畢業(yè)設(shè)計(論文)基于單片機的廣告流水燈控制設(shè)計

本科論文畢業(yè)設(shè)計題目：基于單片機的廣告流水燈控制設(shè)計專業(yè)名稱：電子信息工程學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號：指導(dǎo)老師：畢業(yè)時間：基于單片機的廣告流水燈控制設(shè)計摘要：流水燈在工業(yè)現(xiàn)場、信號指示和廣告牌等很多方面都有應(yīng)用，采用單片機來控制流水燈方式更靈活，功能更強大。隨著社會的發(fā)展點陣式LED應(yīng)用范圍更廣，所以本論文通過8×8LED顯示屏相關(guān)電路設(shè)計制作一個16×16LED顯示屏。Proteus軟件可進行單片機仿真，本文用Proteus軟件設(shè)計漢字LED點陣的動態(tài)顯示，利用AT89C51作為主控芯片，74LS154譯碼器，74HC595作為驅(qū)動芯片，給出完整的設(shè)計電路和仿真程序代碼，通過運行顯示漢字。本設(shè)計體積小，硬件少電路結(jié)構(gòu)簡單且容易實現(xiàn)。關(guān)鍵詞：單片機；8×8LED；74HC595；74LS154

TheWaterLampControllerDesignBasedonMCUAbstract:Waterlampsintheindustrialfield,suchassignalingandbillboardshavemanyapplications,usingMCUtocontroltheflowlampismoreflexibleandmorepowerfulfunctionality.Alongwithsociety'sdevelopDot-matrixLEDapplication,sothispaper8*8Dot-matrixLEDrelatedcircuitdesign16*16Dot-matrixLED.Proteussoftwarecanundertakesingle-chipmicrocomputersimulation,thisarticlewiththeProteussoftwaredesigncharactersofLEDdotmatrix,usingdynamicdisplayofthemaincontrolchip74HC595and74LS154asAT89C51asdrivingchip,givesafullcircuitdesignandsimulationprogramcode,runningtheshowcharacters.Thisdesign,smallsize,hardwarecircuitstructureissimpleandlesseasyimplementation.Keywords:MCU;8×8LED;74HC595;74LS154

目錄TOC\o"1-3"\h\u245301引言 30圖974LS154編碼器外形表374LS154功能表圖1074LS154編碼器真值表5各系統(tǒng)設(shè)計5.1最小系統(tǒng)單片機的最小系統(tǒng)如圖11所示圖11最小系統(tǒng)5.2驅(qū)動電路采用兩片8位鎖存、串-并移位寄存器和三態(tài)輸出移位寄存器74HC595實現(xiàn)。數(shù)據(jù)SH_CP的上升沿輸入，在ST_CP的上升沿進入到存儲寄存器中去。移位寄存器有一個串行移位輸入（DS），和一個串行輸出（Q7'），和一個異步的低電平復(fù)位。使能端（）為低電平，存儲寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線在移位過程中存儲寄存器輸出端數(shù)據(jù)可以保存不變，顯示屏沒有閃爍，74HC595還有輸出端時/禁止控制端，可使輸出為高阻態(tài)[10]。級聯(lián)如圖12所示：圖1274HC595級聯(lián)5.316×16LED點陣顯示屏用四個8×8LED組成，采用共陽極逐行掃描法，如圖13所示：圖1316×16LED5.4鍵盤控制電路設(shè)計本系統(tǒng)設(shè)置三個按鍵（key1、key2、key3）分別來控制卷屏、上移、左移顯示。