基于51单片机led点阵屏的设计
基于51单片机的点阵屏设计
1 引言
点阵显示是集微电子技术、计算机技术、信息处理于一体的新型显示方式。由于其具有色彩鲜艳，动态范围广，亮度高，寿命长，工作稳定可靠等优点。目前大多数的公交车招牌都是采用固定的板块显示，显示的信息量少，内容固定，修改站点信息比较麻烦，不能快速、便捷的更新站点信息。本文提出一种方案，采用LED点阵显示模块，克服了上述缺点，不仅可以静态的显示公交车站点信息，而且也可以通过动态滚动，从而增加信息显示的容量。为了醒目，还可以产生诸如闪动、滚动等显示效果。
1.1 车内显示器的发展现状
随着电子技术和计算机控制技术在客车上的日益广泛的应用，客车内的路牌显示器也经历了从灯光路牌、翻板式电子模块路牌、CRT显示、LCD液晶显示和LED 点阵显示等几种发展类型；显示信息也从固定内容发展到任意内容的多种显示方式；对显示信息的编辑、修改，也由遥控键盘有线通讯模式发展到用计算机编辑文字，在经专用无线控制器将其发射到各站点的通讯模式。以后的发展趋势是卫星定位系统站点显示器，客车内站牌显示器由天线、卫星定位模块、微处理器、LED点阵驱动电路、LED点阵站牌和电可擦写存储器构成。
目前在客车内广泛的显示器由LED点阵显示器和LCD液晶显示器，还有部分CRT 显示器，由于CRT显示器耗电量多、体积较大，且本质量较重，与LED点阵显示器和LCD液晶显示器相比，已处于下风，目前LED和LCD显示器成为现代人们选择之一，它们各有优缺点。LCD液晶显示器具有图像清晰、体积小、功耗低等优点，但它的成本高、亮度低、寿命短、可视距离和角度很有限。而LED显示屏具有亮度高、故障低、能耗少、使用寿命长、显示内容多样、显示方式丰富等优点。
1.2 LED点阵显示系统
点阵显示是集微电子技术、计算机技术、信息处理于一体的新型显示方式。由于其具有色彩鲜艳，动态范围广，亮度高，寿命长，工作稳定可靠等优点。目前大
多数的公交车招牌都是采用固定的板块显示，显示的信息量少，内容固定，修改站点信息比较麻烦，不能快速、便捷的更新站点信息。本文提出一种方案，采用LED点阵显示模块，克服了上述缺点，不仅可以静态的显示公交车站点信息，而且也可以通过动态滚动，从而增加信息显示的容量。为了醒目，还可以产生诸如闪动、滚动等显示效果。
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与室外屏，从扫描方式可分为动态扫描显示屏和静态扫描显示屏。室外使用的交通诱导屏，通常采用计算机同步控制的静态扫描显示，每个像素由几个高亮LED发光管组成，可做成多色或全色。其优点在于播放的内容信息量大，实时性强，且由于采用静态显示，亮度高；其缺点是硬件电路复杂，成本高。室内使用的由8×8LED 点阵拼成的显示屏也有同步和异步之分，同步控制显示屏由计算机作为主控器，异步控制显示屏的主控器可采用单片机。单片机控制的单色显示屏由于结构简单，成本低廉，适合作为客车广告屏。
本文介绍的客车广告屏屏系统是智能交通系统的一部分，它是利用先进的显示、及通信等技术手段，动态地、实时地显示公交车的站点信息，最大限度的提高公交车站牌的信息显示量。本系统采用的STC89C516RD+(宏晶科技)单片机是新一代增强型8051单片机标准的制定者，致力于提供满足用户需求的世界级高性能单片机技术，在业内处于领先地位，销售网络覆盖全国。在保证质量的基础上，以极低的价格和完善的服务赢得了用户的长期信赖。在广受欢迎的STC89C51全系列单片机的基础上，现全力推出“1个时钟/机器周期”的单片机,全面提升8051单片机性能。用该单片机作为系统的中央控制单元，负责产生和控制扫描信号、读出显示缓冲区的数据送给扫描驱动电路，使LED点阵屏按照一定的要求显示。根据设计要求，显示方式要具有掉电存储功能，因此，在单片机外围电路加上I2C总线的EEPROM，利用单片机外部中断功能检测出来所需要的显示方式，并把它存储在该EEPROM内，这样，即使断电显示方式也仍然存储在该EEPROM
里面，单片机再重新读取该EEPROM里面的内容，也就是断电前的显示方式。结合KEIL软件编程，实现了PC机通信、控制界面以及安全措施，从而大大丰富了系统功能，提高了系统的可操作性，使达到交互式与智能化，符合未来交通系统
智能化、网络化的发展方向。利用该系统，可以实现同一站牌不同方向客车站点的静态显示、动态显示和定时显示控制，另外用来应对交通突发事件，作为应急告示，达到疏散交通，保护人们安全的目的。
设计时考虑到系统的扩展加上升级模块，可以实现系统的远程升级；加上公交车到站时间预测模块，可以预测到公交车到站的时间，方便行人；加上网络模块，可以连接互联网，直接通过互联网进行控制，也为以后的智能交通打下基础。
2 LED点阵显示的理论基础
LED点阵显示的基础理论包括光电子学、半导体器件、数字电子电路、大规模集成电路、单片机及微机等各个方面，既有硬件又有软件。上述各个领域都有自成体系，本文无法一一尽述，只能以显示屏为主线进行讨论，主要阐述了LED器件的应用基础和工作原理，以及LED点阵模块的构成和工作原理。
2.1 LED器件的应用基础
LED器件种类繁多。早期LED产品是单个的发光灯，随着数字化设备的出现，LED 数码管和字符管得到了广泛的应用。
LED发光灯可以分为单色发光灯、双色发光灯、三色发光灯、面发光灯、闪烁发光灯、电压型发光灯等多种类型。按照发光灯强度又可以分为普通亮度发光灯、高亮度发光灯等。
LED发光灯的外形由PN结、阳极引脚、阴极引脚和环氧树脂封装外壳组成。其核心部分是具有注入复合发光功能的PN结。环氧树脂封装外壳除具有保护芯片的作用外，还具有透光聚光的能力，以增强显示效果。
LED器件通常用砷化镓（GaAs）、磷化镓（GaP）等半导体材料制成。当向LED 器件施加正向电压时，器件内部的电子与空穴直接复合而产生能量，以光的形式释放出来，产生半导体发光。因此LED的驱动就是如何使它的PN结处于正偏状态，而且为了控制它的发光强度，还要解决正向电流的调节问题。具体的驱动方法可以分为直流驱动、恒流驱动、脉冲驱动和扫描驱动等[2]。
2.2 LED点阵模块
显示单元（Display unit）由电路及安装结构确定的并具有显示功能的器件组成LED显示屏的最小单元，也叫点阵显示模块。
