1、重庆信息技术职业学院毕业设计重庆信息技术职业学院题目 单片机交通班次信息公告牌 选题性质：设计 报告其他院 系 电 子 工 程 学 院 专 业 电子信息工程技术 班 级 11 级 （2） 班 学 号 1120090223学生姓名 指导教师 教务处制2013 年 9 月 20 日重庆信息技术职业学院毕业设计I2014 届 电子工程 学院毕业设计选题审批单年级 专业 班级 学生姓名 学 号 选题 选题性质 设计报告其他选题论证：指导教师初审意见：签 名：年 月 日毕业设计工作领导小组审批意见：签 名：年 月 日重庆信息技术职业学院毕业设计II2014 届 电子工程 学院毕业设计开题报告及进度要求年
2、级 班级 学生姓名 学 号 指导教师 选题性质 设计报告其他选题 选题的目的和意义：选题研究的主要内容和技术方案：重庆信息技术职业学院毕业设计III毕业设计工作时间 2012 年 9 月 1 日 至 2012 年 10 月 20 日毕业设计工作日程安排时间段 工作内容选题、开题、制定任务、开题完成毕业设计指导教师意见：成果要求：签字： 年 月 日重庆信息技术职业学院毕业设计摘 要本设计使用的是 ATMEL 公司生产的 AT89C51 单片机作为控制核心,通过控制 32*16 的 LED 点阵电子显示屏使其拥有多种显示方式。单片机控制程序采用单片机 C51 语言进行编辑，通过编程控制各个显示点对
3、应 LED 阳极和阴极端的电平，就可以有效的控制个显示点的亮灭。所显示字符的点阵数据可以自行编写，也可从标准字库中提取。显示屏采用 32*16 的 LED 点阵，可同时显示两个汉字或单色图像。显示方式采用动态显示，使得图形或文字能够实现静止、移入移出等多种显示方式。本设计实现了单片机与 PC 机间的数据传输及存储，并能利用软件方便的进行显示内容的多样变化，另一面点阵显示屏广泛的应用于交通班次信息的公告等等，所以本设计具有很强的现实应用性。关键字：AT89C51、LED 点阵显示屏、C 语言、串口通信重庆信息技术职业学院毕业设计第 页 0目 录摘 要 .I绪 论 .1第 1 章 LED 显示屏的
4、发展背景及目标 .21.1 LED 显示屏的发展背景及国内外研究现状 .21.2 设计目标及采取的方案 .21.2.1 本设计的目标 .21.2.2 本设计采取的方案 .31.3 文章的结构安排 .3第 2 章 系统总体分析 .42.1 显示部分 .42.2 驱动电路的选择 .42.3 电源模块选择 .52.4 工作原理 .5第 3 章 系统硬件设计 .63.1 AT89C51 芯片的介绍 .63.2 时钟电路 .93.3 复位电路 .103.4 键盘模块设计 .103.5 点阵式汉字 LED 显示屏设计 .113.5.1 LED 的特点以及常用的参数 .113.5.2 LED 电子显示屏 .
