【正文】 acters move up and down the left and right sides, six kinds of display mode can also achieve display temperature, calendar and infrared control etc. Function. Keywords: SCM。 它能夠?qū)?現(xiàn)漢字左右、上下移動(dòng)等六種顯示方式， 還 可以實(shí)現(xiàn) 顯示溫度 、萬(wàn)年歷以及紅外控制等功能。 它廣泛應(yīng)用于醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)、銀行、車站等公共場(chǎng)所， 具有很強(qiáng)的實(shí)用 性。 另外 ， 本設(shè)計(jì)還添加 了紅外遙控功能 ，能夠?qū)崿F(xiàn)遙控切換顯示內(nèi)容、修改時(shí)間等。 行掃描采用 74HC154 譯碼器、列掃描采用 74HC595 移位寄存器 及 采用大電流三極管 SS8550 作為 驅(qū)動(dòng)元件 。 顯然， LED 已成為城市亮化、現(xiàn)代化和信息化社會(huì)的一個(gè)重要標(biāo)志。 LED 行業(yè)已成為一個(gè)快速發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)，市場(chǎng)空間巨大，前景廣闊。 編號(hào)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 題 目 ： 基于單片機(jī)的點(diǎn)陣電子 顯示屏設(shè)計(jì) 學(xué) 院 ： 信息與通信學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程 學(xué)生姓名： 黃祥就 學(xué) 號(hào)： 0801130509 指導(dǎo)教師： 鄧艷容 職 稱： 講 師 題目類型： ?理論研究 ?實(shí)驗(yàn)研究 ?工程設(shè)計(jì) ?工程技術(shù)研究 ?軟件開(kāi)發(fā) 20xx 年 5 月 20 日 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁(yè) 共 2 頁(yè) 摘 要 LED 點(diǎn)陣主要應(yīng)用于顯示屏，它是 由 發(fā)光二極管點(diǎn)陣模塊或像素單元組 組成 的平面式顯示屏幕。 顯示屏 通過(guò)一定的控制方式，用于顯示文字、圖像等各種信息及電視、錄像信號(hào)。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(yīng)用于室內(nèi) 室 外需要進(jìn)行服務(wù)內(nèi)容和服務(wù)宗旨宣傳的公眾場(chǎng)所 。 本次設(shè)計(jì)的 LED 顯示屏 主要由 主 控制 模塊、 LED 點(diǎn)陣 屏模塊 、鍵盤 模塊、 DS1302時(shí)鐘 模塊、 DS18B20 溫度 模塊、 紅外遙控模塊 組成。 本 文 采用STC12C 系列高速單片機(jī)作為主控制器模塊， 結(jié)合簡(jiǎn)單的外圍元件來(lái)驅(qū)動(dòng) LED 點(diǎn)陣屏，能夠 顯示文字、時(shí)間、溫度等內(nèi) 容。 通過(guò)軟件編程可以 實(shí)現(xiàn) 顯示 內(nèi)容的多樣化。 本文 詳細(xì)介紹了 LED 顯示屏的顯示原理 和 工作過(guò)程， 以及 硬件電路的設(shè)計(jì)、軟件調(diào)試及其參數(shù)的計(jì)算方法。 關(guān)鍵詞 ： 單片機(jī) ； LED 顯示屏； DS1302； DS18B20；紅外遙控 。 LED display。 DS18B20。它是一種通過(guò)控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，用來(lái)顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫、行情、視頻、錄像信號(hào)等各種信息的顯示屏幕。 其中的 LED 點(diǎn)陣單色 圖文動(dòng)態(tài)條幅屏，因?yàn)槌杀镜土⒖煽啃愿?、顯示效果優(yōu)良，所以成為點(diǎn)陣式 LED 漢字廣告屏中的主流產(chǎn)品。在照明領(lǐng)域中，傳統(tǒng)的白熾燈無(wú)法克服其耗電量大、壽命短的缺陷。從功耗上，白光 LED 僅為白熾燈的八分之一、熒光燈的二分之一，白光 LED 的壽命可達(dá) 10 萬(wàn)小時(shí)，是傳統(tǒng)熒光燈的 50100 倍 。