基于单片机的电子广告牌设计

目录

前言----------------------------------------------------------------------------------3 第一章LED点阵电子广告牌的简介----------------------------------------6 1.1 LED电子广告牌的定义------------------------------------------------------6 1.2 LED电子广告牌的特点------------------------------------------------------6 1.3 LED电子广告牌应用--------------------------------------------------------7第二章LED电子广告牌的设计原理--------------------------------------8 2.1 16*64点阵屏原理-----------------------------------------------------------8 2.2 系统的主要结构-------------------------------------------------------------8第三章主要芯片简介及硬件电路设计------------------------------------10 3.1 STC89C52芯片简介-----------------------------------------------------------10 3.2 74HC154芯片简介-------------------------------------------------------------11 3.3 74HC595芯片简介-------------------------------------------------------------13 3.4 点阵简介----------------------------------------------------------------------14 3.5 16*64点阵屏构成------------------------------------------------------------15 3.6 单片机最小系统与说明及连接电路-----------------------------------------16 3.7 行驱动和列驱动--------------------------------------------------------------19 3.8 硬件设计注意事项-----------------------------------------------------------21第四章keil实现C代码与程序下载-------------------------------------22 4.1 字模软件的使用--------------------------------------------------------------22 4.2 字模软件的设置--------------------------------------------------------------22 4.3 程序代码字模表--------------------------------------------------------------23

4.4 延时函数----------------------------------------------------------------------24 4.5 主函数-----------------------------------------------------------------------25 4.6 显示屏扫描函数-------------------------------------------------------------26第五章调试及性能分析-----------------------------------------------------27

5.1 开发环境介绍----------------------------------------------------------------27 5.2 理论性能分析----------------------------------------------------------------27 5.3 系统调试---------------------------------------------------------------------28结束语-----------------------------------------------------------------------------29 致谢--------------------------------------------------------------------------------30主要参考文献--------------------------------------------------------------------31

前言

本设计提出了一个点阵显示屏的硬件及软件的整体设计，及其显示的整体控制。系统的硬件及软件均调试通过，具有可行性。而且成本低廉易于开发是一个方便实用的点阵显示系统。本设计以LED屏的显示电路和单片机控制电路为核心，利用单片机技术和汇编语言程序来实现LED点阵系统的汉字滚动显示。运用Protel 99se 软件对LED点阵显示进行了原理图编辑、PCB制版以及对分压式偏置电路放大器进行模拟分析,可看出,Protel 99se 是一个实用的EDA 工具,能帮助完成硬件设计，并且它提供的电路仿真器虽然简单但基本上能满足板级电路的设计要求。在设计、编译、仿真的实践过程中若能灵活运用Protel 99se ,扬长避短,总结经验,那么Protel 99se 总能解决许多实际问题,为设计带来方便。使用Keil C软件对程序进行编译和烧写，最后实验成功。设计方案的创新点是克服了原来固定显示的缺点，可以实现显示内容的实时更改，采用单片机降低了用电脑实现动态显示的成本。所设计的系统具备显示稳定、功耗低、寿命长、显示内容易改、显示方式丰富等优点，另外成本较低,电路与控制方案简洁明了，容易实现，具有应用推广价值。

基于单片机的电子广告牌设计

摘要

LED是指发光二极管，在某些半导体的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式点知发光原理制作的二极管叫发光二极管，简称LED。由于电子显示屏制作简单，安装方便，被广泛应用于各种公共场合，如公交汽车的报站器、广告屏以及公告牌等等。介绍的LED点阵电子显示屏，其功能有固定汉字、字母、数字的显示；平行左移、右移；固定信息的循环显示；显示屏的亮度连续可调；时间的显示和上位机对显示内容可修改的功能。

随着LED显示屏在广告传媒领域逐渐崭露头角，其控制系统也如雨后春笋，层出不穷。由于他的控制系统均是基于嵌入式处理器开发，所以单片机在其中也占有一席之地。但是，由于LED显示屏控制较复杂，特别是对于显示特殊效果，如循环移动、覆盖霓虹灯效果，要求处理器运算速度快、执行效率高。

