led燈電子顯示屏的畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　附件1：</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)</p><p>　　指導(dǎo)老師（簽名）劉一兵 學(xué) 生（簽名）肖彬</p><p>　　注：1、此表由指導(dǎo)教師填寫(xiě)，經(jīng)審批后生效。</p><p>　　2、此表一式兩份，學(xué)生、指導(dǎo)教師各執(zhí)一份。<

2、/p><p><b>　　附件2：</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</b></p><p><b>　　開(kāi) 題 報(bào) 告</b></p><p>　　項(xiàng)目（課題）名稱 LED點(diǎn)陣顯示屏設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué)生

3、姓名 肖彬 </p><p>　　學(xué) 號(hào) 201310300612 </p><p>　　專 業(yè) 機(jī)電一體化 </p><p>　　指導(dǎo)教師 劉一兵

4、 </p><p>　　2015年 12 月 28 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著顯示器件與技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，屏幕顯示系統(tǒng)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用，LED顯示屏是信息顯示的重要傳媒之一。LED顯示屏是利用發(fā)光二極管點(diǎn)陣模塊或像素單元組成的顯示屏幕。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使得LED數(shù)

5、碼管能夠在減少驅(qū)動(dòng)器的情況下能夠直接被驅(qū)動(dòng)。而且它具有可靠性高、使用壽命長(zhǎng)、性能價(jià)格比高、使用成本低、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，所以一直在平板顯示領(lǐng)域扮演著重要的角色，并且在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)還有相當(dāng)大的發(fā)展空間。所以被廣泛應(yīng)用于金融市場(chǎng)、醫(yī)院、體育館、機(jī)場(chǎng)、碼頭、車站、高速公路等公共場(chǎng)所的信息顯示和廣告宣傳。</p><p>　　本設(shè)計(jì)是16×16點(diǎn)陣LED電子顯示屏的設(shè)計(jì)。該電子顯示屏可以顯示各種文

6、字，采用4塊8×8點(diǎn)陣LED顯示模塊來(lái)組成16×16點(diǎn)陣顯示模式。文中詳細(xì)介紹了LED點(diǎn)陣顯示的硬件設(shè)計(jì)思路、硬件電路各個(gè)部分的功能及原理、相應(yīng)軟件的程序設(shè)計(jì)，以及使用說(shuō)明等?！娟P(guān)鍵詞】單片機(jī)AT89C52 LED 點(diǎn)陣顯示</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一 緒論1</b>

7、</p><p>　?。ㄒ唬?課題概述1</p><p>　?。ǘ?點(diǎn)陣式LED顯示屏概述1</p><p>　?。ㄈ?LED顯示屏控制技術(shù)現(xiàn)狀2</p><p>　?。ㄋ模?課題研究的意義3</p><p>　　二 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)4</p><p>　　（一） 需要實(shí)現(xiàn)

8、的功能4</p><p>　?。ǘ?系統(tǒng)整體的設(shè)計(jì)過(guò)程4</p><p>　?。ㄈ?本章小結(jié)5</p><p>　　三 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)7</p><p>　?。ㄒ唬?硬件電路及工作原理7</p><p>　?。ǘ?單片機(jī)的結(jié)構(gòu)10</p><p>　　1） 單片機(jī)的

9、基本結(jié)構(gòu)10</p><p>　　2） 單片機(jī)引腳圖及封裝12</p><p>　　（三） LED顯示模塊的硬件設(shè)計(jì)及工作原理12</p><p>　　四 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)14</p><p>　?。ㄒ唬?軟件流程14</p><p>　?。ǘ?系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)16</p><p

10、>　　1） 顯示驅(qū)動(dòng)程序16</p><p>　　2） 系統(tǒng)主程序16</p><p><b>　　五 總結(jié)17</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)19</b></p><p><b>　　致 謝20</b></p><p&

11、gt;　　點(diǎn)陣式LED電子顯示屏的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　一 緒論</b></p><p><b>　　（一） 課題概述</b></p><p>　　隨著顯示器件與技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，屏幕顯示系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用，LED顯示屏是信息顯示的重要傳媒之一。LED顯示屏是利用發(fā)光二極管點(diǎn)陣模塊或像素單元組成的顯示屏幕

12、。LED顯示屏具有穩(wěn)定性高、亮度高、清晰度高、功耗低、壽命長(zhǎng)、性能價(jià)格比高等特點(diǎn)，所以一直在平板顯示領(lǐng)域扮演著重要的角色，并且在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)還有相當(dāng)大的發(fā)展空間。被廣泛應(yīng)用于證券、廣告、新聞發(fā)布、信息傳播等方面，是目前國(guó)際上極為先進(jìn)的顯示媒體?，F(xiàn)代社會(huì)信息化高速發(fā)展，最具意義的莫過(guò)于大屏幕顯示已從公共信息展示等商業(yè)應(yīng)用開(kāi)始向消費(fèi)類多媒體應(yīng)用滲透。隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，數(shù)字化的多媒體內(nèi)容將在信息世界中占據(jù)主流，新型的大屏幕顯示設(shè)備