而 LED 作為一種冷光源 其輻射主要集中在可見(jiàn)光區(qū)，幾乎不產(chǎn)生熱，避免了非可見(jiàn)光區(qū)電磁波對(duì)人體的損害。 LED 電子顯示屏可按顏色、顯示器件、使用場(chǎng)合分成三大類。按顯示器件分類 可分為： LED 數(shù)碼顯示屏 、 LED 點(diǎn)陣圖文顯示屏。 目前， LED 顯示屏作為新一代的信息傳播媒體，已經(jīng)成為 城市信息現(xiàn)代化建設(shè)的標(biāo)志。在照明、傳媒等領(lǐng)域，基于LED 發(fā)光管的各種顯示漸漸嶄露頭角，特別是在 LED 顯示屏市場(chǎng)也得到長(zhǎng)足的發(fā)展。在我國(guó)改革開(kāi)放之后，特別是進(jìn)入 90 年代國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速增長(zhǎng)，對(duì)公眾場(chǎng)合發(fā)布信息的需求日益強(qiáng)烈， LED 顯示屏 的出現(xiàn)正好適應(yīng)了這一市場(chǎng)趨勢(shì)，因而在 LED 顯示屏的制造技術(shù)和應(yīng)用水平上都得到了迅速的提供與發(fā)展。 桂林電子 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 第 2 頁(yè) 共 36 頁(yè) 1 設(shè)計(jì) 任務(wù) 與 方案 論證 設(shè)計(jì)任務(wù) 本文設(shè)計(jì) 一 個(gè) 16x64 點(diǎn)陣 單色 顯示屏 ， 由 STC12C 系列高速單片機(jī) 作為主控制器，能實(shí)現(xiàn)如下功能： (1) 能夠 顯示字母、漢字 ； (2) 通過(guò)按 鍵切換顯示； (3) 能實(shí)現(xiàn) 多種顯示效 果； (4) 能顯 示溫度 且 帶上限報(bào)警功能 ； (5) 能顯 示時(shí)間、日期、星期 并 可以 調(diào)整時(shí)間及 設(shè)置鬧鈴 ； (6) 通過(guò) 遙控實(shí) 現(xiàn)顯示效果及內(nèi)容的切換、萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)。 所謂串行控制驅(qū)動(dòng)方式就是將 顯示的數(shù)據(jù)通過(guò)串行方式送入點(diǎn)（列）驅(qū)動(dòng)電路，其特點(diǎn)是相鄰 兩個(gè) 顯示模塊之間的線路連接簡(jiǎn)單。串行控制驅(qū)動(dòng)方式主要用到的芯片有 ： MC409 74LS59 74HC595 等。 關(guān)于 行的控制和驅(qū)動(dòng)比較容易，因?yàn)樾械墓ぷ鞣绞绞欠謺r(shí)順序工作的。 行線驅(qū)動(dòng) 一般是采用 PNP 功率三極管或 CMOS 管， 邏輯控制可選用 416 譯碼方式和直接 行線控制方式。另外為提高單元的多級(jí)級(jí)聯(lián)的數(shù)量，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到每個(gè)信號(hào)的 傳輸延遲，以保證控制時(shí)序的正確運(yùn)行。 并行控制驅(qū)動(dòng)方式就是顯示的數(shù)據(jù)是通過(guò)并行（ 8位）方式送入點(diǎn)（列）驅(qū)動(dòng)電路，每送入一個(gè)字節(jié)就完成了一個(gè)模塊的單行數(shù)據(jù)輸入，其優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)的刷新速度快，這就減輕了上一級(jí)聯(lián)控制系統(tǒng)的壓力。同時(shí)，處理速度的降低也相應(yīng)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 這一設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)線路簡(jiǎn)潔，控制 桂林電子 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 第 3 頁(yè) 共 36 頁(yè) 方便快速。 并行控制驅(qū)動(dòng)方式的缺點(diǎn)是： 由于數(shù)據(jù)是并行輸入的，這就使得單元內(nèi)芯片數(shù)量大而且線路連接復(fù)雜。同時(shí)提高了 印制電 路板的密度，對(duì)生產(chǎn)加工和調(diào)試提出了較高的要求。 