1、基于单片机控制的LED点阵屏 含设计报告 电路原理图 C语言程序电子系统综合设计与训练 系部：工 业 中 心 项目：LED点阵显示屏 班级：D自集成111班 姓名：万文强（第4组） 指导老师： 杨老师 时间： 6月10日-7月12日前言LED是发光二极管英文Light Emitting Diode 的简称，是六十年代末发展起来的一种半导体显示器件，七十年代，随着半导体材料合成技术、单晶制造技术和P-N结形成技术的研究进展，发光二极管在发光颜色、亮度等性能得以提高并迅速进入批量化和实用化。进入八十年代后，LED在发光波长范围和性能方面大大提高，并开始形成平板显示产品即LED显示屏。LED电子显示
2、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。它是集微电子技术、光电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的显示系统，是目前国际上极为先进的显示媒体。由于它具有发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富、工作性能稳定以及对室内室外环境适应能力强等优点而日渐成为显示媒体中的佼佼者。在我国改革开放之后，特别是进入90年代国民经济高速增长，对公众场合发布信息的需求日益强烈，LED显示屏的出现正好适应了这一市场形势，因而在LED显示屏的设计制造技术与应用水平上都得到了迅速的提高，生产也得到了迅速的发展，并逐步形成产业，成为光电子行业的新兴产业领域。LED显示屏经历了从单色、双色图文显示屏，
3、到图像显示屏的发展过程。 LED电子显示屏是由几万-几十万个半导体发光二极管像素点均匀排列组成。用不同的材料可以制造不同色彩的LED像素点。目前应用最广的是红色、绿色、黄色。而蓝色和纯绿色LED的开发已经达到了实用阶段。 随着信息产业的高速发展，LED显示屏作为信息传播的一种重要手段成为现代信息化社会的一个闪亮标志。近年LED显示屏已广泛应用于室内、外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所如银行、营业部、车站、机场、港口、体育场馆等信息的发布，政府机关政策、政令，各类市场行情信息的发部和宣传等。目前，对于那些需要显示的信息量不是很大，分辨率不是很高，又需要制造成本相对比较低的场合，使用大、小
4、屏幕LED点阵显示器是比较经济适用的，它可以用单片机控制实现显示字符、数字、汉字和简单图形，可以根据需要使用不同字号、字型。汉字显示方式是先根据所需要的汉字提取汉字点阵（如1616点阵），将点阵文件存入ROM，形成新的汉字编码。而在使用时则需要先根据新的汉字编码组成语言，再由MCU根据新编码提取相应的点阵进行汉字显示。具体显示技术和原理将会在正文中得到详细论述。LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组成。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像
5、、电视、VCD节目以及现场实况。LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像；不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。 1实验目的12实验要求13实验器件14工作原理45软件设计56硬件设计87系统调试及分析358成果369心得体会38附录40一实验目的1.利用PLD控制点阵显示；2.掌握LED点阵显示的电路设计与编程3.制作PCB板，学会调试电路二实验要求（1）51单片机和LED
6、点阵显模块，设计16*32点阵显示硬件电路，并编制相应程序，实现数字、中英文字符的显示，滚动显示（2）设计实现左移右移，温度时间的显示。三实验器件1)74HC595 12个 2)74HC138 2个 3)4953 8个 4）245 4个 5) 电容（含点解电容） 6）电源插座7）扁平电缆 1个8）MAX232 1个9）89C52 1个10）S8550 11) DS18B20 1个 12）ADC0832 1个 13) AT24C04 1个 14) DS1302 1个15)电阻（含可变电阻）16）LED17）SIP218)扬声器19）开关20）按钮21）晶振三工作原理由16块8x8LED点阵拼合而
7、成，可同时显示4个汉字。12片74HC595完成显示屏的列驱动。两块电路板之间用排线连接。在CPU的内部RAM开辟一块显示缓存区.CPU控制板读取flash内部的汉字点阵编码，写入到显示缓存区。然后读取显存中第一行数据，通过ISP接口驱动74HC595，将串行数据转为并行，然后将接通对应的行，显示1ms后，取下一行的数据，同样显示1ms，直到第16行，完成一 次扫描。再把显存中的数据整体左移一位，再扫描一遍。如此把全部的汉字依次移人显存并显示，便实现了汉字从右向左移，全部汉字移完后对时间、温度和安全天 数的寄存器刷新一次只要每列交替显示的时间适当，利用人眼的视觉暂留特性，看上去16列LED同时
8、点亮，即看上去整个字符同时显示。然后再从第1列依次扫描显示至48列，如此循环多次，以确保显示出的字符具有足够的亮度。为实现字符平滑移动显示的效果，在上面实现的4个字符静态显示一定时间后，再次扫描显示时，每个LED模块的第1列从每个字符的第2列数据开始扫描显示，即第1个LED模块显示第1个字符的第2列、第3列、第16列和第2个字符的第1列，第2个LED模块显示第2个字符的第2列、第3列、第16列和第3个字符的第1列、第2列、。当第三次扫描显示时，每个LED模块的第1列从每个字符的第3列数据开始扫描显示，即第1个LED模块显示第1个字符的第3列、第4列、第16列和第2个字符的第1列、第2列，第2个