13、將代替?zhèn)鹘y(tǒng)電視機(jī)成為人們享受生活的主要工具。</p><p>　?。ǘ?點(diǎn)陣式LED顯示屏概述</p><p>　　LED 就是Light Emitting Diode（發(fā)光二極管）的縮寫(xiě)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制

14、作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED[1]。</p><p>　　LED電子顯示屏是由幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光二極管像素點(diǎn)均勻排列組成。利用不同的材料可以制造不同色彩的LED像素點(diǎn)。LED顯示屏是集光電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)于一體的高技術(shù)屏幕同步的產(chǎn)品。它以其超大畫(huà)面、超強(qiáng)視覺(jué)、靈活多變的顯式方式等獨(dú)具一格的優(yōu)勢(shì)，成為目前國(guó)際上使用廣泛的顯示系統(tǒng)。LED顯示屏可分為單色顯示屏、彩色顯示屏和彩色

15、灰度顯示屏。其中單色顯示屏采用標(biāo)準(zhǔn)8×8單色發(fā)光二極管矩陣模塊標(biāo)準(zhǔn)組件，一般為紅色，可實(shí)現(xiàn)各種文字、數(shù)據(jù)及兩維圖形。缺點(diǎn)是色彩單調(diào)。彩色顯示屏采用標(biāo)準(zhǔn)8×8雙基發(fā)光二極管矩陣模塊，每一像素內(nèi)有紅、綠兩個(gè)發(fā)光二極管，可發(fā)出紅、綠、黃三種顏色。還可以和各種數(shù)據(jù)設(shè)備連接，實(shí)時(shí)顯示動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和廣告，具有較好的信息顯示效果，是目前使用較為廣泛的LED顯示屏。彩色顯示屏采用標(biāo)準(zhǔn)8×8雙基發(fā)光二極管矩陣模塊，彩色灰度屏層次

16、豐富，表現(xiàn)力極佳，可以顯示照片、三維圖形、動(dòng)畫(huà)、圖像及視頻等內(nèi)容，表現(xiàn)效果細(xì)膩豐富、逼真感人。</p><p>　　（三） LED顯示屏控制技術(shù)現(xiàn)狀</p><p>　　早期因LED材料的限制，LED顯示屏的應(yīng)用領(lǐng)域沒(méi)有廣泛展開(kāi)，另一方面，顯示屏控制技術(shù)基本上是通信控制方式，客觀上影響了顯示效果。所以導(dǎo)致早期的LED顯示屏在國(guó)內(nèi)很少，產(chǎn)品以紅、綠雙基色為主，控制方式為通信控制，灰度等級(jí)為

17、單點(diǎn)四級(jí)調(diào)灰，產(chǎn)品的成本比較高。后來(lái)LED顯示屏迅速發(fā)展，進(jìn)入九十年代，全球信息產(chǎn)業(yè)高速增長(zhǎng)，LED顯示屏在LED材料和控制技術(shù)方面不斷出現(xiàn)新的成果。藍(lán)色LED鏡片研制成功，全彩色LED顯示屏進(jìn)入市場(chǎng);電子計(jì)算機(jī)及微電子領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，在顯示屏控制技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)了視頻控制技術(shù)，顯示屏的動(dòng)態(tài)顯示效果大大提高。這個(gè)階段，LED顯示屏在我國(guó)發(fā)展迅速，LED顯示屏產(chǎn)業(yè)成為新興的高科技產(chǎn)業(yè)。今天，LED顯示屏應(yīng)用領(lǐng)域更為廣闊，目前正朝著更高亮度、更

18、高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性、可靠性、全色化方向發(fā)展。</p><p>　　經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，中國(guó)LED產(chǎn)業(yè)已初步形成了較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈，1998年中國(guó)光學(xué)光電子待業(yè)協(xié)會(huì)光電器件分會(huì)LED顯示屏專業(yè)委員會(huì)成立，此協(xié)會(huì)集中了全國(guó)有代表性和影響的LED顯示屏主要生產(chǎn)企業(yè)，成立之初有55家成員單位，目前已發(fā)展到67家，基本上包括了全國(guó)LED顯示屏行業(yè)的主導(dǎo)企業(yè)。中國(guó)LED產(chǎn)業(yè)在經(jīng)歷了買器件、買芯片、買

