1、.PAGE ：.；單片機(jī)課程設(shè)計(jì)3雙漢字16X16 LED點(diǎn)陣廣告屏余水寶數(shù)理與信息工程學(xué)院2006年5月目 錄 引 言31.1 LED點(diǎn)陣顯示屏概述31.2 LED顯示屏控制技術(shù)情況41.2.1串行傳輸與并行傳輸技術(shù)4 1.2.2動(dòng)態(tài)掃描與靜態(tài)鎖存技術(shù)4 1.2.3自動(dòng)檢測(cè)及遠(yuǎn)程控制技術(shù)4 1.3設(shè)計(jì)義務(wù) 4 第2節(jié) 總體方案論證與設(shè)計(jì)52.1 LED驅(qū)動(dòng)模塊52.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊52.3總體硬件組成框圖6第3節(jié) 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)63.1 LED驅(qū)動(dòng)模塊的硬件設(shè)計(jì)63.1.1 74 LS154芯片引見63.1.2 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)73.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路的設(shè)計(jì)83.3 PC機(jī)通訊模塊的設(shè)計(jì)9 系統(tǒng)的軟件

2、設(shè)計(jì) 94.1下位機(jī)軟件流程94.2上位機(jī)軟件10 系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試結(jié)果分析12 5.1運(yùn)用的儀器儀表125.2系統(tǒng)調(diào)試125.2.1硬件調(diào)試 125.2.2軟件調(diào)試 125.2.3硬件軟件聯(lián)調(diào) 135.3測(cè)試結(jié)果13附錄 141. 實(shí)物圖142. 電路總設(shè)計(jì)原理圖153. PCB圖16雙漢字16X16 LED點(diǎn)陣廣告屏任 務(wù) 書義務(wù) 設(shè)計(jì)一款基于AT89C51單片機(jī)的雙漢字16X16 LED點(diǎn)陣廣告屏。二、設(shè)計(jì)要求1. 根本要求 用8塊8X8 LED點(diǎn)陣組成雙漢字16X16 LED點(diǎn)陣廣告屏。 經(jīng)過(guò)對(duì)AT89C51單片機(jī)的編程，實(shí)現(xiàn)多個(gè)漢字如自我引見、校訓(xùn)、文明廣告用語(yǔ)等的挪動(dòng)顯示。 寫出詳細(xì)

3、的設(shè)計(jì)報(bào)告。 給出全部電路和源程序。2. 發(fā)揚(yáng)部分 可經(jīng)過(guò)PC機(jī)，對(duì)系統(tǒng)編程，實(shí)現(xiàn)多個(gè)漢字的挪動(dòng)顯示，顯示內(nèi)容可經(jīng)過(guò)PC機(jī)隨時(shí)更改。 顯示的字?jǐn)?shù)不少于64字。 掉電后能保管顯示的信息。 采用模塊化設(shè)計(jì)，便于級(jí)聯(lián)組成多漢字屏。雙漢字1616 LED點(diǎn)陣廣告屏第1節(jié) 引 言LED顯示屏是利用發(fā)光二極管點(diǎn)陣模塊或像素單元組成的平面式顯示屏幕。它具有發(fā)光效率高、運(yùn)用壽命長(zhǎng)、組態(tài)靈敏、顏色豐富以及對(duì)室內(nèi)外環(huán)境順應(yīng)才干強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。并廣泛的運(yùn)用于公交汽車，碼頭，商店，學(xué)校和銀行等公共場(chǎng)所的信息發(fā)布和廣告宣傳。LED顯示屏閱歷了從單色，雙色圖文顯示屏到如今的全彩色視頻顯示屏的開展過(guò)程，自20世紀(jì)八十年代開場(chǎng)，L

4、ED顯示屏的運(yùn)用領(lǐng)域曾經(jīng)遍及交通、電信、教育、證券、廣告宣傳等各方面。1.1 LED點(diǎn)陣顯示屏概述LED點(diǎn)陣顯示屏的構(gòu)成型式有多種，其中典型的有兩種。一種把所需展現(xiàn)的廣告信息燒寫固化到EPROM芯片內(nèi)，能進(jìn)展固定內(nèi)容的多幅漢字顯示，稱為單顯示型；另一種在機(jī)內(nèi)設(shè)置了字庫(kù)、程序庫(kù)，具有程序編制才干，能進(jìn)展內(nèi)容可變的多幅漢字顯示，稱可編程序型。目前，國(guó)內(nèi)的LED點(diǎn)陣顯示屏大部分是單顯示型，其顯示的內(nèi)容相對(duì)較少，顯示花樣較單一。普通在產(chǎn)品出廠時(shí)，顯示內(nèi)容就已寫入顯示屏控制系統(tǒng)中的EPROM芯片內(nèi)，當(dāng)需求改換顯示內(nèi)容時(shí)就非常困難，這樣使該類型的顯示屏運(yùn)用范圍遭到了限制。國(guó)內(nèi)的另一種LED顯示屏可編程序型

