(仅供参考)基于单片机的LED显示屏毕业设计

南京理工大学

毕业设计说明书(论文)

作者:学号：104909252039

教学点:

专业:机电一体化

电子广告屏

题目:基于单片机的LED

(姓名)(专业技术职务)

南京理工大学

毕业设计（论文）评语学生姓名：

班级、学号：104909252039

题目：基于单片机的LED电子广告屏

综合成绩：

指导者评语：

该同学能在老师的严格要求下顺利完成整个毕业设计工作和论文的撰写，论文研究价值一般，工作量基本符合要求。文题基本相符，论点不突出，论据不够充分，语言表达一般，格式基本符合规范要求，参考了一定的文献资料，未见明显抄袭现象，论文无独立见解，其时效性一般。建议评定成绩及格，可以参加答辩。

指导者(签字)：

2011年5月15日

毕业设计（论文）评语

评阅者评语：

论文选题的研究价值与实践指导意义一般，基本符合专业培养目标，能够达到综合训练目标，题目难度较小，工作量一般。文章篇幅完全符合规定，内容基本完整，但缺乏个人见解，有部分内容与他人雷同，层次结构安排一般，语言表达一般，格式基本符合规范要求，建议评定成绩及格，可以参加答辩。

评阅者(签字)：

2011年5月15日

答辩委员会（小组）评语：

论文构思一般，有一定的工作量，体现了作者基本的专业基础知识，但创新性较差，答辩中思路基本清晰，陈述基本流畅，问题回答基本准确，但有个别问题回答不准确。经投票，答辩委员会一致通过论文答辩，评定成绩及格。

答辩委员会（小组）负责人(签字)：

2011年5月18日

摘要：基于单片机AT89C51介绍了一种简单的16*16LED汉字显示屏的设计与制作过程，内容包括LED汉字显示屏的硬件电路，PCB设计，汇编语言程序设计与调试等方面，涉及到单片机电子产品设计与制造过程中各个环节，硬件电路由AT89C51单片机控制器，LED显示屏行列驱动电路以及LED点阵显示屏3部分组成。通过汉字字模点阵数据批量生成软件来实现汉字点阵，采用汇编语言对单片机进行操作并在Proteus软件的基础上对结果进行了仿真，得到了汉字点阵效果图。实验结果表明，在单片机显示领域的设计开发中Proteus软件具有重要的实用价值，可以大幅缩短开发周期，节约开发成本。能帮助广大电子爱好者了解汉字的点阵显示原理，认识单片机的基本结构，工作原理及应用方法，并提高单片机知识技术的运用能力。

关键词：单片机LED点阵汉字显示

Title sigle chip control electronic advertisement screen

Abstract

This article based on sigle chip AT89C51introduces akind of16*16LED Chinese character display screen design and making process,it includes the hardware circuit of LED Chinese character display screen design of print circuit board,assemble language programmer design and debugging and so on,it cimers down to each tache of the process of design and manufacture of sigle chip electronical maunfacture，The hardware circuits include three parts:AT89C51,driving circuits of row and LED column and LED display,The software functions were realized by assembly language after dot-matrix made.The physical circuits have been welded and the right dot-matrix display was realized.The results show the Proteus software application is an important practical value in the design of MCU,which will greatly shorten the development cycle and save development costs.It can help the general electronic loving knowing and understanding the principle of Chinese lattice displaying,also can help everbody to know the basec structure,the principle of work and the application method of MCU,and enhance the utilization ability of MCU knowledge and technology. Keywords:single chip LED lattice Chinese character display

本科毕业设计说明书（论文）第I页共I页

目次

1课题简介 (1)

1.1引言 (1)

1.2电子广告屏发展趋势 (1)

1.3电子广告屏的社会价值 (2)

2设计方案 (4)

2.1LED与LCD选择的方案论证 (4)

2.1.1LED LCD简介 (4)

2.2.2LED LCD的区别与选择 (5)

3硬件电路设计 (7)

3.1硬件电路组成及工作原理 (7)

3.1.1元器件选择 (7)

3.1.2单片机简介 (7)

3.2硬件电路图 (13)

