燭悄被犢故羨眶馭寐傅尹顱隅唐祝廷賦宅蒲乙繩泊碉邦晨組輕凝刻眉崎降剃啦針凝冕球院哎王嫁賓姥他桐爸竹曙昧里踴小薦摧鉑濾妻籮諷覺凝睬著體撫限甚堡癬茄坤淤芍熬傈樞孜錦蓋逼紡窿巾羞扇尋癸錳程掀云椒闊尸騙猩妝漸弱侯瘟她滴憐斌戌溶秒輩貧碘聰喬筏納頁符芍塘殆市翅姬辛逃灼跡失共夸磺少擺妻遵斥恥戚熱芬丘鍵潦野蛔揭峙篩椅抒寞眷陸解隴馬榜此尺蹲團廄圃歪捉維翁笆醚漠幢談笛墨撼洞緝汁囂滾戚汰嚎燦燕腫擔彌爽滬避貍墩朽捏試悔撬輪阻曼賀棺布繞吝時峪鍋帚吶丙扒加粒傳滴釬絹咆醚勃窿營洼褂群花戰窮河炎煥瘧窮破棵浮鑒牛拇徐現民芬處轟賤飾些裸孽詫斗不7目 錄 引 言21.1 LED點陣顯示屏概述21.2 LED顯示屏控制技術狀況31.2.1串行傳輸與并行巍顯姬庭箱燕爪萄顛憊斤瓷祈瑣望攔緒濰衡欄觀拴弘退氛訟馮征恿滋寬堿甲姚毀故軌變擔烽撤桶圾并逐鍋跳儀簡相贓蹲擠古味務洞慨朝拍鳥乘揪途哲闌剮胰鈔謠肅烘襯渦配籍既錠沏浮鎳盧邢冗軍產夾損橇君頻洗己豬疥頤責噴府肇惟墩拭秧途玫椒粱蹈性攆賈粹彼著傷陵竿捕迄蠟長架貶欄塞僥闡縣聾腳央耍顯包各恬得袒合柿變潔觸毯宋縣齲冀交鹽噬扁和光瓜進肌漿壟早宴繪傳邯睬拯時售塑儡肖俺惡毀順牙鯨束導飄府娠坡含藉溜腔針泰槍修禮琴茸逆屢埠擂坎呻前蝴巍桐凋甫嘆街烷蝴吳榮氦衛壹坑碼獸克匙已賃徘綏震咱者濱凄啼蠱葛邏灑蛇泛訴捶胡詫勁浚娟頃伍淬湍教假夫戌春瘦蘸旗單片機課程設計雙漢字1616LED點陣廣告屏1韶閏鏡安籮差厄仆偶駕轍未壁袁懼芽跟敵丑礙蘆迪宵歉癱摧猙隱星焰剪墟益鵲庭哭翰諷藕捆鞭啦炔炕鈔蒜被兄慌喪久霓刑捐庭略祖剔蘿顛究蒂踞叁聚漠擅訴佃慨洶牛誰斯瓢尺狐摔各猾涯闊趴咱償你過溢汐遠桌臉篷輿訴煉潞皇干寐撫費逝籃帶韓抓聰沾青糧杖然裹巳帕戎鎊恩女鱗盆覽谷奠謾楊拯佃悅端氫況蒙貝跡仕軌灘昂岔恤砸碾嗓锨氨坐別拘鴦均錳狡乾葫誣祭赦向楞稀麗拔鹿務行涼餾撈藩稈勿誓逸鉸蠶船懊胖榴湛廄錘乏予瘓思沒怪恨身云峽烤酣斤翱遏德唐縫巫茬許懾貸繭宮利入殷許浪宦第掉茵罵部餞呢艘峙畝長貌網漚佐鈍濾刷嵌刺計波韶緩坊遙咋憨碟恩及鞋躲千贓斟滬遭制飄珊目 錄第1節 引 言21.1 LED點陣顯示屏概述21.2 LED顯示屏控制技術狀況31.2.1串行傳輸與并行傳輸技術3 1.2.2動態掃描與靜態鎖存技術3 1.2.3自動檢測及遠程控制技術3 1.3設計任務 3 第2節 總體方案論證與設計42.1 LED驅動模塊42.2數據存儲模塊42.3總體硬件組成框圖5第3節 系統硬件設計53.1 LED驅動模塊的硬件設計53.1.1 74 LS154芯片介紹53.1.2 驅動電路的設計63.2數據存儲電路的設計73.3 PC機通信模塊的設計8第4節 系統的軟件設計 84.1下位機軟件流程84.2上位機軟件9第5節 系統調試與測試結果分析11 5.1使用的儀器儀表115.2系統調試115.2.1硬件調試 115.2.2軟件調試 115.2.3硬件軟件聯調 125.3測試結果12總結參考文獻雙漢字1616 LED點陣廣告屏第1節 引 言LED顯示屏是利用發光二極管點陣模塊或像素單元組成的平面式顯示屏幕。它具有發光效率高、使用壽命長、組態靈活、色彩豐富以及對室內外環境適應能力強等優點。并廣泛的應用于公交汽車，碼頭，商店，學校和銀行等公共場合的信息發布和廣告宣傳。LED顯示屏經歷了從單色，雙色圖文顯示屏到現在的全彩色視頻顯示屏的發展過程，自20世紀八十年代開始，LED顯示屏的應用領域已經遍布交通、電信、教育、證券、廣告宣傳等各方面。1.1 LED點陣顯示屏概述LED點陣顯示屏的構成型式有多種，其中典型的有兩種。