5、LED顯示屏，雖然添加了顯示屏系統(tǒng)的編程才干，顯示內(nèi)容和顯示花樣都有所添加，但也存在著改換顯示內(nèi)容不便的缺陷。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速開展，如今的廣告牌都存在著顯示內(nèi)容豐富、信息量大、信息改換速度快等特點(diǎn)。因此傳統(tǒng)的LED顯示屏控制系統(tǒng)曾經(jīng)越來(lái)越不能滿足現(xiàn)代廣告宣傳業(yè)的需求。而利用PC機(jī)通訊技術(shù)控制LED顯示屏，那么具有顯示內(nèi)容豐富，信息改換靈敏等優(yōu)點(diǎn)。1.2 LED顯示屏控制技術(shù)情況顯示屏的控制系統(tǒng)包括輸入接口電路、信號(hào)控制、轉(zhuǎn)換和數(shù)字化處置電路及輸出接口電路等，涉及的詳細(xì)技術(shù)很多，其關(guān)鍵技術(shù)包括串行傳輸與并行傳輸技術(shù)、動(dòng)態(tài)掃描與靜態(tài)鎖存技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)及遠(yuǎn)程控制技術(shù)等。1.2.1 串行傳輸與并行傳

6、輸技術(shù)LED顯示屏的數(shù)據(jù)傳輸方式主要有串行和并行兩種。日前普遍采用串行控制技術(shù)，顯示屏每個(gè)單元內(nèi)部的不同驅(qū)動(dòng)電路和各級(jí)聯(lián)單元之間，每個(gè)時(shí)鐘僅傳送一位數(shù)據(jù)。采用這種方式的驅(qū)動(dòng)IC種類較多，不同顯示單元之間的聯(lián)線較少，可減少顯示單元的數(shù)據(jù)傳輸驅(qū)動(dòng)元件，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和性價(jià)比，詳細(xì)工程實(shí)現(xiàn)也較為容易。1.2.2 動(dòng)態(tài)掃描與靜態(tài)鎖存技術(shù)LED顯示屏控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)顯示信息的刷新技術(shù)有動(dòng)態(tài)掃描和靜態(tài)鎖存兩種方式。普通室內(nèi)顯示屏多采用動(dòng)態(tài)掃描技術(shù)，即一行發(fā)光二極管共用一行驅(qū)動(dòng)存放器，根據(jù)共用一行驅(qū)動(dòng)存放器的發(fā)光二極管像素?cái)?shù)目，分為1/4,1/16掃描等。室外顯示屏根本上采用靜態(tài)鎖存技術(shù)，即每一個(gè)發(fā)光

7、一極管都對(duì)應(yīng)有一個(gè)驅(qū)動(dòng)存放器，無(wú)需時(shí)分任務(wù)，從而保證了每一個(gè)發(fā)光一極管的亮度占空比為100%。動(dòng)態(tài)掃描法可以大大減少控制器的I/O口，因此運(yùn)用較廣。自動(dòng)檢測(cè)及遠(yuǎn)程控制技術(shù)LED顯示屏的構(gòu)成復(fù)雜，特別是室外顯示屏，供電、環(huán)境亮度、環(huán)境溫度條件等都直接影響顯示屏的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在LED顯示屏的控制系統(tǒng)中，因根據(jù)需求對(duì)溫度、亮度、電源等進(jìn)展自動(dòng)檢測(cè)控制，也可根據(jù)需求，遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示屏的亮度、色度調(diào)理、圖像程度和垂直位置的調(diào)理以及任務(wù)方式的轉(zhuǎn)換等。1.3 本設(shè)計(jì)義務(wù)如今市場(chǎng)上各類基于LED的顯示屏較多，但大部分產(chǎn)品為單一方式的LED顯示屏，其在顯示內(nèi)容的改換及顯示屏的重組等方面都存在不便之處。但隨著信息化

8、社會(huì)的迅速開展，LED顯示屏正在向顯示內(nèi)容豐富、信息更改方便等方面開展。因此制造一款多功能的LED廣告顯示屏是非常有意義地。本研討即以AT89C51單片機(jī)為中心， 采用串行傳輸、動(dòng)態(tài)掃描技術(shù)，制造一款擁有PC機(jī)通訊功能的，模塊化LED多功能顯示屏。第2 節(jié) 總體方案論證與設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用單片機(jī)AT89C51為L(zhǎng)ED顯示屏的控制中心，系統(tǒng)主要包括LED驅(qū)動(dòng)模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、PC機(jī)通訊模塊等。下面對(duì)各模塊的設(shè)計(jì)逐一進(jìn)展論證比較。2.1 LED驅(qū)動(dòng)模塊方案一：采用靜態(tài)鎖存方式，將每一個(gè)LED發(fā)光管的一端接至單片機(jī)的一個(gè)I/O口，另一端經(jīng)過(guò)電阻接電源。這種方法可以直接驅(qū)動(dòng)LED，原理簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)才干強(qiáng)，