首先進行鍵盤掃描判斷按鍵是否按下，如果key1鍵按下則進入卷屏顯示狀態(tài)，如果當(dāng)key2鍵按下則進入上移顯示狀態(tài)，如果當(dāng)key3鍵按下則進入左移顯示狀態(tài)。如圖14所示：圖14按鍵控制6系統(tǒng)電路圖圖15系統(tǒng)電路圖7程序設(shè)計7.1主程序流程圖系統(tǒng)主程序開始以后首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，包括設(shè)置串口、定時器、中斷和端口。然后進行鍵盤掃描，如果key1鍵按下點陣卷簾輸出，如果key2鍵按下點陣上移輸出，如果key3鍵按下點陣左移輸出。其程序流程見圖16所示:鍵盤掃描鍵盤掃描系統(tǒng)初始化左移效果開始上移效果卷簾效果Key1鍵？Key3鍵？Key2鍵？YYYYY圖16主程序流程圖7.2顯示驅(qū)動程序流程圖顯示驅(qū)動程序查詢當(dāng)前點亮的行號，從顯示緩存區(qū)內(nèi)讀取下一行的顯示數(shù)據(jù)，并通過串口發(fā)送給移位寄存器。為消除在切換行顯示數(shù)據(jù)的時候產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象，驅(qū)動程序先要關(guān)閉顯示屏，即消隱，等顯示數(shù)據(jù)打入輸出鎖存器并鎖存，然后再輸出新的行號，重新打開顯示。圖17為顯示驅(qū)動程序（顯示屏掃描函數(shù)）流程圖。進入中斷進入中斷定時器賦初值讀取行號并增1送新行顯示數(shù)消隱切換顯示數(shù)據(jù)送新行號，打開顯示退出中斷圖17顯示驅(qū)動程序流程圖8系統(tǒng)調(diào)試8.1軟件使用(1)首先根據(jù)系統(tǒng)要求，用KeilC編寫程序。KeilC是美國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。在KeilC軟件上打開建立工程文件，選擇51芯片，建立文件到工程中，如圖18所示，對程序進行編譯、連接以產(chǎn)生目標(biāo)代碼。編譯過程中的信息將出現(xiàn)在輸出窗口中的Build頁中如圖19所示，如果源程序中有語法錯誤，會有錯誤報告出現(xiàn)，雙擊改行，可以定位到出錯的位置，對源程序進行反復(fù)修改后，最終會得到如圖20所示的結(jié)果，提示獲得了hex文件，該文件即可被編程器讀入并寫到芯片中，同時還產(chǎn)生了一些其它相關(guān)的文件，可被用于Keil的方針與調(diào)試[13]。(2)對程序進行編譯、連接以后，按Ctrl+F5可進入調(diào)試狀態(tài)，使用快捷鍵F11可以單步執(zhí)行程序，源程序左邊會出現(xiàn)一個黃色調(diào)試箭頭，指向源程序的第一行。每按一次F11，箭頭指向下一行。(3)確認程序無誤后，將目標(biāo)程序加載、運行。將系統(tǒng)的所有接口插好，檢查有無錯誤，運行載入程序。圖18工程建立圖19程序編譯圖20生成hex8.2刷新頻率計算顯示驅(qū)動程序在進入中斷后首先要對定時器T0重新賦初值以保證顯示屏刷新率的穩(wěn)定，1/16掃描的顯示屏的刷新率（幀頻）的計算公式[6]如下：其中fosc為晶振頻率，t0為定時器T0初值（工作在16位定時器模式）。8.3顯示效果處理為了消除在切換行顯示是出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象，在中斷程序中，驅(qū)動程序應(yīng)先關(guān)閉顯示屏，等顯示數(shù)據(jù)的列驅(qū)動器74HC595的輸出鎖存器的數(shù)據(jù)輸入并鎖存后，在輸出新的行號，重新打開顯示屏顯示，即可消除拖尾現(xiàn)象。8.4結(jié)論分析16×16點陣LED電子顯示屏的電路系統(tǒng)較小，但是線路頗為麻煩，特別是在焊接點陣顯示屏?xí)r，8×8點陣LED引腳封裝很重要，由于我的馬虎把點陣LED的管腳號和功能號沒有對應(yīng)，所以點陣顯示出來結(jié)果的不是一個整體的漢字。檢測硬件電路時發(fā)現(xiàn)16×16LED點陣屏第四行常亮，且亮度比其他行都亮。