基于单片机的LED广州塔设计与研究

DOI:10.16707/j.cnki.fjpc.2017.06.058:福建电脑UJIANCOMPUTERC基于单片机的LED广州塔设计与研究孙冬生\陈以鹏2,杜佳豪2(1盐城广播电视大学盐都分校江苏盐城224001;2盐城工学院信息工程学院江苏盐城224051)【摘要】随着近年来电子行业的飞速发展，LED已经融入到生活的各个领域，尤其是多姿多彩的LED显示极大的丰富了日常生活。本文基于对STC12C5A60S2单片机的研究，设计出了一种新的LED产品——广州塔。通过单片机对16*16个LED的控制使得广州塔达到不同的显示效果。【关键词】广州塔;LED；STC12C5A60S2单片机;74HC5950引言随着信息化的快速发展，传统的信息交流慢慢过渡到多种新的传播领域。其中以LED为核心的传播方式，正在慢慢成为一种新的产业模式。我国的LED显示产业在近些年里快速发展，尤其是在LED广告屏的研发方面，一直处于领先水平，这也使得LED显示屏在电子产业中占有重要的份额。除此之外各种以LED为核心的装饰品也由于其特殊多变的显示效果而受到众多人的喜爱。LED产品已遍及生活的各个领域，尤其是在夜晚的衬托下，更能创造出与众不同的浪漫气氛和斑斓多姿的景象，这也使得LED产品成为各种礼物或者装饰的首选。鉴于LED特别的娱乐价值和巨大的经济价值，广州塔的设计融合了多种绚丽多彩的显示模式。广州塔充分的发挥了LED的优点，全文提供了一种精简实用，价格低廉，设计人性化的LED设计。1系统的硬件设计1.1系统整体设计概述及功能分析图1系统结构示意图广州塔系统硬件设计如图1所示，本系统主要由电源模块，以STC12C5A60S2为核心的主控模块，驱动电路，控制电路，以及显示电路构成。(1)主控模块:主控模块是整个电路设计的核心，该电路包括STC12C5A60S2单片机组成的最小系统及若干外围设备。其中单片机的最小系统是指能够让单片机工作并且发挥其作用的必要组成部分，一般来说包括:单片机，时钟电路，复位电路，输入输出设备等。从整体的布局来看，系统的运行主要是通过PC端的上位机与主控模块构成的下位机的通信，进而由下位机对数据和命令的读取并对相应模块的控制以得到旋转，闪烁，递进等不同的显示效果。(2)驱动电路：由于单片机的IO管脚只有32个，这对于16*16的LED驱动显然是不够的，因此常用的锁存器74HC595通过级联很便捷的解决了IO管脚不足的问题。具体的连接是将74HC595锁存器的第11脚，14脚，12脚分别于单片机的P0.1，P0.0，P0.2相连，之后通过级联即将第一个锁存器的第9脚与第二个锁存器的第14脚相连，第二个锁存器的第11，第12脚和第一个锁存器一样都接在P0.1，P0.2上。这样通过4个锁存器便轻松的外扩了32个管脚，考虑到实际过程中驱动电流不够的情况，要选择1k的上拉电阻以提高驱动电路的稳定性。(3)控制电路：该部分主要是由三个独立键盘Key1，Key2,Key3,分别与单片机的P3.0，P3.1，P3.2口相连。Key1的作用是选择显示模式，一种是自动显示模式即广州塔按照程序自动展现5种不同显示模式。一种是手动选择模式，即通过Key2选择上一种显示效果和Key3选择下一种显示效果。按下Key1选择手动显示模式，再次按下Key1选择为自动显示模式。(4)显示电路:显示电路由两部分组成，一部分是塔尖的常态显示电路另一部分是塔身的动态显示电路，分别如图2,图3所示。塔尖由4个发光二极管焊接而成，并且由外部电源直接供电，所以塔尖一直处于静态点亮状态，考虑到电路稳定性4个发光二极管分别串联一个56欧姆的电阻。*feo*•fe*1二--.••|*fe)*•**fe)•‘•••*T•‘••fe-•-fe-•••‘T•‘.