点阵显示屏是由上万个或几十万个LED发光二极管组成，每个发光二极管称为一个像素。为了取得良好的显示一致性并简化器件结构，八十年代以来出现了组合型LED点阵显示器，以发光二极管为像素，它用高亮度发光二极管芯阵列组合后，环氧树脂和塑模封装而成，即所谓的点阵模块。点阵模块具有高亮度、功耗低、引脚少、视角大、寿命长、耐湿、耐冷热、耐腐蚀等特点。按照颜色的不同分为单基色、双基色和三基色三类，可显示红、黄、绿、蓝、橙等颜色。按照点阵规模大小分有4×4、4×8、5×7、5×8、8×8、16×16、24×24、32×32、40×40等。按照像素的直径大小分有φ3、φ3.75、φ5、φ10、φ20等。
（a）外部结构
（b）内部结构
图1 8×8点阵结构
图1为8×8单基色点阵的结构图，从内部结构可以看出8×8点阵共需要64个发光二极管，且每个发光二极管是放置在各行和列的交叉点上。当对应的某一列置高电平，另一列置低电平时，则在该行和列的交叉点上相应的二极管就亮。LED显示屏就是由若干个点阵模块组成的，它通过一定的控制方式，就可以显示文字、文本、图形、图像、动画等各种信息，以及电视、录像信号。
3 方案设计
从前两节的论述中可以看出LED点阵显示技术已经相当成熟。实现方案非常多。本文要设计的是客车内LED点阵显示屏，根据客车内的特殊环境，选择方案时就要考虑公交车的车身尺寸、震动、温度等对显示屏的影响，以及客车内电源的局限性，为了节约电能，采用太阳能电池供电，就要使显示屏功耗降到最低。
3.1 显示方案
根据论文的设计要求，本文提出了以下几种方案，对比论证，选取较合适的方案。（1）CRT监视器设计方案：在站牌出安装一小型彩色监视屏，将站点信息显示在CRT监视器上，供行人查阅。站点信息放在存储器内，通过无线广播的方式进行数据更新。这种方案的优点：是成本比较低，可以采用淘汰下来的电视机作为监视器；缺点是：耗电量巨大， CRT显示器在阳光下的显示效果不理想。
（2）LED点阵显示屏设计方案：整个站牌由LED显示屏构成，站点信息在点阵屏幕上显示，并且可以以静态的方式固定显示站点或者以动态的方式轮流显示所有的站点。系统通过RS485或者互联网进行更新、升级。这种方案的优点是：成本相对比较低廉，能及时动态的显示站点信息，显示的信息容量也比较大，便于远程控制和升级。缺点是：受目前LED显示技术的限制，对于图像和视频显示的效果不是很理想。
（3）液晶显示器（或者等离子）设计方案：由液晶（等离子）显示器构成站牌，不但能显示站点信息，还可以显示图象或者视频信息，站点信息经过专用电缆或者互联网络传送。这种方案的优点是能在有限的站牌上显示更多的信息，尤其是图像和视频信息，缺点是成本太高，数据传输量巨大，不适合推广使用。
通过比较上述三种方案，可以发现LED点阵显示方案有很大的可行性，而且其系统的升级也比较方便，便于推广使用，适应现代化建设的发展需求。
3.2 控制电路方案
控制电路有两种选择，数字电路控制和CPLD控制。
数字电路控制的原理是LED点阵显示屏由单片机控制电路和显示驱动电路两大部分组成，一般的单片机控制部分采用ATMEL公司的51系列单片机，考虑到它的ROM相对较小，这里采用增强型的51单片机STC89C516RD+(宏晶科技)单片机，显示驱动部分由16片8×8 LED点阵模块和相应的驱动电路组成，位码扫描信号和段码信号都有单片机提供。
由CPLD器件组成的控制电路，具有很高的可靠性和设计灵活性，所实现的显示效果样式较多，但采用可编程逻辑器件CPLD的设计成本相对较高。
由于采用由单片机组成的控制电路已能完成设计的要求，且其性价比要优于采用由CPLD组成的控制电路。因此，本文采用前者作为控制电路。
3.3 系统框图
整个系统由两大模块组成：主控制单元和辅助控制单元模块。其框图如下所示。
图2 主控制单元结构框图
图2为主控制单元结构框图，它主要完成的功能是LED点阵的显示和定时显示控制。DS1302为时钟芯片，为显示准确的时间； DS18B02是温度控制芯片，显示车内的温度；AT24C256是容量为256Kbit的E2ROM，用来保存扫描方式的数据的信息，以及广告信息和更新广告信息等其它待显示的信息。RS232通信模块用来更新显示信息和升级系统。
4 系统硬件设计
4.1 显示屏驱动显示电路
显示屏分成屏体和控制器两部分，屏体的主要部分是显示阵列以及有行列驱动电
路。根据安装环境的空间以及考虑成本造价，决定使用多大尺寸的显示屏，从而决定了显示模块的数量，这里以8×8点阵为例，模块单位为256点阵，即需要16块点阵模块，如图4示。汉字一般是256点阵，那么该屏可以一次显示4个汉字。
采用扫描方式进行显示时，分成两步，对于每行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个列驱动器，由单片机给出行选通信号，从第一行开始依次对各行进行扫描，对于列，根据各列所存数据，确定相应的列驱动器是否将该列与行接通，如果接通，那么该行该列的LED将亮，以同样方法进行显示全部各行都扫描一遍之后(一个扫描周期)，再从第一行开始，进行下一个周期的扫描。只要一个扫描周期的时间比人眼1/25秒的滞留时间短，就不会感觉出闪烁现象。
显示数据从驱动芯片到显示模块是以并行方式传输的，但显示数据从单片机到驱动芯片是以串行方式传输的，由于串行传输的控制电路简单，设计容易，缺点是串行数据传输需要很长的时间，不过这可以由软件来弥补，也可考虑单片机的控制速度。
显示驱动电路由74HC595组成。74HC595输入端是8位串行移位寄存器，输出端是8位并行缓存器具有锁存功能。由于CLK、LOAD端相连，而数据线分开，这样在同一脉冲下，行列的数据可以同时进行传入，行列数据准备好后，启动LOAD 信号使所有数据同时输出并锁存，这样的设计较之传统方法提高了4倍的速度，占用I/O口少，由于CLK， LOAD引线较长，为避免线间干扰，在驱动6片74Ls595之后再加驱动芯片74L5244以驱动下一级驱动电路。
行列扫描驱动相当于对发光管脉冲供电，要获得与直流驱动方式相当的发光强度，脉冲驱动电流的平均电流I1与直流电流I2相同，它们与脉冲电流幅值If 的关系为If=Ton/Th，×I1是扫描周期，Ton是导通时间，占空比是1/16，扫描频率应大于24HZ，I取8mA，那么I=8×16=128mA，发光管压降取2V，那么每个发光管应串接50的电阻。行驱动最大瞬间电流能达到128×80=10.240A。
LED显示屏驱动电路的设计，与所用控制系统相配合，通常分为动态扫描型驱动及静态锁存型驱动二大类。以下就动态扫描型驱动电路的设计为例为进行分析：动态扫描型驱动方式是指显示屏上的4行、8行、16行等n行发光二极管共用一组列驱动寄存器，通过行驱动管的分时工作，使得每行LED的点亮时间占总时间
