基于51单片机点阵式电子广告牌的设计说明

《基于51单片机点阵式电子广告牌的设计说明》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于51单片机点阵式电子广告牌的设计说明（26页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、摘 要当今世界,电子技术迅猛发展,点阵式显示器件作为现代信息显示的重要媒体,在金融证券、体育、机场、交通、商业、广告宣传、邮电电信、指挥调度、国防军事等许多领域中得到了广泛应用。因此点阵式显示器件的研制、生产也的到了迅速的发展,并逐步形成产业,成为光电子行业的新兴产业领域。由于LED电子显示屏具有所显容信息量大,外形美观大方,操作使用方便灵活.适用于火车,汽车站,码头,金融证券市场,文化中心,信息中心体育设施等公共场所.该项目广泛涉及了计算机及电子技术中的电源技术,单片机技术,数据通讯技术,显示技术,存储技术,系统软件技术,接口及驱动等技术.我国经济发展迅猛,对信息传播有越来越高的要求.可以相

2、信,LED电子显示屏以其色彩鲜亮夺目,大的显示信息量,寿命长,耗电量小,重量轻,空间尺寸小,稳定性高,易于操作,安装和维护等特点,将在社会经济发展中扮演越来越重要的角色。利用单片机对整个系统进行总体控制,进行显示所要显示的字符。显示方式分为三种：逐字显示、上滚显示、左滚显示,其中显示字模数据由单片机输入显存,点阵的点亮过程有程序控制,由驱动电路完成,点阵采用单色显示,该显示器电路的特点是：点阵的动态显示过程占用时间比较短,亮度比较高,而且亮度可以改变电阻进行调节。本文以Proteus为软件平台,设计制作一套51系列单片机实验系统。关键词单片机 点阵 LED电子显示屏AbstractIn tod

3、ays world, the rapid development of electronic technology, dot-matrix display device as a modern information display of the important media,in the financial securities, sports, airport, transportation, commercial, advertising, post and telecommunications, command and control, national defense milita

4、ry, and many other areas have been widely applied. So dot-matrix display devices in the development, production and to the rapid development, and gradually formed a optoelectronics trade industry, the new industry fields. Because LED electronic display has shown informative content, a beautiful appe

5、arance, convenient in operation is flexible. Apply to the train, bus station, wharf, financial securities market, cultural center, information center sports facilities in other public places. This project involves a wide computer and electronic technology of power technology, single chip microcomput

6、er, data communication technology, display technology, storage technology, system software technology, interface and drive technology. Chinas economic development of information transmission has rapidly, and more and more high requirements. Can believe that LED electronic display by its color bright

7、 is dazzing, large display information, long life, small power consumption, light weight, small size, high stability, space, easy to operate, installation and maintenance and other characteristics, in the social economy development will play more and more important role. Using single chip computer i

8、n overall control of the whole system, display should show the characters. Display mode is divided into three types: word for word display, rolling display, left, which showsthat font that roll of microcomputer data input the video memory, bitmap lightened process has program control, by driving cir

9、cuit is completed, the monochromatic show that the dot matrix display circuit features are: dot matrix the dynamic display of theprocess take time is short, brightness is higher, and brightness can change resistance on the adjustment.In this paper, the software platform, Proteus for design a set of

10、51 series SCM experiment system.Keywords: SCM lattice LED electronic display 目录一 引言3二 LED概述41. LED电子显示屏概述42. LED电子显示屏的分类4三 系统概述71. 整体结构72. 单片机系统作用及应用73. 发展趋势8四 LED显示屏控制技术状况101. 串行传输与并行传输技术102. 动态扫描与静态锁存技术103. 自动检测及远程控制技术10五 硬件电路设计111. 总体设计112. 系统硬件选择123. 系统硬件概述124. LED点阵的部结构及工作原理135. 系统总体电路图156. 硬件焊

11、接15六 软件设计171. 程序设计总体思路172. 程序流程图173. 各模块程序设计18七 系统的硬件及软件调试20总结22致23参考文献24附录引言LEDLight Emitting Diode,发光二极管,简称LED,是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片,晶片的一端附在一个支架上,一端是负极,另一端连接电源的正极使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成,一部分是P型半导体,在它里面空穴占主导地位,另一端是N型半导体,在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候,它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用

