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吉林工程技术师范学院信息工程学院《单片机应用技术》课程设计报告题目：16x64LED广告屏设计专业：电子信息工程班级：D1043姓名：********学号：35号指导教师：许艳惠范珩时间：2013年6月10日-6月28日I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16个8×8点阵LED电子显示屏的设计。整机以台湾宏晶公司生产的40脚单片机STC12C5A60S2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。该电子显示屏可以显示各种文字或单色图像，全屏能显示4个汉字，采用16块8×8点阵LED显示模块来组成1个16×64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：STC12C5A60S2；LED；点阵显示；动态显示I目录摘要...............................................................I第一章绪论.........................................................11、1设计背景与意义.............................................11、2设计内容与目的..............................................11、3设计要求....................................................2第二章设计方案的论证...............................................3第三章系统的硬件设计...............................................53、1单片机最小系统的设计.......................................53、2显示电路设计...............................................73、3驱动电路设计...............................................8第四章系统的软件设计..............................................104、1系统主程序流程............................................104、2系统子程序流程............................................11第五章系统调试....................................................135、1系统硬件调试..............................................135、2系统软件调试..............................................14第六章课设总结与体会..............................................15参考文献...........................................................16附录Ⅰ：............................................................I附录Ⅱ：...........................................................II附录Ⅲ：............................................................V1第一章绪论1、1设计背景与意义当今社会在飞速发展无疑能源、健康、空间的利用，成了人们着重关注的对象。而在这个信息传递极速的社会，LED的出现给人们带来了希望之光。LED的特色之处一是节能（直接功耗，间接耗能），二是基本无电离辐射，三提高空间利用率。而这些特色又恰好解决了上述的三种问题。然而LED点阵显示屏的特点不仅仅于此LED点阵显示屏用的是数码管，而数码管具有实用,便宜等优点。做出来的LED点阵显示很耐用。LED点阵显示屏之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与LED显示屏本身所具有的优点分不开的。LED点阵显示屏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。随着电子技术，特别是随大规模集成电路的产生而出现的微型计算机技术的飞速发展，人类生活发生了根本性的改变。如果说微型计算机的出现使现代科学研究得到了质的飞跃，那么可以毫不夸张地说，单片机技术的出现则是给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命。目前，单片机以其体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要求不高、高可靠性、高性能价格比、开发较为容易，在工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表、办公自动化等诸多领域得到极为广泛的应用，并已走人家庭，从洗衣机、微波炉到音响、汽车，到处都可见到单片机的踪影。因此，单片机技术开发和应用水平已逐步成为一个国家工业发展水平的标志之一。通过本次课程设计可以灵活运用单片机的基础知识，依据课程设计内容，能够完成从硬件电路图设计，到软件编程及系统调试实现系统功能，完成课程设计，加深对单片机基础知识的理解，并灵活运用，将各门知识综合应用。本次课程设计还可以通过上网查询器件资料，培养对新知识新技术的独立的学习能力和应用能力。