的1/n，只要每行的刷新速率大于50Hz，利用人眼的视觉暂留效应，人们就可以看到一幅完整的文字或画面。常规型驱动电路的设计一般是用串入并出的通用集成电路芯片如74HC595或MC14094等作为列数据锁存，以8050等小功率NPN三极管为行驱动，而以达林顿三极管如TIP127等作为行扫描管。如动态扫描型驱动方式是指显示屏上的4行、8行、16行等n行发光二极管共用一组列驱动寄存器，通过行驱动管的分时工作，使得每行LED的点亮时间占总时间的1/n，只要每行的刷新速率大于50Hz，利用人眼的视觉暂留效应，人们就可以看到一幅完整的文字或画面。常规型驱动电路的设计一般是用串入并出的通用集成电路芯片如74HC595或MC14094等作为列数据锁存，以8050等小功率NPN
图3 显示驱动电路
三极管为列驱动，而以达林顿三极管如TIP127等作为行扫描管。如以单色点阵、16行×64列为一个基本单元，则需用8片74HC595、16个行扫描管，其工作原理为：将八片74HC595级连，共用一个串行时钟CLK及数据锁存信号STR。当第一行需要显示的数据经过8×8=64个CLK时钟后将全部移入74HC595中，此时产生一个数据锁存信号STR，使数据锁存在74HC595的后级锁存器中，同时由行扫描控制电路产生信号使第一行扫描管导通，相当于第一行LED的正端都接高平，显然第一行LED管子的亮、灭取决于74HC595中所锁存的信号；在第一行LED
管子点亮的同时，在74HC595中移入第二行需要显示的数据，随后将其锁存，并
同时由行扫描控制电路将第一行扫描管关闭而接通第二行，使第二行LED管子点亮……以此类推，当第十六行扫描过后再回到第一行，只要扫描速度足够高，就可形成一幅完整的文字或图像，其工作时序见图4。
图4 串行移位工作时序图
4.2 显示屏主控制电路
在控制领域51系列、PIC系列以及AVR系列单片机是常用的微型控制器，每个系列都有自己的优缺点，在某些方面都有自己的长处。在具体的设计当中要综合考虑，如单片机的资源是否满足系统要求，系统是否有严格的速度要求，系统对控制器的抗干扰能力，硬件的加密性，外围电路是否简单，是否有比较齐全的成熟的开发、调试工具，如果要生产的话，则还要考虑价格和供货渠道等因素。
4.2.1 控制器的比较及选型
PIC系列单片机：PIC单片机采用精简指令使其执行效率大为提高。PIC系列8位CMOS单片机具有独特的RISC结构，数据总线和指令总线分离的哈佛总线（Harvard）结构，使指令具有单字长的特性，且允许指令码的位数可多于8位的数据位数，这与传统的采用CISC结构的8位单片机相比，可以达到2:1的代码压缩，速度提高4倍。PIC有优越开发环境。PIC在推出一款新型号的同时推出相应的仿真芯片，所有的开发系统由专用的仿真芯片支持，实时性非常好。其引脚具有防瞬态能力，通过限流电阻可以接至220V交流电源，可直接与继电器控制电路相连，无须光电耦合器隔离，给应用带来极大方便。PIC以保密熔丝来
保护代码，用户在烧入代码后熔断熔丝，别人再也无法读出，除非恢复熔丝。目前，PIC采用熔丝深埋工艺，恢复熔丝的可能性极小。自带看门狗定时器，可以用来提高程序运行的可靠性。
AVR系列单片机：是一种新型的单片机。运行速度快，一个时钟周期执行一条指令。硬件应用哈佛(Harvard)结构，具有预取指令功能，即在执行一条指令时，预先把下一条指令取进来，使得指令可以在一个时钟周期内执行。AVR单片机是多累加器型，数据处理速度快。超功能精简指令，具有32个通用工作寄存器，相当于有32条立交桥，可以快速通行。相当多的单片机只有一个累加器，就像一条独木桥，所有事都要通过累加器，速度慢。AVR单片机系列中有128B～4KB 的SRAM静态随机数据存储器，可灵活使用指令运算、存放数据，中断响应速度快。AVR像8051一样，有多个固定中断向量入口地址，可快速响应中断。高级C 语言编程效率高。从高级语言C代码完成同一任务实例来比较，8 MHz AVR单片机的速度相当于224 MHz的80C51单片机，AVR比80C51快28倍。AVR是低功耗单片机，具有休眠省电功能(Power Down)及闲置(Idle)低功耗功能。一般耗电在1～2.5 mA；对于典型功耗情况，WDT关闭时为100 nA，更适用于电池供电的应用设备。有的器件最低1.8 V即可工作。可多次烧写的Flash，且具有多重密码保护锁死(Lock)功能。I/O口功能强、驱动能力大，具有输入/输出、三态高阻输入，也可设定内部拉高电阻作输入端的功能，以便于应用到各种所需的场合(多功能I/O口)。
51系列单片机：51系列是指是兼容Intel公司51指令集的单片机系列的统名称。这种单片机所包括的硬件资源有：
（1）一个8位的微处理器；
（2）片内数据存储器RAM，用以存放可以读/写的数据，如运算的中间结果、最终结果以欲显示的数据等；
（3）片内程序存储器ROM/EPROM，用以存放程序、一些原始数据和表格；
（4）四个8位并行I/O接口P0～P3，每个口可以用作输入，也可以用作输出；（5）两个（或三个）定时器/计数器，每个定时器/计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制；
（6）五（或六个）个中断源的中断控制系统；
（7）一个全双工UART接口（通用异步接收发送器）的串行I/O，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；
（8）片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容须要外接。可以看出MCS-51系列单片机也是一款功能强大的单片机。
STC89C51RC/RD+系列单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰/ 高速/ 低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统 8051 单片机，12 时钟 / 机器周期和6
时钟/机器周期可任意选择，最新的D版本内部集成MAX810专用复位电路。
特点如下：
（1）.增强6时钟/机器周期，12时钟/机器周期8051CPU；
（2）工作电压：5.5V~3.4V（5V单片机）/3.8V~2.0V（3V单片机）；
（3）工作频率范围：0~40MHz，相当于普通8051的0～80MHz实际工作频率可达48MHz；
（4）用户应用程序空间4K/8K/13K/16K/20K/32K/64K字节；
（5）片上集成1280字节/512字节RAM；
