基于单片机的16*64点阵设计

uperrua · 发表于 2020-1-10 10:51

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基于单片机的16*64点阵设计

摘  要
LED点阵广告牌在大街小巷随处可见，它的应用领域现在极其广泛。像证券交易、金融信息的显示，LED显示屏需求量都是非常大的。而这些LED的最基本单元都是8*8的点阵，它是组成汉字及其其它图形的基础。
本次的设计就是采用单片机作为主要控制单元核心，来实现一个简单的LED点阵汉字显示系统。通过单片机对行列扫描的控制，配合程序的运用，来实现显示、滚动、暂停以及调速。汉字的显示就是字模以极快的速度在屏幕上循环，超过一定的速度，由于人眼的暂留效应，就会认为是完整地显示了汉字。把字模按一定的速度依次调用显示，在我们视线中就好像字体在滚动。
在本次的设计中，主要用到了单片机的串口通信技术，这样不仅节省了单片机IO口的数目，而且是程序更加简洁。
LED显示汉字技术相信在将来还会得到更加广泛的应用，它在我们日常生活中占得地位相信也会愈来愈重要。

关键词：STC89S52RC；LED点阵显示屏；串并转换器；锁存器；驱动电路

目  录
第一章绪论       1
1.1 课题研究背景       1
1.2 研究现状及发展趋势       1
1.3 论文主要内容       2
第二章方案论证与选择       4
2.1 系统硬件方案       4
2.1.1 显示屏主控制器       4
2.1.2 通信系统       5
2.1.3 硬件设计方案       6
2.2 系统软件方案       6
2.2.1 单片机编程语言       7
2.2.2 系统软件编译器介绍       8
第三章硬件设计       9
3.1 硬件系统的总体设计       9
3.2 单片机系统设计       9
3.2.1 STC89S52RC简介       9
3.2.2 STC89S52RC单片机引脚功能       10
3.2.3 复位电路设计       11
3.2.4 时钟电路       12
3.2.5 电源电路       12
3.3 控制单元设计       13
3.4 驱动电路设计       14
3.4.1 列驱动       14
3.4.2 行驱动       17
3.4.3 点阵屏分类       18
3.4.4 点阵工作原理       19
3.5 系统总电路图       21
第四章软件设计       22
4.1 主程序设计思想及流程图       22
4.2 显示驱动程序设计       23
第五章制作与调试       26
5.1 系统硬件部分调试       26
5.1.1 短路与虚焊检测       26
5.1.2 上电测试       26
5.2 系统软件调试       26
5.3 总结       27
参考文献       29
致谢       30

第一章绪论
1.1 课题研究背景
LED显示屏是八十年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体，显示屏由几万到几十万个半导体发光二极管像素点均匀排列组成。利用不同的材料可以制造不同色彩的LED像素点。目前应用最广的是红色、绿色、黄色。而蓝色和纯绿色LED的开发已经达到了实用阶段。LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像；不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。
在短短的十来年中，LED点阵显示屏就以亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定的优点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。LED显示屏的应用涉及社会经济的许多领域，主要包括证券交易、金融信息显示、机场航班动态信息显示、港口、车站旅客引导信息显示、体育场馆信息显示、道路交通信息显示、调度指挥中心信息显示、邮政、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示、广告媒体新产品等。
1.2 研究现状及发展趋势
1. 我国LED产业发展现状
经历了多年的发展,我国LED产业已从购买芯片、外延片生产应用产品，逐步发展到自主生产外延片和芯片的阶段，并且已具备一定技术和产业基础。初步形成从外延片生产、芯片制备到器件封装、集成应用等比较完整的产业链。我国上游产业的现状，一是参与单位多，主要单位有中科院半导体所、中科院物理所、电子工业集团第十三电子研究所、北京大学、清华大学、南昌大学和一些企业；但是这些参与单位都想建立自己产能，起始阶段产能都不大，整个产业看起来资源分散，没有规模；而且科研院所都想建立自己的产能，在技术输出上排外，而实际上各科研单位某一时间突破的可能仅是产业技术链的某一环节，整体上产业化条件还不具备，这样虽然每年看起来各个方面的技术都在突破，但产业化效率非常低；二是与国际先进水平比较,整体上一般芯片的亮度、发光效率、抗静电能力、抗漏电能力以及品质控制水平与国际厂家仍有差距。三是能满足市场需要且规模化生产的企业少，封装所需芯片尤其高档芯片主要靠进口。
值得一提的是经过多年的发展，我国LED显示屏厂商已经具有了很强的实力，虽然拥有DAK、Lighthouse、Darco等知名显示屏厂商的竞争，但国内LED显示屏厂商还是占据了国内市场的大部分份额，国内已经涌现了一批如上海三思、北京利亚德、西安青松等优秀企业，国内显示屏市场吸收了很大一部分芯片产能，对促进国内上中游发展壮大起了重要作用。国内生产的显示屏、景观照明灯具等LED应用产品已经出口到美国、欧盟等国家和地区。
2. LED显示屏的发展前景
从LED产业全球分工来看，在LED上游外延片、芯片生产上，美国、日本、欧盟仍拥有巨大的技术优势，中国台湾已经成为全球重要的LED生产基地。目前全球形成了以日、美、德为产业龙头，中国台湾、韩国紧跟其后，中国大陆、马来西亚等国家和地区积极跟进的梯队分布。虽然中国在LED外延片、芯片的生产技术上距离国际先进水平还有一定的差距，但是国内庞大的应用需求给LED下游厂商带来巨大的发展机会，这为我国LED产业的发展提供了良好的机遇。
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。高亮度、全彩化蓝色及纯绿色LED产品自出现以来，成本逐年快速降低，已具备成熟的商业化条件、基础材料的产业化。使LED全彩色显示产品成本下降，应用加快。LED产品性能的提高，使全彩色显示屏的亮度、色彩、白平衡均达到比较理想的效果，完全可以满足户外全天候的环境条件要求，同时，由于全彩色显示屏价格性能比的优势，预计在未来几年的发展中，全彩色LED显示屏在户外广告媒体中会越来越多地代替传统的灯箱、霓红灯、磁翻板等产品，体育场馆的显示方面全彩色LED屏更会成为主流产品。全彩色LED显示屏的广泛应用会是LED显示屏产业发展的一个新的增长点。
未来LED显示屏会向着标准化、规范化，产品结构多样化的方向发展。
3. 选题意义
该设计课题使我们能够掌握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单片机的的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 论文主要内容
针对设计题目的特点，作者对论文的内容和结构将做如下安排：
1.初步方案的论证和选择
搜集题目的有关资料，并参照目前通用的设计思想和设计方法拟定几套设计方案进行分析比较。最终选定了以单片机为核心控制器件，外加行驱动电路和列驱动电路的设计方案。
2.方案实现
以设计方案为指导思想选择合适的器件来实现这一思想，选择器件时要从功能和电气特性两方面来选择和论证。经过对比选择选定STC89S52RC单片机为核心控制器件，由74LS154和SDM495为行驱动电路器件，74HC595为列驱动电路器件。论文列出了详细的器件参数和在系统中的连接使用方法。
3.软件编写
根据硬件特点和设计要求，软件选用C语言编写。程序按功能分为静态显示、动态显示、通信等几个功能上相对独立的模块。然后按照所划分的模块逐个编写和调试，最后将独立的模块整合起来。
4.结论
设计完成后对设计中所遇到的问题、经验教训、以及自己的想法进行总结。

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