1、<p><b>　　畢業(yè)設計</b></p><p>　　題 目 基于51單片機的LED點陣顯示屏 </p><p>　　學生姓名 王燕 學號 1210064078 </p><p>　　所在院系 物理電信與工程學院

2、 </p><p>　　專業(yè)班級 電子信息科學與技術1203 </p><p>　　指導教師 楊創(chuàng)華 </p><p>　　完成地點 C-1009 </p><p>

3、　　2016年 5 月 23 日</p><p>　　論畢業(yè)文﹙設計﹚任務書</p><p>　　院(系) 陜西理工學院物電學院 專業(yè)班級 電信1203 學生姓名 王燕 </p><p>　　一、畢業(yè)論文﹙設計﹚題目 基于51單片機的LED點陣顯示屏

4、 </p><p>　　二、畢業(yè)論文﹙設計﹚工作自2016年 3 月 2 日 起至 2016 年 6 月 15 日止</p><p>　　三、畢業(yè)論文﹙設計﹚進行地點: 博遠樓 </p><p>　　四、畢業(yè)論文﹙設計﹚的內容要求：&

5、lt;/p><p>　　1)核心控制器：AT89S51 ；2) LED顯示屏：學習方法和工作原理， 從而設計方案并選擇方案；3)語言選擇：制作硬件電路，用匯編語言或C語言編寫程序并下載調試 4)結論：通過多門相關課程的學習，測試所需電路給出合理的結論。 </p>&

6、lt;p>　　五、 畢業(yè)論文﹙設計﹚應收集資料及參考文獻：</p><p>　　[1] 詹新生,張江偉.基于單片機的16×64 LED點陣顯示屏的設計[J].電子元器件應用. 2009(08) </p><p>　　[2] 謝華燕,梁璐.LED點陣顯示屏的矩陣模型特性研究[J].自動化與儀器儀表. 2013(05)</p><p>　　[

7、3] 李元生. LED光柱專用驅動器[J]. 家庭電子，2005，(04)：1-7 </p><p>　　[4] 楊雪君.LED點陣顯示屏控制與設計[J]. 山東工業(yè)技術. 2013(12)</p><p>　　[5] 李元生. LED光柱專用驅動器[J]. 家庭電子，2005，(04)：1-7</p><p>　　[6

8、] 戴祿君,劉戰(zhàn)峰.基于單片機的LED點陣顯示系統(tǒng)的設計[J]. 計算機與數字工程. 2014(04)</p><p>　　[7] 陳新忠.基于RS232總線的單片機多機通信軟件設計[J].現代電子技術,2002,(03):56-78</p><p>　　六、 畢業(yè)論文﹙設計﹚的進度安排： </p><p>　　3月2日——3月29日：查閱資料，完成初步設計方

9、案和開題報告。 </p><p>　　4月1日——4月26日：需求分析、總體規(guī)劃。 </p>

10、<p>　　4月29日——5月24： 完成具體模塊設計、完成系統(tǒng)設計。 </p><p>　　5月27日——6月7日：撰寫、修改畢業(yè)設計論文。

11、 </p><p>　　6月10日——6月15日：打印論文準備并完成答辯。 </p><p>　　指導教師簽名 系(教研室)主任簽名

12、 </p><p>　　專業(yè)負責人簽名 批準日期 </p><p>　　基于51單片機的LED點陣顯示屏</p><p><b>　　王燕</b></p><p>　　（陜西理工學院 物理與電信工程學院 電子信

13、息科學與技術專業(yè),2012級3班，陜西 漢中 723000）</p><p><b>　　指導教師：楊創(chuàng)華</b></p><p>　　[摘要] 本次設計的是以單片機STC89C52為核心，選用兩片74HC595級聯，輸出16行掃描信號設計一款16×16點陣LED電子顯示屏。采用74LS164輸出16列驅動信號，顯示方式是采用動態(tài)顯示的，能使得圖形或者字體

14、顯示靜止，移入和移出的顯示方式。在與傳統(tǒng)的技術中，LED的優(yōu)勢是功耗低、壽命長。其實LED技術運用在我們的生活中隨處可見，比如說LED節(jié)能燈，LED廣告牌。就拿LED廣告牌和傳統(tǒng)的廣告牌來說，兩者相比LED廣告牌具有隨時更新廣告內容、節(jié)能以及醒目還有顯示信息量大和價格實惠等優(yōu)點。</p><p>　　[關鍵字]STC89C52；LED點陣顯示；動態(tài)顯示；</p><p>　　Design

15、of LED dot-matrix Control Based On MCU-51</p><p><b>　　Wang yan</b></p><p>　　(Grade 12,Class 5,Major electronics and information engineering ，Electronics and information engineering

16、Dept.，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723000，Shaanxi)</p><p>　　Tutor: Yang chuanghua</p><p>　　[Abstract]The design is based on SCM STC89C52 core, use two 74HC595 cascade, the output

17、of the scanning signal line 16 to design a 16 × 16 dot matrix LED electronic display. Using 74LS164 output 16 drive signal display is the use of dynamic display, you can make the font or graphic display still, into

18、and out of the display. In the conventional technique, the advantages of LED low power consumption, long life. In fact, LED technology in our lives can be seen everywhere, for example, LED energy-s</p><p>　　

19、[Key words] STC89C52 devices; LED dot matrix display. Dynamic display;</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　引言1</b></p><p>　　1.1 LED 點陣屏簡介  1</

20、p><p>　　1.2 LED顯示屏的特點1</p><p>　　1.3 LED顯示屏工作原理  1</p><p>　　1.4 MCS-51單片機簡介 2</p><p><b>　　方案選擇與實現3</b></p><p>　　2.1 系統(tǒng)

21、總體設計方案框圖3</p><p>　　2.2總體方案以及要求3</p><p><b>　　系統(tǒng)硬件設計4</b></p><p>　　3.1 單片機主控電路4</p><p>　　3.1.1單片機最小系統(tǒng)  4</p><p>　　3.2 行掃

