵显示屏的发展可分为以下几个阶段:第一阶段为 1990 年到 1995 年,主要是单色和 16 级双色图文屏。用于显示文字和简单图片,主要用在车站、金融证券、银行、邮局等公共场所,作为公共信息显示工具。第二阶段是 1995 年到 1999 年,出现了 64 级、256 级灰度的双基色视频屏。视频控制技术、图像处理技术、光纤通信技术等的应用将 LED 显示屏提升到了一个新的台阶。LED 点阵显示屏控制专用大规模集成电路芯片也在此时由国内企业开发出来并得以应用。第三阶段从 1999 年开始,红、纯绿、纯蓝 LED 管大量涌入中国,同时国内企业进行了深入的研发工作,使用红、绿、蓝三原色 LED 生产的全彩色显示屏被广泛应用,大量进入体育场馆、会展中心、广场等公共场所,从而将国内的大屏幕带入全彩时代。随着 LED 原材料市场的迅猛发展,表面贴装器件从 2001 年面世,主要用在室内全彩屏,并且以其亮度高、色彩鲜艳、温度低的特性,可随意调整的点间距,被不 同价位需求者所接受,在短短两年多时间内,产品销售额已超过 3 亿元,表面贴装全彩色 LED 点阵显示屏应用市场进入新世纪。为了适应 2008 年奥运会的“瘦身” 计划,利亚德开发了表面贴装双基色显示屏,大量用于训练馆和比赛计时计分系统。在奥运场馆全彩屏方面,为紧缩投资,全彩屏大部分采用可拆卸方式,奥运期间 可作为实况转播工具,赛事结束后可用于租赁,作为演出、国家政策发布等公共场合应用工具,通过这种方式可尽快收回成本。就市场而言,中国加入 WTO、北京申奥成功等,成为 LED 点阵显示屏产业发展的新契机。国内 LED 点阵显示屏市场保持持续增长,目前在国内市场上,国产 LED科技学院毕业论文(设计) 第 3 页点阵显示屏的市场占有率近 95%。国际上 LED 点阵显示屏的市场容量预计以每年 30%的速度在增长 [2]。目前,LED 点阵显示屏的主要制造厂商集中在日本、北美等地,我国 LED 制造厂商出口的份额在其中微不足道。据不完全统计,世界上目前至少有 150 家厂商生产全彩屏,其中产品齐全,规模较大的公司约有 30 家左右。国产 LED 点阵显示屏技术差距在哪,随 着 LED 显示屏市场的不断扩大,目前国内全彩色市场逐步被划分为三个档次。第一档为巴可、松下等国际知名企业生产的高档产品;第二档为国内大型企业研制的 采用日亚高品质 LED 生产的产品;第三档为采用我国生产的 LED 制作的显示屏。这三种档次的 LED 显示屏在价格和功能上也存在着较大区别。在技术上,LED 点阵显示屏的发展要紧跟世界一流企业的品质特点,目前国产的高品质 LED 点阵显示屏与国外顶尖产品在图像处理技术、前端视频处理技术等方面差别不大,主要差距在于以下两个方面:1>单点颜色确认“单点颜色确认”技术能够确保逼真的色彩显示,可持续长达数年之久不变。目 前国内的产品只能做到单元模块和单元箱体的调节,不能做到真正的单点调节,因此在色彩和亮度一致性上有差别,特别是在经过维修更换了显示单元后,由于 LED的参数可能发生了变化,显示效果很难跟原屏保持一致,而这项工作在国外是由专用的大型设备完成的,而国内没有这类因产品特性而开发的设备,也希望社 会相关行业和设备制造企业能够给予关注。目前这项工作在巴可利亚德是这样做的:模块内,每个像素点中的 LED 灯管都有其各自的颜色、亮度 的数值,这些发光二极管在工厂安装时均要被精确测量过,这些数据同时被储存到每个模块中的 EEPROM,而当显示信号被处理时,数字处理仪 (DIGITIZER)将从每个 EEPROM 中读取该信息,并对 LED 的亮度、颜色差别加以修正,以保证显示效果达到一致的最佳状态。2>结构工艺目前国内产品的箱体外壳基本上都是采用单件钣金加工,加工工艺差,精度不高,外观不美观,防水性也不十分好,特别是在室外恶劣环境下,易造成系统不稳定。