•■d-fe二i••k|*•*•fe)•‘•••k••T•hn，•fe)•fe)•-h—•kk•k•••••*•*fe)••••k*•*•fe*•*fe)*fe)•-k-••••T•‘••*^*-h-•••‘••feo•Id•_Id.••fe)*fe)•.•••••feo•*•fe•fe)*fe)•-fe-••••*fe)*fe)••fe-•fe)*fe)•-fe-•*•‘T•feo•fe.fe*_•h•■c‘••k•‘.•^••h-fe-'••T••.fe!.-fe-rfe)••fe*•*fe•k••—kj.•一心-d•心•一一—iJ*16个列线图3塔身电路图•118-福建电脑2017年第6期建电脑COMPUTER塔身电路由16*16的LED组成，采用动态扫描的方式进行显示。具体做法是将每一层发光二极管的阳极全部连接到一起作为一个行线，每一列发光二极管的阴极也全部连接在一起作为列线，这样便得到16个行线，16个列线。将16个行线与第一第二个74HC595的16个输出端依次连接，同样的将16个列线同第三第四个74HC595的16个输出端连接。单片机给出的行选通信号从第一列开始按顺序依次对各列进行扫描选通，再由锁存器将锁存的信号并行输出，来控制发光二极管阳极和阴极的状态，从而改变不同LED的亮灭，以达到不同的显示效果。1.2广州塔的工作原理STC12C5A60S2单片机P0端的P0.0，P0.1，P0.2作为数据输入端，通过P3端口独立键盘对显示模式的选择，传输不同模式的显示代码。而后通过动态扫描的方式使得对应的锁存器锁存不同的数据，并行输出来选通相应行列的LED并改变其阴极和阳极的电位来点亮LED。图4广州塔的显示框图2系统的软件设计本系统的软件设计由三个部分组成，分别为按键程序，主程序和显示程序。通过烧写软件将程序烧写入单片机，单片机首先读取主程序，并在主程序中判断按键程序从而调用按键程序所对应的显示程序，以此来显示不同模式下的不同显示效果。具体系统流程图如图5所示。3结束语通过对系统功能以及软件工作流程的研究，基本实现了系统的设计要求。全文设计并且完成了一种精简实用，价格低廉，设计人性化的LED产品。另外广州塔融合了静态显示和动态显(上接第152页)图5系统流程图示，通过视觉暂留将多种效果完美的进行衔接和融合，很大程度上迎合了群众的审美，具有一定的娱乐价值和经济效益。参考文献：[1]虞沧•基于单片机的光立方系统设计[J]•电子测试，2015(6):28-30.[2]韩鹏程，娄颖，池承选.基于单片机的光立方系统设计[J].电子世界,2014(12):528-528.[3]董诚浩，朱尧富•基于STC单片机的LED光立方系统[].电子世界，2015(20):192-193.苏珊，肖英，李行杰.基于STC单片机的8X8X8LED光立方系统设计[].吉首大学学报(自科版)，2013,34(6):33—36.[4]蔡剑•基于STC89C52RC单片机的光立方设计与探讨[].电子世界，2016(4):30—30.[5]徐志颖，廖远,聂玲子•基于STC12C5A60S2单片机的光立方设计[].科技广场，2016(7):182-184.goodName.setText(goods.getGoodsName());//设置显示信息goodName.setTextSize(13);//设置相关属性//同理显示其他信息}returnconvertView;最后，显示效果图如图1所示。结束语以上介绍功能可以满足绝大部分情况下的应用，如果需要对表格进行进一步美化，比如设置不同行的颜色效果，可以在数据适配器对TextView控件设置背景颜色就可以了。参考文献：[1]丁振凡，Android系统ListView控件数据递增显示研究，智能计算机与应用，2014年，2期[2]李新辉，Android中的ListView组件原理分析与优化，计算机时代，2016年，5期[3]王风顺，对Android开发ListView的可靠性研究，信息通信，2015，12期2017年第6期福建电脑.119*