LED点阵亮度调节功能的实现

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1、 本科毕业论文 考 籍 号: 姓 名: 题 目: LED显示屏亮度自动调节功能的实现 指导教师: 专 业: 电子工程 通讯地址: 电 话: 2013年3月目录 摘要.1 1. 概述.2 1.1技术指标.2 2. 设计思想.3 3. 系统硬件介绍.3 3.1 系统介绍.3 3.2 主要器件详细说明.3 3.2.1 AT89C51.3 3.2.2 点阵模块.7 3.2.3 光敏电阻.9 3.3 单片机最小系统.12 4. 系统硬件设计.14 4.1 系统流程设计.14 4.2 驱动电路设计.14 5. 系统软件设计.16 6. 总结.17 6.1 制作工程回顾.17 6.2 心得体会.18 7.

2、致谢 .18 8. 参考文献 .19 9. 附录.20 9.2 元件及工具清单.20 9.3 整机仿真效果图.21 9.1 程序代码.22 LED显示屏亮度自动调节功能的实现 摘要：随着信息技术的飞速发展和社会的不断进步，人们都市生活的迅速发展，新型半导体材料LED得到普及，人们对LED显示技术的高效控制和功能多样化的要求也不断提高。LED除了有普遍的照明作用之外，还有广泛的工业用途。本文介绍了一套小型LED显示屏，它是基于光敏电阻的显示系统，主要的功能是用光照强度来调节LED显示屏的亮度，就是通过光敏电阻接收到的外界不同的照度来控制LED显示屏不同的亮度，也就是说，本设计通过环境光照度的强弱

3、对LED显示屏进行控制，而且可以自动变换，使生活和工业生产更加现代化和节能环保。这个设计的核心在于单片机控制模块，光敏电阻通过外界照度的不同产生不同大小的电信号，本设计先根据电信号的大小规定好对应的数字信号，这样单片机就可以根据输入的数值信号发出控制命令，达到辨色的目的，判断光强度做好防护，并且可从液晶屏上读出光照强度，调控LED光强,这样的设备作为户外广告媒体中得一种，具有它独有的优势。从LED的原理来看，LED的高亮度，使得LED显示屏所显示的画面可以穿透朦胧的雾水,达到广告效果。这点，对于多雾的城市，尤为重要；LED使用低电压降低了LED显示屏的耗电量，LED的耐冲击性，使得LED显示屏

4、具有成为户外广告媒体天然的优势；LED显示屏驱动简单,寿命长,易于集成电路匹配等优势，使得LED显示屏可以以任何形式展现出来！ 本系统要求采用动态扫描控制显示方法，亮度通过单片机对光敏电阻感光电压采样，通过调制（脉冲宽度调制），使亮度能够自己控制。通过实验研究合理的解决显示亮度，显示控制和稳定性的问题。 【关键字】：LED点阵; 单片机；动态扫描;亮度调节1 概述 单片机自20世纪70年代问世以来，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，功耗低，控制功能强，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。广大工程技术人员通过学习有关

5、单片机的知识后，也能依靠自己的力量来开发所希望的单片机系统，并可获得较高的经济效益。正因为如此，在我国，单片机已被广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、网络通信、家用电器等各个方面。在现代工业控制和一些智能化仪器仪表中，越来越多的场所需要点阵图形显示器显示数字。LED显示屏主要用于广告宣传，其效果是图文并茂、形象生动。 数字显示方式是先根据所需要的数字提取数字点阵（如88点阵），将点阵文件存入ROM，形成新的数字编码；而在使用时则需要先根据新的数字编码组成语句，再由MCU根据新编码提取相应的点阵进行数字显示。本次毕业设计利用单片机来实现LED显示屏亮度的自动调节，以更好的掌握单片机的功能和应用

6、。 1.1 技术指标 1) 数字显示采用8*8点阵； 2) 显示屏在室内条件下应具有明显的可视效果； 3) 采用动态扫描显示方式； 4) 显示无闪烁（扫描频率大于50Hz）； 5) 显示内容更新采用字幕更新方式； 6) 更新无抖动； 7) 显示亮度根据环境亮度自动调节。 2 设计思想 1.本设计采用列发送数据，行扫描的方式实现LED显示文字或图像。本方法与硬件电路相结合，达到显示屏亮度整体相对均匀的目的。利用光敏电阻对光的敏感特性，采集环境光的变化情况，将其转换成电信号送入单片机中，由单片机进行电信号处理，并按一定规律控制输出PWM波的占空比。在单片机与LED显示屏之间加一个开关调压电路，实现

