单片机控制LED数码点阵显示屏.doc
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1、毕业设计(论文)说明书课题名称 基于单片机控制的LED显示屏设计 系 别 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导教师 年 月 日45摘要本设计是一1632点阵LED电子显示屏的设计。整机以40引脚单片机STC89C52为核心,介绍了以它为控制系统的LED点阵电子显示屏的动态设计和开发过程。通过该芯片控制一个行驱动器74HC154和四个列驱动器74HC595来驱动显示屏显示。系统的设计重点为屏幕显示,此外扩展了红外遥控功能。该电子显示屏可以显示各种文字或单色图像,全屏能显示2个汉字,采用8块88点阵LED显示模块来组成1632点阵显示模式。显示采用动态显示,使得图形或文字能够实现静止、移入移出等多
2、种显示方式。文中详细介绍了LED点阵显示的硬件设计思路、硬件电路各个部分的功能及原理、相应软件的程序设计,以及使用说明等。单片机控制系统程序采用C语言程序进行编辑,通过编程控制各显示点对应LED阳极和阴极端的电平,就可以有效的控制各显示点的亮灭。所显示字符的点阵数据可以自行编写(即直接点阵画图),也可从标准字库中提取。LED显示以其组构方式灵活、显示稳定、功耗低、寿命长、技术成熟、成本低廉等特点在车站、证券所、运动场馆、交通干道及各种室内外显示场合的信息发布,公益宣传,环境参数实时,重大活动倒计时等等得到广泛的应用。经实践证明,该系统显示误差小,性能稳定,结构合理,扩展能力强。关键词:STC8
3、9C52单片机;LED;点阵显示;动态显示;C语言AbstractThis design is a 16 32 dot matrix LED electronic display designs. 40-pin MCU STC89C52 machine core, introduced to it as the control system of LED electronic display of dynamic lattice design and development process. Through the chip to control a line drive and four c
4、olumn drive 74HC154 74HC595 to drive the display shows. System design focused on screen, in addition to expanding the infrared remote control. The electronic display can display a variety of text or monochrome images, full screen can display two characters, using eight 8 8 dot matrix LED display mod
5、ule to form the 16 32 dot matrix display mode. Shows the dynamic display, making graphics or text to achieve static, and so moved out of the display. This paper details the LED dot matrix display hardware design ideas in various parts of hardware features and principles, relevant software, programmi
6、ng, and the use of descriptions. SCM control system programming using C language program for editing, programming controlled by the display points corresponding to the anode and cathode of the LED level, you can effectively control the display light off point. The characters dot matrix display data
7、can be written on their own (ie, drawing a direct lattice), can also be extracted from the standard font. LED display is flexible in its fabric, display stability, low power consumption, long life, technology is mature, low cost features of the station, securities, sports venues, transportation corr
8、idors and a variety of indoor / outdoor display occasions, information dissemination, public advocacy, environmental parameters in real time, major events and so the countdown is widely used. Proven, the system displays the error is small, stable performance, reasonable structure, expansion capabili
