基于AT89S51 单片机点阵LED广告屏设计Word文件下载.docx

基于AT89S51 单片机点阵LED广告屏设计Word文件下载.docx

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单片机的体积小，具有软硬件结合，很容易嵌入到系统之中的优点，是集成了CPU，ROM，RAM和I/O口的微型计算机。

它有很强的接口性能，非常适合于工业控制,因此又叫微控制器（MCU）。

单片机品种齐全,型号多样CPU从8，16，32到64位，多采用RISC技术，片上I/O非常丰富，有的单片机集成有A/D，“看门狗”，PWM，显示驱动，函数发生器，键盘控制等。

它们的价格也高低不等，这样极大地满足了开发者的选择自由。

1总体设计

以单片机为主控制器，采用单片机用串口扩展I/O口的方法来实现点阵LED显示屏显示字符。

扩展部分包括LED显示屏屏的列和行驱动。

显示采用逐行扫描方式，在行扫描的同时，也会向列发送表示字符的列数据信号。

就可以在LED显示屏上显示出来单个字符。

以AT89S51单片机来实现设计，整体电路设计框架图。

（如图1）

LED行驱动

主控制器

AT89S51

LED列驱动

图1整体电路

2硬件电路设计

2.1系统硬件概述

2.1.1LED显示屏

LED（LightEmittingDiodePanel）电子显示屏。

它是由半导体发光二极管构成的像素点，按矩阵均匀排列。

是一种通过控制半导体发光二极管的零度方式，来显示文字、图像等。

LED显示屏分为图文显示屏和条幅显示屏，均由LED矩阵块组成。

图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；

而条幅显示屏则适用于小容量的字符信息显示。

LED显示屏因为其像素单元是主动发光的，具有亮度高，视角广、

工作电压低、功耗小、寿命长、耐冲击和性能稳定等优点。

因而被广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。

LED动态显示原理。

LED点阵显示系统中各模块的显示方式：

有静态和动态

显示两种。

静态显示原理简单、控制方便，但硬件接线复杂，在实际应用中一般采用动态显示方式，动态显示采用扫描的方式工作，由峰值较大的窄脉冲电压驱动，从上到下逐次不断地对显示屏的各行进行选通，同时又向各列送出表示图形或文字信息的列数据信号，反复循环以上操作，就可显示各种图形或文字信息。

点阵式LED汉字广告屏绝大部分是采用动态扫描显示方式，这种显示方式巧妙地利用了人眼的视觉暂留特性。

将连续的几帧画面高速的循环显示，只要帧速率高于24帧/秒，人眼看起来就是一个完整的，相对静止的画面。

最典型的例子

就是电影放映机。

在电子领域中，因为这种动态扫描显示方式极大的缩减了发光单元的信号线数量，因此在LED显示技术中被广泛使用。

LED显示屏点阵模块结构。

八十年代以来出现了组合型LED点阵显示器模块，以发光二极管为像素，它用高亮度发光二极管芯阵列组合后，环氧树脂和塑模封装而成。

这种一体化封装的点阵LED模块，具有高亮度、引脚少、寿命长等特点。

LED点阵规模常见的有4×

4、4×

8、5×

7、5×

8、8×

8、16×

16等。

最常见的8×

8单色LED点阵显示器的内部电路结构和外型规格，其它型号点阵的结构与引脚可试验获得。

如图2，图中

（1）为外观图，

（2）为内部结构组成图。

（1）

（2）

图28×

8LED点阵显示屏

图2中

（2）中，水平线Y0、Y1……Y7叫做行线，接内部发光二极管的阳极，每一行8个LED的阳极都接在本行的行线上。

相邻两行线间绝缘。

同样，竖直线X0、X1……X7叫做列线，接内部每列8个LED的阴极，相邻两列线间绝缘。

LED动态显示原理。

有静态和动态显示两种。

在实际应用中一般采用动态显示方式，动态显示采用扫描的方式工作，由峰值较大的窄脉冲电压驱动，从上到下逐次不断地对显示屏的各行进行选通，同时又向各列送出表示图形或文字信息的列数据信号，反复循环以上操作，就可显示各种图形或文字信息。