19、外延片之路后，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自主生產(chǎn)外延片和芯片?，F(xiàn)階段，從事該產(chǎn)業(yè)的人數(shù)達(dá)5萬(wàn)多人，研究機(jī)構(gòu)20多家，企業(yè)4000多家，其中上游企業(yè)50余家，封裝企業(yè)1000余家，下游應(yīng)用企業(yè)3000余家。在“國(guó)家半導(dǎo)體照明工程”的推動(dòng)下，形成了上海、大連、南昌、廈門和深圳等國(guó)家半導(dǎo)體照明工程產(chǎn)業(yè)化基地。長(zhǎng)三角、珠三角、閩三角以及北方地區(qū)則成為中國(guó)LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的聚集地。</p><p>　　2007年我國(guó)LED顯示屏產(chǎn)業(yè)主要

20、集中在華東和華南地區(qū)，這兩個(gè)地區(qū)的產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模占到全國(guó)的60%以上，這一趨勢(shì)近兩年更為明顯。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2007年市場(chǎng)銷售額在1000萬(wàn)元以上的企業(yè)有108家，占到85%，反映出行業(yè)內(nèi)企業(yè)平均規(guī)模水平在提升；2007年市場(chǎng)銷售額在5000萬(wàn)元以上的企業(yè)有38家，占30%，其銷售額合計(jì)為40.8億元，銷售額占到了全行業(yè)的67.9%，反映出LED顯示應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的集約化發(fā)展趨勢(shì)；2007年銷售額在1億元以上的企業(yè)有17家，占13.4%，其銷售

21、額合計(jì)28.08億元，銷售額占到了全行業(yè)的46.7%。</p><p>　　LED顯示屏是發(fā)光二極管主要應(yīng)用面之一，近年來(lái)發(fā)展迅速，目前LED顯示屏制作技術(shù)先進(jìn)，售價(jià)低，國(guó)外公司很難在大陸競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，1998年我國(guó)LED顯示屏生產(chǎn)廠商有150多家，制造各類顯示屏約五萬(wàn)平方米，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值14億元，主要生產(chǎn)廠家有北京蘭通、南京洛普、聯(lián)創(chuàng)健和、上海信茂、上海三思科、東北微電子、西安青松、天津數(shù)據(jù)、深圳同洲等，

22、這些公司生產(chǎn)的戶外屏，全彩色室內(nèi)外屏都能為用戶接受，推動(dòng)了信息顯示市場(chǎng)發(fā)展。</p><p>　?。ㄋ模?課題研究的意義</p><p>　　通過(guò)本次課題設(shè)計(jì)使我能夠掌握LED顯示屏的基本顯示原理和設(shè)計(jì)方法，對(duì)LED顯示屏這個(gè)行業(yè)有了較為深刻的了解和認(rèn)識(shí)。并對(duì)大學(xué)期間所學(xué)的一些理論進(jìn)行了實(shí)踐，使我對(duì)理論知識(shí)有了新的認(rèn)識(shí)。并且通過(guò)該設(shè)計(jì)課題掌握了51單片機(jī)軟硬件開(kāi)發(fā)工具的使用方法，為以后從

23、事相關(guān)行業(yè)的工作積累了實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)。清楚的認(rèn)識(shí)到我國(guó)的LED技術(shù)雖然發(fā)展迅速但和世界先進(jìn)水平還有一定的差距。通過(guò)LED顯示屏的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步了解單片機(jī)和LED顯示屏的工作原理，為進(jìn)一步設(shè)計(jì)出功能強(qiáng)大的顯示系統(tǒng)做準(zhǔn)備。</p><p><b>　　二 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　?。ㄒ唬?需要實(shí)現(xiàn)的功能</p><p>　　設(shè)計(jì)4個(gè)

24、16ｘ16的點(diǎn)陣LED圖文顯示屏，要求在目測(cè)條件下LED顯示屏各點(diǎn)亮度均勻、充足，可顯示圖形和文字，顯示圖形和文字應(yīng)穩(wěn)定、清晰無(wú)串?dāng)_。</p><p>　?。ǘ?系統(tǒng)整體的設(shè)計(jì)過(guò)程</p><p>　　從理論上說(shuō)，不論顯示圖形還是文字，只要控制與組成這些圖形或文字的各個(gè)點(diǎn)所在的位置相對(duì)應(yīng)的LED器件發(fā)光，就可以得到我們想要的顯示結(jié)果，這種同時(shí)控制各個(gè)發(fā)光點(diǎn)亮滅的方法稱為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示方式