12、于这个晶片的时候,电子就会被推向P区,在P区里电子跟空穴复合,然后就会以光子的形式发出能量,这就是LED发光的原理。多个 LED发光灯组成固定的字符或图形进行显示,即形成LED点阵图文显示屏。其主要特征是只控制LED点阵中各发光器件的通断发光或熄灭,而不控制LED的发光强弱。LED点阵的汉字显示方式是先根据所需要的汉字提取汉字点阵如88点阵,将点阵文件存入ROM,形成新的汉字编码；而在使用时则需要先根据新的汉字编码组成语句,再由MCU根据新编码提取相应的点阵进行汉字显示。LED点阵显示具有如下特点：1 电压：LED使用低压电源,供电电压在6-24V之间,根据产品不同而异,所以它是一种比使用高压

13、电源更安全的电源。2 效能：消耗能量比同光效的白炽灯减少80%。3 适用性：每个单元LED小片是3-5mm的正方形,所以可以制备成各种形状的器件,并且适合于易变的环境。4 稳定性：10万小时,光衰为初始的50%。5 响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级,LED灯的响应时间为纳秒级。6 对环境污染：无有害金属汞。由于LED的众多优势,在市场中得到了广泛的应用,主要应用领域有：1、信号指示应用：信号照明是LED单色光应用比较广泛也是比较早的一个领域,约占LED应用市场的4%左右。2、显示应用：指示牌、广告牌、大屏幕显示等, LED用于显示屏幕的应用约占LED应用的20%25%,显示屏幕可分为单色和

14、彩色。3、照明应用：便携灯具,汽车用灯,特殊照明。由于LED尺寸小,便于动态的亮度和颜色控制,因此比较适合用于建筑装饰照明。背光照明：普通电子设备功能显示背光源、笔记本电脑背光源、大尺寸超大尺寸LCD显示器背光源等。二 LED概述1. LED电子显示屏概述LED电子显示屏Light Emitting Diode Panel是由几百-几十万个半导体发光二极管构成的像素点,按矩阵均匀排列组成。利用不同的半导体材料可以制造不同色彩的LED像素点。目前应用最广的是红色、绿色、黄色。而蓝色和纯绿色LED的开发已经达到了实用阶段。 LED显示屏是一种通过控制半导体发光二极管的亮度的方式,来显示文字、图形、

15、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。 LED显示屏分为图文显示屏和条幅显示屏,均由LED矩阵块组成。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；而条幅显示屏则适用于小容量的字符信息显示。LED显示屏因为其像素单元是主动发光的,具有亮度高,视角广、工作电压低、功耗小、寿命长、耐冲击和性能稳定等优点。因而被广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。LED显示屏的发展前景极为广阔,目前正朝着更高亮度、更高气候耐受性、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。2. LED电子显示屏的分类按颜色分类

16、：单基色显示屏:单一颜色红色或绿色。 双基色显示屏：红和绿双基色,256级灰度、可以显示65536种颜色。 全彩色显示屏：红、绿、蓝三基色,256级灰度的全彩色显示屏可以显示一千六百多万种颜色。 按显示器件分类：LED数码显示屏：显示器件为7段码数码管,适于制作时钟屏、利率屏等,显示数字的电子显示屏。 LED点阵图文显示屏：显示器件是由许多均匀排列的发光二极管组成的点阵显示模块,适于播放文字、图像信息。 按使用场合分类：室显示屏：发光点较小,一般3mm-8mm,显示面积一般零点几至十几平方米。 室外显示屏：面积一般几十平方米至几百平方米,亮度高,可在下工作,具有防风、防雨、防水功能。 按发光点