首先分析LED發(fā)光原理，只有當(dāng)電流過大時LED才會異常發(fā)光，且長時間發(fā)光是因為16×16LED點陣屏第四行的某個線路管腳與正電源相接使其長時間供電才導(dǎo)致LED燈常亮。出故障原因，可能是線路錯焊或者串線。用萬用表對焊點逐個檢測查找原因。在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)按鍵沒有受到控制，沒達到仿真時的效果，利用萬用表檢測發(fā)現(xiàn)按鍵兩端無電壓所以按鍵失控。主要原因是我把按鍵引腳串聯(lián)把它電平拉低，修改時只需把串聯(lián)部分消除即可。9結(jié)束語本設(shè)計以AT89C51單片機為系統(tǒng)的控制核心，采用動態(tài)掃描的方法實現(xiàn)對16×16點陣LED的控制。該設(shè)計硬件電路簡單，方便調(diào)試，適用范圍廣泛。仿真結(jié)果基本實現(xiàn)漢字顯示，移動方式和按鍵選擇等功能。但在實物制作中由于把點陣封裝連線出現(xiàn)錯誤只能顯示按鍵移動方式，不能顯示一個完整漢字。所以希望老師多加指導(dǎo)，給予意見。參考文獻[1]陳麗紅.點陣LED電子顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].福建電腦,2010.[2]張明波.基于單片機的點陣LED顯示系統(tǒng)的設(shè)計[J].單片機開發(fā)與應(yīng)用，2007.[3]吳金戊,沈慶陽，郭庭吉.8051單片機實踐與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.[4]屈朋偉.基于AT89S51的簡易16×16LED點陣顯示屏[J].單片機制作，2007.[5]張義和.51單片機（C語言）[M].北京：人民郵電出版社，2009.[6]張俊謨.單片機中級教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008.[7]諸昌鈴.LED顯示屏系統(tǒng)原理及工程技術(shù)[M].成都：電子科技大學(xué)出版社，2000.[8]張毅剛.MCS-51單片機原理及應(yīng)用[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004.06.[9]張洪潤,劉秀英,張亞凡.單片機應(yīng)用設(shè)計200例(上冊)(下冊)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.08.[10]羅云松.基于Proteus的單片機點陣LED漢字顯示[J].科技信息，2009.[11]許小軍.電子技術(shù)實驗與課程設(shè)計指導(dǎo).數(shù)字電路分冊[M].南京：東南大學(xué)出版社，2004.12.[12]陸應(yīng)華.電子系統(tǒng)設(shè)計教程[M].北京：國防工業(yè)出版社，2005.02.[13]張?zhí)煜?單片機十天征服你！哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2007.[14]李朝青.單片機&DSP外圍數(shù)字IC技術(shù)手冊[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.[15]余孟嘗.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程[M].北京：高等教育出版社，2006.謝辭兩個多月的畢業(yè)設(shè)計已接近尾聲，在各位老師、學(xué)長、同學(xué)的熱情幫助下，經(jīng)過自己的不懈努力，畢業(yè)設(shè)計得以順利完成。完成之際，我首先要感謝我的指導(dǎo)老師邵思飛老師，感謝他對我的信任，把題目交給我，讓我得以鍛煉自己的能力。在畢業(yè)設(shè)計中遇到了各種困難，感謝他的指導(dǎo)和幫助，在大體的方向和小的細節(jié)方面給予了熱情的幫助和充分建議，指出了各方面的錯誤，讓我少走了很多彎路，順利完成了本次設(shè)計。在此我真誠的說聲：老師，謝謝您！謝謝您！