25、。16ｘ16的點(diǎn)陣共有256個(gè)發(fā)光二極管，顯然單片機(jī)沒(méi)有這么多的端口，如果我采用鎖存器來(lái)擴(kuò)展端口，按8位的鎖存器來(lái)計(jì)算，16ｘ16的點(diǎn)陣需要256/8=32個(gè)鎖存器。這個(gè)數(shù)字很龐大，因?yàn)槲覀儍H僅是16ｘ16的點(diǎn)陣，在實(shí)際應(yīng)用中的顯示屏往往要大得多，這樣在鎖存器上花的成本將是一個(gè)很龐大的數(shù)字。因此在實(shí)際應(yīng)用中的顯示屏幾乎都不采用這種設(shè)計(jì)，而采用另外一種稱為動(dòng)態(tài)掃描的顯示方法。</p><p>　　動(dòng)態(tài)掃描的意思簡(jiǎn)單

26、地說(shuō)就是逐行輪流點(diǎn)亮，這樣掃描驅(qū)動(dòng)電路就可以實(shí)現(xiàn)多行（比如16行）的同名列共用一套驅(qū)動(dòng)器。具體就16ｘ16的點(diǎn)陣來(lái)說(shuō)，把所有同1行的發(fā)光管的陽(yáng)極連在一起，把所有同1列的發(fā)光管的陰極連在一起（共陽(yáng)極的接法），先送出對(duì)應(yīng)第一行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第1行使其燃亮一定時(shí)間，然后熄滅；再送出第二行的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第2行使其燃亮相同的時(shí)間，然后熄滅；以此類推，第16行之后，又重新燃亮第1行，反復(fù)輪回。當(dāng)這樣輪回的速度足夠快（每秒2

27、4次以上），由于人眼的視覺(jué)暫留現(xiàn)象，就能夠看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形了。</p><p>　　采用掃描方式進(jìn)行顯示時(shí)，每一行有一個(gè)行驅(qū)動(dòng)器，各行的同名列共用一個(gè)驅(qū)動(dòng)器。顯示數(shù)據(jù)通常存儲(chǔ)在單片機(jī)的存儲(chǔ)器中，按8位一個(gè)字節(jié)的形式順序排放。顯示時(shí)要把一行中各列的數(shù)據(jù)都傳送到相應(yīng)的列驅(qū)動(dòng)器上去，這就存在一個(gè)顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?wèn)題。從控制電路到列驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并行方式或串行方式。顯然，采用并行方式時(shí)，從控制電路到列驅(qū)動(dòng)器

28、的線路數(shù)量大，相應(yīng)的硬件數(shù)目多。當(dāng)列數(shù)很多時(shí)，并列傳輸?shù)姆桨甘遣豢扇〉摹?lt;/p><p>　　采用串行傳輸?shù)姆椒ǎ刂齐娐房梢灾挥靡桓盘?hào)線，將列數(shù)據(jù)一位一位傳往列驅(qū)動(dòng)器，在硬件方面無(wú)疑是十分經(jīng)濟(jì)的。但是，串行傳輸過(guò)程較長(zhǎng)，數(shù)據(jù)按順序一位一位地輸出給列驅(qū)動(dòng)器，只有當(dāng)一行的各列數(shù)據(jù)都傳輸?shù)轿恢螅@一行的各列才能并行地進(jìn)行顯示。這樣，對(duì)于一行的顯示過(guò)程就可以分解成列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備（傳輸）和列數(shù)據(jù)顯示兩部分。對(duì)于串行傳輸方

29、式來(lái)說(shuō)，列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時(shí)間可能相當(dāng)長(zhǎng)，在行掃描周期確定的情況下留給行顯示的時(shí)間就太少了，以致影響到LED的亮度。</p><p>　　解決串行傳輸中列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和列數(shù)據(jù)顯示的時(shí)間矛盾問(wèn)題，可以采用重疊處理的方法。即在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時(shí)，傳送下一列數(shù)據(jù)。為了達(dá)到重疊處理的目的，列數(shù)據(jù)的顯示就需要具有所存功能。經(jīng)過(guò)上述分析，就可以歸納出列驅(qū)動(dòng)器電路應(yīng)具有的功能。對(duì)于列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備來(lái)說(shuō)，它應(yīng)能實(shí)現(xiàn)串入并處的移位功能；對(duì)于列數(shù)

30、據(jù)顯示來(lái)說(shuō)，應(yīng)具有并行鎖存的功能。這樣，本行已準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)打入并行鎖存器進(jìn)行顯示時(shí)，串并移位寄存器就可以準(zhǔn)備下一行的列數(shù)據(jù)，而不會(huì)影響本行的顯示。</p><p><b>　?。ㄈ?本章小結(jié)</b></p><p>　　課題以AT89C52單片機(jī)為控制核心設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)，用單片機(jī)、點(diǎn)陣顯示屏等設(shè)計(jì)4個(gè)16×16點(diǎn)陣LED電子顯示屏。顯示電路采

