LED点阵中文显示系统的设计
LED点阵中文显示系统的设计[20200410140002]
摘要
本篇文章详细阐述了LED中文显示系统的构思与显示方式。通过电路设计详细介绍了电路的驱动原理和显示的设计，为之后硬件电路的构思设计与调试奠定了理论基础。
该体系由单片机来控制整体系统的运转，选用逐行扫描的方法完成汉字的显示。整个系统分为两大体系：LED汉字显示系统及其控制系统。控制系统主芯片是STA12C5A60S2，是整个体系的中枢，再利用C语言编程下载完成对单片机各引脚的控制；LED汉字显示系统由驱动电路和显示电路组成，汉字显示屏的行扫描由74HC573译码器输出控制，列驱动由ULN2803控制，动态控制行列驱动电路之后就可以实现汉字的显示功能。
基于单片机的LED显示屏已成为人们的生活环境美化，生活环境提高，城市亮化，现代化和信息化社会的重要标志。 LED灯在大型市场，车站，船埠，地铁站，各类管理窗口等地涌现。 LED显示系统已然成为一个飞速发展的新兴行业，市场潜力非同一般。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:单片机LED点阵显示屏C语言编程
目 录
1. 绪论1
1.1 课题研究背景1
1.2 课题研究内容2
1.3 方案论证与选择2
1.3.1 控制部分方案选择2
1.3.2 显示部分方案选择3
1.4 系统软件方案与选择4
1.4.1 单片机编程语言选择4
1.4.2 系统软解编译工具选择4
2. 系统硬件设计5
2.1 最小系统设计5
2.1.1 单片机芯片5
2.1.2 复位电路设计6
2.1.3 晶振电路设计7
2.1.4 USB电源电路设计8
2.2 键盘电路设计8
2.3 显示电路设计9
2.3.1芯片介绍9
2.3.2电路设计11
3. 系统软件部分13
3.1 主程序设计13
3.1.1 主程序源程序14
3.2 键盘扫描设计16
3.3 显示程序设计17
3.3.1 汉字点阵码的生成17
3.3.2 显示源程序18
4. 系统调试21
4.1 Keil uVision321
4.2 STC-ISP简介22
4.2.1 软件功能22
4.2.2 软件应用流程22
4.3 硬件调试23
4.3.1 短路与虚焊检测23
4.3.2 上电测试23
4.4 Pcb板电路图24
4.5 硬件实物图24
4.6 系统工作图25
结束语26
参考文献27
附录1 原理图28
附录2 C语言程序29
致谢38
1. 绪论
LED，发光二极管，是一种半导体发光材料，发光材料的固体是半导体芯片，两端具有正向电压，载流子复合导致光子发光。LED能够直接发射出红橙黄绿青蓝紫的光。
我们要做一个LED汉字显示系统，其规格为16*16，通过这个显示系统显示特定的汉字，利用单片机原理，写入程序来显示“沈飞毕设”这四个汉字。
LED汉字显示多彩多样，你可以在各个场所看到它，如商场、车站、码头、医院、酒店、办公楼市场等。但在实际应用是考虑到显示屏成本的问题常采用一种动态扫描的显示方式。
随着我们国家经济的飞速发展，各种产业都在崛起。其中作为LED点阵显示这一行业是非常具有代表性的。这一行业属于各行业中的辅助行业，但也必不可少。在21世纪的今天，车站站台、医院、需要用汉字显示来代替口述的地方都会存在LED显示的身影。所以它的应用非常广泛，而且属于一种辅助行业。LED点阵显示这一产业凭借着寿命长，成本低，耗电量小，重量轻，显示量大这些优势，将在未来社会发展中扮演着重要的角色。
然而，当前国内的LED显示屏大多属于单显示，其内容少且单一。一般在出厂时已经被固定写入相应程序，可变通能力弱。当需要更换内容时就比较困难，这样类型的显示屏在试用范围上就受到了一定的限制。国内还有另外一张LED显示屏。这类汉字显示系统的屏幕编辑能力得到了提升，增强了显示效果，但也存在一些不方便的缺陷。但是随着经济发展，传统LED显示屏已经不能完全满足现在的需要。现在的广告牌需要显示更多内容，信息量巨大。所以需要更灵活多变的显示屏。本篇以STC12C5A60S2单片机为基础给我们介绍了LED的显示原理组成结构及设计技术。
1.1课题研究背景
LED汉字点阵显示屏是一种讯息传达形式，部分应用在所需显示信息较少的公共场合，由于单片机的LED显示成本低廉，效果良好，基本满足大部分客户之需求，因此被广泛采用。?
