基于51单片机的LED点阵显示屏系统的设计.doc

基于51单片机的LED点阵显示屏系统的设计 摘 要 本文介绍了一款以单片机AT89S51为控制器的LED点阵显示屏系统的设计。该系统可实现中英文字符的显示和动态特效显示。并且可以通过级连的方式来扩大显示屏幕的尺寸以达到增加显示内容的目的。系统采用PC机作为上位机，上位机向单片机发送控制命令和上位机所存储的显示代码，AT89S51单片机接收并处理PC机的控制命令以及显示代码，由显示驱动模块驱动一个16×16分辨率的LED点阵显示屏的扫描显示。PC机与单片机之间的通信采用RS—232C通信标准来实现。所选用的AT89S51单片机具有价格低廉程序写入方便的特点使得整个系统方便维护和检修。除此之外，该系统只占用了单片机少量的I /O口和内存，为系统留下了功能扩展的空间。 关键字：AT89S51；LED点阵显示；串行通信 目 录 摘 要 I 引 言 1 1 LED的概述 2 1.1 LED的特点 2 1.2 研究LED的现状及发展趋势 2 1.2.1 我国LED产业发展现状 2 1.2.2 LED显示屏的发展趋势 3 2 方案论证与选择 4 2.1 系统硬件方案 4 2.1.1 显示屏主控制器 4 2.1.2 通信系统 6 2.1.3 LED点阵显示屏 6 2.1.4 硬件设计方案 7 2.2 系统软件方案 8 2.2.1 单片机编程语言 8 2.2.2 系统软件编译器介绍 9 2.2.3 上位机控制传输软件 9 3 系统硬件设计 11 3.1 硬件整体设计概述及功能分析 11 3.2 控制单元设计 12 3.2.1 AT89S51简介 12 3.2.2 控制系统设计 13 3.3 译码电路设计 15 3.3.1 串并转换器74LS164 15 3.3.2 锁存器74L373 16 3.4 驱动电路设计 17 3.4.1 行驱动电路设计 17 3.4.2 列驱动电路设计 18 3.5 通信系统硬件设计 18 3.6 电源设计 19 3.7 级连大屏幕LED显示屏 20 4 系统软件设计 23 4.1 程序设计 23 4.2 显示程序的设计 24 4.2.1 LED显示屏的显示方式 24 4.2.2 点阵数据表达方式 25 4.3 通信程序的设计 28 5 系统调试 31 5.1 系统硬件部分调试方法 31 5.1.1 短路与虚焊检测 32 5.1.2 上电测试 32 5.1.3 串口调试 32 5.2 系统软件调试方法 33 5.3 系统联合调试及结果 34 5.4 调试结果分析 34 结 论 36 致 谢 37 参考文献 38 附 录 39 引 言 该设计课题使我们能够掌握LED显示屏的基本显示原理和设计方法，对LED显示屏这个行业有了较为深刻的了解和认识。并且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新的认识。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发展迅速，作为主要平面显示媒介的LED显示屏的作用也越练越广泛，相关的从业人员也会越来越紧缺。但同时应该清楚的认识到我国的LED技术虽然发展迅速但和世界先进水平还有一定的差距。因此此课题不论是对自己的就业还是对我国LED显示技术的发展都有非常现实与积极的意义。 论文主要内容针对设计题目的特点，作者对论文的内容和结构将做如下安排： （1）初步方案的论证和选择 搜集题目的有关资料，并参照目前通用的设计思想和设计方法拟定几套设计方案进行分析比较。最终选定了以PC机为上位机，单片机为核心控制器件，外加译码电路和驱动电路的设计方案。 （2）方案实现 以设计方案为指导思想选择合适的器件来实现这一思想，选择器件时要从功能和电气特性两方面来选择和论证。经过对比选择选定AT89S51单片机为核心控制器件，由串并转换器74LS164和锁存器74LS373为译码电路器件，三极管8550和ULN280为驱动电路器件。论文列出了详细的器件参数和在系统中的连接使用方法。 （3）软件编写 根据硬件特点和设计要求，软件选用C语言编写。程序按功能分为静态显示、动态显示、通信等几个功能上相对独立的模块。然后按照所划分的模块逐个编写和调试，最后将独立的模块整合起来。 （4）验证与测试 调试分为硬件调试、软件调试和系统联合调试几步来进行。在硬件调试中发现有单片机端口驱动能力不足、驱动电路工作不稳定等问题。在软件调试中出现程序整合工作不协调等问题。通过分析，查找找出了问题原因并设法将其解决。（5）结论 设计完成后对设计中所遇到的问题、经验教训、以及自己的想法进行总结。  LED