17、直径分类：室屏：3mm、3.75mm、5mm、 室外屏：10mm、12mm、16mm、19mm、21mm、26mm 室外屏发光的基本单元为发光筒,发光筒的原理是将一组红、绿、蓝发光二极管封在一个塑料筒共同发光增强亮度。三系统概述1.整体结构总体硬件组成框图 图一 总体硬件组成框图系统框图如图一所示,系统主要由三大模块组成即LED驱动模块、数据存储模块、PC机通信模块。2. 单片机系统作用及应用自从单片机诞生以后,它就步入了人类生活,如洗衣机、电冰箱、电子玩具、收录机等家用电器配上单片机后,提高了智能化程度,增加了功能,倍受人们喜爱。单片机将使人类生活更加方便、舒适、丰富多彩。由于单片机具有显著

18、的优点,它已成为科技领域的有力工具,人类生活的得力助手。它的应用遍及各个领域,主要表现在以下几个方面：1. 单片机在智能仪表中的应用单片机广泛地用于各种仪器仪表,使仪器仪表智能化,并可以提高测量的自动化程度和精度,简化仪器仪表的硬件结构,提高其性能价格比。2. 单片机在机电一体化中的应用机电一体化是械工业发展的方向。机电一体化产品是指集成机械技术、微电子技术、计算机技术于一体,具有智能化特征的机电产品,例如微机控制的车床、钻床等。单片机作为产品中的控制器,能充分发挥它的体积小、可靠性高、功能强等优点,可大大提高机器的自动化、智能化程度。单片机在实时控制中的应用：单片机广泛地用于各种实时控制系统

19、中。例如,在工业测控、航空航天、尖端武器、机器人等各种实时控制系统中,都可以用单片机作为控制器。单片机的实时数据处理能力和控制功能,可使系统保持在最佳工作状态,提高系统的工作效率和产品质量。单片机在分布式多机系统中的应用在比较复杂的系统中,常采用分布式多机系统。多机系统一般由若干台功能各异的单片机组成,各自完成特定的任务,它们通过串行通信相互联系、协调工作。单片机在这种系统中往往作为一个终端机,安装在系统的某些节点上,对现场信息进行实时的测量和控制。单片机的高可靠性和强抗干扰能力,使它可以置于恶劣环境的前端工作。单片机在人类生活中的应用自从单片机诞生以后,它就步入了人类生活,如洗衣机、电冰箱、

20、电子玩具、收录机等家用电器配上单片机后,提高了智能化程度,增加了功能,倍受人们喜爱。单片机将使人类生活更加方便、舒适、丰富多彩。综合所述,单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面。另一方面,单片机应用的重要意义还在于,它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术,是传统控制技术的一次革命。3. 发展趋势目前,单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋

21、势。CMOS化 近年,由于CHMOS技术的进小,大促进了单片机的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外,还具有功耗的可控性,使单片机可以工作在功耗精细管理状态。这也是今后以80C51取代8051为标准MCU芯片的原因。因为单片机芯片多数是采用CMOS金属栅氧化物半导体工艺生产。CMOS电路的特点是低功耗、高密度、低速度、低价格。采用双极型半导体工艺的TTL电路速度快,但功耗和芯片面积较大。随着技术和工艺水平的提高,又出现了HMOS高密度、高速度MOS和CHMOS工艺。CHMOS和HMOS工艺的结合。目前生产的CHMOS电路已达到LSTTL的速度,传输延迟时间小于2ns,它的综合优势已在于T

22、TL电路。因而,在单片机领域CMOS正在逐渐取代TTL电路。低功耗化 单片机的功耗已从Ma级,甚至1uA以下；使用电压在36V之间,完全适应电池工作。低功耗化的效应不仅是功耗低,而且带来了产品的高可靠性、高抗干扰能力以及产品的便携化。低电压化 几乎所有的单片机都有WAIT、STOP等省电运行方式。允许使用的电压围越来越宽,一般在36V围工作。低电压供电的单片机电源下限已可达12V。目前0.8V供电的单片机已经问世。低噪声与高可靠性 为提高单片机的抗电磁干扰能力,使产品能适应恶劣的工作环境,满足电磁兼容性方面更高标准的要求,各单片厂家在单片机部电路中都采用了新的技术措施。大容量化 以往单片机的R