9、LED的亮度也可以經(jīng)過(guò)限流電阻調(diào)理，非常方便，但此種方法太浪費(fèi)單片機(jī)的I/O口，只適宜于較小的系統(tǒng)。方案二：采用動(dòng)態(tài)掃描方式，經(jīng)過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)并聯(lián)在一同的LED發(fā)光管的一端(共陰或共2端)，LED發(fā)光管的另一腳接通用I/O口，控制其亮滅。該方法能驅(qū)動(dòng)較多的LED，控制方式較靈敏，而且節(jié)省單片機(jī)的資源。比較以上兩種方案，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用方案二。2.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊方案一：采用靜態(tài)RAM存儲(chǔ)顯示屏的顯示內(nèi)容，靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器具有存儲(chǔ)容量大，傳輸速度快等優(yōu)點(diǎn)。但其存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)掉電后會(huì)消逝，因此不適宜用于存儲(chǔ)長(zhǎng)時(shí)間不變的數(shù)據(jù)。方案二：采用ROM芯片存儲(chǔ)LED顯示屏要顯示的信息，采用ROM芯片可以長(zhǎng)時(shí)間的存儲(chǔ)信

10、息，而且掉電數(shù)據(jù)不喪失，此種方式適宜于存儲(chǔ)不變的數(shù)據(jù)。方案三：采用串行EEPROM如24C256等存儲(chǔ)LED顯示屏要顯示的信息。串行EEPROM技術(shù)是一種非易失性存儲(chǔ)技術(shù)，它幾乎具有一切類型存儲(chǔ)器的優(yōu)點(diǎn)：不揮發(fā)性、可更新性、高密度、低功耗和高性價(jià)比，非常合順運(yùn)用于各類工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)。它抑制了常用的2816、2817、2864等并行EEPROM器件價(jià)錢高、體積大、可靠性低這些器件如不采取措施，在上電、下電時(shí)常會(huì)喪失數(shù)據(jù)等缺乏，在速度要求不是很高的情況下，該器件是最理想的選擇。比較以上三種方案，方案三有明顯的優(yōu)點(diǎn)，因此選者方案三。2.3 總體硬件組成框圖 圖2-1 總體硬件組成框圖 系統(tǒng)框圖如圖2-

11、1所示，系統(tǒng)主要由三大模塊組成即LED驅(qū)動(dòng)模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、PC機(jī)通訊模塊。第3節(jié) 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)為使該模塊化LED顯示屏控制系統(tǒng)具有更加方便和靈敏性，我們對(duì)系統(tǒng)的硬件做了精心設(shè)計(jì)。硬件電路包括LED驅(qū)動(dòng)模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、PC機(jī)通訊模塊等三大模塊。3.1 LED驅(qū)動(dòng)模塊的硬件設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)模塊是LED顯示屏設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分，驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到LED顯示屏的亮度、穩(wěn)定度等重要目的。本次設(shè)計(jì)中LED的驅(qū)動(dòng)是采用三極管和74LS154實(shí)現(xiàn)的。3.1.1 74 LS154芯片引見74LS154是一個(gè)416譯碼器，其真值表如圖3-1-1所示。圖3-1-1 74LS154的真值表3.1.2 驅(qū)動(dòng)

12、電路的設(shè)計(jì) 此系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)電路是由74LS154和三極管組成的，原理圖如圖3-1-2所示。圖3-1-2 LED驅(qū)動(dòng)電路原理圖如圖3-1-2 LED的行掃描端接到單片機(jī)89C51的P0口，列掃描端接置三極管的發(fā)射極。列掃描端B1B8用于LED的數(shù)據(jù)掃描，經(jīng)過(guò)74LS154的譯碼和三極管的驅(qū)動(dòng)，使LED發(fā)光。A1A8經(jīng)過(guò)P0口為L(zhǎng)ED的顯示給出相應(yīng)的數(shù)據(jù)。3.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路由串行EEPROM 24C256組成。24C256是美國(guó)CATALYST 公司出品的一個(gè)1-256K位的支持I2C總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議的串行CMOS E2PROM，可用電擦除，可編程自定時(shí)寫周期包括自動(dòng)擦除時(shí)間不超越1