（6）通用I /O口（32/36个）复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉（普通8 051传统I /O口），P0口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I /O 口用时，需加上拉电阻；
（7）ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器/仿真，可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，8K程序3秒即可完成一片；
（8）EEPROM功能；
（9）看门狗；
（10）内部集成 MAX810 专用复位电路（D 版本才有），外部晶体 20M 以下时，可省外部复位电路；
（11）共3 个16位定时器/计数器，其中定时器0还可以当成2个8位定时器使用；
（12）外部中断4路,下降沿中断或低电平触发中断，Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒；
（13）通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART；
（14）工作温度范围：0~75℃/－40~+85℃；
（15）封装：PDIP-40，PLCC-44，PQFP-44。
从以上几种型号单片机的比较中可以看出，PIC单片机、AVR单片机虽然在很多方面都有其特点，如在运行速度上，内部资源的配置等。但因其价格高，开发工具不及使用51系列单片机齐全，再考虑本系统对CPU的要求并不是很高，综合考虑还是选用已经普及的51内核的单片机。
4.2.2 EEPROM存储器的选用
为了能将系统所设定的常数，如更新的站点信息，设定的定时显示时间在系统掉电之后仍能恢复，在设计时必须考虑将常数保存起来。由于STC89C516RD+单片机片内没有EEPROM，须采用外部扩展方式。在系统的设计过程中，为了取得较大的系统余量，常采取存储芯片AT24C256，按照16×16的点阵来算，可以存储1000个字符，对于一个客车广告屏屏来说容量已经足够。
AT24C256接口采用I2C总线接口方式。I2C总线是一种用于IC器件之间连接的二线制总线。连接总线的器件的输出必须是集电极或漏极开路，以具有线“与”功能。I2C总线的数据传送速率在标准工作方式下为100kbit/s，在快速方式下，最高传送速率可达400kbit/s。它通过SDA（串行数据线）及SCL（串行时钟线）两根线和连在总线上的上位机进行通信，并根据地址识别每个器件。采用I2C
总线标准的单片机或IC器件，其内部不仅有I2C接口电路，而且将内部各单元电路按功能划分为若干相对独立的模块，通过软件寻址实现片选，减少了器件片选线的连接。CPU不仅能通过指令将某个功能单元电路挂靠或摘离总线，还可对该单元的工作状况进行检测，从而实现对硬件系统既简单又灵活的扩展与控制。
表1 24C256的管脚介绍
4.2.3 控制单元和存储单元电路
用PC机实现的主要功能包括单片机显示子系统的(选择显示方式选择，包括静态、闪动、滚动、打字等)，滚动方向选择（包括上下滚动和左右滚动），动态显示速度调节（即文字闪动频率、滚动速度、打字)，显示速度等。显示采用定时器中断方式进行行扫描，每次中断显示一行，定时中断时间为1.25ms，这样整屏的刷新率为50Hz，因而无闪烁感。实现动态显示速度调节的方法通常是改变定时器的中断时间，但是当显示速度很慢的时候，该方法容易使整屏的刷新率降低，从而使显示内容出现闪烁。因此，本设计采用一种“软定时”方法，即在程序中命名一个变量作为“软定时器”，以用来设定两次动态显示的时间间隔。在对定时中断调用计数时，如果调用次数达到设定值，则改变显示内容。为保证能够正常显示，“软定时器”的设定值必须大于整屏显示周期。由于显示屏每行显示1.25ms，整屏显示周期为20ms，考虑到余量的情况，可将软定时器的设定值定在大于30ms。如此循环计数，即可实现动态显示。“软定时器”的设定值可以通过上位机PC机来改变，这样既可实现LED动态显示的速度调节，又可保持显示内容的流畅和无闪烁感。
以上提到的静态、闪动、滚动和打字等4种显示方式，实际上是单片机定时中断程序进行行扫描处理的不同方法。下面将分别说明如何实现这4种显示方式。静态显示只需在定时中断处理程序中从显示缓冲区调入相应的一行显示数据，然后选中该行即可实现该行的显示，如此循环，便可显示整个内容。
闪动显示与此类似，不同的是要间隔一个“软定时器”的定时时间，在行扫描时，行移位寄存器的D端打入的数据全为0，可使得整屏不显示，以确保黑屏的时间
与显示当然时间相等，从而实现汉字或图符的闪动显示。
滚动显示要求需要显示的内容每隔一定时间向指定方向这里以从右向左为例移
动一列，这样显示屏可以显示更多的内容。为此，需要在下次移动显示之前对显示缓冲区的内容进行更改，从而完成相应点阵数据的移位操作。具体操作方法是：设置一个显示缓冲区，该区应包括两部分，一部分用来保存当前LED显示屏上显示的4个汉字点阵数据；另一部分为点阵数据预装载区，用来保存即将进入LED 显示屏的1个汉字的点阵数据。滚动指针始终指向显示屏的最右边原点。当滚动指针移动到需要显示的点阵数据存储区的第1个汉字的首地址时，内容。需要注意的是，要确保该操作能在1.25ms的中断时间内完成（这里STC89C516RD+采用24MHz晶振实验证明可以实现该操作）。这样，在一个扫描周期后，整个汉字将左移一列，而显示缓冲区的内容也同时更改。由于预装载区保存了1个汉字点阵数据，即16×16点阵，所以当前显示缓冲区的内容只能移动16列。当下一个滚动到来时，滚动指针将移动到点阵数据存储区的下一个汉字的首地址，并在预装载区存入该汉字的点阵数据。然后重复执行上述操作便可实现滚动显示。特殊字符或图形的显示与此类似，这里不再赘述。打字显示要求汉字在显示屏上按从左到右的顺序一个个的出现，如同打字的效果。设计时可采用如下方法：首先将LED显示屏对应的显示缓冲区全部清零，即LED显示空白，然后每间隔一个“软定时器”设定的动态显示时间，显示缓冲区依次加入一个汉字点阵数据并进行扫描显示，这样就可达到打字显示的效果。
DS1302慢速充电时钟芯片包括实时时钟/日历和31字节的静态RAM。它经过一个简单的串行接口与微处理器通信。实时时钟/日历提供秒、分、时、日、周、月和年等信息。对于小于31天的月，月末的日期自动进行调整，还包括了闰年校正的功能。时钟的运行可以采用24小时或带AM（上午）/PM（下午）的12小时格式。使用同步串行通信，简化了DS1302与微处理器的通信。与时钟/RAM通信仅需三根线：（1）RST（复位）、（2）DO（数据线）和（3）SCLK（串行时钟）。数据可以以每次一个字节或多达31字节的多字节形式传送至时钟/RAM或从其中送出。DS 1302设计成能在非常低的功耗下工作，消耗小于1微瓦的功率便能保存数据和时钟信息。