7、单片机对LED显示屏的亮度调整。将调整后的PWM波对开关调压电路进行控制，从而调节显示屏的输入电压的大小，最终实现显示屏的亮度控制。 2.LED自适应调光系统硬件设计LED的亮度与正向流过它的电流成正比，可以调节正向电流大小来调节LED的亮度。现在一般采用调节工作电流的方式或者脉宽调制方式来调节LED的亮度，前者调节的范围大，线性度好，但是功耗大，所以很少采用。脉宽调制方式是用较高的频率来开关LED，开关频率超出人们能够察觉的范围，使人感觉不到频闪的存在。实现LED自适应调光。 3.LED是一种绿色光源，其主要优点是发光效率高。随着材料科学的发展进步，在未来的10年内的发光效率将会有较大幅度提

8、高。LED能耗低，适应寿命长，可回收的材料，不污染环境。虽然我们的国家起步较晚，但近年来也开始了积极的科研开发及产业政策和支持工作，与白炽灯相比有一个显著地不同：发光亮度和发光二极管的正向电流大小基本成比例关系。使用它这一特性，提高光学传感器测量周围环境的亮度，根据测量变化的发光亮度，保持周围环境亮度。这不仅创造了一个舒适的环境恒定亮度，也可以充分利用自然采光，大大节约能源。因此，对LED自适应调光技术的研究想的格外的重要。 4.一种发光二极显示屏自适应亮度控制电路，其特征包括：一占空比预设值输入装置，一计数器和一大小比较器，其中计数器和占空比预设值输入装置分别将一数值和一占空比预设值大小比较

9、器比较以控制比较器的输出值。 3 系统硬件设计3.1 系统介绍 LED点阵屏是由个8X8的点阵模块组成，形成8X8的矩形点阵，以单片机AT89C51为控制核心。其他主要的硬件芯片如下： 用单片机AT89C51用作行驱动，列驱动。 用光敏电阻采集环境亮度信号。3.2主要器件详细说明 3.2.1 AT89C51 此为整个系统的主控芯片，引脚图和内部构造原理图如下：图（1） 图（2） 说明：AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，俗称

10、单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMELAT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价格低廉的方案。 主要特性： 与MCS-51 兼容; 4K字节可编程闪烁存储器; 寿命：1000写/擦循环; 数据保留时间：10年; 全静态工作：0Hz-24Hz; 三级程序存储器锁定; 128个字节内部RAM; 32可编程I/O线; 两个16位定时器/计数器; 5个中断源; 可编程串行通道; 低功耗的闲置和掉电模式; 片内振荡器和时钟电路。 管脚说明：

11、 VCC：供电电压。 GND：接地。 . P0口：P0口为一个3态双向I/O口。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。28 . P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 . P2口：P2口为一个内部上拉

12、电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 .P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用

13、作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（TTL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表一所示： 表一：P3口管脚说明：管脚备选功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2INT0（外部中断0）P3.3INT1（外部中断1）P3.4T0（定时器0外部输入）P3.5T1（定时器1外部输入）P3.6WR（外部数据存储器写选通） P3.7RD（外部数据存储器读选通） . RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 . ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的

14、地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在其它时间，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令时ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 . /PSEN：外部程序存储器的读选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 .

15、/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间访问外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，在此期间访问内部程序存储器。 在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 . XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 . XTAL2：来自反向振荡器的输出。振荡器特性：XTAL1和XTAL2分别为反向放大器（内部振荡器电路）的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号

16、要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。芯片擦除： 整个EPROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止 。3.2.2点阵模块LED

17、电子显示屏是利用计算机按一定规律控制点阵上面排列的发光二极管的亮与暗，并不是控制LED的发光强弱，从而显示所需要的图像或文字。一般事先把需要显示的图形文字转换成点阵图形，再按照显示控制的要求以一定的格式形成显示数据。对于只控制通断的图文显示屏来说，每个LED发光器件占据数据中的1位（1bit），在需要该LED器件发光的数据中相应的位填1，否则填0。当然，根据控制电路的安排，按照相反的定义同样时可以的。这样依照所需显示的图形或文字，按显示屏的各行各列逐点填写显示数据，就可以构成一个显示数据文件。显示图形的数据文件，其格式相对自由，只要能够满足显示控制的要求即可。文字的点阵格式比较规范，可以采用现

