STC89C52的LED旋转屏设计与实现
目 录
引 言 1
一、系统总体方案的设计 1
（一）系统总方案 1
1. 控制模块 1
2. 通信模块 2
3. 串行通信 2
4. 显示模块 2
二、系统硬件的设计 3
（一）控制单元设计 3
1. C51芯片的选择 3
2. STC89C51RC简介 3
(二）供电模块方案的选择 4
（三）稳压整流电路 5
（四）驱动电路 6
三、系统软件设计 6
（一）单片机编程语言 6
（二）主程序设计 7
（三）定时中断控制程序设计 7
四、安装与调试 8
（一）安装 8
（二）排除故障 9
（三）程序的烧录 9
（四）调试 10
结论 11
致谢 12
参考文献 13
附 录 14
引 言
本次所设计是C52的单片机作为核心，用全部的资源来开发芯片，可以使设计实验的完成。要达到设计实验现象，还应根据人体的视觉暂留现象，使得旋转出字符。
LED旋转屏不动时，所有的发光二极管都是一样的距离排列的，当红外LED的收发器转到对应的地方，可以收到LED的电平发生了变化，实现最初的显示。全程通过低电流的电压来带动电机，是在电机上的完成设计的电路实现所需要的旋转运作，通过C语言的程序设计来控制处于飞快旋转中单片机上对应的引脚电平高低，来实现在二极管在旋转出现文字图案的效果。
在现实中LED显示屏已经进入我们日常生活，传统显示屏会有一个问题就是它往往 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
需要使用大量的LED。而旋转LED屏大大节省了LED的消耗，并且在显示方面更加的新颖、绚丽，这也收到了广大商户的使用，在军事上也有作用如预警侦查、雷达干扰等。
在未来LED的应用会走向更全面化、更标准化、更节能化的方向发展，在以后我们会见到更加丰富的LED的产品来装饰我们的生活。
一、系统总体方案的设计
（一）系统总方案
本设计的单片机控制旋转LED屏由于要高速旋转，对所有的硬件要求都十分的高，设计分成三个模块，分别是控制模块、通信模块、显示模块。
图1模块框图
1. 控制模块
控制模块是这个设计的主要部分，其功能是为给单片机发送所要的数据和控制整体完成所有的指令，控制LED显示部分显示要的内容，关键器件是单片机。
单片机的价格有高有低，这很大程度的满足了不同人群的需求，在手提式产品中也有很大的用武之地。
2. 通信模块
通信模块最关键的是在设计上要简便、成熟，可以应用实际。在PC上的通信本次设计选用的是串行通信。
3. 串行通信
串信通信数据是一位一位顺序传输，只要用几根杜邦线就可进行传输，串行传输的速度慢，但是传送的距离很长，因此串行适用于长距离但对于速度的要求不高的时候。在串行发送时，数据都是一位一位顺序传输的，单PC内的数据传送和处理是并行的。因此,当PC接受信号是，一定要把串行数据转换成并行数据。
这次的设计就是选用这种串行通信将PC，因此上编的程序传输到单片机上，来控制二极管的亮灭。
4. 显示模块
本次设计的显示屏是高速旋转的2排每排16个发光二极管组成，他们组成了一圈移动的光幕，字符在上移动，这种显示现象根据人体的视觉暂留现象。
人的眼睛在观察事物的时候，当光学信号传送到人体的大脑神经细胞，需要通过一会的间隔时间，当光源信号结束的时候，视觉所产生的实体形象并不会马上的消失，这种视觉现象叫“后像”，而这整体的现象学术上叫做“视觉暂留”。想要在人体大脑中留下一副流畅的图案就需要每秒钟至少刷新图画25帧。
本设计的LED显示部分与传统的LED显示不同，传统的LED显示是于点阵显示屏组成，显示原理是LED点阵逐行进行一个又一个的循环点亮显示，只要每次显示刷新频率达到一定值，人的眼睛就可以看到一副完整的图画，而本次设计的是旋转式扫描显示组成，也是应用了人体的视觉暂留现象，这个LED显示屏是2排的发光二极管平行纵向排列在一起，要显示所需内容只要转动显示屏，配合发光二极管在程序控制下的亮灭就可以显示内容，旋转LED原理如图2所示。
图2 旋转LED原理图
二、系统硬件的设计
显示系统具体设计主要由通信系统，单片机系统，显示驱动电路和2×16点阵排列屏五部分组成。具体操作和工作流程为，用串行下载借助PC上的下载软件向单片机载人控制指令和显示代码内容，下载完毕后，给系统上电，执行控制指令，处理显示代码将显示内容通过I/O口输出并且控制各个I/O端口电平变化，最后由显示驱动电路进行电压和电流的处理，达到需要的电压和电流，使LED显示屏显示出内容。