5、123.5.3 LED 电子显示屏显示字符原理 .133.6.4 汉字显示的原理 .143.7 整体电路 .17第 4 章 系统软件设计 .184.1 主程序设计如图 4.1 所示 .184.2 子程序设计 .22结 论 .25参考 文献 .26重庆信息技术职业学院毕业设计第 页 0绪 论LED 显示屏是 20 世纪 90 年代出现的新型平板显示器件，由于其亮度高、画面清晰、色彩鲜艳，使它在公众多媒体显示领域一枝独秀，因此市场空间巨大。LED 显示屏的发展可分为以下几个阶段：第一阶段为 1990 年到 1995 年，主要是单色和 16 级双色图文屏。用于显示文字和简单图片，主要用在车站、金融证
6、券、银行、邮局等公共场所，作为公共信息显示工具。 第二阶段是 1995 年到 1999 年，出现了 64 级、256 级灰度的双基色视频屏。视频控制技术、图像处理技术、光纤通信技术等的应用将 LED 显示屏提升到了一个新的台阶。LED 显示屏控制专用大规模集成电路芯片也在此时由国内企业开发出来并得以应用。第三阶段从 1999 年开始，红、纯绿、纯蓝 LED 管大量涌入中国，同时国内企业进行了深入的研发工作，使用红、绿、蓝三原色 LED 生产的全彩色显示屏被广泛应用，大量进入体育场馆、会展中心、广场等公共场所，从而将国内的大屏幕带入全彩时代。实际上，从 2000 年起，LED 草坪灯、交通信号灯
7、、手电筒、地板灯、景观灯等开始进入市场，经过近几年的发展，规模上有较大增长。从应用产品的开发来说，首先是要把新应用研制出来。2004 年 4 月在德国法兰克福照明展上，展出了 80 家公司采用 Luxeon 功能器件开发出的应用产品。然而考虑开发什么产品时，一定要从发挥 LED 本身优点方面出发，如从它的长寿命、防潮、耐振动特性出发，可开发建筑照明、景观灯具、水底投射灯具、广告投光灯具、车辆灯具和交通信号灯；从省电、重量轻、体积小的特性出发，可开发室内照明灯、博物馆投射灯、安全出口标志灯、手电筒；从聚光性好等特性出发，可开发薄形灯具、小台灯、广告灯箱、舞台灯和煤矿灯；从低电压、快速驱动特性出发
8、，可开发手电筒、维修灯、埋地灯、草坪灯和水中灯；从单一波长高亮度特性出发，可开发交通信号灯、道路警示灯、障碍灯和刹车灯等。 LED 点阵显示屏是通过 PC 机将要显示的汉字字模提取出来，并发送给单片机，然后显示在点阵屏上，主要适用于室内外汉字显示。重庆信息技术职业学院毕业设计第 页 1第 1 章 LED 显示屏的发展背景及目标1.1 LED 显示屏的发展背景及国内外研究现状在大型商场、车站、码头、地铁站以及各类办事窗口等越来越多的场所需要用 LED 点阵显示图形和汉字。LED 行业已成为一个快速发展的新兴产业，市场空间巨大，前景广阔。随着信息产业的高速发展，LED 显示作为信息传播的一种重要手
9、段，已广泛应用于室内外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所，例如户内外公共场所广告宣传、机场车站旅客引导信息、公交车辆报站系统、证券与银行信息显示、餐馆报价信息豆示、高速公路可变情报板、体育场馆比赛转播、楼宇灯饰、交通信号灯、景观照明等。显然，LED 显示已成为城市亮化、现代化和信息化社会的一个重要标志。LED 点阵设计主要应用于显示屏，它是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕。由于它具有发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对室内室外环境适应能力强等优点，自 20 世纪 80 年代后期开始，随着LED 制造技术的不断完善，在国外得到了广泛的应用。在我国改革开放之后
10、，特别是进入 90 年代国民经济高速增长，对公众场合发布信息的需求日益强烈，LED 显示屏的出现正好适应了这一市场形势，因而在 LED 显示屏的设计制造技术与应用水平上都得到了迅速的提高。LED 显示屏经历了从单色、双色图文显示屏，到图像显示屏的发展过程。 1 1.2 设计目标及采取的方案 1.2.1 本设计的目标毕业设计是学生完成本专业教学计划达到培养目标的重要的教学环节，是教学计划中综合性最强的实践性教学环节，它对于培养学生正确的思想和工作作风，提高学生综合运用专业知识分析和解决实际问题的能力，达到工程技术人员所必须具备的基本素质等方面具有重要的意义。本设计的理论基础是单片机技术基础，微机