18、行计算机通用的字库字模。组成一个字的点阵，其大小也可以有1616、2424、3232、4848等不同规格。用点阵方式构成图形或文字，是非常灵活的，可以根据需要任意组合和变化，只要设计好合适的数据文件，就可以得到满意的显示效果。因而采用点阵式图文显示屏显示经常需要变化的信息，是非常有效的。LED显示系统有两种最基本的显示模式，即静态显示和动态显示。对于静态显示方式，每一像素都需要一套驱动电路，因而它的优点是没有扫描过程，显示控制简单，亮度极佳。然而一个显示屏通常是由很多像素组成，例如某系统有16行192列共16*192=3072个像素，可以想象如果采用静态显示其驱动电路的复杂度，这不仅使系统成本

19、高，而且增加了生产、安装、调试及日常维护工作的难度，故障率也较高。对于动态扫描显示，由于采用多路复用技术，这可使驱动电路的套数大大减少，从而克服了静态显示的不足。但是，既然是多路复用，这就存在时分复用的问题，因而使每路显示的时间大为减少，这不仅使LED显示亮度受到了一定程度的影响，而且增大了显示控制的复杂性和显示的稳定性。对于小型的显示屏通常用8X8的点阵去显示不同的数字。这是因为一方面8*8的点阵已基本满足描述不同数字的点阵排列，节省了成本，而低于8*8的阵则不足以描述较复杂笔划的数字，高于8*8的点阵又将大大的增加显示屏的成本。另一方面在计算机的ccdos操作系统中，已有现成的8*8点阵数

20、字字库，这种点阵已广泛地被人们接受和熟悉，并有相应的国家标准如GB2312-80,从而免去了设计者自己编制数字字库的繁琐的工作，这为显示屏的应用提供了条件。图（3）是由LED构成的8X8点阵结构，其中涂黑的圆点表示点亮的LED，它组合成数字“1“，其十六进制代码 （00H,00H,00H,00H,21H,7FH,01H,00H）8个字节该代码取自于2.13H数 字系统单笔化简体字库，根据需要还可以选择双笔化简体或繁体字库以适应 图（3）不同场合的应用。显然，计算机根据不同的代码，可构成8X8点阵的不同点亮LED的组合，这就可以显示各种不同的数字如果显示屏由多个8X8的点阵组成，这些不同的点亮L

21、ED的组合还可以描述出24X24或40X40甚至更大的数字以及复杂的图形，灵活性非常高。图（4）为88点阵LED外观及引脚图，其等效电路如图（5）所示，只要其对应的X、Y轴顺向偏压，即可使LED发亮。例如，如果想使左上角LED点亮，则Y0=1，X0=0即可。应用时限流电阻可以放在X轴或Y轴。图（4）88点阵LED外观及引脚图图（5） 接线方式： 当某一行线打高时，某一列线为低时，其行列交叉的点就被点亮；某一列线 为高时，其行列交叉的点就变暗；当某一行线打低时，无论列线如何，对应的这一行的点都不会被点亮。 1 控制第五行显示接高 9 控制第一行显示接高 2 控制第七行显示接高 10 控制第四列显

22、示接低 3 控制第二列显示接低 11 控制第六列显示接低 4 控制第三列显示接低 12 控制第四行显示接高 5 控制第八行显示接高 13 控制第一列显示接低 6 控制第五列显示接低 14 控制第二行显示接高 7 控制第六行显示接高 15 控制第七列显示接低 8 控制第三行显示接高 16 控制第八列显示接低 3.2.3光敏电阻 光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电位器，入射光强，电阻减小，入射光若，电阻变大。光敏电阻可以广泛应用于各种光控电路如对灯光的控制、调节等场合，广泛应用于光控开关，本设计采用光敏电阻通过自动限流的方式，达到控制LED亮度的效果。（1）光

23、敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电流 暗电流：光敏电阻在室温条件下，全暗（无光照射）后经过一定时间测量的电阻值，称为暗电阻。此时在给定电压下流过的电流。 亮电流：光敏电阻在某一光照下的阻值，称为该光照下的亮电阻。此时流过的电流。 光电流：亮电流与暗电流之差。光敏电阻的暗电阻越大，而亮电阻越小则性能越好。也就是说，暗电流越小，光电流越大，这样的光敏电阻的灵敏度越高。 实用的光敏电阻的暗电阻往往超过1M,甚至高达100M，而亮电阻则在几k以下，暗电阻与亮电阻之比在102106之间，可见光敏电阻的灵敏度很高。 （2） 光敏电阻的光照特性 右图（6）表示CDS光敏电阻的光照特性。在一定外加电压下，光敏电阻的