传感器部分采用美国dallas半导体公司的DS18B20.温度测量范围为-55℃～
+125℃，DS18B20是一种继DS1820之后新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，它能够直接读出被测的温度。DS18B20是支持“一线总线”接口的温度传感器，对DS18B20读出或写入信息仅需要一条线路，因此电路连接简单，一条线上可同时扩展多个传感器，以增加测量的准确性，该传感器支持3.0V～5.5V的电压范围，可靠性高，体积小，更经济，更灵活。
4.2.4 远程通信电路
在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。 RS-232-C接口（又称 EIA RS-232-C）是目前最常用的一种串行通讯接口。
在RS-232-C中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。即：逻辑“1”，-5—-15V；逻辑“0” +5— +15V 。噪声容限为2V。即要求接收器能识别低至+3V
的信号作为逻辑“0”，高到-3V的信号作为逻辑“1”。RS-232-C接口连接器一般使用型号为DB-25的25芯插头座，通常插头在DCE端，插座在DTE端。一些设备与PC机连接的RS-232-C接口，因为不使用对方的传送控制信号，只需三条接口线，即“发送数据”、“接收数据”和“信号地”。所以采用DB-9的9芯插头座，传输线采用屏蔽双绞线。由RS-232C标准规定在码元畸变小于4%的情况下，传输电缆长度应为50英尺，其实这个4%的码元畸变是很保守的，在实际应用中，约有99%的用户是按码元畸变10-20%的范围工作的，所以实际使用中最大距离会远超过50英尺。电路原理如图11所示，使用RS-232C的4、6和1、7、8分别进行短接，将2、3脚引出通过MAX232电平转换后连接到单片机的串口，在通信的时候，尽量要选用低的波特率，这样不容易出现错误，单片机的晶振频率最好选用11.0592MHZ，有利于正确传输数据[12]。
图5 远程通信电路
5 系统软件设计
5.1 显示屏主体显示
本设计采用LED点阵显示屏设计方案，初步实现了在同一公交站牌显示不同公交车次，以及动态和静态的显示。
程序在初始化后将存储在ROM内部的站点信息读出，送至单片机的RAM，初步的进行汉字点阵转换，转换后的数据再经过显示效果处理，比如站点信息的左移显示、右移显示、上下移动显示、滚动显示、等等。最后送入数据缓冲区，调用显示子程序，完成广告信息的显示。主程序的流程图如图12所示。
显示子程序的任务是将缓冲区的数据读出，然后送到点阵屏显示。点阵显示的原理是按照列进行选择，然后通过串并转换，将一列的显示数据送至选择的列排点阵中，然后选择下一列，重复这样的步骤，就可以实现数据的显示。显示子程序的流程图如图13所示。
图6 主程序流程图图7 显示流程图
5.2 显示屏显示效果
显示添加上效果处理后，增添了动态效果，能达到更好的显示效果。主程序在开始的时候设置要显示的效果，在显示效果子程序中，程序判断需要显示的效果后调用不同的显示效果处理程序，对缓冲区内的数据进行效果处理，最后再送入显示缓冲区，等待显示调用。其程序流程图如图14所示。
图8 显示效果流程图
5.3 远程通信设计
在远程通信程序中单片机主要完成接收PC机通过串口发送过来的公交车站点数据。采用中断接收方式。在中断服务子程序中，为了区别所接收的信号是联络信号还是字节数、是数据还是校验和，需要对接收到的数据进行辨别。首先在主程序开始中进行设定，若接受到的是01H，则判定为接收联络信号；接收到的是02H，则判定为接收命令信号；若接收到的是03H，则判定为接收数据信号；接收到的是04H，判定为接收数据开始标志信号；接收到05H，判定为结束接收数据标志信号[13]。
程序在初始化后，首先调用单片机内部ROM区存储的站点信息，当有远程通信的数据到来时候，先将接收到的数据送到单片机内部的数据缓冲区，进行数据辨别和处理之后，再送到外部的E2 ROM中，将这些处理之后，再开始调用外部存储器的站点信息。
单片机远程通信程序的流程图如图16所示。
设置STC89C516RD+的串行口工作于第3种方式：9位异步传输，波特率由定时器1的溢出率决定。数据帧共12位，四个用于起停和命令标志位，8位数据放在四
位标志位之后，接收时存入RB8，发送时取TB8中的值，由硬件自动完成。波特率设定为9600bps，串行口初始化后，需有一个时间延迟再接收数据，数据接收完后也需一个时间延迟后再转入接收状态。
在串行通信RS232收发器控制方面，平时置P1.0为低，使串行口处于侦听状态，当有串行中断时，则置P1.0为高，发送应答信息，然后再置P1.0为低接收控制指令，继续保持Pl.0为低，使串行收发器处于接收状态，在这些过程中，涉及收、发等功能转换。
图9 远程通信流程图
6 系统测试结果
系统在测试的过程中，硬件电路相比较复杂，加上对点阵电路的研究不够深入，刚开始设计的时候，走了很多的弯路。尽管没有出现大的异常情况。但在软件调
试过程中，出现一些问题：
（1）单片机输出的信号在点阵屏幕上显示为乱码，不能正确显示字符，通过示波器的跟踪观察，确定为输入锁存芯片74SC244信号选择端没有正确连接所致，通过将电路修改后解决问题。
（2）芯片编程出现错误，更换芯片后仍不能解决问题，经仔细查找后发现刚开始选用的AT89S52的ROM空间不够所致，所烧写的程序代码已经超过AT89S52
内部的4KB的ROM空间，选用宏晶科技的STC89C516RD+单片机并且外加一片
AT24C256芯片后解决问题。
7 结论
本文所讨论的客车广告屏的设计采用了宏晶科技的STC89C516RD+单片机作为系统的中央控制单元，并结合软件编程，实现同一站点不同方向客车的静态显示、动态显示，简化了系统操作，丰富了系统功能，符合未来交通智能化、网络化的发展方向。
本系统经过改进后还可以应用到广告宣传的领域，通过远程通信实现对点阵屏幕的远程控制。在通信网络日益完善、通信工具日趋普及的今天，是一种很值得推广的技术。该系统具有较高的性能价格比，由此开发出的智能信息显示产品符合未来智能交通的发展方向，很具市场发展潜力。
致谢