LED点阵显示是由一系列的发光二极管构成的显示装置，由半导体发光二极管来显示汉字的控制，其特点包括：低功耗，寿命长，成本低，亮度高，视角大，可视距离远。近年来在LED汉字显示屏所以的场所大致有邮局、银行、税务局、车站、机场、按键、海关、医院、体育馆等，实现了公告与宣传，汉字显示得到了普及。当前LED点阵显示屏当做消息传送的一种方式，已然成为都市信息现代化的象征。
1.2课题研究内容
整个体系的实现目标是显示汉字，用四块8×8的点阵组成16×16的点阵显示屏，以STA12C5A60S2为核心单片机软件扫描来控制所需点亮的点阵，来达到显示相应的汉字的目标。
剖析了控制电路与点阵，从而确定了LED显示屏组件；在对其控制模块的剖析之后，LED汉字显示的结构与驱动已经被我们所了解，以此来完成LED汉字显示的驱动以及显示文字。
1.3 系统硬件方案论证与选择
LED显示大部分为户外活动，所以对硬件的要求是非常高的。LED一般都会采用模块化的设计方式，这样的话检查和修理起来会变得非常方便。硬件计划选用模块化设计，不但需要满足模块自身功能，而且要能够和体系兼容。如图1-3所示,根据体系功能特点，确定体系的硬件由两部分组成：控制部分和显示部分。控制部分进行显示指令和显示代码处理控制显示内容和显示部分。
1.3.1 控制部分方案选择?
控制系统的功能是控制所有指令处理后控制显示其内容并且是整个体系的关键所在。?
单片机是一个集成的CPU，ROM，RAM，I/O端口的微型计算机。它常被称为微控制器（MCU）并且有很强的接口能力而且非常适合工业控制。单片机以CPU分有很多种类，有非常丰富的IO口，少量单片机还有A/D，PWM，函数发生器，键盘控制等。他们的价格也不同，极大满足了开发商的选择自由。此外，该芯片还具有低电压、低功耗的特点。近年来经过研发，CMOS单片机渐渐取代NMOS单片机及冰箱HMOS发展。供电电压由5V降至2V乃至1V，电流单位从mA降到μA，这大大加强了其在便携式产品中的应用。?
单片机由于技能门坎低，开发成本低这几个原因，所以特别适合初学者练习和使用。MCS-51、AVR、ARM、PIC等都是目前市面上比较常用的单片机。其中比较广泛的微控制器采用是具有合理硬件结构一级规范指令的51系列单片机，它的生产历史已经非常悠久了，所以具备了一定的生产优势，常被用作单片机练习的工具。由于设置使用IO的51系列脚非常简单，只要输入引脚使用时，只要引脚设置为高。当引脚用作输出脚时，高低都可以，所以设备选择51系列单片机。
1.3.2 显示部分方案选择
该系统包括至少能够显示一个字符点阵屏的显示以及驱动电路。由于MCU的I/O端口是有限的，所以我不能使用I/O端口启动LED点阵屏，需要单片机的I/O口扩展，提升单芯片实现并行输出的能力。
LED显示屏是由非常多的发光二极管组成，有两种方法：(一).用发光二极管逐个连接起来，如图1-1所示；(二).选择一个单一的大型二极管组成LED。8*8与16*16这两种格式的点阵应用比较广泛。在单个发光二极管损坏时，只要更换单个二极管大大降低了成本。但是接线较为复杂。而点阵模块正好相反，模块组成不用大量接线，但是当模块出现问题是，所有模块都必须跟着一起更换，这样就大大增加了维修的成本。?