24、光电流和光通量之间的关系。不同类型光敏电阻光照特性不同，但光照特性曲线均呈非线性。因此它不宜作定量检测元件，这是光敏电阻的不足之处。一般在自动控制系统中用作光电开关。 图（6）（3）光敏电阻的光谱特性 光谱特性与光敏电阻的材料有关。从图（7）中可知，硫化铅光敏电阻在较宽的光谱范围内均有较高的灵敏度，峰值在红外区域；硫化镉、硒化镉的峰值在可见光区域。因此，在选用光敏电阻时，应把光敏电阻的材料和光源的种类结合起来考虑，才能获得满意的效果。 图（7） （4） 光敏电阻的伏安特性 在一定照度下，加在光敏电阻两端的电压与电流之间的关系称为伏安特性。图（8）中曲线1、2分别表示照度为零及照度为某值时的伏安

25、特性。由曲线可知，在给定偏压下,光照度较大，光电流也越大。在一定的光照度下，所加的电压越大，光电流越大，而且无饱和现象。但是电压不能无限地增大，因为任何光敏电阻都受额定功率、最高工作电压和额定电流的限制。超过最高工作电压和最大额定电流，可能导致光敏电阻永久性 损坏。 图（8） （5） 光敏电阻的频率特性 当光敏电阻受到脉冲光照射时，光电流要经过一段时间才能达到稳定值，而在停止光照后，光电流也不立刻为零，这就是光敏电阻的时延特性。由于不同材料的光敏，电阻时延特性不同，所以它们的频率特性也不同，如图（9）硫化铅的使用频率比硫化镉高得多，但多数光敏电阻的时延都比较大，所以，它不能用在要求快速响应的场

26、合。 图（9） （6）光敏电阻的稳定性 图（10）中曲线1、2分别表示两种型号CDS光敏电阻的稳定性。初制成的光敏电阻，由于体内机构工作不稳定，以及电阻体与其介质的作用还没有达到平衡，所以性能是不够稳定的。但在人为地加温、光照及加负载情况下，经一至二周的老化，性能可达稳定。光敏电阻在开始一段时间的老化过程中，有些样品阻值上升，有些样品阻值下降，但最后达到一个稳定值后就不再变了。这就是光敏电阻的主要优点。光敏电阻的使用寿命在密封良好、使用合理的情况下，几乎是无限长的。 图（10）（7） 光敏电阻的温度特性 其性能(灵敏度、暗电阻)受温度的影响较大。随着温度的升高，其暗电阻和灵敏度下降，光谱特性曲

27、线的峰值向波长短的方向移动。硫化镉的光电流I和温度T的关系如图（11）所示。有时为了提高灵敏度，或为了能够接收较长波段的辐射，将元件降温使用。例如，可利用制冷器使光敏电阻的温度降低。 图（11） 光敏电阻的工作原理 当光照射到光电导体上时，若光电导体为本征半导体材料，而且光辐射能量又足够强，光导材料价带上的电子将激发到导带上去，从而使导带的电子和价带的空穴增加，致使光导体的电导率变大。为实现能级的跃迁，入射光的能量必须大于光导体材料的禁带宽度Eg，即： 式中和入射光的频率和波长。 一种光电导体，存在一个照射光的波长限C，只有波长小于C的光照射在光电导体上，才能产生电子在能级间的跃迁，从而使光电

28、导体电导率增加。 3.3 单片机最小系统 单片机最小系统，或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括：单片机、晶振电路、复位电路。下面图（12）给出一个51单片机的最小系统电路图：图（12） 详细说明如下：（1） 复位电路: 由电容并联电阻构成，由图（13）并结合电容电压不能突变的性质，可以知道，当系统一上电，RST脚将会出现高电平，并且，这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定。典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位，所以，适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位。一般教科书推荐C 取1uF，R取10K。

