【正文】 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 摘 要本文介紹了一款以單片機STC89C52為控制器的LED點陣顯示屏系統(tǒng)的設(shè)計。利用不同的材料可以制造不同色彩的LED像素點。（3）港口、車站旅客引導(dǎo)信息顯示。全國從事LED顯示屏的各類企業(yè)有100余家，從業(yè)人員近6000人，行業(yè)年度銷售總額近8億元人民幣，1996年、1997年的增長速度均保持40%左右，1998年略有回落。使LED全彩色顯示產(chǎn)品成本下降，應(yīng)用加快。但同時應(yīng)該清楚的認(rèn)識到我國的LED技術(shù)雖然發(fā)展迅速但和世界先進(jìn)水平還有一定的差距。程序按功能分為靜態(tài)顯示、動態(tài)顯示、通信等幾個功能上相對獨立的模塊。為方便檢修和維護(hù)硬件電路設(shè)計時常常采用模塊化的設(shè)計方法。單片機品種齊全,型號多樣 CPU 從8，16，32到64位，多采用RISC 技術(shù)，片上I/O非常豐富，有的單片機集成有A/ D，“ 看門狗”，PWM，顯示驅(qū)動，函數(shù)發(fā)生器，鍵盤控制等。而且MCU是通過串行執(zhí)行指令來實現(xiàn)特定功能，不可避免低速，而FPGA/CPLD則可實現(xiàn)硬件上的并行工作，在實時測控和高速應(yīng)用領(lǐng)域前景廣闊；另一方面，F(xiàn)PGA/CPLP器件在功能開發(fā)上是軟件實現(xiàn)的，但物理機制卻和純硬件電路一樣，十分可靠。由于單片機的I/O口有限要不能直接用I/O口來驅(qū)動LED顯示屏，所以需要對單片機I/O口進(jìn)行擴展增加單片機并行輸出的能力。圖 22 LED點陣內(nèi)部圖一個1664的LED顯示屏行有16和列有64個引腳，不能單靠51單片機的端口驅(qū)動所以必須要對單片機的端口個數(shù)進(jìn)行擴展。設(shè)計目標(biāo)和硬件總體結(jié)構(gòu)確定的情況下，軟件可以分為主程序，顯示子程序，各種特效顯示子程序，通信程序三個主要部分組成。其具有執(zhí)行速度快，占內(nèi)存空間少等優(yōu)點，但在編寫復(fù)雜程序時具有明顯的局限性，匯編語言依賴于具體的機型，不能通用，也不能在不同機型之間移植。 系統(tǒng)軟件編譯器介紹C語言編寫的程序并不能被單片機直接執(zhí)行還需要編譯為單片機可執(zhí)行的機器語言。通過查閱資料和對比最終的硬件原理圖如圖31所示。（6）由串口完成單片機與計算機的通信，通信速度和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃砸_(dá)到顯示要求。圖32 STC89C52RC封裝示意圖主要特性如下： 1. 增強型 8051 單片機，6 時鐘/機器周期和 12 時鐘/機器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051. 2. 工作電壓：～（5V 單片機）/～（3V 單片機） 3. 工作頻率范圍：0～40MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～80MHz，實際工作頻率可達(dá) 48MHz 4. 用戶應(yīng)用程序空間為8K 字節(jié) 5. 片上集成 512 字節(jié) RAM 6. 通用 I/O 口 （32 個） 復(fù)位后為，P1/P2/P3/P0是準(zhǔn)雙向口/弱上拉， P0 口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時，需加上拉電阻 7. ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程）,無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（RXD/,TXD/）直接下載用戶程 序,數(shù)秒即可完成一片 8. 具有 EEPROM 功能 9. 具有看門狗功能 10. 共 3 個 16 位定時器/計數(shù)器。