9、ty. Key word: STC89C52 MCU; LED; dot-matrix display; dynamic display; C language目录摘要IABSTRACTII第一章 绪论11.1 LED显示屏的背景与意义11.2 LED显示屏的发展概况11.2.1 LED简介21.2.2 点阵的概述3第二章 系统方案论证52.1 设计任务52.2 总体方案论证52.2.1 显示模块52.2.1 单片机模块62.2.2 芯片的选择62.2.3 串口通讯芯片的选择62.2.4 电源模块62.2.4 控制模块7第3章 系统硬件设计83.1硬件设计主框图83.2 单片机模块93.2.1
10、 STC89C52单片机的内部结构93.2.2 STC89C52的引脚说明103.3 8*8LED点阵连接成显示屏模块113.3.1带锁存器输出的8位移位寄存器74HC595113.3.2 74HC154 4线-16线译码器/解调器143.3.3 8*8的LED-1088点阵模块:163.4 红外遥控模块193.5 电源模块20第4章 系统软件设计214.1 程序设计的原理214.2 程序字模的提取224.4主程序流程图234.5显示程序流程图234.6 红外遥控程序流程图24第五章测试及其结果分析265.1 测试仪器265.2 显示功能测试与分析26结束语28致谢29参考文献30附录31第一
11、章 绪论1.1 LED显示屏的背景与意义LED显示屏是采用发光二极管为显示元件,以现代数字电子技术为基础发展起来的一种显示屏幕。随着LED显示技术的发展,LED显示屏已从原来的单纯文字显示发展到现在的文字、图像、动画和视频等各种多媒体应用,它具有高清晰度、色彩鲜艳、视角大、工作稳定、寿命长、功耗低等优点。由于采用单元模块化结构,屏体大小可按用户要求灵活拼制;它的超高亮度,使它在户外显示中具有不可替代的作用。LED显示屏直接受控于计算机,随着电脑网络普及,信息来源更加广泛,因此在信息社会中,它占有越来越重要的位置。LED 显示屏是集光电子技术、微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的高技术产
12、品,可用来显示文字、计算机屏幕同步的图形。它以其超大画面、超强视觉、灵活多变的显示方式等独居一格的优势,成为目前国际上使用广泛的显示系统,被应用于金融证券、银行利率、商业广告、文化娱乐等方面,有巨大的社会效益和丰厚的经济效益。它色彩丰富,显示方式变化多样(图形、文字、三维、二维动画、电视画面等)、亮度高、寿命长,是信息传播设施划时代的产品。LED 器件诞生至今已有二十余年,但由于原材料的采用和工艺上的限制,在前十年间并未被广泛接受。进入九十年代后,伴随着工艺的改良以及原材料的发展,LED器件在寿命和亮度指标上都得到了突飞猛进的发展,成本也大大降低,由此其应用的范围和领域日益广泛。在我国及其他先
13、进国家, LED 也正广泛地用作户内、外显示屏的发光器件。LED 器件突出的优点在于各方面指标均很高,可以说在众多的发光器件中它的性能价格比最佳。1.2 LED显示屏的发展概况随着信息产业的高速发展,LED显示屏作为信息传播的一种重要手段成为现代信息化社会的一个闪亮标志。近年LED显示屏已广泛应用于室内、外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所如银行、营业部、车站、机场、港口、体育场馆等信息的发布,政府机关政策、政令,各类市场行情信息的发部和宣传等。目前,对于那些需要显示的信息量不是很大,分辨率不是很高,又需要制造成本相对比较低的场合,使用大、小屏幕LED点阵显示器是比较经济适用的,它可以用
14、单片机控制实现显示字符、数字、汉字和简单图形,可以根据需要使用不同字号、字型。LED电子显示屏是利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成可变面积的显示屏幕,以可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、性能价格比高、使用成本低等特点,在短短的十来年中,迅速成长为平板显示的主流产品,在信息显示领域得到了广泛的应用。LED 点阵电子显示屏是集微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的大型显示屏系统。它以其色彩鲜艳,动态范围广,亮度高,寿命长,工作稳定可靠等优点而成 为众多显示媒体以及户外作业显示的理想选择。同时也可广泛应用到军事、车站、宾馆、体育、新闻、金融、证券、广告以及交通运输等许多行业。目前大
15、多数的LED点阵显示系统自带字库。其显示和动态效果(主要是显示内容的滚动)的实现主要依靠硬件扫描驱动,该方法虽然比较方便,但显示只能按照预先 的设计进行。而实际上经常会遇到一些特殊要求的动态显示,比如电梯运行中指示箭头的上下移动、某些智能仪表幅值的条形显示、广告中厂家的商标显示等。这时一般的显示系统就很难达到要求。另外,由于受到存储器本身的局限,其特殊字符或图案也往往难以显示,同时显示内容也不能随意更改。本文的目的为设计出一个可实际操作运行的由单片机控制的LED点阵数码显示屏设备,在设计的功能上可以对汉字显示、写入并根据要求添加功能。1.2.1 LED简介LED是发光二极管英文Light Em