31、用動(dòng)態(tài)掃描方式進(jìn)行顯示，每行有一個(gè)行驅(qū)動(dòng)器，各行的同名列共用一個(gè)列驅(qū)動(dòng)器。由行譯碼器74HC154給出的行選通信號(hào)，從第一行開(kāi)始，按順序依次對(duì)各行進(jìn)行掃描。另一方面根據(jù)各列鎖存的數(shù)據(jù)，確定相應(yīng)的列驅(qū)動(dòng)器是否將該列與電源的另一端接通。接通的列，就在該行該列點(diǎn)燃相應(yīng)的LED；末接通的列所對(duì)應(yīng)的LED熄滅。當(dāng)一行的掃描持續(xù)時(shí)間結(jié)束后，下一行又以同樣的方法進(jìn)行顯示[2]。系統(tǒng)的整體方案設(shè)計(jì)圖如圖2-1所示。</p><p&g

32、t;　　圖2-1 系統(tǒng)的整體方案框圖</p><p>　　三 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　?。ㄒ唬?硬件電路及工作原理</p><p>　　硬件電路主要由LED顯示屏、單片機(jī)系統(tǒng)及外圍電路、列驅(qū)動(dòng)電路和行驅(qū)動(dòng)電路四部分組成。</p><p><b>　　單片機(jī)的選型</b></p><p&

33、gt;　　該控制系統(tǒng)選用AT89C52單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心。AT89C52單片機(jī)具有價(jià)格低、編程靈活和布線簡(jiǎn)單等特點(diǎn)[3]。</p><p><b>　　行驅(qū)動(dòng)電路</b></p><p>　　單片機(jī)P3口低4位輸出的行號(hào)經(jīng)4/16線譯碼器74HC154譯碼后生成16條行選通信號(hào)線，再經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的行線[4]。行掃描驅(qū)動(dòng)電路原理圖如圖3-1所示。</

34、p><p>　　圖3-1 行驅(qū)動(dòng)電路</p><p><b>　　列驅(qū)動(dòng)電路</b></p><p>　　列顯示數(shù)據(jù)是以字節(jié)為單位存儲(chǔ)的，使用時(shí)以8位并行讀出。為了適應(yīng)列顯示驅(qū)動(dòng)電路串行輸入的需求，就要進(jìn)行并串交換。用74HC595串入并出位移寄存器，可以滿足這一要求[5]。由74HC595構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路如圖3-2所示。</p>&

35、lt;p>　　圖3-2 列驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　74HC595的輸入側(cè)有8個(gè)串行移位寄存器，每個(gè)移位寄存器的輸出都連接一個(gè)輸出鎖存器。引腳SI是串行數(shù)據(jù)的輸入端。引腳SCK是移位寄存器的移位時(shí)鐘脈沖，在其上升沿發(fā)生移位，并將SI的下一個(gè)數(shù)據(jù)打入最低位。</p><p>　　移位后的各位信號(hào)出現(xiàn)在各移位寄存器的輸出端，也就是輸出鎖存器的輸入端。RCK是輸出鎖存器的打入信號(hào)，其

36、上升沿將移位寄存器的輸出打入輸出鎖存器。引腳G是輸出三態(tài)門的開(kāi)放信號(hào)，只有當(dāng)其為低時(shí)鎖存器的輸出才開(kāi)放，否則為高阻態(tài)。SCLR信號(hào)是移位寄存器清零輸入端，當(dāng)其為低時(shí)移位寄存器的輸出全部為零。由于SCK和RCK兩個(gè)信號(hào)是互相獨(dú)立的，所以能夠做到輸入串行移位與輸出鎖存互不干擾。芯片的輸出端為QA～QH，最高位QH可作為多片74HC595級(jí)聯(lián)應(yīng)用時(shí)，向上一級(jí)的級(jí)聯(lián)輸出。但因?yàn)镼H受輸出鎖存器的打入控制，所以還從輸出鎖存器前引出QH，作為與移位

37、寄存器完全同步的級(jí)聯(lián)輸出。74HC595的引腳說(shuō)明見(jiàn)表3.1，功能表見(jiàn)表3.2。其與單片機(jī)的連接簡(jiǎn)單方便，只需三個(gè)I/O口即可。芯片的輸出端最高位QHT可作為多片74HC595級(jí)聯(lián)應(yīng)用時(shí)向上一級(jí)的級(jí)聯(lián)輸出，然而，QHT受輸出鎖存器輸入控制，所以74HC595還從輸出鎖存器前引出QHT，通過(guò)芯片的QHT引腳和SI引腳，可以實(shí)現(xiàn)完全同步的級(jí)聯(lián)輸出[6]。</p><p>　　表3.1 74HC595引腳說(shuō)明<