13、0ms 典型時(shí)間為5ms的串行E2PROM。 該芯片有兩種寫入方式，一種是字節(jié)寫入方式，還有另一種頁(yè)寫入方式。允許在一個(gè)寫周期內(nèi)同時(shí)對(duì)1個(gè)字節(jié)到一頁(yè)的假設(shè)干字節(jié)的編程寫入。24C256的引腳陳列及引腳功能描畫如圖3-2-1和表3-2-1圖3-2-1 24C256的引腳陳列圖表3-2-1引腳功能描畫數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)原理圖如圖3-2-2所示：圖3-2-2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)原理圖該存儲(chǔ)電路僅由芯片24C256組成，SCL為串行時(shí)鐘引腳，用于產(chǎn)生器件一切數(shù)據(jù)發(fā)送或接納的時(shí)鐘。SDA為串行數(shù)據(jù)/地址，這是一個(gè)雙向傳輸端，用于傳送地址和一切數(shù)據(jù)的發(fā)送或接納。當(dāng)LED顯示屏控制系統(tǒng)任務(wù)時(shí)，單片機(jī)89C51經(jīng)

14、過(guò)讀SDA和SCL腳讀取24C256中的內(nèi)容，并將其顯示于LED顯示屏上。也可以經(jīng)過(guò)上位機(jī)PC機(jī)將編輯好的數(shù)據(jù)內(nèi)容下載到24C256芯片內(nèi)。3.3 PC機(jī)通訊模塊的設(shè)計(jì)該部分電路由芯片MAX232組成。其電路原理圖如圖3-3-1所示：圖3-3-1 通訊原理圖如圖3-3-1所示，單片機(jī)的串口經(jīng)過(guò)MAX232將TTL電平轉(zhuǎn)換成EAI適宜的電平，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)和PC機(jī)之間的通訊。系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)軟件是該LED顯示屏控制系統(tǒng)的重要組成部分，在系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中我們也才用了模塊化設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)的各部分功能編寫成子模塊的方式，這樣加強(qiáng)了系統(tǒng)軟件的可讀性和可移植性。4.1 下位機(jī)軟件流程本系統(tǒng)中下位機(jī)單片機(jī)89C5

15、1的主要功能就是實(shí)現(xiàn)LED顯示屏上字樣的移位、顯示、數(shù)據(jù)的讀取等功能。其主程序流程如圖4-2-1所示。開機(jī) 機(jī)系統(tǒng)初始化否是判別能否處于通訊形狀？移位顯示讀取顯示內(nèi)容 圖4-2-1 主程序流程圖讀取24C256的標(biāo)志位等待判別能否有中斷標(biāo)志？是否4.2上位機(jī)軟件 本系統(tǒng)的上位機(jī)軟件主要是編輯LED顯示屏顯示的內(nèi)容，在設(shè)計(jì)中采用Visual Basic言語(yǔ)編寫了LED顯示屏控制系統(tǒng)的內(nèi)容下載軟件。軟件界面如圖4-2-1所示。該VB軟件的主要難點(diǎn)在于將上位機(jī)的數(shù)據(jù)寫入下位機(jī)，其子函數(shù)如下：Private Sub ComWrite_Click()If READ = False ThenIf TEXT

16、SEND.Text Then Call TEXTSEND_Change ComWrite.Enabled = False Time = 0 Timer2.Enabled = True READ = False wWrite = True Big = 0 MSComm1.OutBufferCount = 0 MSComm1.InBufferCount = 0 MSComm1.RThreshold = 1 HEXtxt = TEXTSEND.Text MSComm1.Settings = 9600,o,8,1 cc(0) = 144 + ChipIndex 芯片選擇，在單片機(jī)中已確定該位，當(dāng)發(fā)送該

17、位與單片機(jī)中確實(shí)定為一樣時(shí) MSComm1.Output = cc 在發(fā)完發(fā)送標(biāo)志位170后，單片機(jī)將向PC機(jī)6發(fā)送應(yīng)對(duì)位AA cc(0) = 170 發(fā)送標(biāo)志位170 MSComm1.Output = cc WirteN = 1 LenTxt = Len(HEXtxt) / 2 LabState.Caption = 形狀： 正在寫數(shù)據(jù)Else LabState.Caption = 形狀： 沒有數(shù)據(jù)可寫！End IfEnd IfEnd Sub第5節(jié) 系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試結(jié)果分析5.1 運(yùn)用的儀器儀表 數(shù)字萬(wàn)用表DT9203單片機(jī)仿真器WAVE6000燒寫器 GF2100雙蹤穩(wěn)壓穩(wěn)流電源DH1718E-55.2 系統(tǒng)調(diào)試根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，本系統(tǒng)的調(diào)試共分為三大部分：硬件調(diào)試，軟件調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào)。由于在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用模塊設(shè)計(jì)法，所以方便對(duì)各電路模塊功能進(jìn)展逐級(jí)測(cè)試：LED驅(qū)動(dòng)模塊的調(diào)試，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的調(diào)試，PC機(jī)通訊模塊的調(diào)試等，最后將各模塊