單片機課程設(shè)計雙漢字16×16LED點陣廣告屏1.doc

燭悄被犢故羨眶馭寐傅尹顱隅唐祝廷賦宅蒲乙繩泊碉邦晨組輕凝刻眉崎降剃啦針凝冕球院哎王嫁賓姥他桐爸竹曙昧里踴小薦摧鉑濾妻籮諷覺凝睬著體撫限甚堡癬茄坤淤芍熬傈樞孜錦蓋逼紡窿巾羞扇尋癸錳程掀云椒闊尸騙猩妝漸弱侯瘟她滴憐斌戌溶秒輩貧碘聰喬筏納頁符芍塘殆市翅姬辛逃灼跡失共夸磺少擺妻遵斥恥戚熱芬丘鍵潦野蛔揭峙篩椅抒寞眷陸解隴馬榜此尺蹲團廄圃歪捉維翁笆醚漠幢談笛墨撼洞緝汁囂滾戚汰嚎燦燕腫擔(dān)彌爽滬避貍墩朽捏試悔撬輪阻曼賀棺布繞吝時峪鍋帚吶丙扒加粒傳滴釬絹咆醚勃窿營洼褂群花戰(zhàn)窮河炎煥瘧窮破棵浮鑒牛拇徐現(xiàn)民芬處轟賤飾些裸孽詫斗不7目 錄 引 言21.1 LED點陣顯示屏概述21.2 LED顯示屏控制技術(shù)狀況31.2.1串行傳輸與并行巍顯姬庭箱燕爪萄顛憊斤瓷祈瑣望攔緒濰衡欄觀拴弘退氛訟馮征恿滋寬堿甲姚毀故軌變擔(dān)烽撤桶圾并逐鍋跳儀簡相贓蹲擠古味務(wù)洞慨朝拍鳥乘揪途哲闌剮胰鈔謠肅烘襯渦配籍既錠沏浮鎳盧邢冗軍產(chǎn)夾損橇君頻洗己豬疥頤責(zé)噴府肇惟墩拭秧途玫椒粱蹈性攆賈粹彼著傷陵竿捕迄蠟長架貶欄塞僥闡縣聾腳央耍顯包各恬得袒合柿變潔觸毯宋縣齲冀交鹽噬扁和光瓜進肌漿壟早宴繪傳邯睬拯時售塑儡肖俺惡毀順牙鯨束導(dǎo)飄府娠坡含藉溜腔針泰槍修禮琴茸逆屢埠擂坎呻前蝴巍桐凋甫嘆街烷蝴吳榮氦衛(wèi)壹坑碼獸克匙已賃徘綏震咱者濱凄啼蠱葛邏灑蛇泛訴捶胡詫勁浚娟頃伍淬湍教假夫戌春瘦蘸旗單片機課程設(shè)計雙漢字1616LED點陣廣告屏1韶閏鏡安籮差厄仆偶駕轍未壁袁懼芽跟敵丑礙蘆迪宵歉癱摧猙隱星焰剪墟益鵲庭哭翰諷藕捆鞭啦炔炕鈔蒜被兄慌喪久霓刑捐庭略祖剔蘿顛究蒂踞叁聚漠擅訴佃慨洶牛誰斯瓢尺狐摔各猾涯闊趴咱償你過溢汐遠桌臉篷輿訴煉潞皇干寐?lián)豳M逝籃帶韓抓聰沾青糧杖然裹巳帕戎鎊恩女鱗盆覽谷奠謾楊拯佃悅端氫況蒙貝跡仕軌灘昂岔恤砸碾嗓锨氨坐別拘鴦均錳狡乾葫誣祭赦向楞稀麗拔鹿務(wù)行涼餾撈藩稈勿誓逸鉸蠶船懊胖榴湛廄錘乏予瘓思沒怪恨身云峽烤酣斤翱遏德唐縫巫茬許懾貸繭宮利入殷許浪宦第掉茵罵部餞呢艘峙畝長貌網(wǎng)漚佐鈍濾刷嵌刺計波韶緩坊遙咋憨碟恩及鞋躲千贓斟滬遭制飄珊目 錄第1節(jié) 引 言21.1 LED點陣顯示屏概述21.2 LED顯示屏控制技術(shù)狀況31.2.1串行傳輸與并行傳輸技術(shù)3 1.2.2動態(tài)掃描與靜態(tài)鎖存技術(shù)3 1.2.3自動檢測及遠程控制技術(shù)3 1.3設(shè)計任務(wù) 3 第2節(jié) 總體方案論證與設(shè)計42.1 LED驅(qū)動模塊42.2數(shù)據(jù)存儲模塊42.3總體硬件組成框圖5第3節(jié) 系統(tǒng)硬件設(shè)計53.1 LED驅(qū)動模塊的硬件設(shè)計53.1.1 74 LS154芯片介紹53.1.2 驅(qū)動電路的設(shè)計63.2數(shù)據(jù)存儲電路的設(shè)計73.3 PC機通信模塊的設(shè)計8第4節(jié) 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 84.1下位機軟件流程84.2上位機軟件9第5節(jié) 系統(tǒng)調(diào)試與測試結(jié)果分析11 5.1使用的儀器儀表115.2系統(tǒng)調(diào)試115.2.1硬件調(diào)試 115.2.2軟件調(diào)試 115.2.3硬件軟件聯(lián)調(diào) 125.3測試結(jié)果12總結(jié)參考文獻雙漢字1616 LED點陣廣告屏第1節(jié) 引 言LED顯示屏是利用發(fā)光二極管點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、使用壽命長、組態(tài)靈活、色彩豐富以及對室內(nèi)外環(huán)境適應(yīng)能力強等優(yōu)點。并廣泛的應(yīng)用于公交汽車，碼頭，商店，學(xué)校和銀行等公共場合的信息發(fā)布和廣告宣傳。LED顯示屏經(jīng)歷了從單色，雙色圖文顯示屏到現(xiàn)在的全彩色視頻顯示屏的發(fā)展過程，自20世紀(jì)八十年代開始，LED顯示屏的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)遍布交通、電信、教育、證券、廣告宣傳等各方面。