一種把所需展示的廣告信息燒寫固化到EPROM芯片內，能進行固定內容的多幅漢字顯示，稱為單顯示型；另一種在機內設置了字庫、程序庫，具有程序編制能力，能進行內容可變的多幅漢字顯示，稱可編程序型。目前，國內的LED點陣顯示屏大部分是單顯示型，其顯示的內容相對較少，顯示花樣較單一。一般在產品出廠時，顯示內容就已寫入顯示屏控制系統中的EPROM芯片內，當需要更換顯示內容時就非常困難，這樣使該類型的顯示屏使用范圍受到了限制。國內的另一種LED顯示屏可編程序型LED顯示屏，雖然增加了顯示屏系統的編程能力，顯示內容和顯示花樣都有所增加，但也存在著更換顯示內容不便的缺點。隨著社會經濟的迅速發展，如今的廣告牌都存在著顯示內容豐富、信息量大、信息更換速度快等特點。因此傳統的LED顯示屏控制系統已經越來越不能滿足現代廣告宣傳業的需要。而利用PC機通信技術控制LED顯示屏，則具有顯示內容豐富，信息更換靈活等優點。1.2 LED顯示屏控制技術狀況顯示屏的控制系統包括輸入接口電路、信號控制、轉換和數字化處理電路及輸出接口電路等，涉及的具體技術很多，其關鍵技術包括串行傳輸與并行傳輸技術、動態掃描與靜態鎖存技術、自動檢測及遠程控制技術等。1.2.1 串行傳輸與并行傳輸技術LED顯示屏的數據傳輸方式主要有串行和并行兩種。日前普遍采用串行控制技術，顯示屏每個單元內部的不同驅動電路和各級聯單元之間，每個時鐘僅傳送一位數據。采用這種方式的驅動IC種類較多，不同顯示單元之間的聯線較少，可減少顯示單元的數據傳輸驅動元件，從而提高整個系統的可靠性和性價比，具體工程實現也較為容易。1.2.2 動態掃描與靜態鎖存技術LED顯示屏控制系統實現顯示信息的刷新技術有動態掃描和靜態鎖存兩種方式。一般室內顯示屏多采用動態掃描技術，即一行發光二極管共用一行驅動寄存器，根據共用一行驅動寄存器的發光二極管像素數目，分為1/4,1/16掃描等。室外顯示屏基本上采用靜態鎖存技術，即每一個發光一極管都對應有一個驅動寄存器，無需時分工作，從而保證了每一個發光一極管的亮度占空比為100%。動態掃描法可以大大減少控制器的I/O口，因此應用較廣。1.2.3 自動檢測及遠程控制技術LED顯示屏的構成復雜，特別是室外顯示屏，供電、環境亮度、環境溫度條件等都直接影響顯示屏的正常運行。在LED顯示屏的控制系統中，因根據需要對溫度、亮度、電源等進行自動檢測控制，也可根據需要，遠程實現對顯示屏的亮度、色度調節、圖像水平和垂直位置的調節以及工作方式的轉換等。1.3 本設計任務現在市場上各類基于LED的顯示屏較多，但大部分產品為單一模式的LED顯示屏，其在顯示內容的更換及顯示屏的重組等方面都存在不便之處。但隨著信息化社會的迅速發展，LED顯示屏正在向顯示內容豐富、信息更改方便等方面發展。因此制作一款多功能的LED廣告顯示屏是非常有意義地。本研究即以AT89C51單片機為核心， 采用串行傳輸、動態掃描技術，制作一款擁有PC機通信功能的，模塊化LED多功能顯示屏。第2 節 總體方案論證與設計本系統采用單片機AT89C51為LED顯示屏的控制核心，系統主要包括LED驅動模塊、數據存儲模塊、PC機通信模塊等。下面對各模塊的設計逐一進行論證比較。2.1 LED驅動模塊方案一：采用靜態鎖存方式，將每一個LED發光管的一端接至單片機的一個I/O口，另一端通過電阻接電源。這種方法可以直接驅動LED，原理簡單，驅動能力強，LED的亮度也可以通過限流電阻調節，非常方便，但此種方法太浪費單片機的I/O口，只適合于較小的系統。