22、描電路設計 5</p><p>　　3.2.1 74HC595簡介   5</p><p>　　3.2.2 行驅動電路  5</p><p>　　3.3 列掃描驅動電路設計6</p><p>　　3.3.1 74LS154簡介 

23、;  6</p><p>　　3.3.2 列驅動電路7</p><p>　　3.4點陣顯示屏 10</p><p>　　3.4.1  8×8點陣簡介10</p><p>　　3.4.2 16×16點陣連接圖10</p><p>　

24、　3.4.3 獨立按鍵連接圖11</p><p>　　3.5 PCB11</p><p>　　3.5.1 PCB的分類11</p><p>　　3.5.2 本系統(tǒng)的PCB設計12</p><p>　　3.6 元器件的設計以及焊接方法12</p><p><b>　　系統(tǒng)軟件設計13<

25、;/b></p><p>　　4.1軟件設計總體流程圖14</p><p>　　4.2 主程序設計15</p><p>　　4.3 單片機與鍵盤的程序設計16</p><p>　　4.4 Keil uVision 中的源程序設計與編譯16</p><p>　　4.5 Proteus的應用19&

26、lt;/p><p><b>　　系統(tǒng)調試21</b></p><p>　　5.1硬件系統(tǒng)調試21</p><p>　　5.2軟件系統(tǒng)調試  21</p><p><b>　　結 論23</b></p><p><b>　　參考文獻24&l

27、t;/b></p><p><b>　　致 謝25</b></p><p><b>　　附 錄26</b></p><p>　　附錄1：完整系統(tǒng)原理圖26</p><p>　　附錄2：PCB原理圖27</p><p><b>　　引言</b&

28、gt;</p><p>　　在21世紀的今天，社會電子科學技術不斷的發(fā)展不斷的進步著，與人類的生活深深的融合在一起。走在大街上進入各個公共場所，你可以看到各種各樣的廣告紛紛扮演著宣傳的角色并越演越烈，與傳統(tǒng)的霓虹燈廣告相比不管在在顯示效果、耗電量還是功能上都更加的滿足當前社會要求，所以傳統(tǒng)的廣告方式已經漸漸被取而代之。LED大屏幕顯示技術能夠成為一個閃亮點主要是因為可以很好的吸引人的眼球。LED可以在文字、圖形、

29、視頻、電視、電腦上顯示多彩豐富內容的同時可以顯示的方式是層出不窮的，因為它是集屏幕顯示技術、計算機技術、單片機技術、信號處理技術于一身的新型產品。因為擁有傳統(tǒng)霓虹燈廣告在顯示效果方面無法比擬的優(yōu)勢，再加上單片機技術的不斷進步和LED技術上的不斷創(chuàng)新，讓LED點陣顯示屏播放廣告的宣傳方式更加具有市場，更加有影響力。</p><p>　　其次，LED顯示屏具有耗電低、成本低、高亮度、高清晰等等眾多的優(yōu)點。再者，顯示屏

30、像素采用的是LED發(fā)光二極管，可以將一定數量的發(fā)光二極管以序列的形式排成LED顯示陣列。在LED顯示屏中，受空間的限制較小，可以根據用戶的需求去制定屏幕的尺寸大小，可以運用色彩達到色彩斑斕的效果，在視角上能讓人眼前一亮，LED顯示屏華麗的轉身標志著信息傳播設施進入跨時代的新篇章。</p><p>　　1.1 LED 點陣屏簡介  </p><p>　　LED顯

31、示：LED顯示是由發(fā)光二極管組成的，簡稱為LED。它是通過控制文本，圖形，圖像，動畫，視頻以及視頻信號和其它信息顯示屏幕顯示的發(fā)光二極管的顯示器。</p><p>　　LED顯示屏分為圖文顯示屏和視頻顯示屏這兩種，這是均由LED矩陣塊組成。圖文顯示屏可與計算機、英語、中國的文字和圖形，視頻畫面采用微電腦控制、圖形、圖像、具有實時，同步，清晰的信息傳播方式播放著各種信息，同時也展示了二維、三維動畫、錄像、電視，VC

32、D節(jié)目以及現場。 LED顯示屏顯示畫面色彩鮮艷的屏幕，強烈的立體感，如電影，在許多的場所得到了廣泛的應用比如車站、碼頭、機場、商場、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場、建筑市場、拍賣行、工業(yè)企業(yè)等。 </p><p>　　1.2 LED顯示屏的特點</p><p>　　顯示變化的數字、文字和圖形圖像可以通過LED顯示屏來顯示；它不僅能用在室內環(huán)境還能夠用在室外環(huán)境，而且具有投影儀、電

33、視墻以及液晶顯示屏沒法取代的優(yōu)點。  </p><p>　　LED已受到廣泛的關注，并得到了迅速的發(fā)展，并且它有自己的優(yōu)點。這些優(yōu)點是：亮度高，工作電壓低，功耗低，體積小，壽命長，耐沖擊和性能穩(wěn)定。</p><p>　　LED擁有極為廣闊的發(fā)展前景，目前正朝著更高亮度，更高氣候性，更高的發(fā)光密度，更高的發(fā)光均勻性，可靠性全面化的方向穩(wěn)定發(fā)展。  &l

34、t;/p><p>　　1.3 LED顯示屏工作原理  </p><p>　　LED電子顯示系統(tǒng)：是由專用設備、顯示屏幕、視頻輸入端口和系統(tǒng)軟件組成的。    </p><p>　　計算機和專用設備：計算機和專用設備直接決定系統(tǒng)的功能，可以根據用戶的不同要求來選擇不同類型的系統(tǒng)。  </

35、p><p>　　顯示畫面：顯示畫面的控制電路從計算機接收到的顯示信號，驅動LED以產生圖像，并通過功率放大器，音箱輸出的聲音的增大。</p><p>　　視頻輸入端口：主要是用來提供視頻輸入，信號源可以來自錄像機、影碟機、攝像機等電子設備，可以支持NTSC、PAL、S_Video等多種音頻制式。  系統(tǒng)軟件：是用來提供LED播放專用的軟件，例如PowerPoint或ES98視