根据硬件的所有的功能，再查阅各种资料后得出最终硬件原理图如图4所示。
图4硬件原理图
（一）控制单元设计
1. C51芯片的选择
2. STC89C51RC简介
STC89C51RC是国内宏晶科技有限公司设计生产的具有超强抗干扰、高速、低功耗、指令代码与传统的8051单片机完全兼容的增强型8051单片机
性能特点：
1．增强型6时钟/机器周期，12时钟/机器周期 8051 CPU；
2．工作电压：5.5V - 3.4V (5V单片机)/ 3.8V — 2.0V (3V单片机)；
3.工作频率范围：0—40MHz,相当于普通8051的 0—80 MHz,实际工作频率可达48MHz；
4.用户应用程序空间 4K/ 8K/ 13K/ 20K/ 32K/ 64K 字节；
5.片上集成1280字节/512字节 RAM；
6.通用I/O口（32个/36个）。复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口） P0口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口时，需加上拉电阻；
7.ISP（在系统可编程）/IAP(在应用可编程），不需要通过专用编程器或仿真器，直接通过串口（P3.0/P3.1)直接下载到所用的程序中；
8.EEPROM功能。
STC89C51RC封装图如图5所示。
图5 芯片封装图
在这用上拉电阻把每个I/O口和LED灯依次连接起来，并且把所有的二极管的正极连接在5V稳压整流电源的正端，以确保+5V的驱动电压，来构成完整的驱动电路，电路图如图8所示。
图10定时中断流程图
结论
我的这次设计并不是一次创新课题，在我之前就有旋转的LED显示屏。此次毕业设计在参考以前的参考设计后，对我的课题有了基本原则的了解，设定了整体的方案，对我设计内的所有模块进行对比选择，再通过软件的调试，证明了本次设计的可行性。
引 言 1
一、系统总体方案的设计 1
（一）系统总方案 1
1. 控制模块 1
2. 通信模块 2
3. 串行通信 2
4. 显示模块 2
二、系统硬件的设计 3
（一）控制单元设计 3
1. C51芯片的选择 3
2. STC89C51RC简介 3
(二）供电模块方案的选择 4
（三）稳压整流电路 5
（四）驱动电路 6
三、系统软件设计 6
（一）单片机编程语言 6
（二）主程序设计 7
（三）定时中断控制程序设计 7
四、安装与调试 8
（一）安装 8
（二）排除故障 9
（三）程序的烧录 9
（四）调试 10
结论 11
致谢 12
参考文献 13
附 录 14
引 言
本次所设计是C52的单片机作为核心，用全部的资源来开发芯片，可以使设计实验的完成。要达到设计实验现象，还应根据人体的视觉暂留现象，使得旋转出字符。
LED旋转屏不动时，所有的发光二极管都是一样的距离排列的，当红外LED的收发器转到对应的地方，可以收到LED的电平发生了变化，实现最初的显示。全程通过低电流的电压来带动电机，是在电机上的完成设计的电路实现所需要的旋转运作，通过C语言的程序设计来控制处于飞快旋转中单片机上对应的引脚电平高低，来实现在二极管在旋转出现文字图案的效果。
在现实中LED显示屏已经进入我们日常生活，传统显示屏会有一个问题就是它往往 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
需要使用大量的LED。而旋转LED屏大大节省了LED的消耗，并且在显示方面更加的新颖、绚丽，这也收到了广大商户的使用，在军事上也有作用如预警侦查、雷达干扰等。
在未来LED的应用会走向更全面化、更标准化、更节能化的方向发展，在以后我们会见到更加丰富的LED的产品来装饰我们的生活。
一、系统总体方案的设计
（一）系统总方案
本设计的单片机控制旋转LED屏由于要高速旋转，对所有的硬件要求都十分的高，设计分成三个模块，分别是控制模块、通信模块、显示模块。
图1模块框图
1. 控制模块
控制模块是这个设计的主要部分，其功能是为给单片机发送所要的数据和控制整体完成所有的指令，控制LED显示部分显示要的内容，关键器件是单片机。