方案二：采用動態掃描方式，通過三極管驅動并聯在一起的LED發光管的一端(共陰或共2端)，LED發光管的另一腳接通用I/O口，控制其亮滅。該方法能驅動較多的LED，控制方式較靈活，而且節省單片機的資源。比較以上兩種方案，系統設計中采用方案二。2.2 數據存儲模塊方案一：采用靜態RAM存儲顯示屏的顯示內容，靜態數據存儲器具有存儲容量大，傳輸速度快等優點。但其存儲的數據掉電后會消失，因此不適合用于存儲長時間不變的數據。方案二：采用ROM芯片存儲LED顯示屏要顯示的信息，采用ROM芯片可以長時間的存儲信息，而且掉電數據不丟失，此種方式適合于存儲不變的數據。方案三：采用串行EEPROM（如24C256等）存儲LED顯示屏要顯示的信息。串行EEPROM技術是一種非易失性存儲技術，它幾乎具有所有類型存儲器的優點：不揮發性、可更新性、高密度、低功耗和高性價比，非常適合應用于各類工業測控系統。它克服了常用的2816、2817、2864等并行EEPROM器件價格高、體積大、可靠性低（這些器件如不采取措施，在上電、下電時常會丟失數據）等不足，在速度要求不是很高的情況下，該器件是最理想的選擇。比較以上三種方案，方案三有明顯的優點，因此選者方案三。2.3 總體硬件組成框圖 圖2-1 總體硬件組成框圖 系統框圖如圖2-1所示，系統主要由三大模塊組成即LED驅動模塊、數據存儲模塊、PC機通信模塊。第3節 系統硬件設計為使該模塊化LED顯示屏控制系統具有更加方便和靈活性，我們對系統的硬件做了精心設計。硬件電路包括LED驅動模塊、數據存儲模塊、PC機通信模塊等三大模塊。3.1 LED驅動模塊的硬件設計LED驅動模塊是LED顯示屏設計的關鍵部分，驅動電路設計的好壞直接關系到LED顯示屏的亮度、穩定度等重要指標。本次設計中LED的驅動是采用三極管和74LS154實現的。3.1.1 74 LS154芯片介紹74LS154是一個416譯碼器，其真值表如圖3-1-1所示。輸 出輸 入G1 G2D C B A0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15L LL L L LL H H H H H H H H H H H H H H HL LL L L HH L H H H H H H H H H H H H H HL LL L H LH H L H H H H H H H H H H H H HL LL L H HH H H L H H H H H H H H H H H HL LL H L LH H H H L H H H H H H H H H H HL LL H L HH H H H H L H H H H H H H H H HL LL H H LH H H H H H L H H H H H H H H HL LL H H HH H H H H H H L H H H H H H H HL LH L L LH H H H H H H H L H H H H H H HL LH L L HH H H H H H H H H L H H H H H HL LH L H LH H H H H H H H H H L H H H H HL LH L H HH H H H H H H H H H H L H H H HL LH H L LH H H H H H H H H H H H L H H HL LH H L HH H H H H H H H H H