8X8点阵LED电路设计

I贵州大学明德学院课程设计2016年5月9日课程单片机原理及应用课程设计题目8X8点阵LED电路设计院系明德学院机电系专业班级机械设计制造及其自动化学生姓名陈伟学生学号1320031174指导教师王许II贵州大学课程设计任务书课程单片机原理及应用课程设计题目8X8点阵LED电路设计专业班级：机械设计制造及其自动化姓名：陈伟学号：1320031174一、设计目的：训练学生综合运用己学课程的基本知识，独立进行单片机应用技术开发工作，掌握单片机程序设计、调试，应用电路设计、分析及调试检测。二、设计要求：1.使用MCS-51单片机设计8X8点阵LED电路；2.选用8X8点阵LED显示器，一个发光二极管控制点阵中的一个点，延时时间为lms；3.硬件设计根据设计的任务选定合适的单片机，根据控制对象设计接口电路。设计的单元电路必须有工作原理，器件的作用，分析和计算过程；4.软件设计根据电路工作过程，画出软件流程图，根据流程图编写相应的程序，进行调试并打印程序清单；5.原理图设计根据所确定的设计电路，利用Protel等有关工具软件绘制电路原理图、PCB板图、提供元器件清单。三、参考资料：[1]单片微型计算机与接口技术，李群芳、黄建编著，电子工业出版社；[2]单片机原理及应用，张毅刚编著，高等教育出版社；[3]51系列单片机及C51程序设计，王建校，杨建国等编著，科学出版社；[4]单片机原理及接口技术，李朝青编著，北京航空航天大学出版社；完成期限2012.3.5—2012.3.9指导教师专业负责人III2012年3月2日IV目录第1章概述..........................................................................................................1第2章设计思路及方案........................................................................................22.1设计思路....................................................................................................22.2方案设计....................................................................................................2第3章硬件电路设计............................................................................................43.1控制电路设计............................................................................................43.2主要功能特性............................................................................................53.3电源电路....................................................................................................63.4复位电路...................................................................................................63.5主体电路...................................................................................................73.6硬件电路连接...........................................................................................83.7显示部分...................................................................................................8第4章程序设计................................................................................................104.1主程序.....................................................................................................104.2初始化程序...........................................................................................104.3显示程序...............................................................................................114.4完整程序.................................................................................................12结论......................................................................................................................13参考文献................................................................................................................14致谢......................................................................................................................15附录1完整程序...................................................................................................16附录2PCB图........................................................................................................22附录3元件清单...................................................................................................23单片机课程设计1第1章概述随着科学技术的发展，社会不断的进步，电子事业也有着突飞猛进的改革。人们对公共传媒质量的要求越来越高。随着近几年来LED字符显示器的推出和不断完善，它的应用范围正在扩大，应用效果十分显著。不难看出，这一电子信息技术发展的新成果，在宣传、政治思想教育、广告娱乐等方面的应用日益突出。由于大规模集成电路技术的发展，其控制系统已能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，还可以软件控制来实现，并能够实现智能化。LED电子显示屏是由几百--几十万个半导体发光二极管构成的像素点，按矩阵均匀排列组成。利用不同的半导体材料可以制造不同色彩的LED像素点。目前应用最广的是红色、绿色、黄色。而蓝色和纯绿色LED的开发已经达到了实用阶段。LED显示屏是一种通过控制半导体发光二极管的亮度的方式，来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。LED显示屏分为图文显示屏和条幅显示屏，均由LED矩阵块组成。图文显示可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；而条幅显示屏则适用于小容量的字符信息显示。LED显示屏因为其像素单元是主动发光的，具有亮度高，视角广、工作电压低、功耗小、寿命长、耐冲击和性能稳定等优点。因而被广泛应用与车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其他公共场所。LED显示屏的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高气候耐受性、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。该电路系统是采用AT89C2051单片机为控制器，控制点阵LED显示器进行显示，本电路控制模块有主模块和显示模块组成。主程序模块负责每次显示时的显示地址首址、每个字的显示时间和下一个显示地址的间隔的处理；而子程序模块负责对指定单元的数据进行输出显示，显示一个完整文字的时间约为8ms。单片机课程设计2第2章设计思路及方案2.1设计思路利用单片机对整个系统进行总体控制，进行显示所要显示的字符。显示方式分为三种：逐字显示、上滚显示、左滚显示。其中显示字模数据由单片机输入显存，点阵的点亮过程有程序控制，由驱动电路完成，点阵采用单色显示，该显示器电路的特点是：点阵的动态显示过程占用时间比较短，亮度比较高，而且亮度可以改变电阻进行调节。2.2方案设计单片机控制的时钟电路，根据不同的要求有不同的设计思路，根据我们现在的水平和现有的设计能力，我们选择了比较简单的那种电路，但是，也是有两种可以选择的方案。方案一:显示预先想要显示的内容，在本设计中要求显示“电子设计”四个文字，显示方式分三种：①逐字显示，②向上滚动显示，③向左滚动显示。本程序中显示前两中。方案二：在8X8LED点阵上显示柱形，让其先从左到右平滑移动三次，其次从右到左平滑移动三次，再次从上到下平滑移动三次，最后从下到上平滑移动三次，如此循环下去。方案三：点阵LED扫描介绍：点阵LED一般采用扫描式显示,实际运用分为三种方式：（1）点扫描（2）行扫描（3）列扫描若使用第一种方式,其扫描频率必须大于16*64=1024Hz,周期小于1ms即可。若使用第二种和第三种方式，则频率必须大于16*7=128Hz，周期小于7.8ms即可符合视觉暂留要求。此外一次驱动一列或一行（8颗LED）时需外加驱动电路提高电流，否则亮度会不足。根据烧入程序的不同而显示的方式就不同。显示屏在设计与使用中存在如下问题：单片机课程设计31.由于要对显示屏上数以万计的像素进行控制,并且随着显示屏面积的增大,电路结构也非常庞大,因此系统的模块化设计成为重点考虑的问题。2.为了在屏上显示动画,视频图像等信息,显示系统必须用30帧/秒以上的速度来更新显示画面,这就要求显示系统有非常高的处理速度。3.为了在显示屏上细致的显示出信息所表示的形状,一般每帧有多至几百KB的显示数据送到显示屏,因此有非常大的数据传输量。4.用LED器件制造的显示屏主要用于大型公共设施和室外场所,尺寸通常在几米到几十米长,显示数据传输距离达几百米到千米以上。有上文可以看到LED显示屏的制造技术是集大容量的数据传输,高速处理,高速LED控制,超高亮度LED器件等技术于一体,涉及了计算机,信息,电子技术,色彩学等领域的综合产物,有着较高的技术难度和较大的生产工作量。对于上文所述的难点有以下解决方案：1.总体设计采用集散控制方案,在统一协调的基础上来进行分级递阶控制,并通过功能分散,危险分散来达到设计的优化