23、OM为1KB4KB,RAM为64128B。但在需要复杂控制的场合,该存储容量是不够的,必须进行外接扩充。为了适应这种领域的要求,须运用新的工艺,使片存储器大容量化。目前,单片机ROM最大可达64KB,RAM最大为2KB。高性能化主要是指进一步改进CPU的性能,加快指令运算的速度和提高系统控制的可靠性。采用精简指令集RISC结构和流水线技术,可以大幅度提高运行速度。现指令速度最高者已达100MIPSMillion Instruction Per Seconds,即兆指令每秒,并加强了位处理功能、中断和定时控制功能。这类单片机的运算速度比标准的单片机高出10倍以上。由于这类单片机有极高的指令速度,

24、就可以用软件模拟其I/O功能,由此引入了虚拟外设的新概念。小容量、低价格化 与上述相反,以4位、8位机为中心的小容量、低价格化也是发展动向之一。这类单片机的用途是把以往用数字逻辑集成电路组成的控制电路单片化,可广泛用于家电产品。四LED显示屏控制技术状况 显示屏的控制系统包括输入接口电路、信号控制、转换和数字化处理电路及输出接口电路等,涉及的具体技术很多,其关键技术包括串行传输与并行传输技术、动态扫描与静态锁存技术、自动检测及远程控制技术等。1. 串行传输与并行传输技术LED显示屏的数据传输方式主要有串行和并行两种。日前普遍采用串行控制技术,显示屏每个单元部的不同驱动电路和各级联单元之间,每个

25、时钟仅传送一位数据。采用这种方式的驱动IC种类较多,不同显示单元之间的联线较少,可减少显示单元的数据传输驱动元件,从而提高整个系统的可靠性和性价比,具体工程实现也较为容易。2. 动态扫描与静态锁存技术LED显示屏控制系统实现显示信息的刷新技术有动态扫描和静态锁存两种方式。一般室显示屏多采用动态扫描技术,即一行发光二极管共用一行驱动寄存器,根据共用一行驱动寄存器的发光二极管像素数目,分为1/4,1/16扫描等。3.自动检测及远程控制技术LED显示屏的构成复杂,特别是室外显示屏,供电、环境亮度、环境温度条件等都直接影响显示屏的正常运行。在LED显示屏的控制系统中,因根据需要对温度、亮度、电源等进行

26、自动检测控制,也可根据需要,远程实现对显示屏的亮度、色度调节、图像水平和垂直位置的调节以及工作方式的转换等五硬件电路设计 1.总体设计图二 显示屏电路框图如图二所示,本产品拟采用以AT89C51单片机为核心芯片的电路来实现,主要由AT89C51芯片、电源、74HC154、88 LED点阵5部分组成。从理论上说,不论显示图形还是文字,只要控制与组成这些图形或文字的各个点所在的位置相对应的LED器件发光,就可以得到我们想要的显示结果,这种同时控制各个发光点亮灭的方法称为静态驱动显示方式。88的点阵共有64个发光二极管,显然单片机没有这么多的端口,这个数字很庞大,因为我们仅仅是88的点阵,在实际应用

27、中的显示屏往往要大得多,这样在锁存器上花的成本将是一个很庞大的数字。因此在实际应用中的显示屏几乎都不采用这种设计,而采用另外一种称为动态扫描的显示方法。动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮,这样扫描驱动电路就可以实现多行比如8行的同名列共用一套驱动器。具体就88的点阵来说,把所有同1行的发光管的阳极连在一起,把所有同1列的发光管的阴极连在一起共阳极的接法,先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存,然后选通第1行使其燃亮一定时间,然后熄灭；再送出第二行的数据并锁存,然后选通第2行使其燃亮相同的时间,然后熄灭；以此类推,第8行之后,又重新燃亮第1行,反复轮回。当这样轮回的速度足够快每秒24次以上,