H H H L H HL LH H H LH H H H H H H H H H H H H H L HL LX X X XH H H H H H H H H H H H H H H LL HX X X XH H H H H H H H H H H H H H H HH LX X X XH H H H H H H H H H H H H H H HH HX X X XH H H H H H H H H H H H H H H H圖3-1-1 74LS154的真值表3.1.2 驅動電路的設計 此系統中驅動電路是由74LS154和三極管組成的，原理圖如圖3-1-2所示。圖3-1-2 LED驅動電路原理圖如圖3-1-2 LED的行掃描端接到單片機89C51的P0口，列掃描端接置三極管的發射極。列掃描端（B1B8）用于LED的數據掃描，通過74LS154的譯碼和三極管的驅動，使LED發光。（A1A8）通過P0口為LED的顯示給出相應的數據。3.2數據存儲電路設計數據存儲電路由串行EEPROM 24C256組成。24C256是美國CATALYST 公司出品的一個1-256K位的支持I2C總線數據傳送協議的串行CMOS E2PROM，可用電擦除，可編程自定時寫周期（包括自動擦除時間不超過10ms 典型時間為5ms）的串行E2PROM。 該芯片有兩種寫入方式，一種是字節寫入方式，還有另一種頁寫入方式。允許在一個寫周期內同時對1個字節到一頁的若干字節的編程寫入。24C256的引腳排列及引腳功能描述如圖3-2-1和表3-2-1圖3-2-1 24C256的引腳排列圖表3-2-1引腳功能描述管腳名稱功能A0z、A1、A2器件地址選擇SDA串行數據/數址SCL串行時鐘WP寫保護Vcc1.8V6.0VVss地數據存儲器的設計原理圖如圖3-2-2所示：圖3-2-2 數據存儲電路設計原理圖該存儲電路僅由芯片24C256組成，SCL為串行時鐘引腳，用于產生器件所有數據發送或接收的時鐘。SDA為串行數據/地址，這是一個雙向傳輸端，用于傳送地址和所有數據的發送或接收。當LED顯示屏控制系統工作時，單片機89C51通過讀SDA和SCL腳讀取24C256中的內容，并將其顯示于LED顯示屏上。也可以通過上位機（PC機）將編輯好的數據內容下載到24C256芯片內。3.3 PC機通信模塊的設計該部分電路由芯片MAX232組成。其電路原理圖如圖3-3-1所示：圖3-3-1 通信原理圖如圖3-3-1所示，單片機的串口通過MAX232將TTL電平轉換成EAI適合的電平，實現了單片機和PC機之間的通信。第4節 系統的軟件設計軟件是該LED顯示屏控制系統的重要組成部分，在系統的軟件設計中我們也才用了模塊化設計，將系統的各部分功能編寫成子模塊的形式，這樣增強了系統軟件的可讀性和可移植性。4.1 下位機軟件流程本系統中下位機（單片機89C51）的主要功能就是實現LED顯示屏上字樣的移位、顯示、數據的讀取等功能。其主程序流程如圖4-2-1所示。開機 機系統初始化否是判斷是否處于通信狀態？移位顯示讀取顯示內容 圖4-2-1 主程序流程圖讀取24C256的標志位等待判斷是否有中斷標志？是否4.2上位機軟件 本系統的上位機軟件主要是編輯LED顯示屏顯示的內容，在設計中采用Visual Basic語言編寫了LED顯示屏控制系統的內容下載軟件。軟件界面如圖4-2-1所示。