36、頻這樣的播放軟件。 </p><p>　　1.4 MCS-51單片機簡介 </p><p>　　51單片機是全部用單芯片的英特爾8031指令系統(tǒng)兼容。這一系列微控制器的祖先是Intel8031單片機，后來隨著閃存ROM技術的發(fā)展，單片機8031取得了很大的進步，已經成為最廣泛使用的8位微控制器之一名列前茅。在ATMEL公司的AT89系列是代表機型，它被廣泛應用在工業(yè)測量

37、與控制系統(tǒng)。</p><p>　　下面是主要功能的介紹： </p><p>　　1、8位CPU：是運算和控制邏輯，其中還包括中斷系統(tǒng)和特殊功能寄存器的外部；</p><p>　　2、4kbytes 程序存儲器(ROM) (52為8K)：用于存儲程序的一些原始數據和形式；    </p>

38、<p>　　3、256bytes的數據存儲器(RAM) （52有384bytes的RAM）：用于可讀寫數據的存儲；    </p><p>　　4、32條I/O口線：8四位并行I / O端口，不僅可以輸入數據，同時也可以輸出數據； </p><p>　　5、在111條指令中大部分為單字節(jié)指令；   

39、;</p><p>　　6、專用寄存器有21個；    </p><p>　　7、2個可編程定時/計數器； </p><p>　　8、5個中斷源，2個優(yōu)先級（52有6個）；   </p><p>　　9、一個全雙工串行通信口；   &

40、#160;</p><p>　　10、外部數據和程序存儲器尋址空間都為64kB；       </p><p>　　11、邏輯操作位尋址功能是雙列直插40PinDIP封裝；    </p><p>　　12、電源是單一的+5V供電。 </p&

41、gt;<p><b>　　方案選擇與實現</b></p><p>　　2.1 系統(tǒng)總體設計方案框圖</p><p>　　圖2.1系統(tǒng)總體設計方案框圖</p><p>　　該電路主要是單片機STC89C52作為控制核心，分別控制著行和列信號以及驅動器74LS154和74HC595的輸出掃描，驅動著16×16點陣的

42、8×8點陣，可以讓屏幕顯示出漢字字符和其它字符。</p><p>　　2.2總體方案以及要求</p><p>　　本次設計的軟件設計是利用單片機顯示控制技術來控制LED的顯示部分，并且根據Protues教程的使用來作線路的布置。對于行列電路部分的設計，需要分析電路圖再確定整個系統(tǒng)大概的規(guī)?？蚣?。再通過系統(tǒng)的理論分析，確定該系統(tǒng)中具有那些功能以及模塊，并了解明白各個模塊之間是怎樣聯

43、系的，怎樣組合在一起的。還需要確定所需的元器件，再根據電路圖進行連接，最后連接完成后檢驗是否準確無誤。下一步就是要集合程序調試，對整個的系統(tǒng)模塊的功能進行調試，查看是否每個功能都能正常的運行，查找出程序中存在的錯誤，并給予改正。最終的結果是能在LED電路板上顯示所想要的圖形和漢字。</p><p>　　在方案中設計的是一個LED點陣電子顯示屏，需要滿足以下幾點要求：</p><p>　　1

44、.要求采用51單片機作為微控制器；</p><p>　　2.通過4個8ｘ8的點陣組成16×16LED點陣進行漢字顯示；</p><p>　　3.可以目測的LED顯示屏各點亮度均勻、充足、穩(wěn)定、清晰無串擾。 </p><p>　　4.漢字顯示具有左右滾動、復位、暫停等顯示方式。</p><p><b>　　系統(tǒng)硬件設計<

45、;/b></p><p>　　3.1 單片機主控電路</p><p>　　圖3.1 單片機主控電路圖</p><p>　　此次單片機模塊采用的是STC89C52單片機，是一種功耗較低、性能較高CMOS的8位微型控制器，同時具有8K在系統(tǒng)可編程閃存的功能。</p><p>　　3.1.1單片機最小系統(tǒng)  &l

46、t;/p><p>　　最小系統(tǒng)的基本條件的組成部分：</p><p><b>　　1、電源</b></p><p>　　STC89C52單片機的電壓為4.0V-5.5V。我們使用的是7805的電壓調節(jié)，從而得到5V電壓的輸出。</p><p><b>　　2、晶振</b></p><

47、p>　　晶振與產生MCU時鐘頻率MCU內部電路，單片機的所有指令的執(zhí)行是在此基礎上建立的，晶體振蕩器提供時鐘頻率高，微控制器的運行速度更快。該系統(tǒng)采用2 30pF的電容構成的晶體振蕩電路的12M晶振。</p><p><b>　　3、復位</b></p><p>　　為確保微機系統(tǒng)的電路工作穩(wěn)定可靠，復位電路是不可缺少的一部分，復位電路的首要功能是上電復位，通過

48、電容和一個短暫的高電平信號到RST端復位電路，與VCC的高電平信號到電容器充電過程逐步下降，即高層次RST結束持續(xù)時間在電容器充電時間來決定。此外，在復位周期期間，端口引腳處于隨機的狀態(tài)，則復位后，該系統(tǒng)將被設置為全“L”狀態(tài)。如果該系統(tǒng)沒有一個有效的復位當電源開啟時，程序計數器PC不會得到一個適當的初始值，從而CPU可從一個沒有定義的位置開始執(zhí)行程序。</p><p>　　3.2 行掃描電路設計

49、60;</p><p>　　3.2.1 74HC595簡介   </p><p>　　74HC595是硅結構CMOS器件，具有低電壓的TTL電路兼容，以符合JEDEC標準。 74HC595是一個8位的移位寄存器和存儲器，具有三態(tài)輸出的功能。</p><p>　　分別的時鐘是移位寄存器和存儲器。在SHcp的上升沿輸入到移位寄存器

