点阵广告牌系统设计

Protel软件及单片机技术综合训练1点阵广告牌系统设计目录摘要............................................................................................................................11绪论.............................................................................................................................11.1功能需求...........................................................................................................32硬件设计.....................................................................................................................32.1点阵广告牌系统设计原理图...........................................................................32.2电源模块选择..................................................................................................32.3显示部分..........................................................................................................43系统工作原理............................................................................................................43.1系统的总体方案设计.......................................................................................43.2主控芯片AT89C51简介................................................................................53.3点阵广告牌系统设计方案介绍.......................................................................73.4LED汉字显示原理..........................................................................................94线路连接..................................................................................................................104.1单片机复位电路............................................................................................104.2晶振电路........................................................................................................114.3总体电路图....................................................................................................125软件设计..................................................................................................................145.1主程序流程图...............................................................................................146结论...........................................................................................................................157结束语.......................................................................................................................16参考文献......................................................................................................................16附录一..........................................................................................................................17Protel软件及单片机技术综合训练1摘要随着科学技术的发展，社会不断的进步，电子事业也有着突飞猛进的改革。人们对公共传媒质量的要求越来越高。随着近几年来LED字符显示器的推出和不断完善，它的应用范围正在扩大，应用效果十分显著。不难看出，这一电子信息技术发展的新成果，在宣传、政治思想教育、广告娱乐等方面的应用日益突出。由于大规模集成电路技术的发展，其控制系统已能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，还可以软件控制来实现，并能够实现智能化。本文主要阐述了用51单片机控制单色16×16的LED点阵屏显示的方法，对LED点阵屏如何进行行列信号控制及信号传输中的驱动问题进行了研究，并讨论了单片机控制系统中关键的数据处理以及发送问题。结果表明采用并行数据输入、串行数据及同步时钟传输的专用电路可大大减少CPU的辅助时间，提高了数据的发送速度。并给出了通过软件控制点阵屏显示的几种方式，如静态显示，分屏显示以及左移显示，对其软件的算法给出了具体分析。基于各种算法我们就可以灵活的运用软件实现各种显示，并将其用于商业用途。关键词：16×16的LED点阵屏，51单片机1绪论随着科技技术的不断发展，单片机以极其高的性价比受到人们的重视和关注，所以应用很广，发展很快。单片机的优点是体积小、重量轻、抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。LED的特色之一是节能（直接功耗，间接耗能），二是基本无电离辐射，三是提高空间利用率。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，而数码管还有使用便宜等特点，做出来的LED非常耐用。LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏，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；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。LED显示屏Protel软件及单片机技术综合训练2显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于交通运输、车站、商场、医院、宾馆、证券市场、工业企业管理等公共场所。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。LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：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。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。现代LED的发展很快，很多研究领域非常已经深刻，实际情况是：很多相关的知识已经远远超出我们在校学生的能力范围，所以在此我只是简单的研究一下用单片机驱动的LED显示移动的汉字。目的有三：一是亲手制作一个简单实用的显示文字的LED点阵；二是通过制作LED点阵增强对LED点阵的了解和应用，以及复习巩固单片机知识；三是通过和老师及其他同学合作，增强团队合作的意识，为以后走向社会工作打下基础，并且增强了同学之间的友谊。本设计利用单片机对整个系统进行整体控制，进行显示所要显示的汉字。其中显示字模数据有单片机输入显存，点阵的点亮过程有程序控制，由驱动电路完成。为了吸引观众增强显示效果，可以有多种显示模式。最简单的显示模式是静态显示。与静态显示模式相对应，就有各种动态显示模式，它们所显示的图文都是能够动的。按照图文运动的特点又可以分为闪烁、平移、旋转、缩放等多种显示模式。产生不同显示模式的方法，并不意味着一定要重新编写显示数据，可以通过一定的算法从原来的显示数据直接生成。例如，按顺序调整行号，可以使显示图文产生上下平移；而顺序调整列显示数据的位置，就可以达到左右平移的目的；刷新的时间控制，要考虑运动图形文字的显示效果。刷新太慢，动感不显著；刷新太快了，中间过程看不清。一般刷新周期可控制在几十毫秒范围之内。本次毕业设计中，硬件部分电路图的设计和软件部分程序的设计和调试，目的是应用简单方便的电路连接和程序完成汉字的换色与移动。用设计好的点阵电路制作PCB电路板，包括完成PCB板的制作，制作另外一块在面包板上连的点阵线连板子的焊接与调试，完成设计任务。Protel软件及单片机技术综合训练31.1功能需求本系统要求利用用51单片机控制单色16×16的LED点阵屏显示汉字。2硬件设计2.1点阵广告牌系统设计原理图本系统共有两部分构成，其中硬件部分由电源输入部分、键盘输入部分、复位部分、显示部分组成，软件部分对应的由主程序、初始化程序、LED显示程序、键盘扫描程序、键功能程序、等组成。单片机上位复电后，从头开始执行程序。单片机控制整个装置的运行，控制单色16×16的LED点阵屏显示。点阵广告牌系统设计原理图如图2-1所示。图2-1点阵广告牌的电路原理图2.2电源模块选择采用干电池作为LED点阵系统的电源，由于点阵系统耗电量较大，使用干电池需经常换电池，不符合节约型社会的要求。点阵系统要悬挂在墙上，电池总量大，使用会有较大安全隐患。Protel软件及单片机技术综合训练4采用一片LM7805三端稳压器，耗电电流为100Ma左右的电源作为系统电源，不仅功率上可以满足系统需要，不需要更换电源，并且比较轻便，使用更加安全可靠。基于以上分析，我决定采用采用LM7805三端稳压器电源作为系统电源。2.3显示部分显示部分是本次设计中最核心的部分，我先对LED8×8点阵显示进行选择，然后在基础上改装扩展成LED16×16。对于LED8×8点阵显示有静态显示和动态显示两种方案。静态显示，将一帧图像中的每一个二极管的状态分别用0和1表示，若为0，则表示LED无电流，即为暗状态；若为1则表示二极管被点亮。若给每一个发光二极管一个驱动电路，一幅画面输入以后，所有LED的状态保持到下一幅画。但是对于静态显示方式，其所需的译码驱动装置很