基于单片机的led显示屏设计毕业论文(编辑修改稿)

基于单片机的led显示屏设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

收获。 总结所做的研究工作，分析自己的收获与不足，提出进一步的研究方向。 苏州大学本科生毕业设计（论文） 8 第二章 硬件设计 第 节 方案设计 方案一的设计 本设计的核心思想是在 LED 点阵的行和列上分别接驱动器和锁存器，然后再连单片机，用单片机来进行控制。 这是因为单片机 P 口带载能力不大，而多个 LED 点阵点并联，所以需要驱动器用来为 LED 点阵提供足够的工作电流。 同时， 51 系列单片机仅有 P0P3 共四组 8 位端口，资源较少，而我们所用的 LED 显示屏由 20 块 8 位点阵 LED 组成，每块LED 点阵都需要 8 位行、 8 位列进行控制，所需控制接口很多，所以需要将 LED 点阵按要求分组、串接，相应字模显示信息用动态扫描方式完成，需要使用锁存器来进行分配和扩展。 我所使用的 8*8LED 集成模块内部的电路连接方式 如图 21 所示： 图 21 8*8LED集成模块内部的电路连接方式 方案一就是依照 8*8LED 集成模块的内部 电路连接方式来进行设计的。 由图可见，此时 COL 为列，而 ROW 为行。 显示屏采用一行 10 块点阵，共二行的方式排列。 为了满足设计要求，所需的列（即 COL）有 80 列（共 10 块 LED 点阵的列）；所需的行（即 ROW）为 8 行（共 2 块 LED 点阵的行）。 而 LED 点阵的列与行分别为 8 位，与 ULN2803 驱动器和 74HC574 锁存器的输入与输出引脚个数相同，也与 52 单片机的端口引脚个数相等。 于是设计方案如下： 1. 10 块 LED 点阵的列分别与 10 块驱动器相连，这 10 块驱动器又分别与 10 块锁存器相连。 2. 2 块 LED 点阵的行分别与 2 块驱动器相连，而这 2 块锁存器又与 2 块锁存器相连。 苏州大学本科生毕业设计（论文） 9 3. 单片机的 P3 口是用给锁存器的锁存和选通引脚提供控制信号的。 因为 P3 端口数不够，所以需要用三块锁存器进行主从分级。 单片机的 P0 口连上 3 块所存器， 3 块所存分别连上上述的 12 块锁存器，每块连上 4 块，进行主从分级。 4. 20 块 LED 点阵的行分别与所对应的行依次相连，列分别与所对应的列依次相连。 5. 单片机的 P3 口是用给锁存器的锁存和选通引脚提供控制信号的， P1 口进行按键的扫描控制， P0 口负责给 LED 显示屏的行和列提供控制信号。 6. 如果我们给 行和列都提供高电平时， LED 灯不亮。 给列提供高电平，行提供低电平时， LED 也不能 亮。 如图 22 所示的是锁存器与驱动器连接的电路连接方 式 图 22 锁存器与驱动器连接的电路连接方式 单片机的连线如图 23 所示： 苏州大学本科生毕业设计（论文） 10 图 23 51单片机最小系统的连接电路图 连接在单片机上的锁存器的电路连接如图 24 所示： 图 24 单片机外围锁存器电路连接图 从图 31,32,33 中我们不难看出，单片机的 P3 口是控制锁存器的，而 P0 口是给锁存器输入数据的。 用于控制行的锁存器和驱动模块的连接图如图 25 所示： 图 25 控制行的锁存器与驱动器的连线图 2 LED 点阵的连线如图 26 所示： 苏州大学本科生毕业设计（论文） 11 图 26 LED点阵引脚连线图 从图 31,34,35 中，我们可以知道 LED 点阵的行和列是如何连在驱动器上的。 方案二的设计 在方案二中我们把 LED 点阵按逆时针旋转了 90176。 来进行使用（如图 36）。 此时 COL为行， ROW 为列。 设计方案如下： 1. 10 块 LED 点阵的列分别与 10 块锁存器相连，由于单片机端口不够，所以 10 块锁存器分成两组，每 5 块与一块锁存器相连，形成主从形式。 2. 2 块 LED 点阵的行分别与 2 块驱动器相连， 2 块驱动器分别与 2 块锁存器相连。 3. 20 块 LED 点阵的行分别与所对应的行依次相连，列分别与所对应的列依次相连。 4. 单片机 P 、 、 ~ 口给锁存器的锁存控制引脚提供控制信号， 至 连接按键， P0 口输出数据。 5. 当我们给 行和列都提供高电平时， LED 灯不亮。 给行提供高电平，给列提供低电平时， LED 也不 亮。 主从结构的锁存器连线如图 27 所示： 图 27 主从结构的锁存器连线图 LED 点阵连线如图 28 所示： 苏州大学本科生毕业设计（论文） 12 图 28 LED点阵连线图 驱动器的连线如图 28 所示： 图 29 LED显示屏行上的驱动器与锁存器连线图 按键连线如图 210 所示： 图 210 按键连线图 单片机连线如图 211 所示： 苏州大学本科生毕业设计（论文） 13 图 211 单片机连线图 方案三的设计 方案三中所使用的 LED 点阵放置的方式与方案二相同。 