28、由于人眼的视觉暂留现象,就能够看到显示屏上稳定的图形了。采用扫描方式进行显示时,每一行有一个行驱动器,各行的同名列共用一个驱动器。显示数据通常存储在单片机的存储器中,按8位一个字节的形式顺序排放。显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去,这就存在一个显示数据传输的问题。从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并列方式或串行方式。显然,采用并行方式时,从控制电路到列驱动器的线路数量大,相应的硬件数目多。当列数很多时,并列传输的方案是不可取的。2. 系统硬件选择整个体统由AT89C51芯片、LED、74HC138、阻排、三极管等一些单片机外围应用电路组成。3. 系统硬件概述该电路所设计的

29、电子屏可显示多个汉字,需要1个88LED点阵模块,可组成88的条形点阵。图三 AT89C51的管脚图LED点阵的部结构及工作原理AT89C51是一种带4KB可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能微处理器,俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。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,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89C51引脚即外观如图三

30、所示。振荡器特性XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片振荡器。石晶振荡和瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。有余输入至部时钟信号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。 AT89C51中有一个用于构成部振荡器的高增益反向放大器,引脚XTAL1和 XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈器件的片外石英晶体或瓷谐振器一起构成自激振荡器,振荡电路参见图2.2。外接石英晶体或瓷振荡器及电容 C1,C2接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容C1,C2虽然

31、没有十分严格的要求,但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低,振荡器工作的稳定性,起振得难易程度及温度稳定性,如果使用石英晶体,推荐电容使用30PF10PF,而如使用瓷振荡器建议选择40PF10PF。图 2.2 时钟振荡电路4. LED点阵的部结构及工作原理八十年代以来出现了组合型LED点阵显示器模块,以发光二极管为像素,它用高亮度发光二极管芯阵列组合后,环氧树脂和塑模封装而成。这种一体化封装的点阵LED模块,具有高亮度、引脚少、视角大、寿命长、耐湿、耐冷热、耐腐蚀等特点。LED点阵规模常见的有44、48、57、58、88、1616等。部结构根据像素颜色的数目可分为单色、双基色、三基色等。像素

32、颜色不同,所显示的文字、图象等容的颜色也不同。单色点阵只能显示固定色彩如红、绿、黄等单色,双基色和三基色点阵显示容的颜色由像素不同颜色发光二极管点亮组合方式决定,如红绿都亮时可显示黄色,如果按照脉冲方式控制二极管的点亮时间,则可实现256或更高级灰度显示,即可实现真彩色显示。图四示出最常见的88单色LED点阵显示器的部电路结构和外型规格,其它型号点阵的结构与引脚可试验获得。 图四 8*8 单色LED模块部电路LED点阵显示器单块使用时,既可代替数码管显示数字,也可显示各种中西文字及符号如5x7点阵显示器用于显示西文字母58点阵显示器用于显示中西文,8x8点阵可以用于显示简单的中文文字,也可用于

33、简单图形显示。用多块点阵显示器组合则可构成大屏幕显示器,但这类实用装置常通过PC机或单片机控制驱动。LED 动态显示原理LED点阵显示系统中各模块的显示方式： 有静态和动态显示两种。静态显示原理简单、控制方便,但硬件接线复杂,在实际应用中一般采用动态显示方式,动态显示采用扫描的方式工作,由峰值较大的窄脉冲电压驱动,从上到下逐次不断地对显示屏的各行进行选通,同时又向各列送出表示图形或文字信息的列数据信号,反复循环以上操作,就可显示各种图形或文字信息。点阵式LED汉字广告屏绝大部分是采用动态扫描显示方式,这种显示方式巧妙地利用了人眼的视觉暂留特性。将连续的几帧画面高速的循环显示,只要帧速率高于24

34、帧/秒,人眼看起来就是一个完整的,相对静止的画面。最典型的例子就是电影放映机。在电子领域中,因为这种动态扫描显示方式极大的缩减了发光单元的信号线数量,因此在LED显示技术中被广泛使用。以88点阵模块为例,说明一下其使用方法及控制过程。图2.1中,红色水平线Y0、Y1Y7叫做行线,接部发光二极管的阳极,每一行8个LED的阳极都接在本行的行线上。相邻两行线间绝缘。同样,蓝色竖直线X0、X1X7叫做列线,接部每列8个LED的阴极,相邻两列线间绝缘。在这种形式的LED点阵模块中,若在某行线上施加高电平用1表示,在某列线上施加低电平用0表示。则行线和列线的交叉点处的LED就会有电流流过而发光。比如,Y7