38、/p><p>　　表3.2 74HC595功能表</p><p>　　注 H-高電平狀態(tài)；L-低電平狀態(tài)；↑-上升沿；↓-下降沿；Z-高阻；NC-無(wú)變化；×-無(wú)效</p><p><b>　　LED顯示屏</b></p><p>　　將LED像素模塊按照實(shí)際需要大小拼裝排列成矩陣，配以專用顯示驅(qū)動(dòng)電路，直流穩(wěn)壓電

39、源，軟件，框架以及外裝飾燈，即構(gòu)成一臺(tái)LED顯示屏，用來(lái)顯示文字、圖形、動(dòng)畫(huà)、行情、視頻、錄像等各種信息的顯示屏幕。</p><p>　?。ǘ?單片機(jī)的結(jié)構(gòu)</p><p>　　1） 單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨

40、機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元。</p><p>　　AT89C52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫(xiě)口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Fla

41、sh存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本[7]。</p><p>　　P0口：P0口是一組8 位漏極開(kāi)路型雙向I/O 口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口P0 寫(xiě)“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。</p><p>　　在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8 位）和數(shù)據(jù)總線

42、復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。</p><p>　　在Flash 編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。</p><p>　　P1口：P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在

43、上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。</p><p>　　與AT89C51 不同之處是，P1.0 和P1.1 還可分別作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和輸入（P1.1/T2EX）。</p><p>　　P2口：P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL 邏輯門電路。對(duì)端口P2寫(xiě)“1”，通過(guò)

44、內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。</p><p>　　在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR 指令）時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVX @RI指令）時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。</p><p>　　Fl

45、ash 編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。</p><p>　　P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)P3 口寫(xiě)入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。</p><p>　　P3 口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它

46、的第二功能，如下所示：</p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口）</p><p>　　P3.1 TXD（串行輸出口）</p><p>　　P3.2 /INT0（外部中斷0）</p><p>　　P3.3 /INT1（外部中斷1） </p><p>　　P3.4 

47、;T0（定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部輸入）</p><p>　　P3.5 T1（定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部輸入）</p><p>　　P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）</p><p>　　P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）</p><p>　　P3 口還接收一些用于Flash 閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。&l

48、t;/p><p>　　主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40 腳）和VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。P0~P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中，P0 端口（32~39 腳）被定義為N1 功能控制端口，分別與N1的相應(yīng)功能管腳相

49、連接，13 腳定義為IR輸入端，10 腳和11腳定義為I2C總線控制端口，分別連接N1的SDAS（18腳）和SCLS（19腳）端口，12 腳、27 腳及28 腳定義為握手信號(hào)功能端口，連接主板CPU 的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測(cè)及會(huì)聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能[8]。</p><p>　　AT89C52單片機(jī)屬于AT89C51單片機(jī)的增強(qiáng)型。其主要工作特性是：片內(nèi)程序存儲(chǔ)器內(nèi)含8KB的Flash程序存儲(chǔ)器，可擦

50、寫(xiě)壽命為1000次；片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)含256字節(jié)的RAM；具有32根可編程I/O口線；具有3個(gè)可編程定時(shí)器；中斷系統(tǒng)是具有8個(gè)中斷源、6個(gè)中斷矢量、2個(gè)級(jí)優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)；串行口是具有一個(gè)全雙工的可編程串行通信口；具有一個(gè)數(shù)據(jù)指針DPTR；低功耗工作模式有空閑模式和掉電模式；具有可編程的3級(jí)程序鎖定位；AT89C52工作電源電壓為5（1+0.2）V，且典型值為5V；AT89C52最高工作頻率為24MHz。</p

51、><p>　　2） 單片機(jī)引腳圖及封裝</p><p>　　AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求[9]。本設(shè)計(jì)采用PDIP封裝形式，其引腳圖如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3 AT89C52引腳圖</p><p>　　（三） LED顯示模塊的硬件設(shè)計(jì)及工作原理</p&g