巴可的箱体适应恶劣工作环境,所有箱体的外部硬件都装在具备 IP65 标准的铝合科技学院毕业论文(设计) 第 4 页金铸件包装箱内。箱体所采用的专门密封措施足以防止雨水、尘土的进入。数字“5”是防止液体渗入的等级,也是设计要求之一,这样显示系统就可以在雨天、无积水的环境下正常工作。1.2.2 展望 LED 的发展首先,全彩色显示屏将成为 LED 点阵显示屏行业新的增长点,蕴含着极大的市场。随着 LED 器件材料性能的不断提高,全彩色显示屏的成本下降,应用增加。到2003 年底,全国范围内的全彩色 LED 点阵显示屏达到 600 多块。就全彩色显示屏的综合水平来说,国内的全彩色 LED 点阵显示屏除了价格和本地化服务的优势外,在技术深度、生产工艺等方面与国外产品的差距正在逐步缩小。采用 SMD 表贴技术的室内全彩色 LED 点阵显示屏得到迅速发展并将成为今后室内显示屏的主导发展产品。其次,半导体照明的发展,也将为 LED 点阵显示屏产业的总体提升形成新的发展机遇。在 LED 点阵显示屏大范围应用的同时, LED 作为新型照明光源材料的发展近年也取得了突破性发展。传统的照明淘汰主要是白炽灯和荧光灯,在可靠性、耗电、使用寿命等方面不尽如人意。近年,LED 作为光源材料制作的装饰灯、城市景观灯等产品不断推出,LED光源材料的照明灯具的市场正在形成并呈上升趋势。特别是在城市景观、危险区域、紧急应急等方面的使用潜力更为巨大。第三,交通信号、汽车等特种领域的 LED 应用前景广阔。超高亮、大功率的 LED器件,在城市交通信号灯中已得到广泛的采用。LED 信号灯有高亮度、高可靠性、低使用成本、长寿命等特点 [3]。科技学院毕业论文(设计) 第 5 页第二章 系统硬件介绍单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件 [4]。2.1 单片机的结构与工作原理单片机的功能模块如图 2.1 所示。在一小块芯片上,集成了一个微型计算机的各个部分。由图 1 所见,单片机是由 8 位 CPU﹑只读存储器 EPROM/ROM﹑读写存储器RAM﹑并行 I/O 口﹑串行 I/O﹑定时器/计数器﹑中断系统﹑振荡器和时钟电路等各部分组成,各部分之间通过内部总线相连。时 钟 电 路中 断 系 统串 行 I/O口并 行 I/O口CPU定 时 /计 数 器ROMSFR和 AM时 钟源 T0T1P0 1 P2 3系 统 总 线TXD R 0INT1INT科技学院毕业论文(设计) 第 6 页图 2.1 单片机的功能模块单片机的核心部分是中央处理器 CPU,它由运算器和控制器两大部分组成。运算器用来完成算术运算,逻辑运算和进行位操作(布尔处理),由算术单元(ALU),位处理器,累加器(ACC ),寄存器 B 暂存器 TMP1T 和 TMP2 等组成,与一般运算器的作用类似。控制器是用来统一指挥和控制计算机进行工作的部件,它是由定时和控制逻辑电路,内部振荡电路 OSC,指令寄存器及其译码器,程序计数器 PC 及其增量器,程序地址寄存器,程序状态字寄存器 PSW,RAM 地址寄存器,数据指针 DPTR,堆栈指针SP 等部分组成。2.2 AT89C51 介绍AT89C51 是美国 ATMEL 公司生产的低电压,高性能 CMOS8 位单片机,片内含有 4K bytes 的可反复擦写的只读程序存储器和 128 的随机存取数据存储器,器件采用 AEMEL公司的高密度,非易失性存储技术生产,兼容标准 MCS-51 指令系统,片内置通用 8 位中央处理器和 FLASH 存储单元,功能强大,可灵活应用于各种控制领域。图 2.2 为AT89C51 外部封装 [5]。
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