29、原则就是要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平。至于如何具体定量计算，可以参考电路分析相关书籍。（1） RC上点复位电路 （2）RST引脚电压-时间关系 （3）复位组合电路 图（13）（2） 晶振电路：典型的晶振取11.0592MHz(因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通讯的场合),/12MHz(产生精确的uS级时歇,方便定时操作)，在本电路中，取12M。（3） 单片机：一片AT89C51/52或其他51系列兼容单片机。对于31脚(EA/Vpp)，当接高电平时，单片机在复位后从内部ROM的0000H开始执行;当接低电平时,复位后直接从外部ROM的0

30、000H开始执行。 AT89C51单片机共40个引脚，电源用2个(Vcc和GND)，晶振用2个，复位1个，EA/Vpp用1个，剩下还有34个。29脚PSEN，30脚ALE为外扩数据/程序存储器时才有特定用处，一般情况下不用考虑，这样，就只剩下32个引脚，它们是： P0端口P0.0 - P0.7共8个； P1端口P1.0 - P1.7共8个； P2端口P2.0 - P2.7共8个； P3端口P3.0 - P3.7共8个；4 系统硬件设计控制器编程器后台编辑机4.1系统设计流程显示板扫描驱动电路电源4.2 驱动电路设计 列驱动电路 列驱动电路由集成电路74HC595构成。它具有一个8位串入并出的移

31、位寄存器和一个8位输出锁存器的结构，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，既达到重叠处理的目的。图（14）74HC595结构图表74HC595的外形及内部结构如图（14）所示。它的输入侧有8个串行移位寄存器，每个移位寄存器的输出都连接一个输出锁存器。引脚SI是串行数据的输入端。引脚SCK是移位寄存器的移位时钟脉冲，在其上升沿发生移位，并将SI的下一个数据打入最低位。74HC595引脚说明见表2表2 74HC595引脚说明：符号引脚描述Oo-O71-7并行数据输出GND8地Q79串行数据输出SRCLR10主复位（低电平）SRCLK11移

32、位寄存时钟输入RCLK12存储寄存时钟输入E13输出有效（低电平）SER14串行数据输入VCC16电源 移位后的各位信号出现在各移位寄存器的输出端，也就是输出锁存器的输入端。RCK是输出锁存器的打入信号，其上升沿将移位寄存器的输出打入输出锁存器。引脚G是输出三态门的开放信号，只有当其为低时锁存器的输出才开放，否则为高组态。SCLR信号是移位寄存器清零输入端，当其为低时移位寄存器的输出全部为零。由于SCK和RCK两个信号是互相独立的，所以能够做到输入串行移位与输出锁存互不干扰。芯片的输出端为QAQH，最高位QH可作为多片74HC595级联应用时，向上一级的级联输出。但因为QH受输出锁存器的打入控

33、制，所以还从输出锁存器前引出QH，作为与移位寄存器完全同步的级联输出。 3.3行驱动器由于点阵显示器有8行，为充分利用单片机的接口，本电路中加入了一个4-16线译码器74LS154，其输入是一个16进制码，解码输出为低态扫描信号，它的结构如图（15）所示。 如图（15）所示的行驱动电路中,把74LS154的G1和G2引脚接地，然后以A、B、C、D四脚为输入端。就会形成16种不同的输入状态，分别为00001111，然后使每种状态只控制一路输出，即会有16路输出。如果一行8点全部点亮，则通过74LS154的电流将达80mA。 图（15） 表三：74ls154引脚说明：符号引脚描述-，-111 ,1

34、317输出端GND12GND电源地-1819使能输出端A、B、C、D2023地址输出端Vcc24VCC电源正5 系统软件设计 系统软件由两大部分组成：显示部分和图形处理部分。显示部分完成将显示缓冲区的显示数据正确地传送至扫描驱动电路的行驱动上，并进行正确地扫描控制，使显示屏能完全按显示缓冲区中的点阵图像信息进行稳定的显示。图形处理部分将完成对显示缓冲区中的数据加工，通过不断的将显示缓冲区中的数据的加工和刷新，提供了灵活多样的显示方式。例如上下卷，左右卷，上下字幕移动，左右字幕移动，上下开屏，左右开屏，闪烁显示和动画显示等二十种之多，使屏幕显示花样纷呈以吸引观众。本实验只要求实现字幕左移显示方式