35、为1,X0为0,则右下角的LED点亮。再如Y0为1,X0到X7均为0,则最上面一行8个LED全点亮。现描述一下用动态扫描显示的方式,显示字符B的过程。其过程如图五图五 用动态扫描显示字符B的过程采用串行EEPROM如24C256等存储LED显示屏要显示的信息。串行EEPROM技术是一种非易失性存储技术,它几乎具有所有类型存储器的优点：不挥发性、可更新性、高密度、低功耗和高性价比,非常适合应用于各类工业测控系统。它克服了常用的2816、2817、2864等并行EEPROM器件价格高、体积大、可靠性低这些器件如不采取措施,在上电、下电时常会丢失数据等不足,在速度要求不是很高的情况下,该器件是最理想

36、的选择。5. 系统总体电路图见附录6. 硬件焊接按照体统总体电路图对电路板进行焊接,此次进行的是手工焊接手工焊接是传统的焊接方法,虽然批量电子产品生产已较少采用手工焊接了,但对电子产品的维修、调试中不可避免地还会用到手工焊接。焊接质量的好坏也直接影响到维修效果。手工焊接是一项实践性很强的技能,在了解一般方法后,要多练;多实践,才能有较好的焊接质量。手工焊接握电烙铁的方法,有正握、反握及握笔式三种。焊接元器件及维修电路板时以握笔式较为方便。手工焊接一般分四步骤进行。准备焊接:清洁被焊元件处的积尘及油污,再将被焊元器件周围的元器件左右掰一掰,让电烙铁头可以触到被焊元器件的焊锡处,以免烙铁头伸向焊接

37、处时烫坏其他元器件。焊接新的元器件时,应对元器件的引线镀锡。加热焊接:将沾有少许焊锡和松香的电烙铁头接触被焊元器件约几秒钟。若是要拆下印刷板上的元器件,则待烙铁头加热后,用手或银子轻轻拉动元器件,看是否可以取下。清理焊接面:若所焊部位焊锡过多,可将烙铁头上的焊锡甩掉,用光烙锡头沾些焊锡出来。若焊点焊锡过少、不圆滑时,可以用电烙铁头蘸些焊锡对焊点进行补焊。检查焊点:看焊点是否圆润、光亮、牢固,是否有与周围元器件连焊的现象。易损元器件的焊接：易损元件是指在安装焊接过程中,受热或接触电烙铁时容易造成损坏的元器件,例如,有机铸塑元器件、MOS集成电路等。易损元器件在焊接前要认真作好表面清洁、镀锡等准备

38、工作,焊接时切忌长时间反复烫焊,烙铁头及烙铁温度要选择适当,确保一次焊接成功。此外,要少用焊剂,防止焊剂侵人元器件的电接触点。焊接MOS集成电路最好使用储能式电烙铁,以防止由于电烙铁的微弱漏电而损坏集成电路。由于集成电路引线间距很小,要选择合适的烙铁头及温度,防止引线间连锡。焊接集成电路最好先焊接地端、输出端、电源端,再焊输入端。对于那些对温度特别敏感的元器件,可以用镊子夹上蘸有元水乙醇的棉球保护元器件根部,使热量尽量少传到元器件上。六软件设计1. 程序设计总体思路用简短的汇编程序设计,实现LED点阵显示容,并使显示的容在屏幕上从左到右的滚动显示。系统采用模块化结构,包括主程序、延时程序、显示

39、子程序和串行口中断程序。用AT89C51、74LS138、74HC154芯片和1个88LED点阵显示器构成一个完整的8位点阵LED显示系统。2. 程序流程图程序主要由开始、初始化、主程序、字库组成。其中主程序和子程序的流程图六 单片机汉字显示程序流程图图如图六所示。3各模块程序设计1系统初始化ORG 0000HAJMP STARTORG 000BHLJMP TIME0ORG 0030HSTART:MOV R1,#00HMOV R2,#00HMOV R3,#00HMOV R4,#00HMOV R5,#00H2LED动态显示显示要求汉字在显示屏上按从左到右的顺序一个个的出现。设计时可采用如下方法：