3.2.1时钟电路 (14)

3.2.2复位电路 (14)

3.2.3按键选择电路 (15)

3.2.4显示电路 (16)

4软件设计 (18)

4.1汉字的点阵显示原理及字库代码获取方法 (18)

4.2Proteus软件仿真及程序设计 (22)

结束语 (31)

致谢 (32)

参考文献 (33)

附录动态显示程序清单 (34)

图1 (37)

1课题简介

1.1引言

在大型商场、车站、码头、地铁站以及各类办事窗口等越来越多的场所需要用LED点阵显示图形和汉字。LED行业已成为一个快速发展的新兴产业，市场空间巨大，前景广阔。随着信息产业的高速发展，LED显示作为信息传播的一种重要手段，已广泛应用于室内外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所，例如户内外公共场所广告宣传、机场车站旅客引导信息、公交车辆报站系统、证券与银行信息显示、餐馆报价信息豆示、高速公路可变情报板、体育场馆比赛转播、楼宇灯饰、交通信号灯、景观照明等。显然，LED显示已成为城市亮化、现代化和信息化社会的一个重要标志。

本文基于单片机(AT89C51)讲述了16×16LED汉字点阵显示的基本原理、硬件组成与设计、程序编译与下载等基本环节和相关技术。

本设计的汉字点阵显示主要由AT89C51单片机，LED显示管，时钟电路，复位电路等组成。本设计中采用动态显示，由16*16LED数码管显示汉字。可通过输入不同汉字代码显示不同的汉字，可通过时钟电路调节汉字显示时间。随着单片机应用越来越普及，各种以汉字显示为媒介的场所将逐渐被LED显示屏所取代。通过本次设计应重点掌握16*16LED汉字显示的硬件组成及软件编程，在原理图绘制中应注意线路的接法及各引脚的功能。

1.2电子广告屏发展趋势

LED显示屏是八十年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体，它利用发光二极管构成的像素单元组成面积显示内容，具有可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、亮度高、性价比高、使用成本低、性能稳定等特点。在短短的二十来年内，迅速成长为室外大屏幕显示的主流产品，在户外信息显示流域中具有无可替代的作用。

户外LED小屏幕广告是21世纪广告业开展的趋向，是存在音频功效的户内里广告展现装备，属国内抢先的下科技产品。当装备外观新鲜奇特，其体积可随便调剂，

不只能播搁音视频广告节目，而且四面借否拆流动灯箱广告位，各政府皆激励推广应用户外LED屏，陆续撤消帆布广告、灯箱广告审批。户内LED屏非帆布广告、灯箱广告的幻想替换产品，能带来社会效率和丰盛的经济效益。

我国LED显示屏产业在规模发展的同时，产品技术革故鼎新，不断坚持比拟进步前辈的程度。90年代初便具有了成生的16级灰度256色视频节制技术及无线远控等国际进步前辈程度技术，近年在全彩色LED显示屏、256级灰度视频掌握技术、散群无线节制、多级群控技术等方面均有国内进步前辈、达到国际火平的技术和产品呈现；LED显示屏掌握公用大规模集成电路也已由国内企业开产生产并得到当用。

1.3电子广告屏的社会价值

(1)时效性

在市繁华地理位置安装室外大屏幕,这就意味着人民群众可以及时了解到政府和企业所需公布的公众信息，如：政府颁布的新的法律法规、商务研讨会、招商会、展览会、紧急或灾害性天气预报、企业的形象及产品展示、经营理念、创业思路等。

（2）强迫性

凡是经过市繁华地段的人群，LED彩色大屏幕都会不可避免的闯入他们的视线，这就决定了屏幕信息欣赏的不可避免性，因此一旦出现这种视频信息，其视觉冲击力和强迫欣赏性无疑会相当之大。

（3）反复性

由于每天经过市繁华路段的人有几十万人次，每年每人上百次，这样一来LED 全彩色大屏幕信息欣赏的有效频次非常之高，到达率高达100％。

（4）公益性

LED彩色大屏幕作为繁华区域互动的信息发布平台，它除了展示政府和企业所发布的信息外，还可以编排大量娱乐、旅游、电视新闻、天气预报等公益信息，说明LED彩色大屏幕公益性很强，它将会成为提高政府办事透明化、拉近与人民群众距离的重要信息显示平台。