关键词：STC89C52 74HC154（行驱动） 74HC595（列驱动）

LED点阵单片机C51 显示屏

Abstract

LED refers to light-emitting diodes that in some of the semiconductor PN junction, injection of minority carriers and majority carrier will take extra energy compound in the form of light energy released, which directly convert light energy. PN junction, minority carriers with reverse voltage to infuse, reason not to shine. This kind of use between points made luminous principle known as light-emitting diodes (leds), called diode LED. Because electronic display screen making simple, convenient installation, widely applied in all kinds of public occasions, such as the transit buses stops device, advertising screen and bulletin boards, etc. Introduction of LED dot matrix electronic display screen, its function has the fixed characters, letters, and digital display; Parallel moves left, right shift; Fixed information circulation display; Screen brightness continuous adjustable; Time displays and PC for display content can be modified to function

As the LED display in advertising media field, the control system of

up-and-coming also have mushroomed, emerge in endlessly. Because of his control system based on embedded processors are developed, so microcomputer in which also occupies a place. However, because the LED display control is more complex, especially for show special effects, such as cycle mobile, covering the neon effect, request a fast calculation speed, execution processor of high efficiency.

Keywords: AT89C52 74HC154 (line drive) 74HC595 (column drive) LED lattice mcu c51 Display

第一章LED点阵电子广告牌的简介

1.1LED电子广告牌的定义

2011全球知名市场研究权威尼尔森公司将户外LED显示屏称之为继电视、电脑、手机之后的“第四屏”。LED电子广告牌作为一种新颖的电子动态图文点阵显示屏，是一种置于大众中可自功连续工作的信息发布媒体，是一种可烘托气氛、装点环境的精彩点缀，是一种在消费最前沿吸引万千眼球的广告利器。无论个体经商户到大品牌的厂商都能利用LED电子滚动显示屏来吸引客户、介绍产品、彰显品脾和装饰环境，为商家创造更大的财富。

1.2LED电子广告牌的特点

LED显示屏具有色彩鲜艳、亮度高、寿命长、工作稳定可靠等优点，在许多行业都得到了广泛的应用，如在车站、码头、商场、银行等公共场所将LED?显示屏用于信息发布。目前LED 显示屏的种类越来越多,从使用场合及亮度考虑可分为室内和室外屏，从扫描方式可分为动态扫描显示屏和静态扫描显示屏。LED发光显示器是单片机应用产品中常用的一种物美价廉的输出设备，其主要优点是在于降低成本。提高可靠性和易于实现。而简易的LED电子广告板的设计主要是通过运用单片机控制系统去实现对汉字的显示，以及汉字的上下滚动和左右移动，完成对三维立体的设计显示。在我国改革开放之后，随着国民经济的增长，对公众场合发布信息的需求强烈，LED显示屏的出现适应了这一市场需求，LED显示技术得到了高速发展，LED显示屏幕可以显示变化的数字、文字、图形图像，不仅可以用于室内环境，还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。日光灯与传统日光灯比较有如下优点：

（1）环保，无污染。传统的日光灯中含有大量的水银蒸汽，如果破碎水银蒸汽会挥发到大气中。LED日光灯不使用水银，且不含铅汞，对环境起到保护作用。LED日光灯公认为二十一世纪的绿色照明。

（2）高效转换，减少发热。传统灯具会产生大量热能，而LED灯具则是把电能全都转换为光能，不会造成能源的浪费。而且对文件，衣物也不会产生褪色现象。

（3）清静舒适，没有噪音。LED灯具不会产生噪音，对于使用精密电子仪器的场所为上上之选。适用于图书馆，办公室之类的场所。

（4）光线柔和，保护眼睛。传统的日光灯使用的是交流电，所以每秒钟会产生100-120次的频闪。LED灯具是把交流电直接转换为直流电，不会产生闪烁现象。

（5）无紫外线，不吸引蚊虫。LED灯具不会产生紫外线，因此不会象传统的灯具那样，有很多蚊虫围绕在灯源旁边。室内会变得更加干净卫生整洁。

（6）电压可调。传统的日光灯是通过镇流器释放的高电压来点亮的，当电压降低时则无法点亮。而LED灯具在一定范围的电压之内都能点亮，还能调整光亮度。

（7）节省能源，寿命更长。LED日光灯的耗电量不到传统日光灯的三分之一，寿命也是传统日光灯的10倍，可以长期使用而无需更换，减少人工及相关费用，更适合于难以更换的场所。

