【正文】 面積較大的圖文信息，可適時顯示系統(tǒng)當前日歷、時間、文件等，被廣泛運用在商場、街道、廣場、車站等人群或流動量大的場合。 LED 電子顯示屏 隨著科學技術的高速發(fā)展，各種新型信息媒體，信息相關設備及手段不斷涌現(xiàn)。而藍色和純綠色 LED 的開發(fā)已經(jīng)達到了實用階段。LED 之所以受到廣泛重視而得到迅速發(fā)展，是與它本身所具有的優(yōu)點分基于單片機的 LED 顯示屏的動態(tài)顯示 22 不開的。否則， LED 的光輸出將隨輸入電壓和溫度等因素變化而變化，并且，若 LED 電流失控， LED 長期工作在大電流下將影響 LED 的可靠性和壽命，并有可能失效。 從 LED 的伏安曲線及數(shù)字模型看， LED 在正向?qū)ê笃湔螂妷旱募毿∽儎訉⒁?LED 電流的很大變化，并且，環(huán)境溫度， LED 老化時間等因素也將改變影響 LED 的電氣 性能。 21 LED 的電壓和電流的匹配。s） 100000 沖擊電流 0 10 倍額定電流 耐壓擊性 很 強 易 斷 裂 壽命（ h） ＞ 2021 ＜ 1000 隨著 對 LED 研究的進一步深入，其光效將進一步得到提高，而其成本將一步下降，在不久的將來 LED取代白熾燈甚至熒光燈而發(fā)展成 21 世紀的一種主要的照明光源將成為一種趨勢。作為一種新的光源，近年來各大公司和研究機構(gòu)對 LED 的研究方興未艾，使其光效得以大大提高，飛利浦與 Agilent的合資公司目前已研發(fā)并生產(chǎn)出光效達到 171M/W的白色 LED，已達到白熾燈的水平。 圖 38 鍵盤電 路 基于單片機的 LED 顯示屏的動態(tài)顯示 20 LED 顯示屏設計 LED 的特點以及常用的參數(shù) LED 是一種固體光源，當它兩端加上正向電壓，半導體中的少數(shù)載流子和多數(shù)載流子發(fā)生復合，放出的過剩能量將引起光子發(fā)射。每個按鍵都通過一個 10K的上拉電阻接電源 +Vcc,按鍵的另一端接地。 鍵盤模塊設計 鍵盤、狀態(tài)顯示模塊：為了使軟件編程簡單，本設計利用可編程芯片 8255。這里只介紹應用最多的方式 0。 4） D0～ D7 為數(shù)據(jù)口。通過CS、 A0、 A RD和 WR 對 4 個寄存器進行操作。 A、B、 C 寄存器的數(shù)據(jù)就是引腳 PA7～ PA0、 PB7～ PB0、 PC7～ PC0 上輸入或輸出的數(shù)據(jù)。 8255 與單片機系統(tǒng)連接方式簡單，工作方式由程序設定，圖 36 為 8255 的引腳圖。 8255 是可編程 I／ O 口擴展芯片。 基于單片機的 LED 顯示屏的動態(tài)顯示 16 采用簡易的上電復位電路，主要由電阻 R1， R2，電容 C1，開關 K1組成，分別接至 AT89C51 的 RST 復位輸入端。 圖 33 時鐘 電路 復位電路 復位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復位信號。 XTAL2： 來自反向振蕩器的輸出。在Flash 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 /EA/VPP：當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000H— FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是ALE 才起作用。然而要注意的是：每當用做外部存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 RST：復位輸入。作為輸入，由于外部下拉 為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出4 個 TTL 門電流。在給出地址“ 1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口 :P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口 ,P2口緩沖器可接收 ,輸出 4個 TTL門電流 ,當 P2口被寫 “ 1” 時 ,其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高 ,且作為輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P0 口 ： P0 口為一個 8位漏極開路雙向 1/0 口，每腳可吸收 8TTL 門流。 13 管腳說明 ： VCC:供電電壓。 AT89C51 是一個低功耗高性能單片機， 40 個引腳， 32 個外部 雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內(nèi)含 2個外中斷口， 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器， 2個全雙工串行通信口， AT89C51 可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。因此，在智能化電子設計與制作過程中經(jīng)常用到 AT89C51 芯片。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存 儲器組合在單個芯片中，能夠進行 1 000 次寫／擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時間為 10 年。 圖 31 硬件電路圖 11 AT89C51 芯片 的介紹 AT89C51 是一種帶 4 kB 閃爍可編程可擦除只讀存儲器 (Falsh Programmable and Erasable Read OnlyMemory， FPEROM)的低電壓、高性能 CMOS 型 8位微處理器，俗稱單片機。 LED 顯示屏經(jīng)歷了從單色、雙色圖文顯示屏，到圖像顯示屏的發(fā)展過程。由于它具 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)室外環(huán)境適應能力強等優(yōu)點，自 20世紀80 年代后期開始，隨著 LED 制造技術的不斷完善，在國外得到了廣泛的應用。 