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邢台学院专业电气自动化班级电气自动化一班学号2008*****姓名****指导教师****毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：基于单片机的电子显示屏的设计专业：电气自动化姓名：***毕业设计（论文）的内容要求：本次论文的设计是通过查询资料，应用单片机，LED数码管来设计一个包括数字时钟，温度显示，闹铃以及止闹功能山东华宇职业技术学院1的显示屏。指导教师（签名）：系主任：年月日毕业设计开题报告2、在老师指导下独立进行调查研究、搜集资料、分析综合、推理论证和系统表述；3、训练和提高逻辑思维能力、语言表达能力、写作能力以及设计、绘图等技能；4、注重培养创新意识、专业技能，以及分析问题解决问题的能力。二、课题设计（论文）提纲1.学习单片机的基础知识，查找相关资料。2.根据相关资料认真学习基础知识。3.了解电子显示屏的特点设计论文方案，并进行比较，设计硬\软件的设计、编写程序一、课题设计（论文）目的及意义山东华宇职业技术学院2目的:通过本次的设计,能够让我们更好的掌握单片机的知识,从而更好地掌握点阵式电子显示屏的设计方法.4.意义:1、在本次设计中能综合运用学过的基本理论、基本知识、基本技能，并在毕业论文写作过程中拓宽、深化、升华；并进行调试和测量。5.编写毕业论文四、课题设计（论文）参考文献；[3]《单片机应用技术》周平伍云辉编电子科技大学出版社[4]《8051单片机实践与应用》吴金戌沈金阳郭庭吉编清华大学出版社[5]《电子设计竞赛赛题解析》黄正谨等编东南大学出版社毕业设计（论文）指导教师意见书山东华宇职业技术学院3摘要LED大屏幕显示系统，以AT89S52单片机为核心，由键盘显示、录放音模块、光电开关、温度采集、定时闹铃、LED大屏幕显示等功能模块组成。基于题目基本要求，本系统对时间显示和大屏幕显示进行了重点设计。此外，扩展单片机外围接口、温度采集、非接触式止闹、滚动屏幕显示、语音报时等功能。前言单片机自20世纪70年代问世以来，以极其高的性能价格比受到人们的重视和关本文所要论述的通过单片机来控制LED点阵显示。LED电子显示屏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。它是集微电子技术、光电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的显示系统，是目前国际上极为先进的显示媒体。由于它具有发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富、工作性能稳定以及对室内室外环境适应能力强等优点而日渐成为显示媒体中的佼佼者。在我国改革开放之后，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，生产也得到了迅速的发展，并逐步形成产业，成为光电子行业的新兴产业领域。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。随着信息产业的高速发展，LED显示屏作为信息传播的一种重要手段成为现山东华宇职业技术学院4代信息化社会的一个闪亮标志。近年LED显示屏已广泛应用于室内、外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所如银行、营业部、车站、机场、港口、体育场馆等信息的发布，政府机关政策、政令，各类市场行情信息的发部和宣传等。目前，对于那些需要显示的信息量不是很大，分辨率不是很高，又需要制造成本相对比较低的场合，使用大、小屏幕LED点阵显示器是比较经济适用的，它可以用单片机控制实现显示字符、数字、汉字和简单图形，可以根据需要使用不同字号、字型。屏；1.2.2LED显示屏亮度连续可调。1.2.3实现信息的左右滚屏显示，预存信息的定时循环显示；1.2.4实现实时时间的显示，显示屏数字显示：时∶分∶秒（例如18∶38∶59）；1.2.5增大到10组（每组汉字8个或16个数字和字符）预存信息，信息具有掉电保护；1.2.6实现和PC机通讯，通过PC机串口直接对显示信息进行更新（须做PC机客户程序）；1.3创新部分1.3.1室温的测量1.3.2定时闹铃1.3.3整点报时英文字母组成的句子，通过按键切换显示内容；1.1.5能显示4组特定汉字组成的句子，通过按键切换显示内容。山东华宇职业技术学院51.2发挥部分1.2.1自制一台简易16行*64列点阵显示的LED电子显示.3.4非接触止闹第二章方案论证2.1显示部分显示部分是本次设计最核心的部分，对于LED8*8点阵显示有以下两种方案：数字时钟是本设计的重要的部分。根据需要，可利用两种方案实现。方案一：本方案完全用软件实现数字时钟。原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将时字节清零。该方案具有硬件电路简单的特点，但当单片机不上电，程序将不执行。且由于每次执行程序时，定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高。方案二：本方案采用Dallas公司的专用时钟芯片DS1302。该芯片内部采用石英晶体振荡器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完备的时钟闹钟功能，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简单。为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作，芯片内部包含锂电池。当电网电压不足或突然掉电时，系统自动转换到内部锂电池供电系统。而且即使系统不上电，程序不执行时，锂电池也能保证芯片的正常运行，以备随时提供正确的时间。基于时钟芯片的上述优点，本设计采用方案二完成数字时钟的功能。2.3温度采集部分品追求多样化，多功能化，所以我们决定给系统加上温度测量显示模块，方便人们的生活，使该设计具有人性化。