16、itting Diode 的简称,是六十年代末发展起来的一种半导体显示器件,七十年代,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在发光波长范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电子显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕。它是集微电子技术、光电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的显示系统,是目前国际上极为先进的显示媒体。由于它具有发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富、工作性能稳定以及对室内室外环境适应能力强等优点而日渐成为显
17、示媒体中的佼佼者。在我国改革开放之后,特别是进入90年代国民经济高速增长,对公众场合发布信息的需求日益强烈,LED显示屏的出现正好适应了这一市场形势,因而在LED显示屏的设计制造技术与应用水平上都得到了迅速的提高,生产也得到了迅速的发展,并逐步形成产业,成为光电子行业的新兴产业领域。LED显示屏经历了从单色、双色图文显示屏,到图像显示屏的发展过程。近年来,LED的发光效率正在逐步提高,商品化的器件已达到白炽灯的水平,景观灯采用的白色LED发光效率接近荧光灯的水平,并在稳步增长中。但是,在照明普及应用方面仍存在一些技术性问题:一是光通量有待进一步提高。采用LED作为照明光源,必须可以发出更多的光
18、,必须具有更高的能量效率。二是LED发出的光与自然光仍有一定的差距。白炽灯具有非常强的黄色光的成分,给人一种温暖的感觉。而白光LED发出的白光带有蓝色光的成分,在这种光的照明下,人们的视觉不很自然。三是价格较高。这是影响LED照明普及的主要原因。但是,近年来出于晶片技术的改良,制造成本正在急剧下降,近三年来LED的价格下降了近50,其正朝着高效率、低成本的方向发展,这为LED在照明领域的应用提供了有利条件。此外,较好的性价比也可以弥补成本价格方面的不足。目前,照明消耗约占整个电力消耗的20,大大降低照明用电是节省能源的重要途径,为实现这一目标,业界已研究开发出许多种节能照明器具,并达到了一定的
19、成效。但是,距离“绿色照明”的要求还远远不够,开发和应用更高效、可靠、安全、耐用的新型光源势在必行。LED以其固有的优越性正吸引着世界的目光。美国、日本等国家和台湾地区对LED照明效益进行了预测,美国55的白炽灯及55的日光灯被LED取代,每年节省350亿美元电费,每年减少7.55亿吨二氧化碳排放量。日本100的白炽灯换成LED,可减少12座核电厂发电量,每年节省10亿公升以上的原油消耗。台湾地区25的白炽灯及100的日光灯被白光LED取代,每年节省110亿度电。日本早在1998年就编制“21世纪计划”,针对新世纪照明用LED光源进行实用性研究。近年来,日本日亚化工、丰田合成、SONY、佳友电
20、工等都已有LED照明产品问世。世界著名的照明公司如飞利浦、欧司朗、GE等也投入大量的人力物力进行LED照明产品的研究开发和生产。美国GE公司和EMCORE公司合作成立新公司,专门开发白光LED,以取代白炽灯、紧凑型荧光灯、卤钨灯和汽车灯。德国欧司朗公司与西门子公司合作开发LED照明系统。台湾目前的LED产量仅次于日本列在美国之前,从1998年开始投入6亿台币进行相关开发工作。LED发展历史已经几十年,但在照明领域的应用还是新技术。随着LED技术的迅猛发展,其发光效率的逐步提高,LED的应用市场将更加广泛,特别在全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下,LED在照明市场的前景更备受全球瞩目,被业界认为
21、在未来10年成为最被看好的市场以及最大的市场,也将是取代白炽灯、钨丝灯和荧光灯的最大潜力商品。随着全国城市化的进一步发展,灯光环境(包括路灯、景观灯、艺术灯等)建设领域将不断扩大,LED光源的应用也将不断发展。LED作为第四代新光源,在城市景观灯建设领域中已得到了有效的应用,但要在路灯建设和维护中取代大功率的高压钠灯、高压汞灯、金卤灯等光源,还需进一步的研究和探讨,认真解决LED光源在照明应用中存在的技术问题,还需LED光源生产厂家结合路灯行业的实际情况,生产符合路灯建设和维修所需的新产品,使第四代新光源在城市照明建设中发挥更大的作用。 LED在我们日常生活的电器中随处可见,极为普通也广为人知
22、。LED具有效率高、光线质量高、能耗小、寿命长等特点,主要可用于平面显示领域、便携设备显示屏、照明以及红外线LED领域等下游应用产品市场。1.2.2 点阵的概述LED点阵显示器,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。具有高亮度、功耗低、引脚少、视角大、寿命长、耐湿、耐冷热、耐腐蚀等特点。点阵显示器有单色和双色两类,可显示红,黄,绿,橙等。LED点阵有44、48、57、58、88、1616、2424、4040等多种;根据像素的数目分为等,双基色、三基色等,根据像素颜色的不同所显示的文字、图象等内容的颜色也不同,单基色点阵只能显示固定色彩如红、绿、黄等单色,
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