基于单片机的LED点阵系统答辩演示

LOGO基于单片机的LED点阵显示屏系统设计LOGO主要内容第一部分背景及意义、技术路线第二部分方案选择与总体结构第三部分系统硬件设计第四部分系统软件设计第五部分系统调试及总结背景作为21世纪是光电子与微电子紧密结合发挥作用的时代，以光通信为龙头的信息光电子产业将成为21世纪的明星产业和支柱产业。世界主要发达国家及相关大公司均已投入大量资金和人力，力争在数年之内实现半导体白光照明的产业化。据CIR报告称，全球LED的市场销售额在2008将增至56亿美元，其中高亮度LED（HB-LED）将增至26.4亿美元，超高亮度LED（UHB－LED）市场销售额则将赢得全球市场份额的22％。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。总而言之，我国在研究复杂环境无线精确定位方面的工作不是很多，能够实现的更少。由于无线传感器网络定位技术是一门新兴技术，国内与国际水平的差距并不很大，及时开展这项对人类未来生活影响深远的前沿科技的研究，对整个国家、社会及经济将有重大的战略意义。系统的背景及意义、技术路线系统的背景及意义、技术路线意义基于单片机的LED点阵显示屏系统设计是从实际应用角度出发，针对当前市场上流行的LED产品的应用领域而设计制作的LED点阵显示屏系统，实用性比较强。目前大多数的LED点阵显示系统自带字库，其显示动态效果(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，不能随意进行动态显示。而且一般的小型LED显示屏的体积还是比较大的，不适合随身携带只能放在固定的位置显示信息。为了克服显示屏以上缺点，本设计需要能够方便的实现数字、字母、汉字等预存信息，同时还要求实现信息的定时循环、上下左右滚屏、LED显示亮度连续可调等扩展功能，来实现吸引别人注意达到发布信息的目的。另外，本设计利用PC机来进行通讯，通过PC机串口来实现显示信息的更新。同时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。为以后从事相关行业的工作积累了实际工作经验。因此该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。系统的背景及意义、技术路线技术路线总体方案设计硬件电路设计软件设计电路总体设计电源电路单元通讯电路单元点阵及驱动部分设计基本子程序设计主程序设计总体设计设计论证晶振及复位单元系统方案选择方案一：采用静态锁存方式，将每一个LED发光管的一端接至单片机的一个I/O口，另一端通过电阻接电源。这种方法可以直接驱动LED，原理简单，驱动能力强，LED的亮度也可以通过限流电阻调节，非常方便，但此种方法太浪费单片机的I/O口，只适合于较小的系统。方案二：采用动态扫描方式，通过三极管驱动并联在一起的LED发光管的一端(共阴极或共阳极)，LED发光管的另一脚接通用I/O口，控制其亮灭。该方法能驱动较多的LED，控制方式较灵活，而且节省单片机的资源。比较以上两种方案，系统设计中采用方案二。系统总体方案设计：系统总体结构AT89S52单片机控制单元MAX232上位PC机电源16X16LED显示点阵行驱动电路列驱动电路晶振及复位电路系统总体方案设计：LED点阵构成LED屏幕的方法有两种，一是由单个的发光二极管逐点连接起来；二是选用一些由单个发光二极管构成的LED点阵子模块构成大的LED点阵模块，如下图。单个发光二极管构成的LED点阵子模块（8×8）,4个8×8点阵组合一个16×16。系统硬件设计1.晶振及复位单元AT89S52引脚XTAL1和XTAL2与晶体振荡器及电容C2、C1如上图所示。晶振、电容C1、C2及片内与非门构成了电容三点式振荡器，振荡信号频率与晶振频率及电容C1、C2的容量有关，但主要由晶振频率决定，范围在0～33MHz之间，电容C1、C2取值范围在5～30pF之间。根据实际情况，本设计中采用12MHZ作为系统的外部的晶振，电容取值为30pF。系统硬件设计2.通讯电路单元由于电脑串口输出电压为+12V,而单片机的出入电压为5+0.5V，直接与单片机连接会烧坏芯片，因此选用MAX232芯片来进行电平转换。