以8×

8点阵模块为例，说明一下其使用方法及控制过程。

在这种形式的LED点阵模块中，若在某行线上施加高电平（用“1”表示），在某列线上施加低电平（用“0”表示）。

则行线和列线的交叉点处的LED就会有电流流过而发光。

比如，Y7为1，X0为0,则右下角的LED点亮。

再如Y0为1，X0到X7均为0，则最上面一行8个LED全点亮。

现描述一下用动态扫描显示的方式，显示字符“B”的过程。

其过程如图3

图3B字符的动态扫描过程

2.1.2单片机AT89S51

AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，

器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。

如图4

图4AT89S51引脚图

管脚说明：

P0口：

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P2口：

P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：

P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故P3

口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：

P3.0RXD（串行输入口）

P3.1TXD（串行输出口）

P3.2/INT0（外部中断0）

P3.3/INT1（外部中断1）

P3.4T0（记时器0外部输入）

P3.5T1（记时器1外部输入）

P3.6/WR（外部数据存储器写选通）

P3.7/RD（外部数据存储器

串行口方式

串行口可以发送与接收数据，有SCON和PCON两个控制寄存器。

SCON有4中工作方式中工作方式选择位：

SM0与SM1两位的编码所得。

表1串行口工作方式

SM0SM1

方式

功能说明

00

0

同步移位寄存器方式（用于扩展I/O）

01

1

8位异步收发，波特率可变（由定时器控制）

10

2

9位异步收发，波特率Fosc/64或Fosc/64

11

3

9位异步收发，波特率可变（由定时器控制）

3软件设计

3.1程序总体思路

系统采用模块化结构，包括主程序、延时程序、显示子程序和串行口中断程序。

程序主要由开始、初始化、主程序、字库组成。

其中主程序和子程序的流程图。

如图5

开始

设数据工作方式

设置显示行指针

设置代码指针

取代码

从P1.0口发送

代码指针加1

显示行指针加1=0？

YN

图5程序流程图

3.2程序代码（见附录）

4调试部分

硬件与软件的结合进行调试，硬件如图5所示，程序见附录2。

利用外扩I/O口实现LED显示屏显示字符的连接图。

如图6

图6接口电路

连接好整个电路图，对程序进行不断的修改，调试，得出我们所要的结果。

我们只要改变字库程序就可以。

依次就可以得到单个字符“0”“5”“6”8“9”。

字库程序：

07EH,042H,042H,042H,042H,042H,07EH,000H“0”。

图7

06EH,063H,003H,07EH,060H,060H,07FH,000H“5”。

图8

07EH,042H,042H,07EH,042H,042H,006H,000H“6”。

图9

07EH,042H,042H,07EH,042H,042H,07EH,000H“8”。

图10

07EH,002H,002H,07EH,042H,042H,07EH,000H“9”。

图11

图7第一次运行结果为“0”

图8第一次运行结果为“5”

图9第一次运行结果为“6”

图10第一次运行结果为“8”

图11第一次运行结果为“9”

总结

通过这次的毕业设计课题的设计，巩固了我们所学的知识，检验理论运用于实践的能力，同时能够对我们所学知识进行一次全面的总结。

通过大量资料的查阅，使我对LED广告屏系统的工作原理有了更深入的了解，有助于提高我独立分析问题和解决问题的能力，，为以后的工作积累了一定的经验。

参考文献

[1]张毅刚，彭西元，彭宇编著.单片机原理及应用.北京：

高等教育出版社，2010.5

[2]李建忠编著.单片机原理及应用.西安：

西安电子科技大学出版社，2002

[3]李群芳，肖看编著.单片机原理、接口及应用.北京：

清华大学出版社，2005

[4]于海生编著.微型计算机控制技术.北京：

清华大学出版社，2008

[5]戴梅萼，史嘉权编著.微型计算机技术及应用（第3版）.北京：

[6]江晓安，董秀峰编著.数字电子技术（第二版）.西安：

西安电子科技大学出版社，2005

附录

程序代码：

CLKEQUP1.0

DINAEQUP1.1

MIAN:

MOVSP,#60H

CLRC

SEND1:

MOVR0,#080H

MOVDPTR,#CODEd1

SEND:

CLRA

MOVCA,@A+DPTR

pushdph

pushdpl

movdptr,#0a000h

MOVX@dptr,a

MOVA,R0

ACALLsendto

popdpl

popdph

INCDPTR

MOVA,R0

RRCA

MOVR0,A

LCALLDELAY

JBACC.0,SEND1

SJMPSEND

DELAY:

MOVR7,#01

DELAY0:

MOVR4,#40

DELAY1:

MOVR3,#28

DJNZR3,$

DJNZR4,DELAY1

DJNZR7,DELAY0

RET

CODEd1:

DB07EH,042H,042H,042H,042H,042H,07EH,000H;

"

sendto:

PUSHACC

CLRCLK

SENDTIME:

MOVR3,#08H

clrc

SENDCY:

RLCA

MOVDINA,C

SETBCLK

DJNZR3,SENDCY

POPACC

RET

end