两种方式做对比，确定采用模块组成的方式来制作一个LED点阵屏。为了避免模块的缺点，选择点阵小的模块是不错的规避风险的方式。综上所述，用四块8*8的模块来组成一个16*16的单字模块是比较合适的。
摘要
本篇文章详细阐述了LED中文显示系统的构思与显示方式。通过电路设计详细介绍了电路的驱动原理和显示的设计，为之后硬件电路的构思设计与调试奠定了理论基础。
该体系由单片机来控制整体系统的运转，选用逐行扫描的方法完成汉字的显示。整个系统分为两大体系：LED汉字显示系统及其控制系统。控制系统主芯片是STA12C5A60S2，是整个体系的中枢，再利用C语言编程下载完成对单片机各引脚的控制；LED汉字显示系统由驱动电路和显示电路组成，汉字显示屏的行扫描由74HC573译码器输出控制，列驱动由ULN2803控制，动态控制行列驱动电路之后就可以实现汉字的显示功能。
基于单片机的LED显示屏已成为人们的生活环境美化，生活环境提高，城市亮化，现代化和信息化社会的重要标志。 LED灯在大型市场，车站，船埠，地铁站，各类管理窗口等地涌现。 LED显示系统已然成为一个飞速发展的新兴行业，市场潜力非同一般。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:单片机LED点阵显示屏C语言编程
目 录
1. 绪论1
1.1 课题研究背景1
1.2 课题研究内容2
1.3 方案论证与选择2
1.3.1 控制部分方案选择2
1.3.2 显示部分方案选择3
1.4 系统软件方案与选择4
1.4.1 单片机编程语言选择4
1.4.2 系统软解编译工具选择4
2. 系统硬件设计5
2.1 最小系统设计5
2.1.1 单片机芯片5
2.1.2 复位电路设计6
2.1.3 晶振电路设计7
2.1.4 USB电源电路设计8
2.2 键盘电路设计8
2.3 显示电路设计9
2.3.1芯片介绍9
2.3.2电路设计11
3. 系统软件部分13
3.1 主程序设计13
3.1.1 主程序源程序14
3.2 键盘扫描设计16
3.3 显示程序设计17
3.3.1 汉字点阵码的生成17
3.3.2 显示源程序18
4. 系统调试21
4.1 Keil uVision321
4.2 STC-ISP简介22
4.2.1 软件功能22
4.2.2 软件应用流程22
4.3 硬件调试23
4.3.1 短路与虚焊检测23
4.3.2 上电测试23
4.4 Pcb板电路图24
4.5 硬件实物图24
4.6 系统工作图25
结束语26
参考文献27
附录1 原理图28
附录2 C语言程序29
致谢38
1. 绪论
LED，发光二极管，是一种半导体发光材料，发光材料的固体是半导体芯片，两端具有正向电压，载流子复合导致光子发光。LED能够直接发射出红橙黄绿青蓝紫的光。
我们要做一个LED汉字显示系统，其规格为16*16，通过这个显示系统显示特定的汉字，利用单片机原理，写入程序来显示“沈飞毕设”这四个汉字。
LED汉字显示多彩多样，你可以在各个场所看到它，如商场、车站、码头、医院、酒店、办公楼市场等。但在实际应用是考虑到显示屏成本的问题常采用一种动态扫描的显示方式。
随着我们国家经济的飞速发展，各种产业都在崛起。其中作为LED点阵显示这一行业是非常具有代表性的。这一行业属于各行业中的辅助行业，但也必不可少。在21世纪的今天，车站站台、医院、需要用汉字显示来代替口述的地方都会存在LED显示的身影。所以它的应用非常广泛，而且属于一种辅助行业。LED点阵显示这一产业凭借着寿命长，成本低，耗电量小，重量轻，显示量大这些优势，将在未来社会发展中扮演着重要的角色。
然而，当前国内的LED显示屏大多属于单显示，其内容少且单一。一般在出厂时已经被固定写入相应程序，可变通能力弱。当需要更换内容时就比较困难，这样类型的显示屏在试用范围上就受到了一定的限制。国内还有另外一张LED显示屏。这类汉字显示系统的屏幕编辑能力得到了提升，增强了显示效果，但也存在一些不方便的缺陷。但是随着经济发展，传统LED显示屏已经不能完全满足现在的需要。现在的广告牌需要显示更多内容，信息量巨大。所以需要更灵活多变的显示屏。本篇以STC12C5A60S2单片机为基础给我们介绍了LED的显示原理组成结构及设计技术。
1.1课题研究背景
LED汉字点阵显示屏是一种讯息传达形式，部分应用在所需显示信息较少的公共场合，由于单片机的LED显示成本低廉，效果良好，基本满足大部分客户之需求，因此被广泛采用。?