50、，STcp的下降沿輸入到存儲器寄存器的上升沿的上升沿數據中去。如果兩個時鐘被連接在一起，移位寄存器始終是比存儲寄存器多那么一個脈沖。</p><p>　　移位寄存器包括一個串行移位輸入（DS）和一個并行輸出（Q7）以及一個異步有源低復位，寄存器存儲的并行8位，三態(tài)輸出總線，當OE為低電平的時候，所有數據通過存儲寄存器的總線輸出。同時又是8位串行輸入/輸出或者并聯輸出的移位寄存器和關閉狀態(tài)的高電阻、三態(tài)。</

51、p><p>　　表1-1 74HC595引腳說明：</p><p>　　圖3.2.1 M74HC595腳路圖</p><p>　　本芯片是8位串行輸入/ 輸出或者是并行輸出的移位寄存器，三態(tài)輸出寄存器（三態(tài)輸出：是高電平和低電平和高阻抗柵極電路的三個輸出狀態(tài)）可以直接除去轉移頻率達到100MHz。</p><p>　　3.2.2 行驅

52、動電路  </p><p>　　行掃描驅動器主要由74HC595構成，因為只有595可輸出共有8個Q0-Q7輸出，而我們現在希望做一個16×16點陣的線掃描，所以我們必須用274HC595級聯。所以，可以達到16線的掃描輸出。其級聯的電路如下。</p><p>　　圖3.2.2 74HC595級聯電路圖</p><p>　　兩片5952

53、級連接，其中第一塊的SRCLK和SRCLK和第二塊595一起，這樣你就可以共用一個時鐘信號和信號數據鎖定在信號中。通過咨詢74HC595芯片的數據與資料，我們知道，它的輸入和輸出數據是串聯的輸入和輸出的數據的類型。</p><p>　　當我們想讓第一行顯示，從64 SRCLK時鐘周期之后的SER引腳串行數據輸入，</p><p>　　發(fā)送到74HC595，同時控制其SRCLK，一個鎖存信號

54、的輸出。因此，輸入數據保存到74HC595。</p><p>　　只要我們讓使引腳為低電平，從而使數據可被存儲在D0-D7送出時，輸出為8位并行。以實現串入并出的。</p><p>　　3.3 列掃描驅動電路設計</p><p>　　3.3.1 74LS154簡介   </p><p>　　7

55、4LS154為4線-16線譯碼器，通過端G1 G2當選為低時，結束地址端（ABCD）的輸出為低電平轉換二進制編碼。</p><p>　　如果G1和G2作為數據輸入中的一個，從ABCD輸出尋址，74LS154也可以用作1-16線數據分配器。</p><p>　　圖3.3.1 74LS154芯片引腳圖</p><p>　　其中，A、B、C、D為譯碼地址輸入端。

56、（低電平有效）G1G2為選通端（低電平有效），0-15為輸出端（低電平有效）</p><p>　　3.3.2 列驅動電路</p><p><b>　?。╝）</b></p><p><b>　　(b)</b></p><p>　　3.3.2 列驅動電路圖</p><p&

57、gt;　　列驅動電路主要采用一個74LS154，因為我們必須占用所有輸出，所以G1G2必須連接到低電平。 A，B，C，D，分別接到單片機的P0.4-P0.7。</p><p>　　74LS154是4線輸入，它可以輸出2的4次方= 16種狀態(tài)，按照相應的輸出信號翻譯成輸入信號。在圖中 ，74lS154是一個4線 - 16線譯碼器，四個輸入ABCD是有16個輸出端口（0000 - 1111），翻譯成16個輸出D0 -

58、 D15。它有2個使能輸入端，當兩個G2和G1是0時，解碼器處于工作狀態(tài)，并輸出為低。 G1 / G2輸入高電平時，解碼器被禁用。</p><p>　　其輸入輸出，真值表如圖所示：</p><p>　　表1-2 74LS154輸出真值表</p><p><b>　　注： </b></p><p>&l

59、t;b>　　H-----高電平</b></p><p>　　L------低電平 </p><p>　　×------高阻態(tài) </p><p>　　因為它是由發(fā)光二極管的點陣，所以在工作的時候要壓降為約1.7V，在當前的工作是1mA左右-30mA時74LS154在連接點陣的時候，則必須考慮到在正常狀態(tài)下的電壓和電流。&

60、lt;/p><p>　　74LS154輸出5V左右的較高水平，若直接收到了點陣，可能會造成通過LED的電流過大而燒毀，所以我們要增加限流電阻。</p><p>　　LED電流和工作的亮度，更大的電流，亮度越高。但是，當電流過大而燒毀，所以我們必須確保它不會在電流過大的情況下，燒毀盡可能，我們可以加限流電阻。</p><p>　　有LED的兩種驅動模式，一種是靜態(tài)驅動，而

61、另一個是動態(tài)掃描驅動器。</p><p>　　靜態(tài)驅動是每個LED電源分開。使每個LED具有足夠的電流，亮度也相應較高。動態(tài)掃描驅動就是把本來供給一個LED燈的電流，同時分給了N個燈，所以它的亮度會有所降低。當然也提供兩個LED燈電流是不平均的電流分布，但目前不斷兩個LED掃描之間，所述掃描頻率高達每秒100次。這就是說在1 /100秒電流一個LED，在1 /百秒是提供另一個領導。事實上，這兩個LED是在連續(xù)明亮

62、的燈光，但視覺效果持久，讓我們知道他們在連續(xù)明亮的燈光，只要掃描頻率達到了每秒超過64倍，人眼分辨。由上面的分析可以得到限流電阻R的值 </p><p><b>　　???</b></p><p>　　如果我們想使每個LED時電流為2mA.ULED為電壓的正常操作采取1.7V的這個16×16點陣。然后我們可以得到限流電阻的值</p>

63、<p>　　我們選擇了100歐姆的限流電阻。目前的工作，這樣每個LED是2mA左右。在其中LED能夠同時在點亮不會燒掉。</p><p><b>　　3.4點陣顯示屏 </b></p><p>　　3.4.1  8×8點陣簡介</p><p>　　用于共陰極型8×8LED點陣的，每列的LED的陰

