AT89C51单片机LED显示器的设计
AT89C51单片机LED显示器的设计[20200128191403]
摘 要
本文的主要内容是基于单片机AT89C51控制无线传输的LED点阵汉字显示器设计的实现。它主要依靠于AT89C51来控制，并用一些外围驱动电路来驱动LED点阵进行显示。利用AT89C51单片机本身强大的功能，可以很方便的实现单片机与PC机间的数据传输及存储，并能利用软件方便的进行显示内容的各种变化。点阵广告屏广泛的应用于医院、机场、银行、学校、出租车等场所，现实中具有很强的应用性。
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关键字:单片机；LED点阵显示；无线传输
一、引言 1
（一）LED发展前景及意义 1
（二）课题研究的主要内容 2
二、系统硬件设计方案 3
（一）设计方案 3
1.显示器主控制器选择 4
2.驱动电路设计方案 5
3.通信方案 5
4.无线传输方案 6
（二）主要芯片简介 6
1.单片机AT89C51 6
2.74HC154芯片 7
3.ULN2803芯片 8
4.74HC595芯片 9
三、硬件设计 9
（一）系统框图 9
（二）控制单元设计 10
（三）行驱动电路设计 11
（四）列驱动电路设计 11
（五）数据存储电路设计 12
（七）无线发送接收模块设计 14
四、软件设计 15
（一）系统软件方案 15
（二）主程序流程图 16
（三）子程序设计 18
五、总结 19
附录1 硬件原理图 22
附录2系统程序 24
一、引言
（一）LED发展前景及意义
LED显示屏（LED display）：又叫电子显示屏 ，是由LED点阵 组成，通过某种颜色的灯的亮灭来显示文字、图片，各部分组件都是模块化结构的显示器件 。通常由显示模块、驱动模块、通信系统、控制系统等组成。显示模块由LED灯组成的点阵构成，负责发光显示；驱动模块用来控制LED点阵的电流，使其发光正常；通信系统负责传输数据；控制系统通过控制相应区域的亮灭，可以让屏幕显示文字、图片等内容。LED显示屏不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境。
LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。
LED显示屏采用了低电压扫描驱动，具有耗电少、使用寿命长、成本低、亮度高、视角大、可视距离远、防水、规格品种多等优点，可以满足各种不同应用场景的需求，发展前景非常广阔，被公认为最具增长潜力也是发展最快的的LED应用市场。2008年LED显示屏市场规模约100亿元。随着北京奥运会、上海世博会、广州亚运会等重大赛会的举办和筹备，体育场馆、机场、车站、银行、医院、公共广场、商业场所、居民社区的大面积应用，LED显示屏的市场应用空间不断扩大。此外，已架设的大型LED显示屏幕每10年将历经一次换机潮，随着人们生活水平的提高，户外LED显示屏将逐渐应用于各个行业。
LED点阵显示屏的分类方法有很多种，根据构成方法分主要有两种。一种就是单显示型，就是把所需展示的广告信息烧写到EPROM芯片内，另一种就是可编程序型。这种显示屏在单片机内设置了字库、程序库，具有可编程序的能力，能进行内容可变，形式可变的多幅汉字显示。
目前，国内的LED点阵显示屏大部分是第一种单显示型，其显示的内容相对少而且简单，显示方法也比较单一。一般在产品出厂时，所要显示的内容就已经固定到了控制系统中的EPROM芯片。国内的另一种LED显示屏可编程序型LED显示屏，增加了显示屏系统可编程能力，另外显示内容以及显示方法都变得丰富起来，但也存在着更换显示内容不便的缺点。随着社会与经济的飞速发展，如今的广告牌都存在着显示内容丰富、信息量大、信息更换速度快等特点。因此传统的LED显示屏控制系统已经越来越不能满足需要。而利用PC机通信技术控制LED显示屏，则克服了这些特点则，具有显示内容丰富，信息更换方便、迅速等优点。
该设计课题一方面让我们能够掌握LED显示屏的基本显示原理和设计方法，对LED显示屏这个行业发展前景及方向有了较为深刻的了解和认识。另一方面使我们有机会对大学期间所学习的一些理论进行了实践，使我们对所学过的理论知识有了更深刻的理解。并且通过该设计课题掌握了51单片机的的软硬件开发工具的使用方法。为以后从事相关行业的工作积累了实际工作经验。目前我国的信息行业飞速发展，LED显示屏作为主要平面显示媒介的用途也越来越普遍。因此掌握LED显示屏的相关技术对我们来说意义重大，因此此课题对自己的专业技能以及未来就业都有非常现实与积极的意义。
（二）课题研究的主要内容