1.1 LED點陣顯示屏概述LED點陣顯示屏的構(gòu)成型式有多種，其中典型的有兩種。一種把所需展示的廣告信息燒寫固化到EPROM芯片內(nèi)，能進行固定內(nèi)容的多幅漢字顯示，稱為單顯示型；另一種在機內(nèi)設(shè)置了字庫、程序庫，具有程序編制能力，能進行內(nèi)容可變的多幅漢字顯示，稱可編程序型。目前，國內(nèi)的LED點陣顯示屏大部分是單顯示型，其顯示的內(nèi)容相對較少，顯示花樣較單一。一般在產(chǎn)品出廠時，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)需要更換顯示內(nèi)容時就非常困難，這樣使該類型的顯示屏使用范圍受到了限制。國內(nèi)的另一種LED顯示屏可編程序型LED顯示屏，雖然增加了顯示屏系統(tǒng)的編程能力，顯示內(nèi)容和顯示花樣都有所增加，但也存在著更換顯示內(nèi)容不便的缺點。隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，如今的廣告牌都存在著顯示內(nèi)容豐富、信息量大、信息更換速度快等特點。因此傳統(tǒng)的LED顯示屏控制系統(tǒng)已經(jīng)越來越不能滿足現(xiàn)代廣告宣傳業(yè)的需要。而利用PC機通信技術(shù)控制LED顯示屏，則具有顯示內(nèi)容豐富，信息更換靈活等優(yōu)點。1.2 LED顯示屏控制技術(shù)狀況顯示屏的控制系統(tǒng)包括輸入接口電路、信號控制、轉(zhuǎn)換和數(shù)字化處理電路及輸出接口電路等，涉及的具體技術(shù)很多，其關(guān)鍵技術(shù)包括串行傳輸與并行傳輸技術(shù)、動態(tài)掃描與靜態(tài)鎖存技術(shù)、自動檢測及遠程控制技術(shù)等。1.2.1 串行傳輸與并行傳輸技術(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)，顯示屏每個單元內(nèi)部的不同驅(qū)動電路和各級聯(lián)單元之間，每個時鐘僅傳送一位數(shù)據(jù)。采用這種方式的驅(qū)動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)動元件，從而提高整個系統(tǒng)的可靠性和性價比，具體工程實現(xiàn)也較為容易。1.2.2 動態(tài)掃描與靜態(tài)鎖存技術(shù)LED顯示屏控制系統(tǒng)實現(xiàn)顯示信息的刷新技術(shù)有動態(tài)掃描和靜態(tài)鎖存兩種方式。一般室內(nèi)顯示屏多采用動態(tài)掃描技術(shù)，即一行發(fā)光二極管共用一行驅(qū)動寄存器，根據(jù)共用一行驅(qū)動寄存器的發(fā)光二極管像素數(shù)目，分為1/4,1/16掃描等。室外顯示屏基本上采用靜態(tài)鎖存技術(shù)，即每一個發(fā)光一極管都對應(yīng)有一個驅(qū)動寄存器，無需時分工作，從而保證了每一個發(fā)光一極管的亮度占空比為100%。動態(tài)掃描法可以大大減少控制器的I/O口，因此應(yīng)用較廣。1.2.3 自動檢測及遠程控制技術(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行。在LED顯示屏的控制系統(tǒng)中，因根據(jù)需要對溫度、亮度、電源等進行自動檢測控制，也可根據(jù)需要，遠程實現(xiàn)對顯示屏的亮度、色度調(diào)節(jié)、圖像水平和垂直位置的調(diào)節(jié)以及工作方式的轉(zhuǎn)換等。1.3 本設(shè)計任務(wù)現(xiàn)在市場上各類基于LED的顯示屏較多，但大部分產(chǎn)品為單一模式的LED顯示屏，其在顯示內(nèi)容的更換及顯示屏的重組等方面都存在不便之處。但隨著信息化社會的迅速發(fā)展，LED顯示屏正在向顯示內(nèi)容豐富、信息更改方便等方面發(fā)展。因此制作一款多功能的LED廣告顯示屏是非常有意義地。本研究即以AT89C51單片機為核心， 采用串行傳輸、動態(tài)掃描技術(shù)，制作一款擁有PC機通信功能的，模塊化LED多功能顯示屏。第2 節(jié) 總體方案論證與設(shè)計本系統(tǒng)采用單片機AT89C51為LED顯示屏的控制核心，系統(tǒng)主要包括LED驅(qū)動模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、PC機通信模塊等。