基于单片机的LED点阵广告牌设计说明.docx

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基于单片机的LED点阵广告牌设计说明

编号

本科生毕业设计

基于单片机的LED点阵广告牌设计

LEDdotmatrixbillboarddesignbasedonsinglechip

学生姓名

专业

学号

指导教师

学院

二〇一五年六月

毕业设计（论文）原创承诺书

1.本人承诺：

所呈交的毕业设计（论文）《基于单片机的LED点阵广告牌设计》，是认真学习理解学校的《理工大学本科毕业设计（论文）工作条例》后，在教师的指导下，保质保量独立地完成了任务书中规定的容，不弄虚作假，不抄袭别人的工作容。

2．本人在毕业设计（论文）中引用他人的观点和研究成果，均在文中加以注释或以参考文献形式列出，对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体均已在文中注明。

3．在毕业设计（论文）中对侵犯任何方面知识产权的行为，由本人承担相应的法律责任。

4．本人完全了解学校关于保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交论文和相关材料的印刷本和电子版本；同意学校保留毕业设计（论文）的复印件和电子版本，允许被查阅和借阅；学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存毕业设计（论文），可以公布其中的全部或部分容。

以上承诺的法律结果将完全由本人承担！

作者签名：

年月日

摘要

本设计使用AT89C51单片机作为主控制模块，利用简单的外围电路来驱动64×16的LED点阵显示屏。

利用其本身强大的功能，可以很方便的实现单片机与PC机间的数据传输及存储，并能用软件方便的进行显示容的变化，另一方面点阵显示屏广泛的应用于公共场所，所以本设计具有很强的实用性。

本LED显示屏能够以动态扫描的方式同时显示4个16×16点阵汉字，并能通过软件修改显示容和效果。

把字符码存储在空闲的单片机程序存储器空间，使本LED显示系统能掉电存储1024个字符。

设计中采用了SPI接口的GB2312标准字库。

因为采用串行传输方式，使本系统的可扩展性得到提升，便于多个显示单元的级联。

本文从LED的显示原理入手，详细阐述了LED动态显示的过程以及硬件电路的设计。

关键词：

LED动态显示单片机点阵字库AT89C51

Abstract

ThisdesignusesAT89C51MCUasamaincontroller，anddependsonasimpleexternalcircuittodrive64×16thelatticeLEDdisplay.ByusingitsownpowerfulfunctionsandcapacityofinternalE2PROM，itiseasytoaccomplishtheMCUandPCandE2PROMforinternalstorage，datatransmissionequipment，anditalsocanbeusedconvenientlytoshowavarietyofcontentchanges.Theotherdotmatrixdisplayiswidelyusedinmanypublicplaces.Therefore，thedesignhasastrongpracticalapplication.TheLEDDisplaydynamicscancanshowthewayatthesametimefour16×16dotmatrixChinesecharacters，andPCsoftwarecanmodifythecontentandeffectshows.IAPusedintheapplicationofprogrammabletechnology，thecharacterswithinthecodestoredintheSCMfreeprogrammemoryspace，sothattheLEDdisplaysystemcanstore1，brown-outcharacters.SPIusedinthedesignoftheinterfacestandardGB2312character.Becauseserialtransmissionused，sothatthesystemcanbeenhancedscalability，foranumberofdisplayunitsofthecascade.ThisarticlefromthestartLEDdisplayprinciple，elaboratedontheLEDdisplaydynamicprocess，aswellashardwarecircuitdesign.

KeyWords:

LED;Dynamicdisplay;SCM;Latticelibrary;AT89C51

第1章概述

1.1绪论

当今社会在飞速发展无疑能源、健康、空间的利用，成了人们着重关注的对象。

而在这个信息极速传递的社会，LED的出现给人们带来了希望之光。

LED的特色之处一是节能，二是基本无电离辐射，三提高空间利用率。

而这些特色又恰好解决了上述的三种问题。

然而LED点阵显示屏的特点不仅仅于此LED点阵显示屏用的是数码管，而数码管具有实用，便宜等优点。

做出来的LED点阵显示很耐用。

LED点阵显示屏之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与LED显示屏本身所具有的优点分不开的。