本文的主要内容是基于单片机AT89C51控制无线传输的LED点阵汉字显示屏设计的实现。它主要依靠于AT89C51来控制，并用一些外围驱动电路来驱动LED点阵进行显示。利用AT89C51单片机本身强大的功能，可以很方便的实现单片机与PC机间的数据传输及存储，并能利用软件方便的进行显示内容的各种变化，另一方面点阵广告屏广泛的应用于医院、机场、银行、学校、出租车等场所，所以汉字显示屏的设计现实中具有很强的应用性。所选用的AT89C51单片机是一种价格低廉但是高效的微控制器，单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。并且程序写入方便,使得整个系统的检查、维护、维修也十分的简单。除此之外，该设计对单片机I /O口的占用很少，便于对系统的功能进行扩展。该设计LED显示屏是以串行传输数据，动态扫描的方式实现同时显示4个16×16点阵汉字。利用74HC595 这款8位串行输入/输出移位寄存器来传输、锁存数据。用74HC154来实现对点阵的行选通。用ULN2803芯片来驱动LED点阵。通过PC上位机软件修改显示内容和显示效果等等。PC机与单片机之间的通信采用RS422通信标准来实现。因为采用串行传输数据的方法，使本系统的可扩展性得到提升，便于多个显示单元的级联。这样利用PC机就可以同时控制多个显示系统，把多个显示系统级联，就可以实现更大尺寸，更多显示内容的广告屏的显示。
二、系统硬件设计方案
（一）设计方案
LED显示屏对硬件质量的要求非常的高。为方便维护和检修，硬件电路设计时常常采用模块化的设计方法，如图1所示。
图1 硬件方案框图
根据显示系统的功能特点确定系统硬件由显示屏部分，控制部分，驱动部分，串口通信部分及无线传输部分五部分组成。上位机通过串口通信部分和无线传输部分向控制部分发送控制指令和显示内容代码，控制部分执行显示命令并将显示代码处理来控制显示部分的显示内容和显示方式。此显示电路采用扫描方式进行显示时，每行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个列驱动器。由行译码器给出行选通信号。先送出对应第1行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1行使其燃亮一定的时间，然后熄灭；再送出第2行的数据并锁存，然后选通第2行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；第16行之后，又重新燃亮第1行，反复轮回。当这样轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就能看到显示屏上稳定的图形。该方法能驱动较多的LED，控制方式较灵活，而且节省单片机的资源。
1.显示器主控制器选择
控制部分是本次设计的整个系统的核心部分，其功能为与上位机通信，接收上位机发送的数据和控制指令，并且控制显示部分来显示内容。其常用的电子设计方法有单片机、EDA技术等等。几种设计方法比较各有其特点：
单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。也就是说单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路 技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器 RAM、只读存储器ROM 、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器 等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制 电路、模拟多路转换器、A/D转换器 等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统 。另外单片机是依赖于程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的。
摘 要
本文的主要内容是基于单片机AT89C51控制无线传输的LED点阵汉字显示器设计的实现。它主要依靠于AT89C51来控制，并用一些外围驱动电路来驱动LED点阵进行显示。利用AT89C51单片机本身强大的功能，可以很方便的实现单片机与PC机间的数据传输及存储，并能利用软件方便的进行显示内容的各种变化。点阵广告屏广泛的应用于医院、机场、银行、学校、出租车等场所，现实中具有很强的应用性。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:单片机；LED点阵显示；无线传输
一、引言 1
（一）LED发展前景及意义 1
（二）课题研究的主要内容 2
二、系统硬件设计方案 3
（一）设计方案 3
1.显示器主控制器选择 4
2.驱动电路设计方案 5
3.通信方案 5
4.无线传输方案 6
（二）主要芯片简介 6
1.单片机AT89C51 6
2.74HC154芯片 7
3.ULN2803芯片 8
4.74HC595芯片 9
三、硬件设计 9
（一）系统框图 9
（二）控制单元设计 10
（三）行驱动电路设计 11
（四）列驱动电路设计 11
（五）数据存储电路设计 12
（七）无线发送接收模块设计 14
四、软件设计 15
（一）系统软件方案 15
（二）主程序流程图 16
（三）子程序设计 18
五、总结 19
附录1 硬件原理图 22
附录2系统程序 24
一、引言
（一）LED发展前景及意义
LED显示屏（LED
LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。