對端口寫入 1 時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如 執(zhí)行“MOVX R1”指令）時，P2 口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器（SFR）區(qū) 中的 P2 寄存器的內(nèi)容） ，在整個訪問期間不會改變。 RST（9 引腳）：復(fù)位輸入。然而，特別強調(diào)在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE 脈沖將會跳過。注意加密方式 1 時， A將內(nèi)部鎖定位 RESET。在該系統(tǒng)中，P1各口主要用作LED顯示數(shù)據(jù)的控制輸出。所以P0和P2口留為外部數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器的擴展用，以備內(nèi)部存儲器和程序存儲器不夠用時使用。例：0E2A=0，0E2B=0，0E1=1，A=1，B=0，C=0，則Y0為“0”Y1~Y7為“1”，詳情見真值表。該器件既可以像普通“與非”門那樣工作，也可以接成斯密特觸發(fā)器來使用。 列驅(qū)動電路設(shè)計74HC595的作用：LED驅(qū)動芯片，8位移位鎖存器，用于驅(qū)動顯示列，每片74HC595可以驅(qū)動8列，多片74HC595串接在一起，串行列數(shù)據(jù)信號RI（DATA）、鎖存信號STB、串行時鐘信號CLK都在這個芯片上，其引腳分布如下圖圖3—6 74HC595的引腳示意圖第8腳GND，電源地。在實際的大屏幕LED顯示屏設(shè)計中，用電腦USB供電明顯不切實際。通信程序接收計算機數(shù)據(jù)，交給主程序處理再通過控制程序選擇不同的顯示程序進(jìn)行顯示。8個像素對應(yīng)一個字節(jié)，字節(jié)的位順序是左高右低，所以一幅畫面的數(shù)據(jù)量為32字節(jié)。由于最重要的顯示系統(tǒng)功能的測試需要軟件配合所以在硬件調(diào)試部分只測試單片機復(fù)位電平，功能部分測試放在系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試部分來完成。然后測試各器件的電源，接地及一些電平應(yīng)該固定的端口的電壓。結(jié)果顯示顯示屏中LED顯示屏完好，其他器件邏輯功能運行正常。修改辦法是將軟件中的延時時間調(diào)至恰當(dāng)值，將8550的e端電壓降至3V左右。（1)設(shè)計之前應(yīng)該進(jìn)行大量的資料收集和分析，確定一個清晰的設(shè)計思路；（2）器件選擇時要詳細(xì)閱讀器件使用手冊，不但要考慮器件的功能實現(xiàn)還要考慮器件在整個系統(tǒng)中的兼容性；（3）硬件的系統(tǒng)的建立必須合理和穩(wěn)定，實物建立之前最好進(jìn)行仿真這樣才能為軟件提供一個可靠的試驗平臺；（4）軟件的編寫不但要實現(xiàn)功能還要不斷的優(yōu)化、簡練、易讀。我還要感謝全班同學(xué)，感謝他們大學(xué)三年里，曾經(jīng)對我的幫助，支持和鼓勵。c0。k8。 for(l=0。i++) { for(j=0。 st=1。 //delay(1)。h++) //調(diào)節(jié)字的運動速度 { for(i=0。 st=0。}void xianshi(uchar temp){ uchar k。 //存儲寄存器時鐘輸入 void delay(uint z) //延時{ uint a,b,c。 致 謝這次能夠圓滿完成畢業(yè)設(shè)計我首先要感謝我的指導(dǎo)老師劉老師，感謝他在畢業(yè)設(shè)計期間對我的指導(dǎo)、勉勵、和督導(dǎo)。整個設(shè)計采用STC89C52做核心控制器，74HC138組成譯碼電路， 4953和74HC595做行和列驅(qū)動。顯示時會有一些行驅(qū)動的輸出不夠設(shè)計指標(biāo) ，導(dǎo)致所驅(qū)動的那一行在顯示屏上表現(xiàn)為選定的點不能夠很好區(qū)分，圖像出現(xiàn)模糊。聯(lián)合調(diào)試的具體方法如下：（1）編寫一個逐點掃描的顯示程序，再結(jié)合硬件電路運行。