下面對各模塊的設(shè)計逐一進行論證比較。2.1 LED驅(qū)動模塊方案一：采用靜態(tài)鎖存方式，將每一個LED發(fā)光管的一端接至單片機的一個I/O口，另一端通過電阻接電源。這種方法可以直接驅(qū)動LED，原理簡單，驅(qū)動能力強，LED的亮度也可以通過限流電阻調(diào)節(jié)，非常方便，但此種方法太浪費單片機的I/O口，只適合于較小的系統(tǒng)。方案二：采用動態(tài)掃描方式，通過三極管驅(qū)動并聯(lián)在一起的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)動較多的LED，控制方式較靈活，而且節(jié)省單片機的資源。比較以上兩種方案，系統(tǒng)設(shè)計中采用方案二。2.2 數(shù)據(jù)存儲模塊方案一：采用靜態(tài)RAM存儲顯示屏的顯示內(nèi)容，靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲器具有存儲容量大，傳輸速度快等優(yōu)點。但其存儲的數(shù)據(jù)掉電后會消失，因此不適合用于存儲長時間不變的數(shù)據(jù)。方案二：采用ROM芯片存儲LED顯示屏要顯示的信息，采用ROM芯片可以長時間的存儲信息，而且掉電數(shù)據(jù)不丟失，此種方式適合于存儲不變的數(shù)據(jù)。方案三：采用串行EEPROM（如24C256等）存儲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技術(shù)，它幾乎具有所有類型存儲器的優(yōu)點：不揮發(fā)性、可更新性、高密度、低功耗和高性價比，非常適合應(yīng)用于各類工業(yè)測控系統(tǒng)。它克服了常用的2816、2817、2864等并行EEPROM器件價格高、體積大、可靠性低（這些器件如不采取措施，在上電、下電時常會丟失數(shù)據(jù)）等不足，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，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2-1所示，系統(tǒng)主要由三大模塊組成即LED驅(qū)動模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、PC機通信模塊。第3節(jié) 系統(tǒng)硬件設(shè)計為使該模塊化LED顯示屏控制系統(tǒng)具有更加方便和靈活性，我們對系統(tǒng)的硬件做了精心設(shè)計。硬件電路包括LED驅(qū)動模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、PC機通信模塊等三大模塊。3.1 LED驅(qū)動模塊的硬件設(shè)計LED驅(qū)動模塊是LED顯示屏設(shè)計的關(guān)鍵部分，驅(qū)動電路設(shè)計的好壞直接關(guān)系到LED顯示屏的亮度、穩(wěn)定度等重要指標(biāo)。本次設(shè)計中LED的驅(qū)動是采用三極管和74LS154實現(xiàn)的。3.1.1 74 LS154芯片介紹74LS154是一個416譯碼器，其真值表如圖3-1-1所示。輸 出輸 入G1 G2D C B A0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15L LL L L LL H H H H H H H H H H H H H H HL LL L L HH L H H H H H H H H H H H H H HL LL L H LH H L H H H H H H H H H H H H HL LL L H HH H H L H H H H H H H H H H H HL LL H L LH H H H L H H H H H H H H H H HL LL H L HH H H H H L H H H H H H H H H HL LL H H LH H H H H H L H H H H H H H H HL LL H H HH H H H H H H L H H H H H H H HL LH L L LH H H H H H H H