64、極連接在一起，也就是，柱腳，每行的LED連接在一起，也就是行針。通常從視圖列的點，就是我們所說的“共同陰極型”，如果你想照亮的LED，則信號和該信號的列有一個共同的交叉點。</p><p>　　比如說要第1列，第2行的的LED亮，就必須要把第一列引腳接到GND上去，而第二行的引腳得接VCC上去，這樣才能夠形成一個正向的回路，LED才會亮。對于共陰極型的數碼管來說，列的引腳必須采用低電平掃描，而行的引腳就為高電平信

65、號。</p><p>　　關于共陽型的8×8LED點陣，把每列LED的陽極連接在一起的，稱為列腳，每行LED連在一起的，稱為行引腳。一般的情況下是站在列的角度來看，所以被稱之為“共陽極型”，如果想要點亮其中的LED，就要把列的信號與行的信號要交集在一起就可以達到。 </p><p>　　比如說要在第1列和第2行上點亮LED，就必須要把第1列的引腳接到VVC上，而第2行的

66、引腳就要接到GND上去，這樣以便形成一個正向的回路，可以將LED點亮。如果是共陽極型數碼管的話，列的引腳必須要采用高電平來掃描，而列的引腳就為低電平信號。 </p><p>　　3.4.2 16×16點陣連接圖</p><p>　　圖3.4.2 16×16點陣連接圖</p><p>　　以上是16×16點陣圖，連接到

67、74LS154的輸出列COL1-COL16的圖像，行ROW1-ROW16接收74HC595輸出。</p><p>　　16×16點陣掃描模式必須要與鎖存信號配合在一起，比如說要顯示的第一條掃描線，那么首先要進入到第一個顯示信號的上部去，還需要在鎖在器的上部發(fā)送一個正向脈沖，在該裝置的內部鎖存信號是不受影響的，接下來就是給下部的顯示信號去對下部的鎖存器送去一個正向脈沖，同時可以將這個信號鎖在這個鎖存器里面

68、并且不會受到影響。在最后送出列的掃描信號就可以顯示16個LED了。</p><p>　　3.4.3 獨立按鍵連接圖</p><p>　　這個系統(tǒng)的點陣字符運動狀態(tài)，有七個獨立的按鍵來控制系統(tǒng)，功能鍵分別為：K2：移動速度變慢，K3：移動速度變快，K4：靜態(tài)顯示，K5：移動顯示，K6：手機顯示屏，K7：右移動顯示，K8：左右移動顯示。據媒體不同的按鈕來控制DISPLA的狀態(tài)，原理圖

69、如圖3-6所示：</p><p>　　圖 3.4.3 按鍵部分原理圖</p><p><b>　　3.5 PCB</b></p><p>　　全稱為Printed Circuie Board，即印制電路板，是電子元器件安裝固定和實現相互連接的基板，是電子產品組成的核心部分。繪制PCB的軟件有很多種，本設計主要使用Altium Designer

70、 13來繪制系統(tǒng)PCB板。 </p><p>　　3.5.1 PCB的分類</p><p>　　印制電路板種類很多，根據布線層次可分為單面電路板、雙面電路板和多層電路板，目前單面板和雙面板的應用最為廣泛。下面簡單介紹下各類PCB:</p><p>　　(1)單層板：這種PCB是只有一面有焊盤和銅層，元器件插在另外一面。若想使用貼片元器件，則貼片元器件只能放在具有焊盤

71、的那一層。</p><p>　　(2)雙層板：這種PCB的電路板兩面都有焊盤和銅層，分別稱為頂層和底層。元器件可以放在頂層也可以放在底層。頂層和底層之間還可以通過過孔來實現連接，給用戶提供了很大的方便，PCB的布局和走線也更加靈活，可以大大縮減系統(tǒng)的體積，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，雙層板的應用最為廣泛。</p><p>　　(3)多層板：這種PCB除了有頂層和底層外，還具有導線層、信號層、電

72、源層或接地層，層與層之間是相互絕緣的，層與層之間的連接需要通過孔來實現。多層板的系統(tǒng)更加復雜，層數越多，成本越高。因此，多層板適用于對系統(tǒng)穩(wěn)定性要求較高，系統(tǒng)結構比較復雜的領域。</p><p>　　3.5.2 本系統(tǒng)的PCB設計</p><p>　　本課題中的PCB設計主要為測量裝置進行PCB設計，整個系統(tǒng)由于使用的是單片機，因此不存在高速線路，不需要考慮電路的分布參數等問題，主要需要考

73、慮的問題是外部鏈接器件的布置，例如電源開關、電源輸入接頭等。</p><p>　　本課題中電路并不復雜，元器件數量較少，考慮使用單層板繪制。除了結構設計的考慮之外，本課題中的PCB設計只需要保證電源布線以及信號布線的寬度合理，合理布局電子元器件的位置，保證元器件能夠長時間穩(wěn)定的工作即可。例如電解電容盡量和發(fā)熱的元器件保持一定距離，發(fā)熱量大的元器件盡量放在邊緣以便散熱等。</p><p>　

74、　3.6 元器件的設計以及焊接方法</p><p>　　什么是元器件呢？元器件在電子電路當中是一個獨立的個體，若是電流能通過它產生頻率幅度變化或者是改變流向現象的個體零件，我們稱之為器件，反之就被稱之為元件。比如說半導體電路中晶體管其中含有：三極管、二極管、可控硅等等，就能被稱之為器件，另外電阻、電感、電容就被稱之為元件，兩者合起來就稱之為元器件。</p><p>　　每一個元器件的焊接或

75、者每一條線的焊接必須用萬用表檢測，焊接過程是否無誤，最后根據原理圖結合仿真圖焊接實物。</p><p><b>　　電阻</b></p><p>　　阻值標識方法：分辨電阻的阻值方法分別有色環(huán)法，數字法這兩種。在一般的的電阻上比較常用的方法是色環(huán)法。在色環(huán)電阻上的電阻值被稱之為標稱值，是根據國家制定的標準系列標注的，生產者是不能任意標定的另外所有阻值的色環(huán)電阻也不是都