總體設計 有上述工作原理，我畫出來該系統(tǒng)的框圖。因此，我們在實際應用中只是將 LED 點陣的 16 條行線直接接在 P0 口和 P2 口，至于列選掃描信號則是由 416 線譯碼器74LS154 來選擇控制，這樣一來列選控制只使用了單片機的 4個 IO口，節(jié)約了很多 IO 資源，為單片機系統(tǒng)擴充使用功能提供了條件。 我們把行列總線接在單片機的 IO口，然后把掃描代碼送 入 總線，就可以得到顯示的漢字了。 本設計介紹一種實用的漢字顯示屏的制作，考慮到電路元件的易購 9 性，沒有使用 8*8 的點陣發(fā)光管模塊， 而是直接使用了 256 個高量度發(fā)光管，組成了 16行 16 列的發(fā)光點陣。技術線路為通過程序控制 AT89C51 芯片輸出高低電平，高低電平控制分別控制 LED 的亮和滅，最終達到所要顯示的內(nèi)容。 基于以上分析，我決定采用采用 LM7805 三端穩(wěn)壓器電源作為系統(tǒng)電源 。點陣系統(tǒng)要懸掛在墻上，電池總量大，使用會有較大安全隱患。同樣，驅(qū)動部分則是 16 個 2N5401 的三極管完成的。為提供負載能力，接 16 個2N5551 的 NPN 三極管驅(qū)動。所以我選用串口輸入。 驅(qū)動電路的選擇 驅(qū)動電路 的選擇采取并口輸入，占用大量 I/O 口資源。且動態(tài)顯示易于制作和理解，又能鞏固所學知識，達到畢業(yè)設計的基于單片機的 LED 顯示屏的動態(tài)顯示 8 目標。 由于靜態(tài)顯示方式 ,所需的譯碼驅(qū)動裝置很多 ,引線多而復雜 ,成本高 ,且可靠性也較低。動態(tài)顯示采用多路復用技術的動態(tài)掃描顯示方式 , 復用的程度不是無限增加的 , 因為利用動態(tài)掃描顯示使我們看到一幅穩(wěn)定畫面的實質(zhì)是利用了人眼的暫留效應和發(fā)光二極管發(fā)光時間的長短 , 發(fā)光的亮度等因素 。但設計上如果處理不當 ,易造成亮度低 ,閃爍問題。 動態(tài)顯示，對一幅畫面進行分割 ,對組成畫面的各部分分別顯示 ,是動態(tài)顯示方式。若給每一個發(fā)光二極管一個驅(qū)動電路 ,一幅畫面輸入以后 ,所有 L ED 的狀態(tài)保持到下一幅畫。 對于 LED8*8 點陣顯示有以下兩種方案： 靜態(tài)顯示，將一幀圖像中的每一個二極管的狀態(tài)分別用 0 和 1 表示 ,若為 0 ,則表示 LED 無電流 ,即暗狀態(tài) 。 7 2 系統(tǒng)總體分析 本 節(jié) 是該設計的方案與 比較部分，對設計中所采用的芯片從多方面綜合的 進行比較， 最后經(jīng)過仔細的研究后決定所選的器件。第四部分是系統(tǒng)軟件設計，主要是用匯編語言對圖形漢字編程設計；第五部分是對全文的總結(jié)。把系統(tǒng)總體設計作為第二部分，在這部分里介紹了各種元器件以及芯片的選擇； 第三部分是硬基于單片機的 LED 顯示屏的動態(tài)顯示 6 件電路的設計；主要對 AT89C51 芯片的具體介紹，時鐘電路，復位電路，驅(qū)動電路， 8255 芯片，點陣式漢字 LED 顯示屏電路設計等一些硬件進行分析。 6） 最終能在 LED 電路板上顯示所要的圖形或漢字。 4） 確定所 需 的元器件，然后通過電路圖進行連接。 2） 行 列電路設計，分析電路圖確定整個系統(tǒng)大概的規(guī)模。 通過 這次 畢業(yè)設計使 我 在 學 校學習的理論知識和實際應用有機地結(jié)合起來，同時也能培養(yǎng)我獨立思考、勇于創(chuàng)新的科學態(tài)度和鉆研精神，為我將要踏上工作崗位做一次提前的鍛煉。三極管和 74LS154 的工作原理也分別在模擬和數(shù)子電路里介紹過。比如 AT89C51 芯片的一些工作原理是在 MCS— 51 的基礎上通過改進完成的。 設計目標及采取的方案 本 設計的目標 畢業(yè)設計是學生完成本專業(yè)教學計劃達到培養(yǎng)目標的重要的教學環(huán)節(jié)，是教學計劃中綜合性最強的實踐性教學環(huán)節(jié)，它對于培養(yǎng)學生正確 5 的思想和工作作風，提高學生綜合運用專業(yè)知識分析和解決實際問題的能力，達到工程技術人員所必須具備的基本素質(zhì)等方面具有重要的意義。在我國改革開放之后，特別是進入 90 年代國民經(jīng)濟高速增長，對公眾場合發(fā)布信息的需求日益強烈， LED 顯示屏的出現(xiàn)正好適應了這一市場形勢，因而在 LED 顯示屏的設計制造 技術與應用水平上都得到了迅速的提高。 LED 點陣設計主要應用于顯示屏，它是利用發(fā)光二極管點陣模塊或像素單元組成的平面式顯示屏幕。隨著信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展， LED顯示作為信息傳播的一種重要手段，已廣泛應用于室內(nèi)外需要進行服務內(nèi)容和服務宗旨宣傳的公眾場所，例如戶內(nèi)外公共場所廣告宣傳、機場車站旅客引導信息、公交車輛報站系統(tǒng)、證券與銀行信息顯示、餐館報價信息豆示、高速公路可變情報板、體育場館比賽轉(zhuǎn)播、樓宇燈飾、 交通信號燈、景觀照明等。 3 目 錄 1 緒 論 ...................................................... 4 LED 顯示屏的發(fā)展背景及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .................. 4 設計目標及采取的方案 ................................. 4 本設計的目標 ................................... 4 本設計采取的方案 ............................... 5 文章的結(jié)構(gòu)安排 ....................................... 5 2 系統(tǒng)總體分析 ...........