在本次挑战杯设计过程当中，指导老师赵明富和其他老师以及同学们都给予了很大的帮助支持，赵老师严谨的治学态度和务实的求知精神给我留下了很深的印象，他们鼓励我孜孜不倦，锐意进取，特别是在困难的时候，他有意识地培养我独立思考和解决问题的能力。赵老师的严格要求，令我以后的工作和生活当中受益匪浅。在此，对他们所给予的指导和帮助表示最衷心的感谢。
参考文献
［１］王宏民.LED点阵显示屏驱动方案［J］.黑龙江电子技术，1999(5):1～2．［２］眭碧霞.用单片机串行口实现动态扫描LED显示［J］.电子工程师， 2006(6) ［３］李熹霖.谈LED大屏的刷新频率和换帧频率［J］.现代显示， 2004(1) ［４］庞家成.多功能LED信息显示屏的设计［J］.现代显示技术， 2006(9)
基于单片机的LED点阵显示
设计 题目 姓名 焦作大学机电 工程学院 中图分类号： 基于单片机的LED点阵显示 专业名称： 学生姓名： 导师姓名： 职称： 学号： 焦作大学机电工程学院 2012年12 月 毕业设计
中图分类号：密级： UDC：单位代码： 基于单片机的LED点阵显示 LED-based LCD display microcontroller design 姓名学制 专业研究方向 导师职称 提交日期答辩日期 焦作大学机电工程学院
焦作大学机电工程学院毕业设计摘要 摘要 单片机自70年代问世以来得到蓬勃发展，目前单片机功能正日渐完善:单片机集成越来越多资源，内部存储资源日益丰富，用户不需要扩充资源就可以完成项目开发，不仅是开发简单，产品小巧美观，同时抗干扰能力加强,系统也更加稳定，使得它更加适合工业控制领域，具有更加广阔的市场前景；提供在线编程能力，加速了产品的开发进程，为企业产品上市赢得宝贵时间。此外单片机具有性能高、速度快、体积小、价格低、稳定可靠、应用广泛、通用性强等突出优点。单片机的设计目标主要是增强“控制”能力，满足实时控制的需要。 本文的主要内容是掌握各种单片机的结构、接口、片上外设的特点，并用STC12C5410AD单片机的片上资源设计出适当的最小系统；并利用自行制作的单片机最小系统，完成一个简单应用（量程自动转换的电压表）的设计与软件及硬件设计制作，让读者掌握数字单片机最小系统的设计及单片机系统的应用方法。 关键字：单片机仿真器 LED点阵显示屏
Abstract MCU in modern life has been widely applied in the life of the very important position. It features becoming strong, involving various electronic applications. The work process for data collection, data processing and display, receiving terminals. Including specific control, display, A / D converter, level translation interface, such as personal computers. ADC0809 used to design 8-way data sampling, the use of MCS-51 microcontroller serial port to send and receive data. Show 8155, 75452, 7407 and in part by a LED digital display. Hardware design applications for electronic design automation tools, software design is modular programming method Key W ords: Single Chip Microcomputer Emulator LED dot matrix display
单片机类毕业设计题目汇总
单片机类毕业设计题目汇总
单片机类毕业设计题目汇总 1.孔子时钟的设计 2.?全自动节水灌溉系统--硬件部分 3.?数字式温度计的设计 4.?温度监控系统设计 5.?基于单片机的语音提示测温系统的研究 6.?简易无线电遥控系统 7.?数字流量计 8.?基于单片机的全自动洗衣机 9.冰塔智能水位控制系统 10.?温度箱模拟控制系统 11.?超声波测距仪的设计 12.?基于51单片机的LED点阵显示屏系统的设计与实现 16X16点阵显示屏 13.?基于AT89S51单片机的数字电子时钟 14.?基于单片机的步进电机的控制 15.?基于单片机的交流调功器设计 16.?基于单片机的数字电压表的设计 17.弹片机的数字钟设计 18.?智能散热器控制器的设计 19.弹片机打铃系统设计 20.?基于单片机的交通信号灯控制电路设计 21.?基于单片机的电话远程控制家用电器系统设计 22.?基于单片机的安全报警器 23.?基于单片机的八路抢答器设计 24.?基于单片机的超声波测距系统的设计 25.?基于MCS-51数字温度表的设计 26.?电子体温计的设计 27.?基于AT89C51的电话远程控制系统 28.?基于AVR单片机幅度可调的DDS信号发生器 29.?基于单片机的数控稳压电源的设计 30.?基于单片机的室内一氧化碳监测及报警系统的研究 31.?基于单片机的空调温度控制器设计
32.?基于单片机的可编程多功能电子定时器 33.?单片机的数字温度计设计 34.?红外遥控密码锁的设计 35.?基于51单片机的语音识别系统设计 36.?家用可燃气体报警器的设计 37.?基于数字温度计的多点温度检测系统 38.?基于凌阳单片机的语音实时采集系统设计 39.?基于单片机的数字频率计的设计 40.?基于单片机的数字电子钟设计 41.?设施环境中温度测量电路设计 42.?汽车倒车防撞报警器的设计 43.?篮球赛计时记分器 44.?基于单片机的家用智能总线式开关设计 45.?设施环境中湿度检测电路设计 46.?基于单片机的音乐合成器设计 47.?设施环境中二氧化碳检测电路设计 48.?基于单片机的水温控制系统设计 49.?基于单片机的数字温度计的设计 50.?基于单片机的火灾报警器 51.?基于单片机的红外遥控开关设计 52.?基于单片机的电子钟设计 53.?基于单片机的红外遥控电子密码锁 54.?大棚温湿度自动监控系统 55.?基于单片机的电器遥控器的设计 56.?单片机的语音存储与重放的研究 57.?基于单片机的电加热炉温度控制系统设计 58.次外遥控电源开关 59.?基于单片机的低频信号发生器设计 60.?基于单片机的呼叫系统的设计 61.?基于PIC16F876A单片机的超声波测距仪 62.?基于单片机的密码锁设计 63.?单片机步进电机转速控制器的设计 64.術AT89C51控制的太阳能热水器