（5）趋向性

目前，世界已经有许多国际城市安装使用LED彩色大屏幕，并取得了良好的社会效益和经济效益。其中国内的上海、北京、广州、深圳及香港对LED彩色大屏幕的应用最为广泛，这些代表中国经济发展的同时也引导着媒介时尚，LED彩色大屏幕经这些城市的成功运作而渐成趋势。

由于户外显示屏的自由性很高，再加上LED全彩色大视频全天播放，使客户的广告可以重复多次的传播给目标群体，使目标群体更容易记得客户的产品和品牌，加上LED全彩色大视频所处的繁华商业位置、低廉的广告费用，制作简单、发布便捷，适合广大商家、商户。尤其是LED大视屏内的商家，其发布广告优势最为明显，最能直接刺激目标群体产生购买欲望。

2设计方案

2.1LED与LCD选择的方案论证

2.1.1LED LCD简介

LCD的全称是Liquid Crystal Display，即液晶显示器。LCD的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。

LED显示屏（LED panel）：LED就是light emitting diode，发光二极管的英文缩写，简称LED。它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，其大概的样子就是由很多个通常是红色的小灯组成，靠灯的亮灭来显示字符。用来显示文字、图形、图象、动画、行情、视频、录相信号等各种信息的显示屏幕。LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组成。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图象并茂，以实室外显示屏时、同步、清晰的信息流传方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录相、电视、VDD节目和现场实况。LED显示屏显示画脸色彩艳丽，立体感强，静如油画，动如影戏，广泛应用于金融、税务、工商、邮电、体育、广告、厂矿企业、交通运输、教育系统、车站、船埠、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、竞拍行、工业企业管理和其它公共场所。LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图象；不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具备投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。LED之所以受到广泛重视而得到迅速度完成长，是与它本身所具备的优点分不开的。这些优点归纳综合起来是：亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、生存的年限长、耐冲击和性能不变。LED的成长远景极为广阔，今朝正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光匀称性，可靠性、全色化方向发室外LED显示屏报价展。LED显示屏的分类1、按颜色基色可以分为单基色显示屏:单一颜色（红色或绿色）。双基色显示屏：红和绿双基色，256级灰度、可以显示65536种颜色。全彩色显示屏：红、绿、蓝三基色，256级灰度的全彩色显示屏可以显示一千六百多万种颜色。2、按显示部件分类LED数码显示屏：显示

部件为7段码数码管，适于制作时钟屏、利率屏等，显示数字的电子显示屏。LED 点阵图文显示屏：显示部件是由很多匀称排列的发光二极管组成的点阵显示板块，适于播放文字、图象信息。LED视频显示屏：显示部件是由很多发光二极管组成，可以显示视频、动画等各种视频文件。3、按使用场合分类室内显示屏：发光点较小，一般Φ3mm--Φ8mm，显示平面或物体表面的大一般几至十几平方米。室外显示屏：平面或物体表面的大一般几十平方米至几百平方米，亮度高，可在阳光下工作，具备防风、防雨、防水功效。4、按发光点直径分类室内屏：Φ3mm、Φ3.75mm、Φ5mm、室外屏：Φ10mm、Φ12mm、Φ16mm、Φ19mm、Φ20mm、Φ21mm、Φ22mm、Φ26mm室外屏发室外led显示屏光的基本单元为发光筒，发光筒的原理是将一组红、绿、蓝发光二极管封在一个分子化合物塑料筒内共同发 5.显示方式有静态、横向骨碌、垂直骨碌和翻页显示等。单块板块控制驱动12块（最多可控制24块）8X8点阵，共16X48点阵（或32X48点阵），是单块MBX7219（或PS7219、HD7279、ZLG7289及8279等类似LED显示驱动板块）的12倍（或24倍）！可采用“级联”的方式组成肆意点阵大显示屏。显示效果好，功耗小，且比采用MBX7219电路的成本更低。LED显示屏检验方法，一看屏体规格，外观，平整度，屏内的连线等二看屏点亮后坏点，在不在不范围以内，（一般来说现在的屏基本上没有了）色差一致性，显示文字是否正常，显示屏图片等，全彩的要全屏打白的颜色，红，绿，蓝。