9、LED模块显示第2个字符的第3列、第4列、第16列和第3个字符的第1列、第2列、。如此实现了字符的平滑移动显示。四硬件设计 1.设计方案 硬件系统框图注：16*48LED点阵显示同上 2.各芯片介绍1)74HC595 硅结构的CMOS器件， 兼容低电压TTL电路，遵守JEDEC标准。 74HC595是具有8位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。 移位寄存器和存储器是分别的时钟。 数据在SHcp的上升沿输入到移位寄存器中，在STcp的上升沿输入到存储寄存器中去。如果两个时钟连在一起，则移位寄存器总是比存储寄存器早一个脉冲。 移位寄存器有一个串行移位输入（Ds），和一个串行输出（Q7）,和一个异
10、步的低电平复位，存储寄存器有一个并行8位的，具备三态的总线输出，当使能OE时（为低电平），存储寄存器的数据输出到总线。 各端口具体功能如下：Q0Q7 8位并行数据输出，其中Q0为第15脚GND 第8脚 地Q7 第9脚 串行数据输出MR 第10脚 主复位（低电平）SHCP 第11脚 移位寄存器时钟输入STCP 第12脚 存储寄存器时钟输入OE 第13脚 输出有效（低电平）DS 第14脚 串行数据输入VCC 第16脚 电源2)74HC138 74HC138是一款高速CMOS器件，74HC138引脚兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。74HC138译码器可接受3位二进制加权地址输入（A0, A
11、1和A2），并当使能时，提供8个互斥的低有效输出（Y0至Y7）。74HC138特有3个使能输入端：两个低有效（E1和E2）和一个高有效（E3）。除非E1和E2置低且E3置高，否则74HC138将保持所有输出为高。利用这种复合使能特性，仅需4片74HC138芯片和1个反相器，即可轻松实现并行扩展，组合成为一个1-32（5线到32线）译码器。任选一个低有效使能输入端作为数据输入，而把其余的使能输入端作为选通端，则74HC138亦可充当一个8输出多路分配器，未使用的使能输入端必须保持绑定在各自合适的高有效或低有效状态。3)74HC4953 行驱动管，功率管多用于LED点阵显示屏驱动，当每一显示行需要
12、的电流是比较大时，要使用行驱动管，每片4953内部有两个行驱动管，可以驱动2个显示行。其内部是两个CMOS管，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，否则输出为高阻状态（漏极开路），只有当4脚为“0”时，5、6才会输出，否则输出为高阻状态（漏极开路）。4）74HC245 总线收发器（bus transceiver），典型的CMOS型三态缓冲门电路。由于单片机或CPU的数据/地址/控制总线端口都有一定的负载能力，如果负载超过其负载能力，一般应加驱动器。另外，也可以使用74HC244等其他缓冲门电路。74HC244是单向
13、，74HC245是双向。第1脚DIR，为输入输出端口转换用，DIR=“1”高电平时信号由“A”端输入“B”端输出，DIR=“0”低电平时信号由“B”端输入“A”端输出。第29脚“A”信号输入输出端，A0=B0，A7=B7，A0与B0是一组，如果DIR=“1”OE=“0”则A1输入B1输出，其它类同。如果DIR=“0”OE=“0”则B1输入A1输出，其它类同。第1118脚“B”信号输入输出端，功能与“A”端一样，不再描述。第19脚OE，使能端，若该脚为“1”A/B端的信号将不导通，只有为“0”时A/B端才被启用，该脚也就是起到开关的作用。第10脚GND，电源地。第20脚VCC，电源正极。 五软件
14、设计1.流程图注：16行 图9 软件系统框图2.程序代码#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define light 6 /定义亮度uchar code hanzi; /汉字字模uchar code timer1216; /09数字uchar code sw; /138驱动数据void Show_word(); /待机显示按三秒间隔分别显示年、月日、星期、时分秒。void Show_pass(); /不显示一个字void Send_data(unsigned char *d); /*串口发送一行*/*/sb
15、it resget=P02; /时钟复位sbit key_moda=P03; /模式转换sbit key_up=P04; /时钟加sbit key_Down=P05; /时钟减sbit T_CLK=P23; /DS1302引脚连接sbit T_IO =P22;sbit T_RST=P21;sbit ACC0=ACC0; /1bit数据存储位sbit ACC7=ACC7; sbit STR=P17; /锁存 sbit CLK=P31; /时钟 sbit Data= P30; /数据 sbit E=P14; uchar starts_time7=0x00,0x10,0x22,0x11,0x06,0