方案三：高度集成專用芯片的應(yīng)用。 ZQL9701 芯片是集行控制、列控制和一些外圍驅(qū)動(dòng)電路于一身的高度集成控制驅(qū)動(dòng)芯片。另外， ZQL9701 芯片在單元的級(jí)聯(lián)方面也提供了充分的支持。采用 ZQL9701 芯片設(shè)計(jì)顯示單元時(shí)，由于 ZQL9701 芯片是表貼片封裝器件，這就需要專用的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)。 綜上所述， 根據(jù) 本設(shè)計(jì) 所要實(shí) 現(xiàn)的功能及成本的考慮， 最終選擇了方案 一 。 就是 采用一個(gè)單片機(jī) 實(shí)現(xiàn) 控制所有功能， 其中包括 LED點(diǎn)陣顯示屏的刷新顯示、模式設(shè)定、時(shí)間讀取、溫度檢測(cè) 、紅外遙控控制， 以及與上位機(jī)的通信等。 方案二：主從工作模式。其中一個(gè)單片機(jī)用于控制 LED 點(diǎn)陣顯示，另外一個(gè)單片機(jī)用于擴(kuò)展鍵盤、串口與上位機(jī)通信、溫度測(cè)量、時(shí)間讀取 、紅外遙控控制 等工作。 但 硬件電路以及軟件設(shè)計(jì)方面要求相對(duì) 復(fù)雜 一些，更涉及到主從單片機(jī)通信問(wèn)題。 2 系統(tǒng) 硬件 設(shè)計(jì) 與調(diào)試 考慮到使用傳統(tǒng) 51 系列單片機(jī) 指令運(yùn)行速度不夠快，有 可能會(huì)使 LED 點(diǎn)陣顯示屏出現(xiàn)閃爍的情況發(fā)生，故 本 系統(tǒng) 采用 STC12C5A60S2 高速單片機(jī)作為 主 控制單元 ， 系統(tǒng)硬件電路 主要由主控制模塊、 LED 點(diǎn)陣屏模塊、鍵盤模塊、 DS1302 時(shí)鐘模塊、 DS18B20溫度 模塊、紅外遙控模塊 、報(bào)警模塊 共 七 部分 組成。還包括了 時(shí)鐘 檢測(cè) 電路 、 溫度檢測(cè)電路 、紅外遙控電路 ，以及與上位機(jī) 通信的 RS232 接口電路。 為了解決 LED 顯示屏的閃爍問(wèn)題，本系統(tǒng)采用 了 宏晶科技生產(chǎn) 的STC12C 高速單片機(jī) 系列的 STC12C5A60S2 單片機(jī) ， 其管腳與傳統(tǒng) 51 系列單片機(jī)完全 中央處理器 LED 點(diǎn)陣電子 顯示屏 鍵 盤 溫度傳感器 紅外接收 時(shí)鐘電路 報(bào)警電路 桂林電子 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 第 5 頁(yè) 共 36 頁(yè) 兼容 ， 所以 使用的編譯器和指令代碼都和傳統(tǒng) 51 單片機(jī)相同。 其引腳圖如 圖 23 所示 ： 圖 23 STC12C5A60S2 系列單片機(jī)引腳圖 它包含了 中央處理器（ CPU）、 60K 程序存儲(chǔ)器、 1280 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、UART 串口、串口 I/O 接口、高速 A/D 轉(zhuǎn)換、 SPI 接口、 PCA、看門口 及片內(nèi) R/C 振蕩器和外部晶體振蕩器電路等模塊 ，還增加了 P4 口。 對(duì)于 LED 點(diǎn)陣 屏的應(yīng)用需要 來(lái)說(shuō) ， 采用 STC12C5A60S2 高速 單片機(jī) 比傳統(tǒng) 51 單片機(jī) 有以下突出的優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 較高的處理速度和時(shí)鐘頻率， 能解決 LED 點(diǎn)陣顯示屏的閃爍問(wèn)題 。 （ 3） 電壓范圍 寬 ， 即使 負(fù)載端電壓的波動(dòng) 也 不會(huì)影響 點(diǎn)陣 屏的 正常運(yùn)行。 顯示電路 模塊 設(shè)計(jì) 在顯示電路 中 ， 主要 由 行掃描元件、列 驅(qū)動(dòng) 元件、驅(qū)動(dòng)元件及 LED 點(diǎn)陣模塊組成 。 本文設(shè)計(jì)的 16x64 點(diǎn)陣顯示屏 可以先由四個(gè) 8x8 點(diǎn)陣模塊構(gòu)成 16x16 點(diǎn)陣顯示屏， 其連接方法如圖 25 所示： 圖 25 16x16 點(diǎn)陣顯示器連接圖 在圖 25 中 ， 將 A 和 B 的 8 列 與 C 和 D 的 8 列分別對(duì)應(yīng)相連 ，同時(shí) 將 A 和 C 的 8行與 B 和 D 的 8 行分別對(duì)應(yīng)相連 。 