LED点阵显示屏的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。

1.2本课题研究的目的、意义

本设计能够提高我们的动手能力与解决实际问题的能力。

 对于单片机我们已经学习了很多与之相关的理论知识，但是我们还没有机会来实际操作它，毕业设计给我们提供了一个很好的机会，让我们更深入的去学习掌握它。

使我们能够掌握LED显示屏的基本显示原理和设计方法，对LED显示屏这个行业有了较为深刻的了解和认识。

并且对大学期间所学习的一些理论进行了实践，使我们对所学过的理论知识有了新的认识。

并且通过该设计课题掌握了51单片机软硬件开发工具的使用方法，为以后从事相关行业的工作积累了实际工作经验。

目前我国的信息行业发展迅速，作为主要平面显示媒介的LED显示屏的作用也越练越广泛，相关的从业人员也会越来越紧缺。

但同时应该清楚的认识到我国的LED技术虽然发展迅速但和世界先进水平还有一定的差距。

因此，此课题不论是对自己的就业还是对我国LED显示技术的发展都有非常现实与积极的意义。

1.3国外研究现状

发光二极管（LED）是六十年代未发展起来的一种半导体显示器件，随着半导体材料合成技术、单晶制造技术和P-N结形成技术的研究进展，发光二极管在发光颜色、亮度等性能得以提高并迅速进入批量化和实用化。

进入八十年代后，LED在发光波长围和性能方面大大提高，并开始形成平板显示产品即LED显示屏。

LED显示屏经过多年发展，在国外的应用趋于成熟化。

它从最初的单基色显示，经过到双基色，现在发展到全彩色阶段。

它们在社会上以得到广泛应用。

同时颜色趋多样化，颜色由最初的红色，发展到可以表现真实世界的各种色彩。

如何在该显示屏上更好地显示各种字形，图片，动画以及视频，已经成为社会关注的热点。

尤其是显示效果的多样化和显示容的逼真化与细腻化，

目前在国市场上，国产LED显示屏的市场占有率近95%。

国际上LED 显示屏的应用围主要集中在户外广告、体育场馆、交通和演出，另外包括展览、租赁、集会等各种场合，估计其市场容量按照每年30%的增长速度在增加。

目前，主要制造厂商集中在日本、北美、中国等国家和地区，我国大陆LED制造厂商出口的份额在其中微不足道。

据不完全统计，世界上就至少有150家厂商生产全彩屏，其中产品齐全，规模较大的公司约有30家左右，主要分布在美国、欧洲、日本、中国及大陆。

随着我国经济的迅猛发展，对信息传播会有越来越高的要求。

可以相信，LED电子显示屏会以其强大的优势，将在社会经济发展中扮演越来越重要的角色。

我国LED显示屏产业在规模发展的同时，产品技术推出新，一直保持比较先进的水平。

90年代初即具备了成熟的16级灰度、256色视频控制技术及无线遥控等国先进水平技术，近年在全彩色LED显示屏、256级灰度视频控制技术、集群无经线控制、多级群控技术等方面均有国先进、达到国际水平的技术和产品出现；LED显示屏控制专用大规模集成电路也已由国企业开发生产并得到应用。

LED显示屏产业培养形成了一批LED显示屏科技队伍，在全国LED显示屏行业的从业人数6000人中，科技人员有2800多人，将近50%。

LED显示屏产业正成为我国电子信息产业的重要组成部分，也是平板显示领域唯一立足国形成的民族高科技产业。

现代信息社会中，作为人机信息视觉传播媒体的显示产品和技术得到迅速发展，进入二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代，LED显示屏作为平板显示的主导产品之一无疑会有更大的发展，并有可能成为二十一世纪平板显示的代表性主流产品。

第2章主要元器件的概述

整个电路由单片机AT89C51，8个74HC595，1个74HC154，16个74HC04，4个16×16的LED。

该电路所设计的电子屏可显示多个汉字，需要4个16×16LED点阵模块，可组成16×64的条形点阵。

2.1AT89C51单片机的功能及其引脚

AT89C51是一种带4KB可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能微处理器，俗称单片机。

单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。

AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案[3]。

AT89C51引脚即外观如图2-1所示。

图2-1AT89C51的管脚图

引脚说明：

（1）VCC：

供电电压。

GND：

接地。

（2）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，被定义为高电阻输入。

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。

（3）P1口：

P1口是一个部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P1口管脚写入1后，被部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

（4）P2口：

P2口为一个部上拉电阻的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。

（5）P3口：

P3口管脚是8个带部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入，由于