40、首先将LED显示屏对应的显示缓冲区全部清零,即 LED显示空白,然后每间隔一个软定时器设定的动态显示时间,显示缓冲区依次加入一个汉字点阵数据并进行扫描显示,这样就可达到动态显示的效果。实现LED从左向右移动显示程序：程序名：点阵显示控制程序 PM1_5_1.asm程序功能：固定显示龙字 ROM EQU 30H DOT EQU 31H ORG 0000H AJMP ONE_DISP ORG 0030HONE_DISP: MOV DPTR , #TABSTART: MOV ROW , #10H MOV DOT , 300hMOV R7 , #08HNEXT_COL;MOV A , ROW MOV

41、P1 , A RL A MOV ROW , A MOV A , DOT MOVC A , A+DPTR MOV P0 , A LCALL DELAY_1MS INC DOT DJNZ P7 , NEXT_COL SJMP START1 AB; DB 0EBH , 0F7H , 80H , 0F7H , 0CBH , 0A5H , 61H , 0DFH3汉字显示的原理每一个字由8行8列的点阵组成显示。即国标汉字库中的每一个字均由64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像素围的任何图形。LED点阵汉字

42、显示程序：MAIN: MOV P1,R2MOV A,R3MOVC A,A+DPTRMOV P2,AINC R3MOV A,R3MOVC A,A+DPTRMOV P0,AINC R3MOV P3,R4LCALL DELAY1MSINC R2CJNE R2,#16,MAINMOV R2,#0INC R4CJNE R4,#3,MAINMOV R3,#0MOV R4,#0LJMP MAIN七系统的硬件及软件调试1.硬件调试单片机应用系统的硬件调试和软件调试是分不可的,许多硬件故障是在调试软件时才发现的。但通常是先排除系统中明显的硬件故障后才和软件结合起来调试的。其一般的调试过程如下：1.常见的硬件故障

43、1逻辑错误样机硬件的逻辑错误是由于设计错误和加工过程中的工艺性错误所造成的。这类错误包括：错线,开路,短路等几种,其中短路时最常见的故障。在印刷电路板布线密度高的情况下,极易因工艺原因造成短路。2器件失效元器件失效的原因有两个方面：一是器件本身已损坏或性能不符合要求；二是由于组装错误而造成的元器件失效,如电解电容,二极管的极性错误,集成块安装方向错误等。3可靠性差引起系统不可靠的因素很多,如金属化孔,接插件接触不良会造成系统时好时坏；部和外部的干扰,电源纹波系数过大,器件负载过大等造成逻辑电平不稳定；另外,走线和布局的不合理等也会引起系统可靠性差。4电源故障若样机中存在电源故障,则加电后将造成

44、器件损坏。电源的故障包括：电压值不符合设计要求,电源引出线和插座不对应,电源功率不足,负载能力差。2.硬件调试方法1脱机调试脱机调试是在电路板加电之前,先用万用表等工具,根据硬件电气原理图和装配图仔细检查样机线路的正确性,并核对元器件的型号,规格和安装是否符合要求。应特别注意电源的走线,防止电源之间的短路和极性错误,并重点检查拓展系统总线是否存在相互间的短路或其他信号线的短路。对于样机所用的电源事先必须单独调试,调试好后,检查其电压值,负载能力,极性等均符合要求,才能加到系统的各个部件上。在不插片子的情况下,加电检查各插件上引脚的电位,仔细检查各地点电位是否正常,尤其应注意单片机插座上的各点电

45、位是否正常,若有高压,联机时将会损坏开发机。2联机调试通过脱机调试可排除一些明显的硬件故障。有些硬件故障还是要通过联机调试才能发现和排除。联机前先断电,把开发系统的仿真插头插到样机的单片机插座上,检查一下开发机与样机之间的电源、接地是否良好。一切正常,即可打开电源。通电后执行开发机读写指令,对用户机的存储器、I/O端口进行读写操作、逻辑检查,若有故障,可用示波器观察波形。通过对波形的观察分析,寻找故障原因,并进一步排除故障。可能的故障有：线路连接上的逻辑错误、有断线或短路现象、集成电路失效等。3. 软件调试在proteus仿真软件中运行测试AT89C51、74LS373、74LS138、74H

