单片机控制LED数码点阵显示屏.docx
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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、移入移出等多种显示方
2、式。文中详细介绍了LED点阵显示的硬件设计思路、硬件电路各个局部的功能及原理、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语言程序进展编辑,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、本钱低廉等特点在车站、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,构造合理,扩展能力强。关键词:STC89C52单片
3、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 column
4、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 module to
5、 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, programming, an
6、d 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 can be
7、 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 corridors
8、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 capability. Ke
9、y word: STC89C52 MCU; LED; dot-matrix display; dynamic display; C language目录第一章 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根底开展起来的一种显示屏幕。随着LED显示技术的开展,LED显示屏已从原来的单纯文字显示开展到现在的文字、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构造,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显示屏直承受控于计算机,随着
10、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承受。进入九十年代
11、后,伴随着工艺的改进以及原材料的开展,LED器件在寿命和亮度指标上都得到了突飞猛进的开展,本钱也大大降低,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正确。1.2 LED显示屏的开展概况随着信息产业的高速开展,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、外需要进展效劳内容和效劳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
12、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,又需要制造本钱相比照拟低的场合,使用大、小屏幕LED点阵显示器是比拟经济适用的,它可以用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、使用本钱低等特点,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
13、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,该方法虽然比拟方便,但显示只能按照预先 的设计进展。而实际上经常会遇到一些特殊要求的动态显示,比方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到达要求。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
14、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. LED简介LED是发光二极管英文Light Emitting Diode 的简称,是六十年代末开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,并开场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,
15、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开展,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,到图像显示屏的开展过程。近年来,LED的发光效率正在逐步提高,商品化的器件已到达白炽灯的水平,景观灯采用的白色LED发光效率接近荧
16、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,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进,制造本钱正在急剧下降,近三年来LED的价格下降了近50,其正朝着高效率、低本钱的方向开展,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本钱价格方面的缺乏
17、。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,并到达了一定的成效。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、平安、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照明效益进展了预测,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11
18、0亿度电。日本早在1998年就编制“21世纪方案,针对新世纪照明用LED光源进展实用性研究。近年来,日本日亚化工、丰田合成、SONY、佳友电工等都已有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展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年开场投入6亿台币进展相关开发工作。LED开展历史已经几十年,但在照明领域的应用还是新技术。随着LED技术的迅猛开展,
19、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开展,灯光环境包括路灯、景观灯、艺术灯等建立领域将不断扩大,LED光源的应用也将不断开展。LED作为第四代新光源,在城市景观灯建立领域中已得到了有效的应用,但要在路灯建立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
20、符合路灯建立和维修所需的新产品,使第四代新光源在城市照明建立中发挥更大的作用。 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。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
21、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,双基色和三基色点阵显示内容的颜色由像素内不同颜色发光二极管点亮组合方式决定,如红绿都亮时可显示黄色,如果按照脉冲方式控制二极管的点亮时间,那么可实现256或更高级灰度显示,即可实现真彩色显示。LED点阵显示器单块使用时,既可代替数码管显示数字,也可显示各种中西文字及符号如5 x 7点阵显示器用于显示西文字母58点阵显示器用于显示中西文,8 x 8点阵用于显示中文文字,也可用于图形显示。用多块点阵显示器组合那么可构成大屏幕显示器,但这类实用装置常通过微机或单片机
22、控制驱动。第二章 系统方案论证 设计任务1设计并制作一个基于单片机的简易16行*32列点阵显示的LED电子显示屏。2利用串口通讯可以实现从电脑上发送汉字和字符,并在点阵屏上显示出来。3设计一个显示屏控制器,扩展相应的接口实现多功能显示控制,显示屏显示数字和字母。4显示屏通过控制器可以遥控显示内容可以平滑的左右移动并且能够设定滚屏的速度。5能显示一组特定汉字组成的句子,通过控制器切换显示内容,并具有掉电保护功能。2.2 总体方案论证2.2.1 显示模块显示模块是本次设计最核心的局部,对于8*8LED点阵显示有以下两种方案:方案一:静态显示,从理论上说,不管显示图形还是文字,只要控制与组成这些图形
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