基于51单片机的led点阵显示
项目名称：基于51单片机的LED点阵显示器 目录 一、项目介绍 (2) 1.1 项目背景 1.2 功能介绍 二、电路结构 (3) 三、实现模块 (5) 四、运行程序 (7) 一、项目介绍 1.1项目背景 当今世界，电子技术迅猛发展，点阵式显示器件作为现代信息显示的重要媒体，在金融证券、体育、机场、交通、商业、广告宣传、邮电电信、指挥调度、国防军事等许多领域中得到了广泛应用。因此点阵式显示器件的研制、生产也的到了迅速的发展，并逐步形成产业，成为光电子行业的新兴产业领域。目前，点阵式显示器件具体包括LED显示模块和LCD显示模块等。现在发展的LCD比较先进，LCD的优点较为明显，他体积小，容易控制，功能强，价格适宜，能够适应显示器的发展方向，因而在通信、家电、大屏幕投影等领域得到了越来越广泛的应用；随着社会经济的迅猛发展，工业生产逐渐实现了自动化，其中，设备的工
作状态和生产过程状态的显示与监控起到了非常重要的作用，对于那些需要显示的信息量不是很大，分辨率不是很高，又需要制造成本相对比较低的场合，使用大、小屏幕LED点阵显示器是比较经济适用的，他可以显示字符、数字、汉字和简单图形，可以根据需要使用不同字号、字型，显示亮度较高，并且对环境条件要求比较低。LED显示又可以分为单色显示和双色显示，可以按照需要的大小、形状和颜色进行组合，并用单片机控制实现各种文字或图形的变化，达到宣传和提示的目的。 1.2功能介绍 2本次设计的用单片机控制的显示电路使用比较简单，操作方便。它主要是通过一个8×8点阵来显示图案，通过不同的按键来选择控制图案的种类及显示方式。在通电以后，显示屏全亮，随后进入逐字显示状态。按下复位键K1，系统自动复位，显示diligent，随后进入待命状态。按键1、2、3、4分别控制不同的图案。另外，我们可以通k5键来控制字符移动速度的快慢。 二、电路结构 单片机最小系统设计 2.2.1 各部分具体电路 1 单片机的时钟电路 AT89C52单片机内部的振荡电路是一个高增益反向放大器，引线XTAL1和XTAL2分别是放大器的输入端和输出端。单片机内部虽然有振荡电路，但要形成时钟，外部还需附加电路。AT89C52的时钟产生方式有两种：内部时钟电方式和外部时钟方式。由于外部时钟方式用于多片单片机组成的系统中，所以此处选用内部时钟方式。 内部时钟方式：利用其内部的振荡电路在XTAL1和XTAL2引线上外接定时元件，内部振荡电路产生自激振荡。最常用的是在 XTAL1和XTAL2之间接晶体振荡器与电路构成稳定的自激振荡器，如图2-1电路所示为单片机最常用的时钟振荡电路的接法，其中晶振可选用振荡频率为6MHz的石英晶体，电容器一般选择30PF左右。
基于51单片机课程设计
基于51单片机课程设计报告 院系：电子通信工程 团组：电子设计大赛1组 姓名： 指导老师：
目录 一、摘要 (3) 二、系统方案的设计 (3) 三、硬件资源 (5) 四、硬件总体电路搭建 (13) 五、程序流程图 (14) 六、设计感想 (14) 七、参考文献 (16) 附录 (17) 附录 1 程序代码 (17)
一、摘要 本设计以STC89C51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测电路、温度控制电路。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度控制的目的。文中还着重介绍了软件设计部分，在这里采用模块化结构，主要模块有：数码管显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、led控制程序、超温报警程序。 关键词：STC89C51单片机 DS18B20温度芯片温度控制 ,LED报警提示. 二、系统方案的设计 1、设计要求 基本功能： 不加热时实时显示时间，并可手动设置时间； 设定加热水温功能。人工设定热水器烧水的温度，范围在20～70度之间，打开开关后，根据设定温度与水温确定是否加热，及何时停止加热，可实时显示温度； 设定加热时间功能。限定烧水时间，加热时间内超过温度上限或低于温度下限报警，并可实时显示温度。 2、系统设计的框架
本课题设计的是一种以STC89C51单片机为主控制单元，以DS18B20为温度传感器的温度控制系统。该控制系统可以实时存储相关的温度数据并记录当前的时间。其主要包括：电源模块、温度测量及调理电路、键盘、数码管显示、指示灯、报警、继电器及单片机最小系统。 图1 系统设计框架 3 工作原理 温度传感器 DS18B20 从设备环境的不同位置采集温度，单片机STC8951获取采集的温度值，经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前设定的温度上下限值，通过加热和降温对当前温度进行调整。当采集的温度经处理后超过设定温度的上限时，单片机通过三极管驱动继电器开启降温设备(压缩制冷器) ，当采集的温度经处理后低于设定温度的下时 , 单片机通过三极管驱动继电器开启升温设备 (加热器) ，这里采用通过LED1和LED2取代！！！ 当由于环境温度变化太剧烈或由于加热或降温设备出现故障，或者温度传感头出现故障导致在一段时间内不能将环境温度调整到规定的温度限内的时候，单片机通过三极管驱动扬声器发出警笛声，这里采用HLLED提示。
单片机LED点阵显示方法与程序代码
单片机LED点阵显示方法与程序代码 点阵的接法有共阴和共阳两种（共阳指的是对每一行LED来讲是共阳）。 由于51单片机驱动能力有限，亮度不够，所以一般需要三极管驱动，下图为一个8X8点阵原理图，仅仅是仿真，如果需要接实物的话，加上三极管才足够亮。 显示的方法有两种： 1、逐列扫描方式。如下图所示，P1口输出列码决定哪一列能亮（相当于位码），P2口输出行码（列数据）决定列上哪些LED亮（相当于段码），能亮的列从左向右扫描完8列（相当于位码循环移位8次）即显示出一帧完整的图像。 2、逐行扫描方式，与逐列扫描调换，即P2口输出位码，P1口输出段码，扫描完8行显示出一帧图像。 以逐行扫描为例，从上图可以很明了的知道点阵的显示原理了（红色表示高电平，绿色表示低电平），当把扫描速度加快，人的视觉停留，看见的就是一幅图或一个字了，如下图所示。
一、行扫描静态显示， 用51单片机实现上图静态显示的程序如下： #include
本科毕业设计--基于51单片机的电子日历设计