35、（提高要求）我们实现的是态显示和左移循环显示。程序见附录3设置TIMER0启动TIMER0开始初始化载入一组字形延迟时间DPTE+140个字形TIMER0超过8行从第1行开始关闭TIMER0切换到RB1输出显示数据输出扫描码TIMER0关闭TIMER0切换到RB1 输出显示数据输出扫描码超过8行 跳入定时值，打开TIMER0，切换回RB0返回 主程序 中断子程序 6 总结 6.1制作过程回顾 系统测试分硬件测试和软件测试两个部分，硬件测试是基础，硬件通不过，软件就无法在上面运行。所以我们对硬件测试相当重视，花的时间最多。我写了一个汇编小程序来测试所有发光二极管是否都能点亮，程序代码见附录二。1

36、) 刚焊好时，我检查了一遍线路后，开始测试，发现只有零散的几个点能点亮。按理应该是所有的点都应该能亮，因而我怀疑我的线路出了大问题，从另外一位同学那里得知我少了极为重要的一步对点阵模块引脚的测试，我们想当然的以为引脚的标号和其所控制的行或列是严格对应的，可事实上，为了内部线路实现简便，两者是不对应的。这意味着我们有一半的线是错的。无奈，只得扯掉大半的线重新布线。这是我设计中遇到的最大的问题。2) 重新布线完成后，再次测试，发现一个点一直都不亮。仔细检查发现，这个点由于焊接完成后的线剪的不够短，搭到其他点上，导致短路。3) 仿真测试时，发现无规律的出现几行或几列不亮的情况，我们检查线路，同时更换

37、仿真图，问题依旧，最后我们断定是单片机底座插孔太松了，我们换了底座，问题解决。程序刚开始设计时，由于对单片机的地址和数据传送不熟悉，导致无法将要显示的数字的字码传送到指定的锁存器。4) 数字左移显示时，由于延时处理不恰当导致移动太快。6.2 心得体会 对我们班的学生来说，实际动手能力相对较弱，所以实物的电子综合设计是一个艰巨的任务。一开始就碰到一个大难题，因为设计涉及到单片机、汇编，还有电工电子等知识，而这些基本上都是我没怎么学好的。而电工电子的知识我们充其量只学了个概念，没有深入学习。就因为这个原因，对一些元器件的应用，系统设计原理的理解以及后单片机程序的编写带来很大的困难。写程序时，对于数

38、字点阵码的提取，我们也找了很多软件来做，简单准确。在硬件还未焊接完成时，我们利用proteus软件画电路图来模拟运行，事实证明这是一种相当有效的方式。整个设计过程中，让我们学会了好几种软件的应用，收获颇丰。由于没有学好汇编，后期的软件设计也是困难重重，但是我们还是硬着头皮学，克服一个个困难，硬是把程序调试成功了，坚持就是胜利，永不言弃才是王道啊。 7 致谢 总的来说，电子综合设计的任务我们较出色的完成了，最后，我们的数字显示系统显示的是“0-9”这10个数字，根据环境亮度自动调节亮度。一个月时间，让我们学到了很多知识，分析问题、解决问题的能力，特别是动手的能力都有相当大的提高，是大学里难得的经

39、历，令人难忘。最后诚挚地感谢朱老师提供的大量学习资料和特别悉心地指导，我相信对我以后的学习或者工作会有很大的影响和帮助！8 参考文献 ： 1 张友德，赵志英，涂时亮.单片微型机原理M.应用于实验，复旦大学出版社，2006 2 康华光，陈大钦.电子技术基础（模拟部分）M，高等教育出版社，1999 3 周良权，方向乔.数字电子技术基础M，高等教育出版社，2008 4 赵广林.电路设计与制版M，电子工业出版社2005 5 廖先芸.电子技术实践与训练M,高等教育出版社，2005 6 孙俊人.新编电子电路大全M,中国计量出版社，2001 7.陈尔绍 LED节能灯的设计与制作 北京：人民邮电出版社，199

40、9，10 8、XIA Junchao; CHEN Minli。Measurement Algorithm of the High-Accurate Rotary Spee9 附录一： 元件及工具清单 元件清单 序号器件名称型数量（个）备注1单片机AT89C51140脚2晶振12MHZ138*8 LED点阵LSM-1388AURG416脚4电容22pF222uF2100uf15电阻10k82k81108200k16二极管IN515817光敏电阻LXD2551618收发器74LS24519译码器74ls154110寄存器74ls5951 工具清单 ：序号名称数量1镊子12钳子13螺丝刀14剥线钳1