具体设计方案如下： 1. 10 块 LED 点阵的列分别与 10 块锁存器相连， 10 块所存器进行串联。 2. 2 块 LED 点阵的行分别与 2 块驱动器相连， 2 块驱动器分别与 2 块锁存器相连。 3. 20 块 LED 点阵的行分别与所对应的行依次相连，列分别与所对应的列依次相连。 4. 单片机 P 、 、 ~ 口给锁存器的锁存控制引脚提供控制信号， 至 连接按键， P0 口输出数据。 5. 当给 行和列都提供高电平时， LED 灯不亮。 给行提供高电平时，给列提供低电平时，LED 才能 亮。 串联结构的锁存器的接线图如图 212 所示： 苏州大学本科生毕业设计（论文） 14 图 212 串联结构的锁存器的接线图 LED 点阵连线图如图 213 所示： 图 213 LED点阵连线图 驱动器连线图如图 214 所示： 图 214 驱动器连线图 方案的对比与选择 方案的对比如表 21 所示： 苏州大学本科生毕业设计（论文） 15 表 21 方案对照表 方案 简述 统计 优点 缺点 方案一 1. 行用了 2 块驱动器然后连上了 2块锁存器。 2. 列用了 10 块驱动器，再连上 10 块驱动器。 3. 单片机只与 3 块锁存器相连，而这三块锁存器则与12 块二级锁存器构成主从连接的电路结构。 总共用了15 块锁存器和 12 块驱动器。 1. 用的单片机端口资源较少。 2. 在不确定驱动器驱动能力的情况下，可以保证电路功率足够。 1. 这个电路比较的复杂，而且它所用器件也太多了，焊接很繁杂。 2. 电路排版困难。 3. 程序编写比较难，程序编写逻辑复杂容易出错。 4. 焊接比较烦，难度大，出问题后难查。 方案二 1. 行用了 2 块驱动器分别与 2 块锁存器相连。 2. 列与 10 块锁存器相 连，然后与 2 块锁存器进行主从连接。 总共用了12 块锁存器和 2块驱动器。 1. 所用器件较少，电路排版简单，连线比较轻松。 2. 程序编写简单，逻辑清晰，便于检测。 1. 电路比较于方案三稍复杂，器件稍多 2. 编写程序时时序较方案三多。 方案三 1. 行用了 2 块驱动器分别与 2 块锁存器相连。 2. 列与 10 块锁存器相连， 10 块锁存器进行串联 总共用了10 块锁存器和 2块驱动器。 1. 所用器件最少，电路最为简单，连线排版最轻松。 2. 程序编写简单。 时序少。 1. 编写程序时相对于方案二逻辑条理不够清晰，检查程序时不够方便。 选择 经过测量与查找资料发现 2 块驱动器足以驱动，而由于方案一电路过于复杂所以不宜选择。 方案二和方案三皆可，各有优缺点，我选择的苏州大学本科生毕业设计（论文） 16 方案是方案二。 第 节 主要元器件的介绍 器件的种类 经设计和研究，本课题所需要的器件需要单片机，驱动器， LED 点阵，电阻和锁存器。 器件种类如表 22 所示： 表 22 所用器件及基本参数一览表 AT89S52 单片机的介绍 AT89S52 是使用 Intel 公司的高密度非易失性存储器技术研制的一种具有低功率高性能特点的 CMOS8 位微型控制器，它能与 80C51 产品兼容，而且具备 8K 的可编程 Flash器件名称 器件型号 器件功能 基本参数 单片机 AT89C52 通过编程对电路进行控制 个可编程 I/O 口线 +5V 12MHz 驱动器 ULN2803APG 为电路提供功率 1. 最高承受电压为 50V 2. 最大电流 500MA 3. 包含 8 个 NPN 达林顿管 锁存器 74HC574 使单片机在 I/O 口的到充分利用 1. 电压范围为 2. 输入钳位电流为 177。 20mA LED 点阵 SZ410788K 发光，组成汉字 *8 ，共阳 2*2cm 苏州大学本科生毕业设计（论文） 17 存储器。 它的引脚如图 215 所示： 图 215 AT89C52 单片机引脚图 各引脚功能如表（按逆时针） 23 所示： 表 23 AT89C52 引脚功能表 引脚 功能 第二功能 P1 端口 8 位双向 I/O 口，有内部上拉电阻。 T2 作为定时器 /计数器 T2 的外部计数输入，时钟输出。 T2EX 作为 T2 的捕捉 /重载触发信号和方向控制。 MOSI 在 系统编程 用。 MISO 在 系统编程 用。 SCK 在 系统编程 用。 RST 复位输入。 晶振工作时，持续输入两个高电平，使其复位。 P3 端口 8 位双向 I/O 口，有内部上拉电阻。 RXD 串行通信输入。 TXD 串行通信输出。 外部中断 0 输入。 外部中断 1 输入。 T0 计时计数器 0 输入。 苏州大学本科生毕业设计（论文） 18 引脚 功能 第二功能 T1 计时计数器 1 输入。 外部数据存储器的写入信号。 外部数据存储器的读取信号。 XTAL2 震荡器反相放大器输出端 XTAL1 内部时钟工作电路的输入以及震荡反相放大器的输入端 GND 电源地端，接地 P2 端口 8 位双向 I/O 口，有内部上拉电阻。 为 AT89S52 扩充外接程序存储。