在这次课程设计中，我们运用到了很多一切所学的知识和一些很有用的软件和工具，如ProtelDXP制图、Keil软件、Proteus仿真器等。从硬件设计到软件设计，增强分析问题、解决问题的能力，为日后的毕业设计及科研工作奠定良好的基础。1、2设计内容与目的利用16个8*8LED点阵组合显示。采用STC12C5A60S2单片机作为整个控制搭电路的核心，并编制软件程序，实现静态以及动态轮流显示文字。通过此设计来巩固单片机硬件系统的设计及软件系统的编程，通过设计将平时所学知识付诸实践，提高动手能力。通过本次课程设计加深对单片机课程的全面认识和掌握，对单片机课程的应用进一步的了解。2掌握PI串口进行数据传输的应用，并学会使用外部芯片辅助项目设计。锻炼通过自学与自己探索的方式解决问题的能力。通过此次课程设计将单片机软硬件结合起来对程序进行编辑，校验，锻炼实践能力和理论联系实际的能力。锻炼团队分工合作与协调能力。1、3设计要求本设计主要是设计一个实用的16个8×8点阵屏的图文显示，要求在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形或文字稳定、清晰无串扰。图形或文字显示有静止和移入移出等显示方式。本文还重点介绍了单片机对LED点阵屏的控制电路，驱动电路的设计方法，并根据LED点阵屏的硬件特点，对其软件实现的算法给出了具体的分析。从而实现了显示的字体能够进行左向右移动。要求：（1）设计一个能显示16个8×8点阵图文LED显示屏；（2）要求能显示图形或文字；（3）有静止、左移、右移等显示方式。任务：（1）首先设计单片机系统及外围电路、列驱动电路和行驱动电路；（2）画出主模块的流程图；（3）编写代码；（4）程序分析与调试。3第二章设计方案的论证本次设计要完成基于单片机的LED点阵显示控制的设计，总体方案是以单片机为控制核心，通过行列驱动电路，在LED点阵屏上以静止、左移、右移等方式显示文字。在设计过程中驱动电路运用动态扫描显示，动态扫描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16行）的同名列共用一套列驱动器。图2-1点阵内部结构图对于点阵型LED显示可以采用共阴极或共阳极，本系统采用共阴极，其硬件电路【如图2-1】所示。当行上有一正选通信号时，列选端四位数据为0的发光二极管便导通点亮。这样只需要将图形或文字的显示编码作为列信号跟对应的行信号进行逐次扫描，就可以逐行点亮点阵。只要扫描速度大于24Hz，由于扫描时间很快，人眼的视觉有暂留效应，就可以看到显示的是完整的文字。图2-2端口串行控制显然，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。采用【图2-2】串行传输4的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。但是，串行传输过程较长，数据按顺序一位一位地输出给列驱动器，只有当一行的各列数据都以传输到位之后，这一行的各列才能并行地进行显示。这样，对于一行的显示过程就可以分解成列数据准备（传输）和列数据显示两部分。对于串行传输方式来说，列数据准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下留给行显示的时间就太少了，以致影响到LED的亮度。解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的方法。即在显示本行各列数据的同时，传送下一列数据。为了达到重叠处理的目的，列数据的显示就需要具有所存功能。经过上述分析，就可以归纳出列驱动器电路应具有的功能。对于列数据准备来说，它应能实现串入并处的移位功能；对于列数据显示来说，应具有并行锁存的功能。这样，本行已准备好的数据打入并行锁存器进行显示时，串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。如【图2-3】为显示屏电路实现的结构框图。图2-3显示屏结构框图5第三章系统的硬件设计系统采用STC12C5A60S2单片机作控制器。整个电路主要由单片机控制及其接口电路、驱动显示电路、电源电路等部分组成。为了简化显示屏电路，本系统在单片机部分不加字库存储器，而在PC机上编辑汉字和字符显示信息，并将其转换为相应的点阵显示数据。然后通过串口送给单片机存储并进行显示处理。硬件电路大致上分成单片机系统及外围电路、列驱动电路和行驱动电路三部分。3、1单片机最小系统的设计单片机采用STC12C5A60S2或其兼容系列的芯片，采用24M或更高频率的晶振，以获得较高的刷新频率，使显示更稳定。单片机的串口与列驱动器相连，用来送显示数据。P2口低4位与行驱动器相连，送出行选信号；P2.6～P2.7口则用来发送控制信号。P0和P3口空着，在有必要时可以扩展系统的ROM和RAM。【图3-1】为单片机最小系统原理图。图3-1单片机最小系统管脚说明：P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，P0外部必须拉高。1KR1P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.2/ECI3P1.3/CEX04P1.4/CEX15P1.5/CEX26P1.6/CEX37P1.7/CEX48RST9P3.0/RxD10P3.1/TxD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119GND20P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P2.7/A1528PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31P0.7/AD732P0.6/AD633P0.5/AD534P0.4/AD435P0.3/AD336P0.2/AD237P0.1/AD138P0.0/AD039VCC40U1STC12C5A60S230pFC130pFC212XTALS1VCC1KR230pFC