山东华宇职业技术学院6方案一：采用热敏电阻，可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测小于1摄氏度的信号是不适用的。方案二：采用温度传感器DS18B20。DS18B20可以满足从-55摄氏度到+125摄氏度测量范围，且DS18B20测量精度高，增值量为0.5摄氏度，在一秒内把温度转化成数字，测得的温度值的存储在两个八位的RAM中，单片机直接从中读出数据转换成十进制就是温度，使用方便。基于DS18b20的以上优点，我们决定选取DS18b20来测量温度。2.4芯片的选择方案一：采取并口输入，占用大量I/O口资源方案二：选取串口输入，使用较少。所以我们选用串口输入。串口输入我们TL和CMOS器件中移位寄存器595的逻辑功能外,其最大的特点是驱动功率大,可直接用作LED的驱动。综合以上比较，我们选取TPIC6B595来驱动LED点阵。2.5闹铃方式的选择录放音设备闹铃。一般钟表都具有闹钟功能，到设定时间，便自动启动闹钟，发出音乐提醒人们，再由人按下止闹按钮停止闹钟工作。一般每天只能设置一次闹钟、并要由人按下按钮止闹，使用不是很方便。智能处理器应用可改变这种状况，一天可按自己需要设置闹钟的开关、多次闹钟设置并可用非接触方式止闹。方案一：采取远程红外遥控止闹，遥控器发出特定红外信号时，单片机接受到信号，向发音设备发出停止信号止闹。红外遥控止闹控制距离远，但是价格昂贵，增加了制造成本。方案二：采取光电传感器，当用一物体遮挡光电传感光电传感器向单片机接口送出一个低电平，单片机立即向发音设备发出停止信号止闹。光电传感器价格便宜，线路简单，易于控制。基于以上比较我们决定采用光电传感器止闹。山东华宇职业技术学院72AT89S52串行口采用的是TTL电平，因此必须的有电平转换电路，可以选择1488，方案二：采用单电源电平转换芯片MAX232A可以使电路变得简单，可靠。基于以上分析，我们选用方案二，选用芯片MAX232A2.8电源模块方案一：采用干电池作为LED点阵系统的电源，由于点阵系统耗电量较大，使用干电池需经常换电池，不符合节约型社会的要求。点阵系统要悬挂在墙上，电池总量大，使用会有较大安全隐患。方案二：采用200W/5V直流稳压电源作为系统电源，不仅功率上可以满足系统需要，不需要更换电源，并且比较轻便，使用更加安全可靠基于以上分析，我们决定采用方案二第三章总体方案3.1工作原理利用单片机AT89S52单片机作为本系统的中控模块。单片机可把由DS18B20、DS1302读来的数据利用软件来进行处理，从而把数据传输到显示模块，实现温度、日历的显示。点阵LED电子显示屏显示器为主要的显示模块，把单片机传来的数据显示出来,并且可以实现滚动显示。利用光电传感器来实现非接触止闹功能。在显示电路中，主要靠按键来实现各种显示要求的选择与切换。3.2总体设计设计总体框图如图1山东华宇职业技术学院8第4.1AT89S52单片机最小系统最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和电源部分。图2为AT89S52单片机的最小系统。山东华宇职业技术学院94.2温度测量模块温度测量传感器采用DALLAS公司DS18B20的单总线数字化温度传感器，测温范围为-55℃~125℃，可编程为9位~12位A/D转换精度，测温分辨率达到0.0625℃，采用寄生电源工作方式，CPU只需一根口线便能与DS18B20通信，占用CPU口线少，可节省大量引线和逻辑电路。接口电路如图3所示。图3DS18B20测量电路4.3时钟模块时钟模块采用DS1302芯片，DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM通过简单的串行接口与单片图2最小系统电路图山东华宇职业技术学院10机进行通信实时时钟/日历电路提供秒分时日日期月年的信息每月的天数和闰年的天数可自图4时钟电路4.4键盘模块键盘、状态显示模块：为了使软件编程简单，本设计利用可编程芯片8255。接法如表1所示。PA口接按键，PC口则用于控制状态显示所用LED点阵。每个按键都通过一个10K的上拉电阻接电源+Vcc,按键的另一端接地。当有键按下时，与该键相连的PA口的相应位变为低电平，单片机检测到该变化后即转到相应的键处理程序，同时在程序中点亮LED点阵。模块电路如图54.5LED显示模块点阵数据串行输入,器件为移位寄存器TPIC6B595595,门控和扫描信号常以16点阵为一行进行并行处理。在点阵显示中以4×8个LED点阵构成一个LED显示单元,采用行共阳列共阴的编排方式。其驱动分为行列两部分,分别图5键盘电路山东华宇职业技术学院11来自于行、列移位寄存器,行数据是扫描数据,16行中每次只有一行被驱动,采用逐行扫描方式,列数据则为汉字的点阵码。。对于字符和图形显示也可以用点阵处理,其显示原理和方法相同.电路如图6图6LED显示电路4.6电源选择200W/5V的直流稳压电源更加安全电路图如图7图7电源电路4.7PC机通讯MAX232是标准的串口通信接口，对于一般的双向通讯，只需要使用串行输入口RXD(第3脚)、串行输出TXD(第2脚)和地线（第7脚）。MAX232图8串口通讯4.8整体电路系统整体电路如下：山东华宇职业技术学院12图9整体电路山东华宇职业技术学院13第五章系统软件设计5.1主程序山东华宇职业技术学院145.2显示子程序流程开始查找显示汉字数据放入RAM中将数据串行传入TPIC6B595行扫描32行是否扫完返回图11显示子程序流程山东华宇职业技术学院155.3显示时间子程序流程图12时间子程序流程图5.4与PC串口通讯程序开始DS1302初始化从DS1302中读数据，并放入RAM调用显示子程序显示时间山东华宇职业技术学院165.5LED亮度调节开始串口通讯初始化等待PC机发联络信号是否接受到信号将接受到的数据放到指定区域数据发送是否完毕返回图13串口通讯程序山东华宇职业技术学院17图14LED亮度调节开始键盘扫描“亮度”键是否按下LED显示当前亮度等级键盘扫描“+”键按下“—”键按下内部RAM中2AH单元所存数据加1内部RAM中2AH单元所存数据减1返回NY山东华宇职业技术学院185.6温度测量流程图图15温度测量程序流程图开始DS18B20初始化从DS18B20中读出数据，放