基于单片机实现的彩灯广告牌设计
摘要：LED点阵显示屏作为一种新兴的显示器件,是由多个独立的LED发光二极管封装而成. LED点阵显示屏可以显示数字或符号, 通常用来显示时间、速度、系统状态等。
本设计是4个16×16点阵LED电子显示屏的设计。整机以美国ATMEL公司生产的40脚单片机AT89C51为核心，介绍了以它为控制系统的LED点阵电子显示屏的动态设计和开发过程。通过该芯片控制一个行驱动器74LS154和八个列驱动器74HC373来驱动显示屏显示。该电子显示屏可以显示各种文字或单色图像，全屏能显示1个汉字，采用4块8 x 8点阵LED显示模块来组成1个16x16点阵显示模式。显示采用动态显示，使得图形或文字能够实现静止、移入移出等多种显示方式。文中详细介绍了LED点阵显示的硬件设计思路、硬件电路各个部分的功能及原理、相应软件的程序设计，以及使用说明等。
关键词：AT89C51；单片机；LED；点阵显示；动态显示；
Abstract ：LED dot matrix display as a new display device, is composed of many independent LED light emitting diode package. LED dot matrix display can display numbers or symbols, usually used to display time, speed, the state of the system.
This design is the design of 4 16 * 16 dot matrix LED electronic display screen. The machine to USA ATMEL company produced 40 feet AT89C51 singlechip as the core, introduces the design and development of its control system for LED dot matrix display process. The chip controls good driver 74LS154 and eight row driver 74HC373 to drive the display. The electronic screen can show all kinds of written or monochrome images, full screen can display 1 Chinese characters, using 4 8 x 8 dot matrix LED display module consists of 1 16x16 dot matrix display mode. Shows the dynamic display, the static graphic or text can be achieved, moved out of a variety of display. This paper introduces in detail the LED dot matrix display hardware design, hardware circuit of each part of the function and principle, the corresponding software program design, as well as the use and so.
Keywords: AT89C51; MCU; LED; dot matrix display; dynamic display;
目 录
第一章 引言 1
1.1 引言 1
1.2论文的结构安排 4
第二章 控制电气系统的总体设计方案 6
2.1 总体方案的确定 6
2.2 系统的主要构成部分 6
第三章 控制系统的硬件设计 8
3.1 元器件简介 8
3.2模块电路设计 18
3.2.1 8*8矩阵电路设计 18
3.2.2 驱动电路设计 20
3.3 点阵系统电路设计 21
第四章 控制系统的软件设计 23
4.1 keil编程软件简介 23
4.2 点阵显示软件设计 24
4.3 点阵循环显示软件设计 26
第五章 数据采集电路的整体调试 31
5.1 Proteus仿真软件简介 31
5.2 点阵显示仿真调试 31
5.3 点整循环仿真调试 32
5.4 调试结果 32
第六章 总结 34
6.1 论文总结 34
6.2 感想 34
参考文献 36
附录 37
第一章 引 言
1.1引言
LED显示屏分为数码显示屏、图文显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组成。LED数码显示屏的显示器件为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。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。
LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、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。
随着LED显示屏在广告传媒领域逐渐崭露头角，其控制系统也如雨后春笋，层出不穷。由于它的控制系统均是基于嵌入式微处理器开发，所以单片机在其中也占有一席之地。但是，由于LED显示屏控制较复杂，特别是对于显示特殊效果，如循环移动、覆盖霓虹灯效果，要求处理器运算速度快、执行效率高，所以很多控制卡生产厂家采用高端嵌入式系统进行设计。这样做虽然能在一定程度上提高数据处理速度，但是并不能完全满足所有显示效果要求，而且开发和产品成本也会随之成倍增加，甚至由于其设计不当可能在显示时出现抖动、闪烁、重影等现象。归根结底，LED显示屏控制卡的设计中硬件是一方面因素，同时还要考虑到显示数据组织方式，通过软硬件结合的方法才能设计出一款性价比较高的控制卡。本论文提出基于普通51系列单片机实现LED显示屏控制的原理及方法。
1.2 论文的结构安排
本论文以基于单片机实现的彩灯广告牌设计为应用背景，对Proteus环境下单片机控制数据输出实现点阵LED显示进行了研究。全文共分为六章，各章的主要内容如下：
第一章扼要地介绍了本课题的研究背景，主从式系统的研究现状，并对课题的研究意义作了阐述。
第二章介绍了基于单片机实现的彩灯广告牌设计电路的总体设计方案，简述了系统的主要构成部分，并对单片机作了介绍。
第三章对整个系统硬件部分的设计进行了详细介绍，并介绍了AT89C52、74LS373、74LS154等芯片相关功能及原理。
第四章对整个系统软件部分的设计进行了详细介绍，主要分为keil软件相关相关程序模块的编程。
第五章介绍了整个设计的调试过程及及调试中出现的问题以及解决方法
第六章总结了全文的研究工作，给出了存在的问题和进一步研究的方向。
参考文献：
[1] 沙占友. 集成温度传感器原理与应用. 北京：机械工业出版社，2002， 84~95.
[2] 刘君华. 智能传感器系统. 西安：西安电子科技大学出版社，1999，83~105.
[3] 沙占友. 智能化传感器原理与应用. 北京：电子工业出版社，2004，99~108.
[4] 赵负图. 传感器集成电路手册. 北京：化学工业出版社，2002，692~703.
[5] 张毅刚. MCS-51单片机原理及应用. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004，81~94
[6] 李玉峰，倪虹霞 MCS-51系列单片机原理与接口技术. 北京：人民邮电出版社，2004，187~216.
[7] 林伸茂. 8051单片机彻底研究经验篇. 北京：人民邮电出版社，2004，7~14.
[8] 沙占友. 单片机外围电路设计. 北京：电子工业出版社，2003，37~48.
[9] 何希才. 传感器及其应用电路. 北京：电子工业出版社，2001，36~47.
[10] Intel：MCS-51 Family of Single Chip Mirocomputers User’s Manual,1990，3~9.
[11] 吴金戌，沈庆阳，郭庭吉.《8051单片机实践与应用》[M].北京：清华大学出版社，2002.
[12] 高峰，《单片微型计算机与接口技术》[M].北京：科学出版社，2003.