畢業(yè)設(shè)計是對我們知識運用能力的一次全面的考核，也是對我們進行科學(xué)研究基本功的訓(xùn)練，培養(yǎng)我們綜合運用所學(xué)知識獨立的分析問題和解決問題的能力。所以再次由衷的感謝我們殷勤的老師為我們?yōu)⑾潞顾晦o辛勞！老師您辛苦了！隨著電子信息技術(shù)日新月異地飛速發(fā)展，人們總是處在不斷學(xué)習(xí)階段，再加上我能力水平有限，所以本設(shè)計肯定存在許多不盡人意的地方，歡迎廣大老師和同學(xué)批評指正。最后，我要感謝理工系所有老師，他們精心的栽培為我們以后的學(xué)習(xí)工作打下了堅實的基礎(chǔ)。謝謝您?。ㄈ墓灿?0116字）附錄1程序#include<reg51.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineBLKN2//列鎖存器數(shù)sbitG =P3^4; //74HC154(18)-E1為0開列(col)輸出顯示允許控制信號端口sbitR =P3^2; //74HC595(12)-ST_CP上升沿--移位寄存器的數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)存儲寄存器輸出鎖存器的時鐘信號端口sbitMR =P3^3; //P1.5為移位寄存器清○端sbitkey1 =P2^0;sbitkey2 =P2^1;sbitkey3 =P2^2;unsignedchardatadispram[32];//顯示緩存unsignedchari,j,k,b,l,v;unsignedcharcodeBmp[][32]={{0xFF,0xFF,0x07,0xE3,0xEC,0x1F,0xEF,0xDF,0xDF,0xDF,0x86,0xDF,0xD6,0xC3,0xF6,0xDF,0xB6,0xDF,0xB6,0xDF,0xD6,0x01,0xEF,0xFF,0xD7,0xFF,0xB9,0xFF,0x7E,0x01,0xFF,0xFF},/*"延",0*/{0xFD,0xFF,0xFE,0xFF,0xC0,0x01,0xDF,0xFB,0xBB,0xF7,0xF9,0xFF,0xFB,0xFF,0x00,0x01,0xF7,0xDF,0xF7,0xDF,0xF7,0xBF,0xF9,0x7F,0xFE,0xFF,0xF9,0x3F,0xE7,0xC7,0x1F,0xEF},/*"安",1*/{0xFE,0xFF,0xFE,0xFF,0xFE,0xFF,0xFE,0xFF,0xFE,0xFF,0x00,0x01,0xFE,0xFF,0xFD,0x7F,0xFD,0x7F,0xFD,0xBF,0xFB,0xBF,0xFB,0xDF,0xF7,0xEF,0xEF,0xE7,0xDF,0xF1,0xBF,0xFB},/*"大",2*/{0xFE,0xF7,0xEF,0x73,0xF3,0x37,0xF7,0x6F,0x80,0x01,0xBF,0xFB,0x70,0x17,0xFF,0xBF,0xFF,0x7F,0x80,0x01,0xFF,0x7F,0xFF,0x7F,0xFF,0x7F,0xFF,0x7F,0xFD,0x7F,0xFE,0xFF},/*"學(xué)",3*/{0xFF,0xFF,0x00,0x01,0xFB,0xBF,0xFB,0xBF,0x80,0x03,0xBB,0xBB,0xBB,0xBB,0xBB,0xBB,0xBB,0xBB,0xB7,0xC3,0xAF,0xFB,0x9F,0xFB,0xBF,0xFB,0x80,0x03,0xBF,0xFB,0xFF,0xFF},/*"西",4*/{0xFD,0xFF,0xFE,0xFF,0xC0,0x01,0xDF,0xFB,0xBB,0xF7,0xF9,0xFF,0xFB,0xFF,0x00,0x01,0xF7,0xDF,0xF7,0xDF,0xF7,0xBF,0xF9,0x7F,0xFE,0xFF,0xF9,0x3F,0xE7,0xC7,0x1F,0xEF},/*"安",5*/{0xF7,0xFD,0xF7,0xFD,0xEB,0xED,0xEC,0xED,0xDE,0x2D,0xBF,0x6D,0x40,0xED,0xDE,0xED,0xDE,0xED,0xDA,0xED,0xDD,0xED,0xDF,0x7D,0xDF,0x7D,0xDF,0x75,0xE0,0