76、存在的。</p><p>　　檢測方法：方法一采用的是伏安法，是較為普遍的測量電阻的方法之一，可以利用歐姆定律：R=U/I來測出電阻的阻值。方法二采用萬用表來檢測，因為可以很容易判斷出電阻的好壞，具體操作方法是：第一步是將萬用表調節(jié)電阻擋到合適擋位上，再把萬用表的兩個表筆放在電阻的兩端，看著萬用表上的數值讀出了電阻的阻值。需要特別注意的一點是，在測試電阻的過程中手一定不能觸碰到表筆的金屬部分。</p>

77、<p><b>　　3、三極管</b></p><p>　　常見的三極管為9012、s8550、9013、s8050.單片機應用電路中三極管主要的作用就是開關作用。</p><p>　　其中9012與8550為PNP型三極管，再者9013與8050為NPN型三極管，均是可以通用的。</p><p><b>　　1）引腳的

78、區(qū)別方法</b></p><p>　　拿著三極管向著自己的方向，引腳從左到右數分別是EBC，看到原理圖中有箭頭的一端是E，再看與電阻相連的是B，那么最后剩下的引腳就是C。如果箭頭向里指那就為PNP型，如果箭頭向外指那就為NPN型。</p><p><b>　　2）開關作用</b></p><p>　　下面說說三極管的飽和情況，因為受

79、到電阻 Rc的限制，集電極電流是不能無限增加的。當基極電流的增大，集電極電流不能再繼續(xù)增大時，三極管進入了飽和狀態(tài)。當進入飽和狀態(tài)，三極管的集電極跟發(fā)射極之間的電壓將變得很小，可以當做是一個開關閉合。這樣我們就可以拿三極管來當作開關使用：當基極電流和三極管集電極都為0時，相當于開關斷開；當基極電流很大并且讓三極管飽和時，那么就相當于開關閉合。要是三極管的主要工作在截止和飽和狀態(tài)，那么這樣的三極管我們一般把它叫做開關管。</p>

80、;<p><b>　　4、上拉排阻</b></p><p>　　1）定義：其實排阻就是由8個電阻組成的，其中一端全部接在一起，103為8個10K電阻，102為8個1K電阻，他們在電路中起到“上拉”的作用，又稱上拉電阻。</p><p>　　上拉就是把電位拉高拉到VCC對器件注入電流，下拉就是把電壓拉低拉到GND輸出電流。電流的弱強是根據上拉電阻的阻值變化

81、不同而不同，對于非集電極或漏極來說開路輸出型電路用來提升電流和電壓的能力是有限的，為集電極開路輸出型電路輸出電流通道是上拉電阻的功能的著重點。</p><p>　　一般就是在剛上電的時候，端口電壓會出現不穩(wěn)定的情況，為了能夠讓他穩(wěn)定在高或低的狀態(tài)，那么就會用到上拉或下拉電阻。 </p><p>　　有些芯片是因為內部集成了上拉電阻（如單片機的P1、2、3口），所以外部就不用上拉電阻了。&l

82、t;/p><p>　　2）作用：當TTL電路驅動COMS電路時，如果TTL電路輸出的高電平低于COMS電路的最低高電平（一般為3.5V），這時就需要在TTL的輸出端接上拉電阻，以提高輸出高電平的值；OC門電路必須加上拉電阻，才能使用；為加大輸出引腳的驅動能力，有的單片機管腳上也常使用上拉電阻；在COMS芯片上，為了防止靜電造成損壞，不用的管腳不能懸空，一般接上拉電阻產生降低輸入阻抗，提供泄荷通路；芯片的管腳加上拉電阻

83、來提高輸出電平，從而提高芯片輸入信號的噪聲容限增強抗干擾能力；提高總線的抗電磁干擾能力。管腳懸空就比較容易接受外界的電磁干擾；長線傳輸中電阻不匹配容易引起反射波干擾，加上下拉電阻是電阻匹配，有效的抑制反射波干擾。</p><p><b>　　系統(tǒng)軟件設計</b></p><p>　　顯示軟件的主要功能是提供顯示用數據到屏幕上，并產生各種控制信號，以便根據顯示的設計要求

84、的屏幕。根據軟件設計的原理，在顯示屏幕的軟件系統(tǒng)可分為兩層。第一層是在顯示驅動器的底部，所述第二層是所述系統(tǒng)中的應用的上層。顯示驅動程序負責將數據發(fā)送到所述顯示屏幕上，并負責產生行掃描信號和其它的控制信號，并與LED顯示屏的掃描顯示合作。系統(tǒng)中的應用程序以完成系統(tǒng)環(huán)境設定（初始化），如主程序來實現顯示的工作結果。</p><p>　　從幫助實現更復雜的算法（顯示處理的效果），并有利于結構上的考慮，顯示程序是適合使

85、用的C語言。</p><p>　　4.1軟件設計總體流程圖</p><p>　　圖 4.1.1 主程序流程圖</p><p>　　該流程圖的含義：首先是對系統(tǒng)的程序進行初始化，然后點陣開始顯示，初始化時程序默認的為從右向左移動，如果沒有按鍵按下則會一直顯示‘畢業(yè)設計’這幾個字，如果有按鍵按下時，第一個按鍵到第四個按鍵是控制顯示屏的顯示移動方向的，當有第一個按鍵按下

86、時，顯示的漢字會從右向左移動，當有第二個按鍵按下時，顯示的漢字會從左向右移動，當有第三個按鍵按下時，顯示的漢字會從上向下移動，當有第四個按鍵按下時，顯示的漢字會從下向上移動，第五個按鍵還是切換顯示的，當第五個按鍵按下時會顯示一個笑臉的圖片，第六個，第七個按鍵是控制顯示移動的速度的，當第六個按鍵按下是時，顯示的移動速度回變快，當第七個按鍵按下是，顯示的移動速度會變慢。</p><p>　　圖 4.1.2 獨立按鍵