16、x07,0x06; /初始化后设置uchar Move,Speed,Flicker,line,Sec,Cent,Hour,Year,Month,Day,Week; /时间变量uchar a,b,f,h,msec,id,x; /标志计数器 a为自动转换显示时间，b为手动与自动标志uint zimuo; /字模计数器uchar BUFF10; /缓存void RTInputByte(uchar); /* 输入 1Byte */uchar RTOutputByte(void); /* 输出 1Byte */void W1302(uchar, uchar); / 向DS1302写入一个字节uchar
17、R1302(uchar); / 从DS1302读出一个字节void Set1302(uchar *); / 写DS1302时间void du1302(); / 读时间 void DelayMs(void); / 延时void Set(uchar,uchar ); / 变量调整void in_data(); / 调整移动数据void rxd_data(); / 串口发送移动数据/*主函数*/void main() Move=0; zimuo=0; TMOD=0x01; /16位定时 TH0=0x3c; /25ms晶振为24M TL0=0xb0; EA=1; TR0=1; ET0=1; SCON=
18、0; /初始化串口为工作方式0（同步通信方式，TxD输出同步脉冲） while(zimuo512) while(Move16) /数据移位。 for(Speed=0;Speed2;Speed+) /移动速度 for(line=0;line16;line+) in_data(); /调整移动数据 rxd_data(); P1=swline; STR=1;STR=0; P1_7=1; DelayMs(); /延时，等待一段时间，让这列显示的内容在人眼内产生“视觉暂留”现象。*/ Move+; /移动一步 Move=0; zimuo=zimuo+32; zimuo=0; while(1) /重复循环
19、显示 if(resget=0) DelayMs(); if(resget=0) Set1302(starts_time); /初始化 W1302(0x8e,0x00); /控制命令,WP=0,写操作 W1302(0x90,0xa5); /打开充电二级管 一个二级管串联一个2K电阻 du1302(); /读取 秒 分 时 日 月 星期 年 if (key_moda=0) /设置和选择项目键 DelayMs(); if(key_moda=0) if(id+=9) id=0; h=0;msec=0; /清闪烁标志 while(key_moda=0) Show_word(); if(id!=0) if
20、 (key_up=0) /增加 DelayMs(); if(key_up=0) while(key_up=0) Show_word(); /调用显示 h=0;msec=0; /清闪烁标志 Set(id,0); /调用时间调调整 if (key_Down=0) /减少 DelayMs(); if(key_Down=0) while(key_Down=0) Show_word(); /调用显示 h=0;msec=0; /清闪烁标志 Set(id,1); /调用时间调调整 else if (key_up=0) /增加 DelayMs(); if(key_up=0) while(key_up=0) S
21、how_word(); /调用显示 h=0;msec=0; /清闪烁标志 if(b!=0) /手动调整显示的内容 if(f+=3) /f为显示转换标志 f=0; Show_word(); /待机显示按三秒间隔分别显示年、月日、星期、时分秒。 /*/void Show_word() /串行输出显示 uchar h; for(h=0;h16;h+) if(id=0)&(f=0)|(id=1) /f为三秒转换显示 Send_data(&timer00); /不显示 if(Flicker=1)&(id=1) /闪烁标志为1时不亮，为零时亮 Show_pass(); /不显示一个字 Show_pass(
22、); else Send_data(&timer2h); /20年 Send_data(&timer0h); Send_data(&timerYear/16h); /年值 Send_data(&timerYear%16h); Send_data(&hanzih*2+641); /年字符 Send_data(&hanzih*2+640); Send_data(&timer0); /不显示 if(id=0)&(f=1)|(id=2)|(id=3) if(Flicker=1)&(id=2) /闪烁标志为1时不亮，为零时亮 Show_pass(); /不显示一个字 else if(Month/164)
23、 /f为三秒转换显示 if(Flicker=1)&(id=5) /闪烁标志为1时不亮，为零时亮 Show_pass(); /不显示一个字 else if(Hour/161) Send_data(&timer00); /时十位小于1时不显示 else Send_data(&timerHour/16h); /时值 Send_data(&timerHour%16h); Send_data(&timer10h); /两个点 if(Flicker=1)&(id=6) /闪烁标志为1时不亮，为零时亮 Show_pass(); /不显示一个字 else Send_data(&timerCent/16h); Send_data(&timerCent%16h); /分值 Send_data(&timer10h); /两个点 if(Flicker=1)&(id=7) /闪烁标志为1时不亮，为零时亮 Show_pass(); /不显示一个字 els