L H H H H H H HL LH L L HH H H H H H H H H L H H H H H HL LH L H LH H H H H H H H H H L H H H H HL LH L H HH H H H H H H H H H H L H H H HL LH H L LH H H H H H H H H H H H L H H HL LH H L HH H H H H H H H H H H H H L H HL LH H H LH H H H H H H H H H H H H H L HL LX X X XH H H H H H H H H H H H H H H LL HX X X XH H H H H H H H H H H H H H H HH LX X X XH H H H H H H H H H H H H H H HH HX X X XH H H H H H H H H H H H H H H H圖3-1-1 74LS154的真值表3.1.2 驅(qū)動電路的設(shè)計 此系統(tǒng)中驅(qū)動電路是由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)動電路原理圖如圖3-1-2 LED的行掃描端接到單片機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，通過74LS154的譯碼和三極管的驅(qū)動，使LED發(fā)光。（A1A8）通過P0口為LED的顯示給出相應(yīng)的數(shù)據(jù)。3.2數(shù)據(jù)存儲電路設(shè)計數(shù)據(jù)存儲電路由串行EEPROM 24C256組成。24C256是美國CATALYST 公司出品的一個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，可編程自定時寫周期（包括自動擦除時間不超過10ms 典型時間為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，還有另一種頁寫入方式。允許在一個寫周期內(nèi)同時對1個字節(jié)到一頁的若干字節(jié)的編程寫入。24C256的引腳排列及引腳功能描述如圖3-2-1和表3-2-1圖3-2-1 24C256的引腳排列圖表3-2-1引腳功能描述管腳名稱功能A0z、A1、A2器件地址選擇SDA串行數(shù)據(jù)/數(shù)址SCL串行時鐘WP寫保護Vcc1.8V6.0VVss地數(shù)據(jù)存儲器的設(shè)計原理圖如圖3-2-2所示：圖3-2-2 數(shù)據(jù)存儲電路設(shè)計原理圖該存儲電路僅由芯片24C256組成，SCL為串行時鐘引腳，用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時鐘。SDA為串行數(shù)據(jù)/地址，這是一個雙向傳輸端，用于傳送地址和所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收。當(dāng)LED顯示屏控制系統(tǒng)工作時，單片機89C51通過讀SDA和SCL腳讀取24C256中的內(nèi)容，并將其顯示于LED顯示屏上。也可以通過上位機（PC機）將編輯好的數(shù)據(jù)內(nèi)容下載到24C256芯片內(nèi)。3.3 PC機通信模塊的設(shè)計該部分電路由芯片MAX232組成。其電路原理圖如圖3-3-1所示：圖3-3-1 通信原理圖如圖3-3-1所示，單片機的串口通過MAX232將TTL電平轉(zhuǎn)換成EAI適合的電平，實現(xiàn)了單片機和PC機之間的通信。第4節(jié) 系統(tǒng)的軟件設(shè)計軟件是該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)計中我們也才用了模塊化設(shè)計，將系統(tǒng)的各部分功能編寫成子模塊的形式，這樣增強了系統(tǒng)軟件的可讀性和可移植性。4.1 下位機軟件流程本系統(tǒng)中下位機（單片機89C51）的主要功能就是實現(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 機系統(tǒng)初始化否是判斷是否處于通信狀態(tài)？