单片机的价格有高有低，这很大程度的满足了不同人群的需求，在手提式产品中也有很大的用武之地。
2. 通信模块
通信模块最关键的是在设计上要简便、成熟，可以应用实际。在PC上的通信本次设计选用的是串行通信。
3. 串行通信
串信通信数据是一位一位顺序传输，只要用几根杜邦线就可进行传输，串行传输的速度慢，但是传送的距离很长，因此串行适用于长距离但对于速度的要求不高的时候。在串行发送时，数据都是一位一位顺序传输的，单PC内的数据传送和处理是并行的。因此,当PC接受信号是，一定要把串行数据转换成并行数据。
这次的设计就是选用这种串行通信将PC，因此上编的程序传输到单片机上，来控制二极管的亮灭。
4. 显示模块
本次设计的显示屏是高速旋转的2排每排16个发光二极管组成，他们组成了一圈移动的光幕，字符在上移动，这种显示现象根据人体的视觉暂留现象。
人的眼睛在观察事物的时候，当光学信号传送到人体的大脑神经细胞，需要通过一会的间隔时间，当光源信号结束的时候，视觉所产生的实体形象并不会马上的消失，这种视觉现象叫“后像”，而这整体的现象学术上叫做“视觉暂留”。想要在人体大脑中留下一副流畅的图案就需要每秒钟至少刷新图画25帧。
本设计的LED显示部分与传统的LED显示不同，传统的LED显示是于点阵显示屏组成，显示原理是LED点阵逐行进行一个又一个的循环点亮显示，只要每次显示刷新频率达到一定值，人的眼睛就可以看到一副完整的图画，而本次设计的是旋转式扫描显示组成，也是应用了人体的视觉暂留现象，这个LED显示屏是2排的发光二极管平行纵向排列在一起，要显示所需内容只要转动显示屏，配合发光二极管在程序控制下的亮灭就可以显示内容，旋转LED原理如图2所示。
图2 旋转LED原理图
二、系统硬件的设计
显示系统具体设计主要由通信系统，单片机系统，显示驱动电路和2×16点阵排列屏五部分组成。具体操作和工作流程为，用串行下载借助PC上的下载软件向单片机载人控制指令和显示代码内容，下载完毕后，给系统上电，执行控制指令，处理显示代码将显示内容通过I/O口输出并且控制各个I/O端口电平变化，最后由显示驱动电路进行电压和电流的处理，达到需要的电压和电流，使LED显示屏显示出内容。
根据硬件的所有的功能，再查阅各种资料后得出最终硬件原理图如图4所示。
图4硬件原理图
（一）控制单元设计
1. C51芯片的选择
2. STC89C51RC简介
STC89C51RC是国内宏晶科技有限公司设计生产的具有超强抗干扰、高速、低功耗、指令代码与传统的8051单片机完全兼容的增强型8051单片机
性能特点：
1．增强型6时钟/机器周期，12时钟/机器周期 8051 CPU；
2．工作电压：5.5V - 3.4V (5V单片机)/ 3.8V — 2.0V (3V单片机)；
3.工作频率范围：0—40MHz,相当于普通8051的 0—80 MHz,实际工作频率可达48MHz；
4.用户应用程序空间 4K/ 8K/ 13K/ 20K/ 32K/ 64K 字节；
5.片上集成1280字节/512字节 RAM；
6.通用I/O口（32个/36个）。复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口） P0口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口时，需加上拉电阻；
7.ISP（在系统可编程）/IAP(在应用可编程），不需要通过专用编程器或仿真器，直接通过串口（P3.0/P3.1)直接下载到所用的程序中；
8.EEPROM功能。
STC89C51RC封装图如图5所示。
图5 芯片封装图
在这用上拉电阻把每个I/O口和LED灯依次连接起来，并且把所有的二极管的正极连接在5V稳压整流电源的正端，以确保+5V的驱动电压，来构成完整的驱动电路，电路图如图8所示。
图10定时中断流程图
结论
我的这次设计并不是一次创新课题，在我之前就有旋转的LED显示屏。此次毕业设计在参考以前的参考设计后，对我的课题有了基本原则的了解，设定了整体的方案，对我设计内的所有模块进行对比选择，再通过软件的调试，证明了本次设计的可行性。
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