要制作 16x64 點(diǎn)陣顯示器， 可以由 4 個(gè) 16x16 點(diǎn)陣顯示器用同樣的方法連接而成。 其 行掃描 電路 與行驅(qū)動(dòng)三極管 連接 如圖 26 所示 ： 圖 26 74HC154 行掃描驅(qū)動(dòng)電路連接圖 桂林電子 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 第 7 頁(yè) 共 36 頁(yè) 74HC154 是一款高速 CMOS 器件， 74HC154 引腳兼容低功耗肖特基 TTL(LSTTL)系列。該使能門電路包含兩個(gè)“邏輯與” 輸入，必須置為低以 使 使能輸出端 有效 。 將 兩個(gè)選通輸入 G1 和 G2 為低， 然后以 A、 B、 C、 D 四腳為輸入端 ，這 就會(huì)形成 16 種不同的輸入狀態(tài)，分別為 0000～ 1111， 然后使每種狀態(tài)只控制一路輸出，即有 16 路輸出。 如果一行 64 個(gè) LED 全部 被 點(diǎn)亮， 每只 LED 工作電流取 15mA。 因此，應(yīng)在 74HC154 每一路輸出端與 16x64 點(diǎn)陣顯示 屏 對(duì)應(yīng)的每一行之間用一個(gè) 三極管來(lái)將電流信號(hào)放大 ， 從而達(dá)到點(diǎn)亮全部 LED 的要求。 這樣， 74HC154 某一輸出腳 為低電平時(shí) ，對(duì)應(yīng)的三極管 發(fā)射極為高電平，從 而使點(diǎn)陣顯示 屏 的對(duì)應(yīng)行也為高電平 ，只要此時(shí)某一列 置 為低電平，對(duì)應(yīng)的 LED就會(huì)被點(diǎn)亮 ，從而實(shí)現(xiàn)顯示所 想顯示 的文字 。 所以， 本設(shè)計(jì)中 定 每只 LED 工作電流為 15mA。根據(jù)上述集電極電流和基極電流的比值，可計(jì)算出行掃描驅(qū)動(dòng)三極管的直流電流放大系數(shù) β。 因此，根據(jù) β可以確定基極電流 Ib 和基極 的 限流電阻 R 分別 為： 基極電流： Ib=≈ 19mA。 桂林電子 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 第 8 頁(yè) 共 36 頁(yè) 本次 設(shè)計(jì) 中取 基極限流電阻 值為 200Ω。 圖 27 74HC595 管腳圖 74HC595 是 8 位串行輸入 /輸出或者并行 輸出移位寄存器，具有高阻關(guān)斷狀態(tài) ， 具備三態(tài)的總線輸出 功能 。 移位寄存器有一個(gè) 串行移位輸入 （ DS） 和一個(gè)串行輸出 （ Q7’ ） 及 一個(gè)異步的低電平復(fù)位 。 為了避免與 PC 機(jī)串口輸入的數(shù)據(jù)相互干擾， 設(shè)計(jì)中 使用模擬串口 ～ 來(lái) 連接 輸出串行數(shù)據(jù)、移位時(shí)鐘 SHcp、 鎖存 信號(hào) STcp。 其掃描顯示工作過(guò)程是： 將 8片 74HC595進(jìn)行級(jí)連，可共用一個(gè)移位時(shí)鐘 SCHcp及數(shù)據(jù)鎖存信號(hào) STcp。 桂林電子 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 第 9 頁(yè) 共 36 頁(yè) 溫度 電路模塊 設(shè)計(jì) 為了增加 LED 顯示屏的實(shí)用性，本設(shè)計(jì) 增加了溫度檢測(cè)模塊，溫度傳感器采用數(shù)字式 的 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器。用 DS18B20采樣溫度，將溫度顯示在 LED 屏上，是一種很好的顯示方式，同時(shí)也節(jié)省了單片機(jī)資源。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： 64 位 光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。 DS18B20 也可以 用外部 3V～ 電源供電 ，采用寄生電源供電方式時(shí)， VDD必須接地。采用外部供電方式時(shí)可以不用強(qiáng)上拉，但只要外部電源處于工作狀態(tài)， GND 引腳不得懸空。 DS18B20 的工作時(shí)序 ： DS18B20 簡(jiǎn)單的硬件接口是以相對(duì)復(fù)雜的編程軟件為代價(jià)