87、處理流程圖</p><p>　　上圖為按鍵檢測流程圖，系統(tǒng)初始化后，進入按鍵檢測模式，當有按鍵按下是，系統(tǒng)會有5毫秒的延時，然后再次檢測按鍵，這個延時再次檢測主要是為了消除抖動，避免誤操作，如果有按鍵按下才會執(zhí)行相應的程序，之后會檢測按鍵是否松開，如果按鍵松開則這次的按鍵檢測結束。</p><p><b>　　4.2 主程序設計</b></p><

88、p>　　主程序如圖4-1所示。當系統(tǒng)初始化完成的工作，根據該按鍵按壓鍵顯示模式，顯示和開關，并通過K2和K3按鈕來控制的顯示效果的速度。如下面的圖4-3顯示模式的流程圖：</p><p>　　圖 4.2 顯示方式流程圖</p><p>　　顯示方式：單片機先輸出點陣數據，判斷數據是否發(fā)送完，如果發(fā)送完成，檢測按鍵是否有按鍵觸發(fā)，如果有則實行按鍵功能，延時移動。</p>

89、<p>　　4.3 單片機與鍵盤的程序設計</p><p>　　目前，各種鍵盤的結構，主要使用機械觸點，組合，一個電壓信號的作用，然后把電信號的CPU。由于機械接觸的彈性作用，封閉的時刻和機器的開口設置有搖動過程。抖動時間長度，并且開關的機械特性，通常為約5?10毫秒。 圖 4.4電壓抖動波形關閉，斷開時：</p><p>　　圖4.3 RC去抖動電路</p&g

90、t;<p>　　按鈕的穩(wěn)定閉合，通過操作者的鍵操作來確定，一般在幾秒鐘到幾秒鐘的時間。為了確保在鍵在CPU的操作只有一個輸入處理中，有必要去除抖動的影響和操作者的長度。平時去抖動效果的措施是很難的，兩種軟件;如圖4-5所示提供基本的R-S觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)電路硬件電路的抖動。還可以使用軟件延時方法來清除鍵盤抖動的影響。使用軟件移除抖動效應，在檢測到一個鍵被按下時，執(zhí)行關于一個10ms的延遲程序，然后判斷鍵水平應保持在封閉狀態(tài)下

91、的水平，如保持閉合狀態(tài)水平可確認鍵按下狀態(tài)，從而從抖動的影響消除了一邊。關鍵軟件處理部。</p><p>　　4.4 Keil uVision 中的源程序設計與編譯</p><p><b>　　建立一個項目</b></p><p>　　打開Keil軟件，界面主要包括三個窗口:工程項目窗口、編輯窗口和輸出窗口。單擊Project菜單，彈出下拉菜單

92、中選中“New Project”選項，新建一個項目，并保存，這時會彈出一個對話框，要求選擇單片機的型號，Keil幾乎支持所有51核的單片機，這里以Atmel的89C51來說明，如圖4.4.1</p><p>　　圖4.4.1Atmel的選擇</p><p>　　添加了AT89C51以后進行選項設置將鼠標指向目標文件”Target1”并單擊右鍵，再從彈出的快捷菜單中單擊”O(jiān)ptions fo

93、r Target1”選項，如圖4.4.2</p><p>　　圖4.4.2 Target1 的選擇</p><p>　　從彈出的”O(jiān)ptions for Target1”對話框中選擇“Output”標簽欄，如圖4.4.3</p><p>　　圖4.4.3 Output 的選擇</p><p>　　2. 下面開始編寫源程序</p>

94、<p>　　在菜單欄中單擊“File”菜單，再在菜單中單擊“New”選項，此時可以看見光標在編輯窗口中，這時可以輸入本次畢業(yè)設計的程序了。</p><p>　　然后保存文件，單擊菜單上的“File”,在下拉菜單中選中“Save As”選項，在彈出對話框的“文件名”欄右側編輯框中，輸入欲使用的文件名，同時，必須輸入正確的擴展名，然后點擊“保存”按鈕。如圖4.4.4</p><p>

95、;　　圖4.4.4 文件存儲圖 </p><p>　　注意：如果用C語言編寫程序，則擴展名為“.c”；如果用匯編語言編寫程序，則擴展名為“.asm”，且必須添加擴展文件名。</p><p>　　回到編輯界面后，單擊“Target1”前面的“+”號，然后在“Source Group1”上單擊右鍵彈出如圖4.4.5</p><p>　　圖4.4.5 添加文件圖</

96、p><p>　　然后單擊“Add Files to Group ‘Souce Group1”然后選擇前面保存的C語言文件或者是匯編文件。</p><p>　　4.5 Proteus的應用</p><p>　　第一步：打開桌面上的ISIS 7.8 Professional快捷方式，出現如圖4.5.1窗口：</p><p>　　圖4.5.1 Pro

97、tues 界面</p><p>　　第二步：點擊圖中P按鈕，從庫中選出本設計所需要的元器件：如51單片機，8*8點陣模塊若干，74LS595,74HC138,以及電容，電阻，晶振等，如圖4.5.2：</p><p>　　圖 4.5.2 仿真原理圖</p><p>　　在Proteus的操作中最重要的是對Keil軟件中形成的目標代碼文件.hex的加載，如圖4.3.3：

98、</p><p>　　圖4.3.3加載程序文件</p><p>　　第三步：加載后對各個元件參數的修改，并檢查仿真連線是否正確。</p><p><b>　　系統(tǒng)調試</b></p><p><b>　　5.1硬件系統(tǒng)調試</b></p><p>　　做硬件焊接完成之后，我們

99、必須對硬件進行調試，發(fā)現其中可能存在的問題，并對其進行改進。 </p><p>　　1.硬件調試的方法： </p><p>　　方法一：首先用的是萬用用表和其它儀器儀表來進行檢測；</p><p>　　方法二：采用軟件測試硬件的方法進行檢測；  </p><p><b>　　方法分析：