（8）坚固牢靠，长久使用。LED灯体本身使用的是环氧树脂而非传统的玻璃，更坚固牢靠，即使砸到地板上LED也不会轻易损坏，可以放心使用。另外更便于运输。

LED点阵电子显示屏是集微电子技术、计算机技术、信息处理技术与一体的大型显示屏系统。本系统所采用的是16*64点阵LED图文显示屏，①显示汉字和各种常见字符等信息，可广泛应用于各种场所。具有结构简单、安装方便、字型美观、图案清析。采用高性能单片机控制，性能稳定，可靠性高，具有掉电保护功能，并且可以完全脱机运行。②大屏幕显示系统一般是由多个LED点阵组成的小模块以搭积木的方式组合而成的，每一个小模块都有自己的独立的控制系统，组合在一起后只要引入一个总控制器控制各模块的命令和数据即可，这种方法既简单而且具有易展、易维LED电子广告牌应用

1.3LED电子广告牌应用

“激情盛会，和谐亚洲”，令人期待的第16届亚洲运动会于2010年11月12日至27日在中国广州举办。在广州海心沙岛亚运会开闭幕式主场，坐落着四艘气势磅礴的“亚运之舟”，分别由上下两块LED风帆组成一艘船，共八块风帆并列组成了开闭幕式演出的背景。每块LED风帆屏宽30米，安装高度86米，显示面积达8000平米，为当今界显示面积最大的led显示屏。

有PH10、PH12、PH16、PH20、PH25、PH31.5，可以播放各种视频，可显示图象和文字，影像画面清晰、各种计算机信息、图形、图画及二、三维动画等，存储数据信息容量大，并具有同步显示功能。可应用于大型广场、金融、税务、工商、邮电、体育、户外广告、厂矿企业、大型体育场馆、交通运输、教育系统、车站、码头、机场、商场百货大楼、医院、宾馆大厦、银行、演唱会现场、证券市场、建筑市场、酒店会议室、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。

第二章LED电子广告牌的设计原理

2.1 16*64点阵屏原理

点阵内部结构及外形如下，16*64点阵共由1024个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一行置1电平，某一列置0电平，则相应的二极管就亮；如要将第一个点点亮，则9脚接高电平13脚接低电平，则第一个点就亮了；如果要将第一行点亮，则第9脚要接高电平，而（13、3、4、10、6、11、15、16）这些引脚接低电平，那么第一行就会点亮；如要将第一列点亮，则第13脚接低电平，而（9、14、8、12、1、7、2、5）接高电平，那么第一列就会点亮。

一般我们使用点阵显示汉字是用的16*16的点阵宋体字库，所谓16*16，是每一个汉字在纵、横各16点的区域内显示的。也就是说得用四个8*8点阵组合成一个16*16的点阵。如下图所示，要显示“你”则相应的点就要点亮，由于我们的点阵在列线上是低电平有效，而在行线上是高电平有效，所以要显示“你”字的话，它的位代码信息要取反，即所有列（13~16脚）送(1111011101111111，0xF7，0x7F)，而第一行（9脚）送1信号，然后第一行送0。再送第二行要显示的数据（13~16脚）送(1111011101111111，0xF7，0x7F)，而第二行（14脚）送1信号。依此类推，只要每行数据显示时间间隔够短，利用人眼的视觉暂停作用，这样送16次数据扫描完16行后就会看到一个“你”字；第二种送数据的方法是字模信号送到行线上再扫描列线也是同样的道理。同样以“你”字来说明，16行（9、14、8、12、1、7、2、5）上送（0000000000000000，0x00，0x00）而第一列（13脚）送、“0”。同理扫描第二列。当行线上送了16次数据而列线扫描了16次后一个“你”字也就显示出来了。

2.2 系统的主要结构