LED点阵显示是由一系列的发光二极管构成的显示装置，由半导体发光二极管来显示汉字的控制，其特点包括：低功耗，寿命长，成本低，亮度高，视角大，可视距离远。近年来在LED汉字显示屏所以的场所大致有邮局、银行、税务局、车站、机场、按键、海关、医院、体育馆等，实现了公告与宣传，汉字显示得到了普及。当前LED点阵显示屏当做消息传送的一种方式，已然成为都市信息现代化的象征。
1.2课题研究内容
整个体系的实现目标是显示汉字，用四块8×8的点阵组成16×16的点阵显示屏，以STA12C5A60S2为核心单片机软件扫描来控制所需点亮的点阵，来达到显示相应的汉字的目标。
剖析了控制电路与点阵，从而确定了LED显示屏组件；在对其控制模块的剖析之后，LED汉字显示的结构与驱动已经被我们所了解，以此来完成LED汉字显示的驱动以及显示文字。
1.3 系统硬件方案论证与选择
LED显示大部分为户外活动，所以对硬件的要求是非常高的。LED一般都会采用模块化的设计方式，这样的话检查和修理起来会变得非常方便。硬件计划选用模块化设计，不但需要满足模块自身功能，而且要能够和体系兼容。如图1-3所示,根据体系功能特点，确定体系的硬件由两部分组成：控制部分和显示部分。控制部分进行显示指令和显示代码处理控制显示内容和显示部分。
1.3.1 控制部分方案选择?
控制系统的功能是控制所有指令处理后控制显示其内容并且是整个体系的关键所在。?
单片机是一个集成的CPU，ROM，RAM，I/O端口的微型计算机。它常被称为微控制器（MCU）并且有很强的接口能力而且非常适合工业控制。单片机以CPU分有很多种类，有非常丰富的IO口，少量单片机还有A/D，PWM，函数发生器，键盘控制等。他们的价格也不同，极大满足了开发商的选择自由。此外，该芯片还具有低电压、低功耗的特点。近年来经过研发，CMOS单片机渐渐取代NMOS单片机及冰箱HMOS发展。供电电压由5V降至2V乃至1V，电流单位从mA降到μA，这大大加强了其在便携式产品中的应用。?
单片机由于技能门坎低，开发成本低这几个原因，所以特别适合初学者练习和使用。MCS-51、AVR、ARM、PIC等都是目前市面上比较常用的单片机。其中比较广泛的微控制器采用是具有合理硬件结构一级规范指令的51系列单片机，它的生产历史已经非常悠久了，所以具备了一定的生产优势，常被用作单片机练习的工具。由于设置使用IO的51系列脚非常简单，只要输入引脚使用时，只要引脚设置为高。当引脚用作输出脚时，高低都可以，所以设备选择51系列单片机。
1.3.2 显示部分方案选择
该系统包括至少能够显示一个字符点阵屏的显示以及驱动电路。由于MCU的I/O端口是有限的，所以我不能使用I/O端口启动LED点阵屏，需要单片机的I/O口扩展，提升单芯片实现并行输出的能力。
LED显示屏是由非常多的发光二极管组成，有两种方法：(一).用发光二极管逐个连接起来，如图1-1所示；(二).选择一个单一的大型二极管组成LED。8*8与16*16这两种格式的点阵应用比较广泛。在单个发光二极管损坏时，只要更换单个二极管大大降低了成本。但是接线较为复杂。而点阵模块正好相反，模块组成不用大量接线，但是当模块出现问题是，所有模块都必须跟着一起更换，这样就大大增加了维修的成本。?
两种方式做对比，确定采用模块组成的方式来制作一个LED点阵屏。为了避免模块的缺点，选择点阵小的模块是不错的规避风险的方式。综上所述，用四块8*8的模块来组成一个16*16的单字模块是比较合适的。
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