x7B,0xFF,0xFF},/*"創(chuàng)",6*/{0xEF,0xFF,0xF7,0xF1,0x80,0x8F,0xDD,0xBF,0xEB,0xBF,0x00,0x81,0xF7,0xB7,0xF7,0xB7,0x00,0xB7,0xF7,0xB7,0xD3,0xB7,0xD5,0x77,0xB5,0x77,0x76,0xF7,0xD5,0xF7,0xEF,0xF7},/*"新",7*/{0xFE,0xF7,0xEF,0x73,0xF3,0x37,0xF7,0x6F,0x80,0x01,0xBF,0xFB,0x70,0x17,0xFF,0xBF,0xFF,0x7F,0x80,0x01,0xFF,0x7F,0xFF,0x7F,0xFF,0x7F,0xFF,0x7F,0xFD,0x7F,0xFE,0xFF},/*"學(xué)",8*/{0xFF,0x7F,0x07,0xBF,0x70,0x01,0x6B,0xFB,0x5F,0xFF,0x5C,0x07,0x6F,0xFF,0x77,0xFF,0x70,0x01,0x56,0xDF,0x6E,0xDF,0x7E,0xDF,0x7D,0xDD,0x7D,0xDD,0x7B,0xDD,0x77,0xE1},/*"院",9*/};voidkey();/*顯示屏掃描（定時器T0中斷）函數(shù)*/voidleddisplay(void)interrupt1using1{ registerunsignedchari,j=BLKN;TH0=0xF8;//設(shè)定顯示屏刷新率每秒62.5幀 TL0=0x30; i=P1;//讀取當(dāng)前顯示的行號 i=++i&0x0f;//行號加1，屏蔽高4位 do { j--; SBUF=~dispram[i*BLKN+j];//送顯示數(shù)據(jù)while(!TI); TI=0;} while(j);//完成一行數(shù)據(jù)的發(fā)送 G=1;//消隱（關(guān)閉顯示） P1=0x00;//行號端口清○ R=1;//顯示數(shù)據(jù)打入輸出鎖存器 P1=i;//寫入行號 R=0;//鎖存顯示數(shù)據(jù) G=0;//打開顯示}voiddelay10ms(void)//延時子程序{unsignedchari,j;for(i=20;i>0;i--)for(j=248;j>0;j--);}voiddelay(intms)//延時子程序{while(ms--) { for(v=0;v<250;v++) { _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); } }}voiddisp01(){delay(200); for(i=0;i<32;i++)//清屏{dispram[i]=0xff; delay(10);}while(1) { for(b=0;b<10;b++)//延時2秒{for(i=0;i<32;i++)//顯示效果：卷簾{dispram[i]=Bmp[b][i]; key(); delay(20); } delay(20); } }}voiddisp02(){delay(200);for(i=0;i<32;i++)//清屏{dispram[i]=0xff; delay(10);} while(1) {for(i=0;i<10;i++)//顯示效果：上移{for(j=0;j<16;j++){for(k=0;k<15;k++){dispram[k*BLKN]=dispram[(k+1)*BLKN];dispram[k*BLKN+1]=dispram[(k+1)*BLKN+1];}dispram[30]=Bmp[i][j*BLKN];dispram[31]=Bmp[i][j*BLKN+1]; key();delay(50);} } } }voiddisp03(){ delay(200);for(i=0;i<32;i++)//清屏{dispram[i]=0xff; delay(10);} while(1){for(i=0;i<10;i++)//顯示效果：左移{for(j=0;j<2;j++)for(k=1;k<9;k++){for(l=0;l<16;l++){dispram[l*BLKN]=dispram[l*BLKN]<<1|dispra