52、t;<p>　　LED顯示屏是由一個(gè)一個(gè)的發(fā)光二極管點(diǎn)陣構(gòu)成的，要構(gòu)成大屏幕的LED顯示屏就需要多個(gè)發(fā)光二極管。構(gòu)成LED屏幕的方法有兩種，一是由單個(gè)的發(fā)光二極管逐點(diǎn)連接起來(lái)，二是選用一些由單個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成的LED點(diǎn)陣子模塊構(gòu)成大的LED點(diǎn)陣模塊。這兩種屏幕構(gòu)成方法各有有缺點(diǎn)，單個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成顯示屏優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)單個(gè)的發(fā)光二極管出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)只需更換一個(gè)二極管即可，檢修的成本較低，缺點(diǎn)在于連接線路復(fù)雜；而點(diǎn)陣模塊構(gòu)成的方法卻正

53、好與之相反，模塊構(gòu)成省約了大量的連線，不過(guò)當(dāng)一個(gè)LED出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)同在一個(gè)模塊的所有LED都必須被更換。這就加大了維修的成本。 </p><p>　　兩種方法相比較，決定采取模塊構(gòu)成的方法來(lái)制作一個(gè)LED點(diǎn)陣顯示屏。</p><p>　　16×16點(diǎn)陣LED顯示屏由256個(gè)LED發(fā)光二極管組成，且每個(gè)發(fā)光二極管是放置在行線和列線的交叉點(diǎn)上。當(dāng)對(duì)應(yīng)的某一列置1電平，某一行置0電平，則

54、相應(yīng)的二極管就亮。如第一列為高電平置1，第二列為低電平置0，第三列為高電平置1，P行為低電平置0，O行為高電平置1，則顯示效果是P行上的第一個(gè)LED燈亮，第二個(gè)LED燈滅，第三個(gè)LED燈亮。第O行上的三個(gè)LED燈全滅[10]。如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4 LED點(diǎn)陣亮滅示意圖</p><p><b>　　四 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</b></p>

55、;<p><b>　?。ㄒ唬?軟件流程</b></p><p>　　LED顯示屏軟件的主要功能是向屏幕提供顯示數(shù)據(jù)，產(chǎn)生各種控制信號(hào)，使屏幕按設(shè)計(jì)要求來(lái)顯示。</p><p>　　軟件系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，包括主程序、顯示子程序和定時(shí)器中斷服務(wù)程序。主程序?yàn)轫樞蚪Y(jié)構(gòu)，完成堆棧、中斷、串口的初始化設(shè)置后，調(diào)用顯示子程序，黑屏顯示準(zhǔn)備以及逐排顯示；顯示子程序

56、通過(guò)定時(shí)器T0產(chǎn)生中斷；中斷服務(wù)程序接收顯示子程序的中斷請(qǐng)求，從文字表查表取出自摸，送出列掃描信號(hào)至74HC595，并通過(guò)74HC154配合行掃描信號(hào)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描顯示。程序各部分的功能由各個(gè)模塊分別實(shí)現(xiàn)[11]。主程序流程圖如圖4-1所示，中斷顯示流程圖如圖4-2所示。</p><p>　?。ǘ?系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　1） 顯示驅(qū)動(dòng)程序</p><

57、p>　　顯示驅(qū)動(dòng)程序在進(jìn)入中斷后首先要對(duì)定時(shí)器T0重新賦初值，以保證顯示屏刷新率的穩(wěn)定，1/16掃描顯示屏的刷新率（幀頻）計(jì)算公式如下：</p><p><b>　　(4.1)</b></p><p>　　其中fosc為晶振頻率，t0為定時(shí)器T0初值（工作在16位定時(shí)器模式）。由公式可知，顯示屏刷新率由定時(shí)器T0的溢出率和單片機(jī)的晶振頻率決定，因此，實(shí)驗(yàn)室調(diào)試時(shí)

58、首先選定晶振頻率，然后給定不同的初始值T0，只要能獲得24Hz以上的刷新率就能得到連續(xù)穩(wěn)定的顯示，而且刷新率越高，顯示越穩(wěn)定，但會(huì)過(guò)多的占用CPU時(shí)間。實(shí)驗(yàn)證明，24MHz晶振時(shí)刷新率達(dá)到50Hz以上，目測(cè)畫(huà)面基本無(wú)閃爍發(fā)生[12]。</p><p><b>　　2） 系統(tǒng)主程序</b></p><p>　　本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)軟件能使系統(tǒng)在目測(cè)條件下LED顯示屏各點(diǎn)亮度

59、均勻、充足，可顯示圖形和文字，顯示圖形和文字應(yīng)穩(wěn)定、清晰無(wú)串?dāng)_。</p><p>　　單元顯示屏可以接收來(lái)自控制器（主控制電路板）或上一級(jí)顯示單元模塊傳輸下來(lái)的數(shù)據(jù)信息和命令信息，并可將這些數(shù)據(jù)信息和命令信息不經(jīng)任何變化地再傳送到下一級(jí)顯示模塊單元中，因此顯示板可擴(kuò)展至更多的顯示單元，用于顯示更多的顯示內(nèi)容。</p><p><b>　　第五章．總結(jié)</b></