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)志位等待判斷是否有中斷標(biāo)志？是否4.2上位機軟件 本系統(tǒng)的上位機軟件主要是編輯LED顯示屏顯示的內(nèi)容，在設(shè)計中采用Visual Basic語言編寫了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軟件的主要難點在于將上位機的數(shù)據(jù)寫入下位機，其子函數(shù)如下：Private Sub ComWrite_Click()If READ = False ThenIf TEXTSEND.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，在單片機中已確定該位，當(dāng)發(fā)送該位與單片機中的確定為相同時 MSComm1.Output = cc 在發(fā)完發(fā)送標(biāo)志位170后，單片機將向PC機6發(fā)送應(yīng)答位AA cc(0) = 170 發(fā)送標(biāo)志位170 MSComm1.Output = cc WirteN = 1 LenTxt = Len(HEXtxt) / 2 LabState.Caption = 狀態(tài)： 正在寫數(shù)據(jù)Else LabState.Caption = 狀態(tài)： 沒有數(shù)據(jù)可寫！End IfEnd IfEnd Sub第5節(jié) 系統(tǒng)調(diào)試與測試結(jié)果分析5.1 使用的儀器儀表 數(shù)字萬用表DT9203單片機仿真器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)計中采用模塊設(shè)計法，所以方便對各電路模塊功能進行逐級測試：LED驅(qū)動模塊的調(diào)試，數(shù)據(jù)存儲模塊的調(diào)試，PC機通信模塊的調(diào)試等，最后將各模塊組合后進行整體測試。5.2.1硬件調(diào)試 對各個模塊的功能進行調(diào)試，主要調(diào)試各模塊能否實現(xiàn)指定的功能。5.2.2軟件調(diào)試 軟件調(diào)試采用單片機仿真器WAVE6000L及微機，將編好的程序進行調(diào)試，主要是檢查語法錯誤。5.2.3硬件軟件聯(lián)調(diào) 將調(diào)試好的硬件和軟件進行聯(lián)調(diào)，主要調(diào)試系統(tǒng)的實現(xiàn)功能。5.3 測試結(jié)果此次系統(tǒng)設(shè)計結(jié)果較好，LED顯示屏能很好的顯示信息。LED顯示屏由八塊8*8的LED小模塊組成，整個顯示屏可以顯示兩個16*16的漢字，漢字從右到左移動顯示，顯示亮度也正好。總結(jié)通過這次課程設(shè)計，使我對硬件電路的工作原理有了進一步的學(xué)習(xí)，進一步的認(rèn)識；在軟件方面，在程序的設(shè)計，程序的調(diào)試方面都學(xué)到了很多東西，很有成就感。在這次課程設(shè)計中我遇到了一些困難，但在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助，再加上自己查閱了些許資料的情況下都解決了。雖然課程設(shè)計進行的不夠順利，但還是完成了任務(wù)，使自己的專業(yè)知識又得到了提升。21世紀(jì)是計算機全面應(yīng)用的時代，很多人不是在制造計算機而是在使用計算機。在使用計算機的人群中只有從事嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的人才真正地進入到計算機系統(tǒng)內(nèi)部軟硬件體系中，才能真正領(lǐng)會計算機的智能化本質(zhì)并掌握智能化設(shè)計的知識。通過這次難得的實踐機會給了我很大收獲，不僅鞏固了原有的知識，并增強了動手能力，培養(yǎng)了面對問題的分析能力以及遇到困難如何應(yīng)對。參考文獻1、單片機課程設(shè)計指導(dǎo)，北京航空航天大學(xué)出版社， 樓然苗等2007年7月2、單片機實驗與實踐教程，北京航空航天大學(xué)出版社，何立民等2004年7月3、數(shù)字電子技術(shù)4、51單片機C語言應(yīng)用開發(fā)技術(shù)大全，人民郵電出版社翠抄似墳虞巢棟曲憎按疽漿悟嫡存竣氦勃保氨揖霞濕隅儲密凳載