46、C154等芯片和LED显示器均能正常运行并完整的显示出了我所要的效果。所以各个模块功能正常。在实验室进行测试,将焊接好的电路板,将程序烧到芯片上,就可以开始进行验证了。具体验证步骤为把焊接好的电路板的正极接到5V电源上,将电路板的接地端接地,就可以看到滚动的汉字了。如果滚动的汉字不是所期望的或者是点阵区域不亮,就要分析其原因,来进行改正。第一种情况：滚动的汉字不是原来所期望的汉字或者中间有的灯是不亮的,则经过分析可能是程序出现了错误,再次检查程序以确保程序是准确；第二种情况：程序经检查是正确的,但是仍未出现所要期望的汉字或者是电路板不亮,此时就应该考虑应该是电路板在焊接的过程中出现了失误。按照

47、电路图将焊接好的电路板逐个导线的检查,如有错误就进行更正。经过上述一系列过程后,最终确保点阵区域显示的汉字为所期望的。总 结虽然本设计只使用了一块88 LED点阵,电路简单,但是已经包涵了LED显示屏的电路基本原理和基本程序,在设计的过程中应该使显示图形和文字稳定、清晰无串扰。图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式。本系统具有硬件少,结构简单,容易实现,性能稳定可靠,成本低等特点。在此次设计过查阅大量的相关资料,详细了解了LED的发光原理和LED显示屏的原理,了解了LED的现状,清楚地了解了LED显示屏与其它显示屏相比较有那些优点,明确了研究目标。通过这次课程设计,重新复习并进一步学习了MC

48、S-51；熟练掌握了WORD软件的使用。进一步提高了自己在实际设计过程中研究问题、发现问题、解决问题的能力。但是从中也存在不足之处：对知识的积累还不够,有些问题自己不能够独立解决,对实验操作还要进一步熟练,只有这样才能让自己在不断的学习中提高自己。世界上的器件是无穷无尽的,有数以万计的技术可能你还没来得及接触就被淘汰掉了,所以不要揪住一堆知识不放,或者幻想掌握所有器件的使用方法。培养一种思维方式是最重要的有方法没有知识随时可以学,有知识没方法的话,知识最终也会被忘掉。我们现在学习51,如果我们在学习过程中培养出了解决方法的思维方式,一旦客观需要我们使用AVR,很短的时间我们就可以搞定,哪怕我们

49、对AVR一无所知。没有万能的知识,只有万能的思维与能力。致本设计的完成是在我们的导师老师的细心指导下进行的。在本次设计遇到问题时老师不辞辛苦的讲解才使得我的设计顺利的进行。从设计的选题到资料的搜集直至最后设计的修改的整个过程中,花费曲老师很多的宝贵时间和精力,在此向老师表示衷心地感！老师严谨的治学态度,开拓进取的精神和高度的责任心都将使学生受益终生！还要感和我同一班级的同学,是你们在我平时设计中和我一起探讨问题,并指出我设计上的误区,使我能及时的发现问题把设计顺利的进行下去,没有你们的帮助我不可能这样顺利地结稿,在此表示深深的意。再次感老师长期以来悉心的指导和在设计过程提供的大量资料、修改意见及多次的参观和试验的机会,让我对单片机有了较全面了解,为日后的工作和更进一步的学习打下了坚实的基础,也积累了许多宝贵的设计经验。参考文献1建忠编著.单片机原理及应用.：电子科技大学,20022群芳,肖看编著.单片机原理、接口及应用.：清华大学,20053于海生编著.微型计算机控制技术.：清华大学,20084戴梅萼,史嘉权编著.微型计算机技术及应用.：清华大学,20085江晓安,董秀峰编著.数字电子技术.：电子科技大学,200526 / 26