单片机控制动态扫描文字显示系统的设计
2015年 3 月 01 日目录
一、引言 3
Abstract
With the development of society and culture, LED display systems in more and more applications are widely used, such as hospitals, transportation, schools, advertising, stations and other public places. The design of microcontroller as the core, combined with driver chips, completed a LED dot matrix display dynamic scanning text design, the main contents include power modules, clock module, reset module, line drive module, column drive module, communication module, display module design and write software programs, and the use of simulation software Protues the functions of the system. The whole design has a low cost, good display, stable performance characteristics, has some practical value and promotion *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
of significance.
Key Words: SCM; LED display; dynamic scanning
一、引言
（一）课题研究的意义和目的
LED又叫做发光二极管，是一种固体半导体器件，可以直接转化成光源。由于LED的成本低、性能稳定，广泛应用于显示屛、交通信号、阅读器、家用电器、汽车以外的刹车等。经过多次的改进，LED发光率有了较大的提升，并且它的单色性好、窄谱，可以直接发出彩色的光。又因为LED具有高亮度、寿命长、功耗低、启动速度快、功率小、无频闪，不易产生视觉疲劳等优势，应用于各种领域。
LED被广泛用于车站，红绿灯信号，宣传等等，也可应用于电子手机、手表、POS机等。目前，LED最普遍的是在照明中使用, 已经呈现逐步取代白炽灯和荧光灯的趋势。
（二）LED的基本原理
LED的核心成分是PN结，因此它具有正向，反向阻断，击穿特性。半导体有两部分组成，一部分是P型半导体，另一部分是N型半导体，P型半导体空穴多，N型半导体电子多，N型半导体电子起主要作用，这两种半导体连接起来就构成了一个PN结。当电流流过PN结时，P区中就会有电子产生，此时，其中电子跟空穴中和，会发出能量，这种能量以光子的形式产生的，这就是LED发光的原理。PN结的材料决定光的波长是什么颜色。
（三）主要研究内容及研究步骤
本次设计拟完成一款基于单片机控制动态扫描文字显示系统的设计 ，主要研究内容包括：
1）确定LED文字动态显示系统设计参数；
2）完成基于单片机AT89C52动态扫描文字的硬件电路设计；
3）完成基于单片机AT89C52动态扫描文字的软件部分设计；
4）对设计结果进行仿真并完成实物制作。
预期成果包括：
1）能实现动态扫描显示文字，每次显示2个字符，连续滚动显示；
2）按下独立按钮，程序跳转成显示另一段文字；
3）仿真完成所有预期参数；
4）完成实物制作，并在16*32显示屏上点阵显示；
二、硬件设计
（一）原理框图
硬件部分由4个功能模块组成：单片机主控电路，显示电路，行驱动电路，列驱动电路，如图 1所示：
图 1 原理框图
系统采用AT89C52单片机控制74HC595实现列驱动和74HC154实现行驱动,从而动态显示字符，每次最多显示5个字符。在一个中型电路74HC595译码器是使用最广泛的。如果低电平有效，在实现逻辑函数时，输出不能接收或门及或非门（由于只有一个低电平，另外都是高电平）；74HC595解码器需求已有使能端，从而使输出端必须能够处理，否则无法实现需要的逻辑功能。需要最大限度地在74 HC595芯片微机系统在扩大资源发挥了重要作用。74HC595芯片微控制器系统极大地限制了资源的扩张起到了一定作用。芯片74HC154能接受四位高有效二进制地址输入，也可用于两个输入 使能门电路可用于译码器选通，消除解码“错误的信号”，也用在解码器可以延长。
（二） AT89C52单片机
1、用AT89C52为核心控制器件，其主要技术特征如表1所示：
表1 AT89C52单片机的主要技术和特性
2、外部引脚
AT89C52单片机是8位的通用微处理器，使用业界标准的PDIP封装AT89C52引脚图准C51为核心，内部功能和引脚配置8xc52一般，主要用于收敛控制功能。特性包括集成的内部控制寄存器，数据RAM，以及外部接口初始化和其它特征，红外线接收器和解码器板的通信和红外遥控信号给CPU等。主要引脚有：XTAL1（19脚），XTAL2（18脚），振荡器输入和输出端口，外部12MHz晶振。 RST / VPD（9英尺）复位输入口，复位电路有一个外部电阻电容。 VCC（40脚）和VSS（20脚）的电源端口，所述正极和负极端子，分别接在+ 5V电源。 P0-P3为可编程通用I / O引脚，其功能是通过使用软件来定义，在本文中，P0口（32-39脚）被定义为控制端口N1，N1被连接到相应的端口，13脚定义红外线输入，10个脚和11英尺定义I2C总线控制端口连接到SDAS N1（18脚），SCLS（19脚）的端口12脚，28脚，28脚 定义为握手口功能，终端连接到CPU板对应的功能，在当前的系统中，用于检测和和控制功能状态。见图2：
图2 外部引脚
（三）时钟电路和复位电路
1、时钟电路
时钟电路由两个电容和一个晶振组成，它的作用是用来产生时钟频率。如图3所示：
当单片机AT89C52的复位引脚RST两个周期出现高电平，微控制器将被重置。如果RST一直居于单片机复位期间的高电平。在复位操作的基本形式分为上电复位和复位开关。如图4所示:
图4 复位电路
上电时，C3等效于短路，在正常操作期间微控制器复位，当按下复位按钮，微控制器复位。
（四）驱动电路
1、芯片74HC595介绍
四、系统调试
通过软件编写过后，再对其进行调试，检查设计结果是否能到达要求。
一、引言 3
Abstract
With the development of society and culture, LED display systems in more and more applications are widely used, such as hospitals, transportation, schools, advertising, stations and other public places. The design of microcontroller as the core, combined with driver chips, completed a LED dot matrix display dynamic scanning text design, the main contents include power modules, clock module, reset module, line drive module, column drive module, communication module, display module design and write software programs, and the use of simulation software Protues the functions of the system. The whole design has a low cost, good display, stable performance characteristics, has some practical value and promotion *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
of significance.