100、0;</b></p><p>　　這兩種方法各有優(yōu)點，方法一能直接準確的確定元件的故障所在點，并直接進行故障排除。但是此方法必須對元件進行一一檢測，檢測的過程非常慢。對于一個大系統(tǒng)和元件比較多的電路來說，此種方法不適合。 </p><p>　　方法二是用軟件來控制硬件，編寫某一電路的控制程序，然后看這部分的電路的運行結果是不是與書上的軟件控制的效果是一致的。如果不一致

101、的，那就可以證明這部分電路是有問題的。用這種方法可以很迅速的判斷出某一部分電路出現了故障，對于大系統(tǒng)來而言，這種方法可以有效縮小故障的范圍，并且可以對所出現的故障進行排除，這樣一來就能節(jié)約系統(tǒng)調試的時間。  </p><p>　　我在16×16點陣系統(tǒng)中將電路分成幾個小模塊去測試和處理，采取的方法是將方法一和方法二相結合進行測試，發(fā)現這個方法是可行的。 </p>

102、<p><b>　　2.測試步驟： </b></p><p>　　1)對電路中的電源線我用萬用表進行測量，我首先用的是萬用表的蜂鳴檔，接下來把萬用表的紅黑表筆接到電路電源線上進行測量，如果聽到蜂鳴器發(fā)出聲響，那就證明電源線有短路的情況。如果蜂鳴器沒有發(fā)出聲響，那就可以證明電源線沒有短路的現象。 </p><p>　　2)再用蜂鳴檔對單

103、片機的電源、晶振、復位等電路進行測量，看有沒有連接好。若連接正常，則對系統(tǒng)進行通電。 </p><p>　　3)測量單片機的工作電壓?？词欠裾?，若不正常。再用萬用表進行檢測，排除電源故障。 </p><p>　　4)若電源工作正常，插上單片機。編程控制，讓所有點陣都亮，測試各元件有沒有正常工作。</p><p>　　5.2軟件系統(tǒng)調試 

104、; </p><p>　　想要對軟件進行調試那么就要先對硬件進行調試，因為軟件調試是建立在硬件調試的基礎之上的。當調試完硬件之后，那么我就可以開始編寫程序，并且對程序進行調試。首先我要做的是畫出程序的流程圖，接著再根據流程圖來編寫程序就可以了。 </p><p>　　程序編寫調試方法： </p><p>　　方法一：根據流程圖，直接編寫

105、。 </p><p>　　方法二：先編寫部分模塊的程序，再對模塊程序進行整合。 </p><p><b>　　方法分析： </b></p><p>　　方法一中就是直觀的根據流程圖來編寫出適合小規(guī)模的程序，但是另一方面對于大規(guī)模的程序來說就不適合了，同時程序的可移植性比較差。 </p>&l

106、t;p>　　方法二中可以移植相似的程序，節(jié)約程序編寫的工作量。對于大規(guī)模的程序比較適合。程序的編寫也相對比較輕松。可以節(jié)約程序的編寫時間。</p><p>　　在本系統(tǒng)中，我們采取方法二來進行軟件的編寫與調試。</p><p><b>　　結 論</b></p><p>　　在之前做的課程設計的基礎之上，我首先要做的工作是設計硬件電路原

107、理圖，其中包括有：單片機模塊、顯示模塊、電源模塊、行和列掃描模塊。在最開始去設計這些模塊的時候我最先遇到的問題是一些參數的選取，需要通過一定的理論計算才能夠得到這些元件的參數。我最先設計的模塊是電源模塊，在設計的過程中要先計算二極管的參數并選取以及穩(wěn)壓芯片的功耗和熱穩(wěn)定性的分析、電解電容與瓷片電容在電源電路的作用，除此之外還有要對整個電路功耗進行一個估算。接下來設計的模塊是單片機模塊，需要分析單片機最小系統(tǒng)，了解其組成部分，分別是：電源

108、、晶振、復位。若想要單片機能夠正常的工作，那么這三個條件必須滿足才可以。再者就是顯示模塊，LED顯示屏中主要包括的是16×16的點陣顯示原理圖以及設計程序、點陣系統(tǒng)仿真等。行掃描模塊主要介紹的是74HC595芯片，這個芯片的工作原理以及硬件電路的設計。最后是列掃描模塊，其中最主要介紹的是74LS164這個芯片的原理和原來硬件電路中的限流電阻的計算分析。當著幾個模塊一一的做下來的時候，遇到問題就去想辦法解決，各個方面來說都是考驗

109、，我受益良多。</p><p>　　在做軟件設計的時候，我首先要確定的是軟件設計的環(huán)境設計思路，并且畫出設計的框圖。只有這樣才能夠進行下一步就是編寫靜態(tài)的顯示程序以及動態(tài)的顯示程序，在最后將這兩個程序進行合并整理，通過這么的一個過程才能得到最終我所需要的程序。</p><p>　　最后為了驗證這整個硬件電路和程序的是否正確，我選用了仿真軟件protues將整個電路進行了仿真，在仿真的過程中

110、可以發(fā)現字體的拖影現象，針對這個問題，在網上進行資料的查找，發(fā)現了問題的所在。通過仿真軟件我完成了整個電路的軟件調試，接著就是利用萬用表配合著程序實現硬件檢測與調試。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]高勝東,梁采，張宏富.<<一種LED大屏幕顯示系統(tǒng)[J]》.成都氣象學院學報.1998，(03)：108-120.&#

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116、t;/p><p>　　時光荏苒，歲月穿梭。這論文的編寫和實物的焊接過程中我感受到了老師、同學以及朋友對我的關心和幫助，最后能夠完成不僅僅是我一個人的努力，沒有你們的幫助我不可能順利的完成我的畢業(yè)論文！</p><p>　　我首先要感謝的是電子信息工程系的領導和老師對我默默的關心和支持，為我提供了良好的環(huán)境以及其他的便利條件，才使得我的畢業(yè)設計可以這么順利的完成。</p><