基于单片机的LED广告牌设计

福建电力职业技术学院毕业设计论文题目：基于单片机的LED广告牌设计专业：机械制造与自动化班级：机自班学号：200902103349学生姓名：XXX指导教师：XXX2012年3月27日目录绪论...................................................................................................................................................11.1引言....................................................................................................................................11.2单片机的发展现状...........................................................................................................2第二章基于单片机的LED广告牌原理.........................................................................................32.1设计任务及要求.............................................................................................................32.2工作原理.............................................................................................................................32.2.1阵屏原理..................................................................................................................32.3.2MCS-51的引脚及相关功能................................................................................5第三章方案选择.............................................................................................................................73.1方案原理图：.....................................................................................................................73.2方案分析：.........................................................................................................................7第四章设计与仿真.........................................................................................................................84.1软硬件设计.........................................................................................................................84.1.1硬件设计..................................................................................................................84.1.2软件设计..................................................................................................................94.2绘制电路图及印刷板图...................................................................................................144.3计算机仿真.......................................................................................................................14第五章结论...................................................................................................................................16致谢.................................................................................................................................................17参考文献.........................................................................................................................................18基于单片机的LED广告牌设计摘要单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术，把具有数据处理能力的微处理器、随机存取数据存储器、只读程序存储器、输入输出电路、可能还包括定时计数器、串口通信口、显示驱动电路，脉宽调制电路、模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块芯片上，构成一个最小而完善的计算机系统。这些电路在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。对可控闪光灯设计通过编写代码实现8个LED灯4种闪光灯显示方式。在设计中主要采用80C51这款芯片作为控制主体，用发光二极管来作为显示灯。系统通过P2口外接8个发光二极管，P3口接2个发光二极管。设计中辅以简单的设备和必要的电路，设计了一款闪光灯，最终达到预期的目的。本设计使用ARM开发板作为主控制模块，利用简单的外围电路来驱动8*8的点阵LED显示屏。利用ARM本身强大的功能和大容量的内部存储，可以很方便的实现ARM与PC机和等外围存储设备的数据传输，并能利用软件方便的进行显示内容的多样变化，另一方面点阵显示屏广泛的应用于医院、机场、银行等公共场所，所以本设计具有很强的现实应用性。关键词：单片机80C51，发光二极管，闪光灯第1页共19页绪论1.1引言单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器，常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可。用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。它主要是作为控制部分的核心部件。它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。单片机是靠程序运行的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能。第2页共19页1.2单片机的发展现状单片机诞生于1971年，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。1971年intel公司研制出世界上第一个4位的微处理器；Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块4位微处理器芯片Intel4004，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。因发明微处理器，霍夫被英国《经济学家》杂志列为“二战以来最有影响力的7位科学家”之一。1971年11月，Intel推出MCS-4微型计算机系统（包括4001ROM芯片、4002RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微处理器）其中4004（下图）包含2300个晶体管，尺寸规格为3mm×4mm，计算性能远远超过当年的ENIAC，最初售价为200美元。1972年4月，霍夫等人开发出第一个8位微处理器Intel8008。由于8008采用的是P沟道MOS微处理器，因此仍属第一代微处理器。1973年intel公司研制出8位的微处理器8080；1973年8月，霍夫等人研制出8位微处理器Intel8080，以N沟道MOS电路取代了P沟道，第二代微处理器就此诞生。主频2MHz的8080芯片运算速度比8008快10倍，可存取64KB存储器，使用了基于6微米技术的6000个晶体管，处理速度为0.64MIPS（MillionInstructionsPerSecond）。1975年4月，MITS发布第一个通用型Altair8800，售价375美元，带有1KB存储器。这是世界上第一台微型计算机。1976年intel公司研制出MCS-48系列8位的单片机，这也是单片机的问世。Zilog公司于1976年开发的Z80微处理器，广泛用于微型计算机和工业自动控制设备。当时，Zilog、Motorola和Intel在微处理器领域三足鼎立。20世纪80年代初，Intel公司在MCS-48系列单片机的基础上，推出了MCS-51系列8位高档单片机。MCS-51系列单片机无论是片内RAM容量，I/O口功能，系统扩展方面都有了很大的提高。第3页共19页第二章基于单片机的LED广告牌原理2.1设计任务及要求1、掌握LED显示屏控制系统的显示原理，学习LED点阵显示数字和字符的编程方法。2、结合微机原理、单片机技术知识，查阅有关资料，设计一个以单片机为核心的LED点阵显示器系统，采用点阵LED作为显示器显示汉字。2.2工作原理2.2.1阵屏原理图2-1阵屏原理说明图第4页共19页图2-2最小系统图8*8点阵为单色共阳模块，单点的正向工作电压为（Vf）=1.8V,正向电流是（If）=8~10mA。静态点亮器件时（64点全部亮）的总电流是640mA，总电压是1.8V，总功率为1152mW。动态时取决与扫描频率（1/8s或1/16s），单点瞬间电流可达80~160mA。点阵内部结构及外形如上，8X8点阵共由64个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一行置1电平，某一列置0电平，则相应的二极管就亮；如要将第