上電后首先觀察電路是否有過熱，異味，冒煙的現(xiàn)象出現(xiàn)。第5章 系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng)硬件部分調(diào)試方法硬件調(diào)試主要是調(diào)試各部分的焊接是否合格和各芯片的輸出輸入電壓是否符合設(shè)計要求，最后測試各硬件部分能否完成設(shè)計功能。在該顯示系統(tǒng)中掃描顯示的工作原理如圖42所示，先選通列然后再從行送入對應(yīng)列的數(shù)據(jù)，這樣從第1列到第16列循環(huán)往復(fù)，只要切換的速度足夠的快利用人眼的延時特性就可以看見一幅穩(wěn)定的畫面。首先分析程序所要實現(xiàn)的功能，程序要實現(xiàn)靜態(tài)顯示，動態(tài)顯示功能。第9腳DOUT，串行數(shù)據(jù)輸出端，將數(shù)據(jù)傳到下一個。 反相器74HC0474HC04：六反相器，一個起到高低電平的轉(zhuǎn)換作用，還有一個就是增加信號的驅(qū)動能力，信號一般都從MCU從發(fā)出，直接驅(qū)動其他器件的能力不夠，中間加一個邏輯電路來增加驅(qū)動能力。其它任何組合方式將不被選通，且Y0~Y7輸出全為“1”。圖34 控制部分電路圖由于P3口是特殊功能口，在該系統(tǒng)中基本是采用其第二功能。 STC89C52R的最小系統(tǒng)包括了外界時鐘電路和復(fù)位電路，選定一定數(shù)量的I/O口作為控制口控制外部的各種器件和數(shù)據(jù)的輸出。當(dāng) AT89C51RC 從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時， SEN在每個機器周期被激活兩次，而訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， SEN將不被激活。在 Flash 編程時，此引腳（ ROG）也用作編程輸入脈沖。 在對 Flash ROM 編程或程序校驗時，P3 還接收一些控制信號。 P2 作為輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。 P1 端口（～，1～8 引腳） ：P1 口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。根據(jù)這兩點要求，選擇宏晶科技生產(chǎn)的STC89C52RC為控制單元的主控芯片。執(zhí)行頻率要能達(dá)到掃描顯示的最低要求。具體工作流程為：計算機將編好的程序向經(jīng)下載軟件下載到單片機中，單片機接收后執(zhí)行控制指令處理顯示代碼將顯示內(nèi)容通過I/O口串行輸出并且控制譯碼電路完成串并轉(zhuǎn)換并行輸出，最后由顯示驅(qū)動電路進(jìn)行電壓和電流的處理以達(dá)到LED顯示屏的顯示電流、電壓要求，進(jìn)而使顯示屏顯示內(nèi)容。C語言作為一種非常方便的語言而得到廣泛的支持，C語言程序本身并不依賴于機器硬件系統(tǒng)，基本上不做修改就可根據(jù)單片機的不同較快地移植過來。兩種語言相比較各有優(yōu)點。題目將以此方案為指導(dǎo)思想展開具體的硬件電路設(shè)計。為了避免模塊的缺點，選擇點陣數(shù)較小的模塊來減小出現(xiàn)這一問題的風(fēng)險。所以在控制部分方案的選擇中選定51系列單片機作為控制部分的核心器件。設(shè)計者只需用HDL 語言完成系統(tǒng)功能的描述，借助EDA工具就可得到設(shè)計結(jié)果,將編譯后的代碼下載到目標(biāo)芯片就可在硬件上實現(xiàn)。幾種設(shè)計方法比較各有其特點：（1）單片機單片機是集成了CPU，ROM，RAM和I/ O口的微型計算機。（5）結(jié)論設(shè)計完成后對設(shè)計中所遇到的問題、經(jīng)驗教訓(xùn)、以及自己的想法進(jìn)行總結(jié)。論文列出了詳細(xì)的器件參數(shù)和在系統(tǒng)中的連接使用方法。并且通過該設(shè)計課題掌握了51單片機的的軟硬件開發(fā)工具的使用方法，為以后從事相關(guān)行業(yè)的工作積累了實際工作經(jīng)驗。 （2）LED顯示屏的發(fā)展趨勢現(xiàn)代信息社會中，作為人一機信息視覺傳播媒體的顯示產(chǎn)品和技術(shù)得到迅速發(fā)展，進(jìn)入二十一世紀(jì)的顯示技術(shù)將是平板顯示的時代，LED顯示屏作為平板顯示的主導(dǎo)產(chǎn)品之一無疑會有更大的發(fā)展，并有可能成為二十一世紀(jì)平板顯示的代表性主流產(chǎn)品。 研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢（1）我國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀我國的LED顯示屏產(chǎn)業(yè)經(jīng)過幾年的發(fā)展，基本形成了一批具有一定規(guī)模的骨干企業(yè)。LED顯示屏的應(yīng)用涉及社會經(jīng)濟的許多領(lǐng)域，主要包括：（1）證券交易、金融信息顯示。除此之外，該系統(tǒng)只占用了單片機少量的I /O口和內(nèi)存，為系統(tǒng)留下了功能擴展的空間。設(shè)計專題（畢業(yè)論文） 指 導(dǎo) 教 師 系（部）主 任 2013年 5 月24日平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會記錄自動化與信息工程系應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)，學(xué)生 于 年 月 日進(jìn)行了畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯。該系統(tǒng)可實現(xiàn)中英文字符的顯示和動態(tài)特效顯示。目前應(yīng)用最廣的是紅色、綠色、黃色。（4）體育場館信息顯示。在國內(nèi)市場上，國產(chǎn)LED顯示屏的市場占有率近100%，國外同類產(chǎn)品基本沒有市場，四十三屆世乒賽主會場天津體育中心、京九鐵路、北京西客站、首都機場、浦東機場等，均由國內(nèi)代表企業(yè)中標(biāo)。LED產(chǎn)品性能的提高，使全彩色顯示屏的亮度、色彩、白平衡均達(dá)到比較理想的效果，完全可以滿足戶外全天候的環(huán)境條件要求，同時，由于全彩色顯示屏價格性能比的優(yōu)勢，預(yù)計在未來幾年的發(fā)展中，全彩色LED顯示屏在戶外廣告媒體中會越來越多地代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燈箱、霓紅燈、磁翻板等產(chǎn)品，體育場館的顯示方面全彩色LED屏更會成為主流產(chǎn)品。因此此課題不論是對自己的就業(yè)還是對我國LED顯示技術(shù)的發(fā)展都有非?，F(xiàn)實與積極的意義。然后按照所劃分的模塊逐個編寫和調(diào)試，最后將獨立的模塊整合起來。硬件的設(shè)計采用模塊化設(shè)計，既要滿足模塊本身功能又要能夠和整個系統(tǒng)兼容。它們的價格也高低不等，這樣極大地滿足了開發(fā)者的選擇自由。二種設(shè)計方式相比較各有優(yōu)點且都能夠?qū)崿F(xiàn)控制功能，但單片機的技術(shù)門檻較低開發(fā)成本也較低非常適合初學(xué)者進(jìn)行學(xué)習(xí)和鍛煉使用。LED顯示屏是由一個個的發(fā)光二極管點陣構(gòu)成的，要構(gòu)成大屏幕的LED顯示屏就需要多個發(fā)光二極管。經(jīng)常采用的端口擴展方法是用串并轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行譯碼。具體結(jié)構(gòu)如圖24所示。C語言是一種源于編寫UNIX操作系統(tǒng)的語言，它是一種結(jié)構(gòu)化語言，可產(chǎn)生壓縮代碼。因此在系統(tǒng)軟件設(shè)計中，編譯器必不可少。單片機譯 碼 電 路電 源列驅(qū)動電路行驅(qū)動電路16X64 LED顯示屏圖31 硬件電路框圖該系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能和要求有以下幾點：（1）LED顯示屏的面積必須滿