60、p><p>　　經(jīng)過(guò)近六個(gè)月的努力，終于順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此LED點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)中，由于我采用了STC89C52系列混合信號(hào)高速單片機(jī)和專用字庫(kù)芯片，并且采用串行移位寄存器74HC595作列線驅(qū)動(dòng)，使本設(shè)計(jì)的硬件成本大幅下降，而又提高了顯示單元的可擴(kuò)展性。因?yàn)槭褂昧烁咚賳纹瑱C(jī)，使本系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)刷新率，移動(dòng)速度等得到保障。本設(shè)計(jì)充分利用了單片機(jī)的片上資源，節(jié)約成本的同時(shí)使外圍電路簡(jiǎn)潔美觀，故障率降低?？傮w的性能指標(biāo)均達(dá)

61、到或超過(guò)了題目的要求。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是每個(gè)大學(xué)生必須面臨的一項(xiàng)綜合素質(zhì)的考驗(yàn)，如果說(shuō)在過(guò)去四年里，我們的學(xué)習(xí)是一個(gè)知識(shí)的積累過(guò)程，那么現(xiàn)在的畢業(yè)設(shè)計(jì)就是對(duì)過(guò)去所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，是對(duì)理論進(jìn)行深化和重新認(rèn)識(shí)的時(shí)間活動(dòng)。在這近六個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我們有艱辛的付出，當(dāng)然更多的是豐收的喜悅。知識(shí)固然得到了鞏固和提高，但我相信在實(shí)踐中的切身體會(huì)將會(huì)使我在以后的工作和學(xué)習(xí)中終身受用。</p>&

62、lt;p>　　首先，學(xué)習(xí)能力得到了提高。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，自始至終獨(dú)立完成硬件電路的設(shè)計(jì)、單片機(jī)軟件編寫(xiě)、計(jì)算機(jī)軟件編寫(xiě)、PCB設(shè)計(jì)等。在這些過(guò)程中，遇到許多困難，但通過(guò)書(shū)籍或網(wǎng)絡(luò)查閱了很多相關(guān)文章和向?qū)熣?qǐng)教后終于解決了。比如PCB的工藝設(shè)計(jì)，是課堂上接觸不到的，但通過(guò)老師和同學(xué)的講解初步掌握了一些技術(shù)要領(lǐng)。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不僅對(duì)理論有了更深一步的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)了和外界技術(shù)的溝通，還培養(yǎng)了自學(xué)能力和分析解決問(wèn)題的能力，更重要的是，培

63、養(yǎng)了克服困難的勇氣和信心。</p><p>　　其次，培養(yǎng)了自己的市場(chǎng)觀念。一個(gè)商品是否能夠搶占市場(chǎng)，除了必須的功能和質(zhì)量要求外，其價(jià)格是最大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。如何在保證質(zhì)量和完成同等功能的情況下，把產(chǎn)品的成本降到最低。是每個(gè)設(shè)計(jì)人員在作出方案時(shí)首要考慮的因素。</p><p>　　再次，則是人際交流能力得到鍛煉。人非生而知之者！人的學(xué)識(shí)總是不能面面俱到的，這就要求我們必須善于借鑒別人的成功經(jīng)驗(yàn)

64、或失敗教訓(xùn)，使自己少走彎路。總之，畢業(yè)設(shè)計(jì)完成了，但又面臨著工作。我相信我會(huì)把自己的熱情和所學(xué)奉獻(xiàn)到自己的工作中，不斷努力，不斷進(jìn)??！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張凱.LED介紹完全手冊(cè)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2000</p><p>　　[2] 何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編[M].北

65、京：北京航空航天大學(xué)出版社，2000</p><p>　　[3] 何立民.MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與接口技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1990</p><p>　　[4] 鄔寬明.單片機(jī)外圍器件實(shí)用手冊(cè)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1998 </p><p>　　[5] 張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社,2003&l

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69、aldés. A new attenuation circuit for voltage</p><p>　　signal conditioning in electronic measurement instrumentation.[J]. Measurement, Volume 39, Issue 5,June 2006, Pages 393-406.</p><p><

70、;b>　　致謝</b></p><p>　　在此對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中給予我無(wú)私幫助和指導(dǎo)的孫小齊老師，李栓民老師表示衷心的感謝！對(duì)給予我技術(shù)上支持的朋友們表示衷心的感謝！</p><p>　　感謝這四年來(lái)精心培養(yǎng)我們的老師們，有你們的無(wú)私，才有我們的成長(zhǎng)。</p><p><b>　　附 錄</b></p><