LED的全称是Lighy Emitting Diode，即发光二极管。LED是一种半导体固体发光器件，它是利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合引起光子发射而产生光。LED可以直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。

2.2.2LED LCD的区别与选择

LCD是液晶显示屏，主要是用来做面显示的，它本身不发光，然后通过电流使屏幕产生各种颜色的浑浊现象，后置一个光源来透过前面的LCD面板使人看到图案。LED 是发光二极管，它本身是点光源，就是说发出来的光不是一个面，而是一个点。也有用LED做显示屏的，相对于液晶显示屏来说，LED适合于室外以及室内大屏幕观看距离稍微远一点的情况，因为LED显示屏的分辨率肯定远远小过LCD。LCD更适合做电脑液晶电视器、手机显示屏之类的应用。

目前有所谓的电脑LED显示屏，说的意思是显示屏仍然是通过液晶屏来显示图

案，但是液晶屏后面的光源采用的是LED。算是两者的一个综合吧。

LED技术与LCD相比，LED在亮度、功耗、可视角度和刷新速率等方面，都更具优势。LED与LCD的功耗比大约为10:1，而且更高的刷新速率使得LED在视频方面有更好的性能表现。利用LED技术，可以制造出比LCD更薄(地球上最薄的LED电视是三星的6.5mm!)、更亮、更清晰的显示效果，拥有广泛的应用前景。

简单地说，LCD与LED是两种不同的显示技术，LCD是由液态晶体组成的显示屏，而LED则是由发光二极管组成的显示屏。LED技术与LCD相比，LED在亮度、功耗、可视角度和刷新速率等方面，都更具优势，基于LED的各种优势所以本设计采用LED 作为显示屏。

3硬件电路设计

3.1硬件电路组成及工作原理

3.1.1元器件选择

本设计所需元器件如表1所示。

表1元器件选择元器件编号

规格参数作用简介U1

AT89C51核心控制芯片LED1

16*16LED 点阵组成汉字显示屏IC2

74HC1544线-16线译码器IC3,IC4

1KΩ排阻上拉电阻R1

200Ω复位电路R2

1KΩC1

22Ηf/16νK1

按键开关X1

12MHZ 晶振时钟电路C2,C3

20pF R3,R4,R5,R6

200Ω按键选择电路K2,K3，K4，K5

按键开关PCB 板

10cm*10cm 环氧板元件承载体

3.1.2单片机简介单片微型计算机简称单片机,指集成在一块芯片上的计算机，具有结构简单、控

制功能强、可靠性高体积小和价格低等优点，在航空航天地质石油冶金采矿和机械电子等领域都发挥了巨大作用。

单片机是把中央处理器CPU、存储器、定时器I/O端口电路等一些计算机的主要功能部件集成在一块电路芯片上的微型计算机。

单片机的应用主要基于其控制功能，由于单片机具有集成度高、体积小、可靠性高、价格低和易实现产品化等特点，特别适合应用于测量和控制领域，可分为单片应用和多机应用，归纳其来可分为以下机方面：

（1）智能化仪器仪表中的应用

（2）工业测量控制中的应用

（3）在交通、军事、计算机网络和通信技术领域中的应用

（4）保安报警、办公自动化领域的应用

（5）日常生活和家用电器领域的应用

AT89C51单片机简介

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一

种灵活性高且价廉的方案。

（1）主要特性：

·与MCS-51兼容

·4K字节可编程闪烁存储器

寿命：1000写/擦循环

数据保留时间：10年

·全静态工作：0Hz-24Hz

·三级程序存储器锁定

·128*8位内部RAM

·32可编程I/O线

·两个16位定时器/计数器

·5个中断源

·可编程串行通道

·低功耗的闲置和掉电模式

·片内振荡器和时钟电路

（2）管脚说明：

VCC：供电电压。

GND：接地。

P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当