11、原理，模拟和数子电路。比如AT89C51 芯片的一些工作原理是在 MCS51 的基础上通过改进完成的。 8255 芯片的工作方式是在微机原理介绍的。三极管和 74LS154 的工作原理也分别在模拟和数子电路里介绍过。通过本设计不仅把以前学过的知识重新温习，而且在查阅课外资料时还有好多芯片都是以学过的芯片为基础，并且在其基础上改进和完善的。通过这次毕业设计使我在学校学习的理论知识和实际应用有机地结合起来，同时也能培养我独重庆信息技术职业学院毕业设计第 页 2立思考、勇于创新的科学态度和钻研精神，为我将要踏上工作岗位做一次提前的锻炼。1.2.2 本设计采取的方案（1）利用单片机控制技术控制 LED
12、 的显示，再结合单片机的程序作线路布置，即硬件设计。（2）行列电路设计，分析电路图确定整个系统大概的规模。（3）进行系统分析，通过系统分析，确定该系统该具有那些功能，有那些模块，各个模块之间是怎样联系的，以及怎样组合的。（4）确定所需的元器件，然后通过电路图进行连接。（5）集合程序调试，调试整个的系统模块的功能，看各个功能是否能正常运行，并找出程序中的错误，改正这些错误。（6）最终能在 LED 电路板上显示所要的图形或汉字。1.3 文章的结构安排本设计在绪论里主要介绍 LED 显示的发展背景，设计的目标及采取的方案，本设计的章节结构安排及使用的技术。把系统总体设计作为第二部分，在这部分里介绍了
13、各种元器件以及芯片的选择； 第三部分是硬件电路的设计；主要对AT89C51 芯片的具体介绍，时钟电路，复位电路，驱动电路，8255 芯片，点阵式汉字 LED 显示屏电路设计等一些硬件进行分析。这一部分是本设计的重点。第四部分是系统软件设计，主要是用汇编语言对图形汉字编程设计；第五部分是对全文的总结。第六部分是致谢，第七部分是参考文献。重庆信息技术职业学院毕业设计第 页 3第 2 章 系统总体分析本节是该设计的方案与比较部分，对设计中所采用的芯片从多方面综合的进行比较，最后经过仔细的研究后决定所选的器件。2.1 显示部分显示部分是本次设计最核心的部分，我先对 LED8*8 点阵显示进行选择然后再
14、其改基础上扩展成 LED16*16。对于 LED8*8 点阵显示有以下两种方案：静态显示，将一帧图像中的每一个二极管的状态分别用 0 和 1 表示,若为 0 ,则表示 LED 无电流,即暗状态 ;若为 1 则表示二极管被点亮。若给每一个发光二极管一个驱动电路,一幅画面输入以后,所有 L ED 的状态保持到下一幅画。对于静态显示方式,所需的译码驱动装置很多,引线多而复杂,成本高,且可靠性也较低。动态显示，对一幅画面进行分割,对组成画面的各部分分别显示,是动态显示方式。动态显示方式,可以避免静态显示的问题。但设计上如果处理不当,易造成亮度低,闪烁问题。因此合理的设计既应保证驱动电路易实现,又要保证
15、图像稳定,无闪烁。动态显示采用多路复用技术的动态扫描显示方式, 复用的程度不是无限增加的, 因为利用动态扫描显示使我们看到一幅稳定画面的实质是利用了人眼的暂留效应和发光二极管发光时间的长短, 发光的亮度等因素。通过实验发现, 当扫描刷新频率( 发光二极管的停闪频率) 为 50Hz, 发光二极管导通时间1m s 时, 显示亮度较好, 无闪烁感。 由于静态显示方式,所需的译码驱动装置很多,引线多而复杂,成本高,且可靠性也较低。而动态显示可以避免静态显示的问题，只是在设计时应注意合理的设计既应保证驱动电路易实现,又要保证图像稳定,无闪烁。且动态显示易于制作和理解，又能巩固所学知识，达到毕业设计的目标。我采用动态显示。 22.2 驱动电路的选择驱动电路的选择采取并口输入，占用大量 I/O 口资源。选取串口输入，I/O 口资源使用较少。所以我选用串口输入。电路中行方向由 AT89C51 的 p0 口和 p2 口完成扫描，由于 p0 口没有上拉电阻，因此接一个 4.7k*8 的排阻上拉。为提供负载能力，接 16 个 2N5551 的 NPN三极管驱动。列方向则由 416 译码器 74LS154 完成扫描，它由 89C51 的 P1.0-P1.3 控