41、5电烙铁16万用表17掉线若干1二：整机仿真效果图 三 程序代码： 程序功能：LED点阵显示，开始动态显示0-9，从右向左移动，再从右移回， 编辑时间：2013年3月10日 程序编辑者： 源程序：BT0 bit 20h.0BT1 bit 20h.1BT2 bit 20h.2BT3 bit 20h.3BT4 bit 20h.4BT5 bit 20h.5BT6 bit 20h.6jianzi EQU 50hchunjianzi EQU 51hcishu0 EQU 52hcishu1 EQU 53hcishu2 EQU 54hcishu3 EQU 55hsudu EQU 56hchuzi EQU 5

42、7hcishu4 EQU 58h/ORG 00HAJMP STARTORG 0BHLJMP T_0ORG 30H/初始化程序/START: MOV TMOD,#01H MOV TH0,#0F8H MOV TL0,#30H SETB EA SETB ET0 SETB TR0 CLR BT0 CLR BT1 CLR BT2 CLR BT3 CLR BT4 CLR BT5 CLR BT6 MOV cishu1,#0 MOV Cishu2,#0 MOV R2,#8 MOV R4,#0 MOV DPTR,#TAB0 MOV sudu,#50 MOV R5,sudu LCALL chunshu MOV R

43、3,#7FH MOV chunjianzi,#0ffh/主程序/main: JNB BT0,anjian CLR BT0 LCALL panduan0/判断 JB BT1,huanzi JB BT2,bianhuanKNE1: JNB BT3,jingtai JB BT4,jiashu JB BT5,jianshuKNE2: LJMP dongtai/各功能调用子程序/anjian: LCALL anjian1LJMP mainhuanzi: LCALL huanzi1LJMP KNE1bianhuan: LCALL bianhuan1LJMP KNE1jiashu: LCALL jiashu

44、1LJMP KNE2jianshu: LCALL jianshu1LJMP KNE2jingtai: LCALL display0LJMP maindongtai: JB BT6,KCE0LCALL KCEYSETB BT6KCE0: LCALL display1LJMP main/扫描子程序/ anjian1: MOV jianzi,#0 MOV cishu0,#3 MOV chuzi,#0FDHkaishi: MOV A,chuzi MOV P1,A JNB P1.4,L0 INC jianzi JNB P1.5,L0 INC jianzi JNB P1.6,L0 INC jianzi J

45、NB P1.7,L0 INC jianzi RL A MOV chuzi,A DJNZ cishu0,kaishi AJMP NEXTL0: MOV chunjianzi,jianziNEXT: RET/判断子程序/panduan0:MOV A,chunjianziCJNE A,#0,DL0SETB BT3AJMP NEXT0DL0:CJNE A,#1,DL1SETB BT4AJMP NEXT0DL1:CJNE A,#2,DL2SETB BT5AJMP NEXT0DL2:CJNE A,#3,DL3SETB BT1AJMP NEXT0DL3:CJNE A,#4,NEXT0SETB BT2NEXT

46、0:MOV chunjianzi,#0ffhRET/换字子程序/huanzi1:MOV P3,#0FFHLCALL panduan2MOV R2,#8MOV R3,#7FHINC cishu1MOV A,cishu1CJNE A,#1,DLE0MOV DPTR,#TAB1AJMP NEXT1DLE0:CJNE A,#2,DLE1MOV DPTR,#TAB2AJMP NEXT1DLE1:CJNE A,#3,NEXT1MOV DPTR,#TAB0MOV cishu1,#0NEXT1:LCALL chunshuCLR BT1RET/动态变换子程序/bianhuan1:MOV P3,#0FFHLCAL

47、L panduan2MOV R2,#8MOV R3,#7FHLCALL chunshuCLR BT2CLR BT3CLR BT6RET/加速子程序/jiashu1:MOV P3,#0FFHLCALL panduan2MOV A,cishu2CJNE A,#3,LOOPLJMP DEY2LOOP:INC cishu2MOV A,cishu2CJNE A,#1,DEY0MOV sudu,#40AJMP NEXT2DEY0:CJNE A,#2,DEY1MOV sudu,#20AJMP NEXT2DEY1:CJNE A,#3,DEY2DEY2:MOV sudu,#10NEXT2:MOV R5,suduCLR BT4RET/减速子程序/jianshu1:MOV P3,#0FFHLCALL panduan2MOV A,cishu2CJNE A,#0,LOOP1LJMP DY2LOOP1:DEC cishu2MOV A,cishu2CJNE A,#2,DY0MOV sudu,#20