其中，MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的接口芯片,使用+5V单电源供电。内部结构基本可分三个部分：第一部分是电荷泵电路；第二部分是数据转换通道；第三部分是供电。系统硬件设计3.电源电路单元由于单片机VCC所需输入电压范围为5+0.5V，而由电源直接提供电压通常不在此范围内，因此需要设计一个电源稳压电路确保对单片机输入的准确提供。同时在系统中MAX232、74HC164、74HC595都需要5V的供电电压，在系统开发过程中可以使用电脑USB供电。在实际的大屏幕LED显示屏设计中，用电脑USB供电明显不切实际。此时需要对民用的220V进行降压整流为5V直流电压为显示系统供电。系统硬件设计4.LED点阵的内部结构及工作原理每一个字由16行16列的点阵组成显示。即国家标准汉字库中的每一个字均由256点阵来表示。我们可以把每一个点理解为一个像素，而把每一个字的字形理解为一幅图像。事实上这个汉字屏，不仅可以显示汉字，也可以显示在256像素范围内的任何图形，例如“高”字的显示。系统硬件设计4.LED点阵的内部结构及工作原理先控制8个列的电平，由于第一行不显示，因此第一行从左到右8个发光二极管不用点亮，在列线上施加高电平（用“1”表示）。然后控制行显示，由于是第一行，因此在在第一行线上施加高电平（用“1”表示），其余为低电平（用“0”表示）。即列的二进制码为11111111，转换为16进制为0xFF。第二行要点亮4发光二极管，因此其列的二进制码为10000111，转换为16进制为0x87，同时第二行线上施加高电平（用“1”表示），其余为低电平（用“0”表示）。依照这个方法，继续进行下面的扫描，一共扫描8个8位，可以得出汉字“B”的扫描代码为:0xFF,0x87,0xBB,0xBB,0x87,0xBB,0xBB,0x87系统硬件设计5.行驱动电路由于16×16点阵显示器有16行，为充分利用单片机的接口，本电路中加入了两个74HC164译码器，其输入是一个16进制码，解码输出为低态扫描信号。同时选用三极管来将电流信号放大，驱动LED，本文选用的是三极管8550。系统硬件设计5.列驱动电路列驱动电路由集成电路74HC595构成。74HC595是硅结构的CMOS器件，兼容低电压TTL电路，遵守JEDEC标准。74HC595是具有8位移位寄存器和一个8位输出锁存器，而且移位寄存器和输出锁存器的控制是各自独立的，可以实现在显示本行列数据的同时，传送下一行的列数据，即达到重叠处理的目的。系统原理图浏览系统原理图浏览系统软件设计程序初始化循环移动显示串口控制显示开始是否有串行中断NY1.主程序系统软件设计2.静态显示程序程序初始化读取显示字符锁存器允许输出开始右移次数是否为8？NY依次选通列，行74HC164的CLK端置低，锁存器禁止输出对应行数组元素与0x01相与，相与结果写入单片机端口输出数组元素右移一位，对应74HC164的CLK端置高系统软件设计3.左移动/上移动显示程序读取显示字符开始移位次数是否为16NY显示显示数组元素在数组中的位置前/后移一位读取显示字符开始移位次数是否为16NY显示显示数组元素左/右移一位系统软件设计4.中断服务程序控制命令赋值给控制字符显示数据移入显示数组将中断开始RI=1?中断返回N串口接收数据判断控制命令结果验证调试工作:（1）用万用表测试所有焊点是否有短路和虚焊的现象存在；（2）通电测试所有硬件芯片的输入输出电压是否在设计要求的范围内；（3）测试AT89S52单片机是否可以正常工作；（4）测试ISP下载线的功能是否能够实现；（5）测试串口系统的通信功能是否能够实现。总结目前LED显示系统已经得到了广泛应用，本文设计是基于单片机的16ｘ16的点阵LED图文显示屏系统设计，能够在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示的图形和文字较稳定、清晰。经过一段时间的工作，终于完成了单片机的LED显示系统的设计，所要求的功能基本全部达到。通过这次设计，不仅把自己学习数字电路和模拟电路理论知识转化为实践成果，同时加强了自己动手能力和发现问题能力。欢迎各位老师提出宝贵意见！谢谢