Key Words: SCM; LED display; dynamic scanning
一、引言
（一）课题研究的意义和目的
LED又叫做发光二极管，是一种固体半导体器件，可以直接转化成光源。由于LED的成本低、性能稳定，广泛应用于显示屛、交通信号、阅读器、家用电器、汽车以外的刹车等。经过多次的改进，LED发光率有了较大的提升，并且它的单色性好、窄谱，可以直接发出彩色的光。又因为LED具有高亮度、寿命长、功耗低、启动速度快、功率小、无频闪，不易产生视觉疲劳等优势，应用于各种领域。
LED被广泛用于车站，红绿灯信号，宣传等等，也可应用于电子手机、手表、POS机等。目前，LED最普遍的是在照明中使用, 已经呈现逐步取代白炽灯和荧光灯的趋势。
（二）LED的基本原理
LED的核心成分是PN结，因此它具有正向，反向阻断，击穿特性。半导体有两部分组成，一部分是P型半导体，另一部分是N型半导体，P型半导体空穴多，N型半导体电子多，N型半导体电子起主要作用，这两种半导体连接起来就构成了一个PN结。当电流流过PN结时，P区中就会有电子产生，此时，其中电子跟空穴中和，会发出能量，这种能量以光子的形式产生的，这就是LED发光的原理。PN结的材料决定光的波长是什么颜色。
（三）主要研究内容及研究步骤
本次设计拟完成一款基于单片机控制动态扫描文字显示系统的设计 ，主要研究内容包括：
1）确定LED文字动态显示系统设计参数；
2）完成基于单片机AT89C52动态扫描文字的硬件电路设计；
3）完成基于单片机AT89C52动态扫描文字的软件部分设计；
4）对设计结果进行仿真并完成实物制作。
预期成果包括：
1）能实现动态扫描显示文字，每次显示2个字符，连续滚动显示；
2）按下独立按钮，程序跳转成显示另一段文字；
3）仿真完成所有预期参数；
4）完成实物制作，并在16*32显示屏上点阵显示；
二、硬件设计
（一）原理框图
硬件部分由4个功能模块组成：单片机主控电路，显示电路，行驱动电路，列驱动电路，如图 1所示：
图 1 原理框图
系统采用AT89C52单片机控制74HC595实现列驱动和74HC154实现行驱动,从而动态显示字符，每次最多显示5个字符。在一个中型电路74HC595译码器是使用最广泛的。如果低电平有效，在实现逻辑函数时，输出不能接收或门及或非门（由于只有一个低电平，另外都是高电平）；74HC595解码器需求已有使能端，从而使输出端必须能够处理，否则无法实现需要的逻辑功能。需要最大限度地在74 HC595芯片微机系统在扩大资源发挥了重要作用。74HC595芯片微控制器系统极大地限制了资源的扩张起到了一定作用。芯片74HC154能接受四位高有效二进制地址输入，也可用于两个输入 使能门电路可用于译码器选通，消除解码“错误的信号”，也用在解码器可以延长。
（二） AT89C52单片机
1、用AT89C52为核心控制器件，其主要技术特征如表1所示：
表1 AT89C52单片机的主要技术和特性
2、外部引脚
AT89C52单片机是8位的通用微处理器，使用业界标准的PDIP封装AT89C52引脚图准C51为核心，内部功能和引脚配置8xc52一般，主要用于收敛控制功能。特性包括集成的内部控制寄存器，数据RAM，以及外部接口初始化和其它特征，红外线接收器和解码器板的通信和红外遥控信号给CPU等。主要引脚有：XTAL1（19脚），XTAL2（18脚），振荡器输入和输出端口，外部12MHz晶振。 RST / VPD（9英尺）复位输入口，复位电路有一个外部电阻电容。 VCC（40脚）和VSS（20脚）的电源端口，所述正极和负极端子，分别接在+ 5V电源。 P0-P3为可编程通用I / O引脚，其功能是通过使用软件来定义，在本文中，P0口（32-39脚）被定义为控制端口N1，N1被连接到相应的端口，13脚定义红外线输入，10个脚和11英尺定义I2C总线控制端口连接到SDAS N1（18脚），SCLS（19脚）的端口12脚，28脚，28脚 定义为握手口功能，终端连接到CPU板对应的功能，在当前的系统中，用于检测和和控制功能状态。见图2：
图2 外部引脚
（三）时钟电路和复位电路
1、时钟电路
时钟电路由两个电容和一个晶振组成，它的作用是用来产生时钟频率。如图3所示：
当单片机AT89C52的复位引脚RST两个周期出现高电平，微控制器将被重置。如果RST一直居于单片机复位期间的高电平。在复位操作的基本形式分为上电复位和复位开关。如图4所示:
图4 复位电路
上电时，C3等效于短路，在正常操作期间微控制器复位，当按下复位按钮，微控制器复位。
（四）驱动电路
1、芯片74HC595介绍
四、系统调试
通过软件编写过后，再对其进行调试，检查设计结果是否能到达要求。
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