LED显示屏采用了低电压扫描驱动，具有耗电少、使用寿命长、成本低、亮度高、视角大、可视距离远、防水、规格品种多等优点，可以满足各种不同应用场景的需求，发展前景非常广阔，被公认为最具增长潜力也是发展最快的的LED应用市场。2008年LED显示屏市场规模约100亿元。随着北京奥运会、上海世博会、广州亚运会等重大赛会的举办和筹备，体育场馆、机场、车站、银行、医院、公共广场、商业场所、居民社区的大面积应用，LED显示屏的市场应用空间不断扩大。此外，已架设的大型LED显示屏幕每10年将历经一次换机潮，随着人们生活水平的提高，户外LED显示屏将逐渐应用于各个行业。
LED点阵显示屏的分类方法有很多种，根据构成方法分主要有两种。一种就是单显示型，就是把所需展示的广告信息烧写到EPROM芯片内，另一种就是可编程序型。这种显示屏在单片机内设置了字库、程序库，具有可编程序的能力，能进行内容可变，形式可变的多幅汉字显示。
目前，国内的LED点阵显示屏大部分是第一种单显示型，其显示的内容相对少而且简单，显示方法也比较单一。一般在产品出厂时，所要显示的内容就已经固定到了控制系统中的EPROM芯片。国内的另一种LED显示屏可编程序型LED显示屏，增加了显示屏系统可编程能力，另外显示内容以及显示方法都变得丰富起来，但也存在着更换显示内容不便的缺点。随着社会与经济的飞速发展，如今的广告牌都存在着显示内容丰富、信息量大、信息更换速度快等特点。因此传统的LED显示屏控制系统已经越来越不能满足需要。而利用PC机通信技术控制LED显示屏，则克服了这些特点则，具有显示内容丰富，信息更换方便、迅速等优点。
该设计课题一方面让我们能够掌握LED显示屏的基本显示原理和设计方法，对LED显示屏这个行业发展前景及方向有了较为深刻的了解和认识。另一方面使我们有机会对大学期间所学习的一些理论进行了实践，使我们对所学过的理论知识有了更深刻的理解。并且通过该设计课题掌握了51单片机的的软硬件开发工具的使用方法。为以后从事相关行业的工作积累了实际工作经验。目前我国的信息行业飞速发展，LED显示屏作为主要平面显示媒介的用途也越来越普遍。因此掌握LED显示屏的相关技术对我们来说意义重大，因此此课题对自己的专业技能以及未来就业都有非常现实与积极的意义。
（二）课题研究的主要内容
本文的主要内容是基于单片机AT89C51控制无线传输的LED点阵汉字显示屏设计的实现。它主要依靠于AT89C51来控制，并用一些外围驱动电路来驱动LED点阵进行显示。利用AT89C51单片机本身强大的功能，可以很方便的实现单片机与PC机间的数据传输及存储，并能利用软件方便的进行显示内容的各种变化，另一方面点阵广告屏广泛的应用于医院、机场、银行、学校、出租车等场所，所以汉字显示屏的设计现实中具有很强的应用性。所选用的AT89C51单片机是一种价格低廉但是高效的微控制器，单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。并且程序写入方便,使得整个系统的检查、维护、维修也十分的简单。除此之外，该设计对单片机I /O口的占用很少，便于对系统的功能进行扩展。该设计LED显示屏是以串行传输数据，动态扫描的方式实现同时显示4个16×16点阵汉字。利用74HC595 这款8位串行输入/输出移位寄存器来传输、锁存数据。用74HC154来实现对点阵的行选通。用ULN2803芯片来驱动LED点阵。通过PC上位机软件修改显示内容和显示效果等等。PC机与单片机之间的通信采用RS422通信标准来实现。因为采用串行传输数据的方法，使本系统的可扩展性得到提升，便于多个显示单元的级联。这样利用PC机就可以同时控制多个显示系统，把多个显示系统级联，就可以实现更大尺寸，更多显示内容的广告屏的显示。
二、系统硬件设计方案
（一）设计方案
LED显示屏对硬件质量的要求非常的高。为方便维护和检修，硬件电路设计时常常采用模块化的设计方法，如图1所示。
图1 硬件方案框图
根据显示系统的功能特点确定系统硬件由显示屏部分，控制部分，驱动部分，串口通信部分及无线传输部分五部分组成。上位机通过串口通信部分和无线传输部分向控制部分发送控制指令和显示内容代码，控制部分执行显示命令并将显示代码处理来控制显示部分的显示内容和显示方式。此显示电路采用扫描方式进行显示时，每行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个列驱动器。由行译码器给出行选通信号。先送出对应第1行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1行使其燃亮一定的时间，然后熄灭；再送出第2行的数据并锁存，然后选通第2行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；第16行之后，又重新燃亮第1行，反复轮回。当这样轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就能看到显示屏上稳定的图形。该方法能驱动较多的LED，控制方式较灵活，而且节省单片机的资源。
1.显示器主控制器选择
控制部分是本次设计的整个系统的核心部分，其功能为与上位机通信，接收上位机发送的数据和控制指令，并且控制显示部分来显示内容。其常用的电子设计方法有单片机、EDA技术等等。几种设计方法比较各有其特点：
单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。也就是说单片机是一种集成电路
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