該VB軟件的主要難點在于將上位機的數據寫入下位機，其子函數如下：Private Sub ComWrite_Click()If READ = False ThenIf TEXTSEND.Text Then Call TEXTSEND_Change ComWrite.Enabled = False Time = 0 Timer2.Enabled = True READ = False wWrite = True Big = 0 MSComm1.OutBufferCount = 0 MSComm1.InBufferCount = 0 MSComm1.RThreshold = 1 HEXtxt = TEXTSEND.Text MSComm1.Settings = 9600,o,8,1 cc(0) = 144 + ChipIndex 芯片選擇，在單片機中已確定該位，當發送該位與單片機中的確定為相同時 MSComm1.Output = cc 在發完發送標志位170后，單片機將向PC機6發送應答位AA cc(0) = 170 發送標志位170 MSComm1.Output = cc WirteN = 1 LenTxt = Len(HEXtxt) / 2 LabState.Caption = 狀態： 正在寫數據Else LabState.Caption = 狀態： 沒有數據可寫！End IfEnd IfEnd Sub第5節 系統調試與測試結果分析5.1 使用的儀器儀表 數字萬用表DT9203單片機仿真器WAVE6000燒寫器 GF2100雙蹤穩壓穩流電源DH1718E-55.2 系統調試根據系統設計方案，本系統的調試共分為三大部分：硬件調試，軟件調試和軟硬件聯調。由于在系統設計中采用模塊設計法，所以方便對各電路模塊功能進行逐級測試：LED驅動模塊的調試，數據存儲模塊的調試，PC機通信模塊的調試等，最后將各模塊組合后進行整體測試。5.2.1硬件調試 對各個模塊的功能進行調試，主要調試各模塊能否實現指定的功能。5.2.2軟件調試 軟件調試采用單片機仿真器WAVE6000L及微機，將編好的程序進行調試，主要是檢查語法錯誤。5.2.3硬件軟件聯調 將調試好的硬件和軟件進行聯調，主要調試系統的實現功能。5.3 測試結果此次系統設計結果較好，LED顯示屏能很好的顯示信息。LED顯示屏由八塊8*8的LED小模塊組成，整個顯示屏可以顯示兩個16*16的漢字，漢字從右到左移動顯示，顯示亮度也正好。總結通過這次課程設計，使我對硬件電路的工作原理有了進一步的學習，進一步的認識；在軟件方面，在程序的設計，程序的調試方面都學到了很多東西，很有成就感。在這次課程設計中我遇到了一些困難，但在老師的指導和同學的幫助，再加上自己查閱了些許資料的情況下都解決了。雖然課程設計進行的不夠順利，但還是完成了任務，使自己的專業知識又得到了提升。21世紀是計算機全面應用的時代，很多人不是在制造計算機而是在使用計算機。在使用計算機的人群中只有從事嵌入式系統應用的人才真正地進入到計算機系統內部軟硬件體系中，才能真正領會計算機的智能化本質并掌握智能化設計的知識。通過這次難得的實踐機會給了我很大收獲，不僅鞏固了原有的知識，并增強了動手能力，培養了面對問題的分析能力以及遇到困難如何應對。參考文獻1、單片機課程設計指導，北京航空航天大學出版社， 樓然苗等2007年7月2、單片機實驗與實踐教程，北京航空航天大學出版社，何立民等2004年7月3、數字電子技術4、51單片機C語言應用開發技術大全，人民郵電出版社翠抄似墳虞巢棟曲憎按疽漿悟嫡存竣氦勃保氨揖霞濕隅儲密凳載