成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计（论文） 论文题目：基于51单片机的电子日历设计 教学点：重庆科创职业学院 指导老师：张忠雨职称：讲师 学生姓名：聂燕学号: 2011700558 专业：应用电子技术 成都电子机械高等专科学校成教院制 2012 年 3 月 9 日
成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计（论文）任务书 题目：基于51单片机的电子日历设计 任务与要求： 通过单片机设计电子日历数码管正常显示阳历、阴历日期，显示的格式为年-月-日，利用外部按键的操作实现阳历和阴历之间的 转换，实现阴历和阳历显示的暂停、运行等功能。 时间：2011年12月15日至2012 年3月15日共12 周教学点：重庆科创职业学院 学生姓名：聂燕学号：2011700558 专业：应用电子技术 指导单位或教研室： 指导教师：张忠雨职称：讲师 成都电子机械高等专科学校成教院制
毕业设计(论文)进度计划表
摘要 设计以单片机AT89C51为核心部件的电子日历，利用74LS245作为驱动器，74LS138作为译码器使用，六个七段数码管均采用共阴极的方式，P0口作为段选码输出口，P2口作为位选码输出口。 本次设计的题目是基于单片机的电子日历设计，可以正常的显示年、月、日，还可以利用外部按键实现阴历和阳历之间的转换以及暂停等功能。电子日历具有性能稳定、精确度高、成本低、易于产品化，以及方便、实用等特点。适用于家庭、公司、机关等众多场所。为人们的日常生活、出行安排提供了方便，成为人们日常生活中不可缺少的一部分。 本次设计可分为两部分：硬件系统、软件系统。 硬件系统包括：AT89S51单片机、74LS245驱动器、74LS138译码器、RC复位电路、+5V直流电源电路、去抖电路、动态显示扫描电路。 软件系统主要有单片机的编程构成。 关键词：单片机，日历，位码，段码，显示
基于51单片机的汉字点阵显示设计
湖南科技大学测控技术与仪器专业
单 片 机 课 程 设 计
题 姓 学 名 号
目
指导教师 成 绩 ____________________
湖南科技大学机电工程学院 二〇一五年十二月制
湖南科技大学课程设计
摘要
LED 显示屏在我们的周围随处可见，它的应用已经普及到社会中的方方面面。作为 一种新型的显示器件，在许多场合都可以见到它的身影，不仅是它的应用使呈现出来的 东西更加美观，更重要的是它的应用方便，成本很低，除了能给人视觉上的冲击外，更 能给人一种美的享受。LED 显示屏是由多个发光二极管按矩阵形式排列封装而成，通常 用来显示时间、图文等各种信息。本设计是基于 ATS52 单片机的 16*16 点阵式显示屏， 该 LED 显示屏能实现 16*16 个汉字，简单的显示图像, 然后一直循环着显示下去。该设 计包含了硬件、软件、调试等方案，只需简单的级联就能实现显示屏的拓展，但要注意 不要超过负载能力。本次设计的作品体积小、功能多、方便实用、花费小，电路具有结 构简单、操作方便、精度高、应用广泛的特点。 关键词： LED，ATS51 单片机，显示屏
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湖南科技大学课程设计
目录
摘要…………………………………………………………………………i 第一章 系统功能要求 ……………………………………………………1 1.1 系统设计要求 ……………………………………………………1 第二章 方案论证 …………………………………………………………1 2.1 方案论证 …………………………………………………………1 第三章 系统硬件电路设计 ………………………………………………1 3.1 AT89S51 芯片的介绍 ………………………………………………1 3.1.1 系统单片机选型…………………………………………………1 3.1.2 AT89S51 引脚功能介绍 …………………………………………2 3.2 LED 点阵介绍………………………………………………………2 3.2.1LED 点阵……………………………………………………………2 3.3 系统各硬件电路介绍 ………………………………………………3
3.3.1 系统电源电路设计介绍……………………………………………3 3.3.2 复位电路……………………………………………………………4 3.3.3 晶振电路……………………………………………………………4 3.4 系统的总的原理图……………………………………………………5 第四章 系统程序设计 ………………………………………………………5 4.1 基于 PROTEUS 的电路仿真……………………………………………5 4.2 用 PROTEUS 绘制原理 ………………………………………………6
4.3PROTEUS 对单片机内核的仿真 ………………………………………6
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基于51单片机简易电子琴的课程设计
基于51单片机简易电子琴 1 课题背景 单片微型计算机室大规模集成电路技术发展的产物，属于第四代电子计算机它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。他的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。因此，单片机的开发应用已成为高科技和工程领域的一项重大课题。 电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。它在现代音乐扮演重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用AT89S52单片机为核心控制元件，设计一个电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有8个按键，和一个复位按键。 主要对使用单片机设计简易电子琴进行了分析，并介绍了基于单片机电子琴硬件的组成。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，最终可随意弹奏要表达的音符。并且分别从原理图，主要芯片，个模块原理及各莫奎的程序的调试来详细阐述。 一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，构成我们想演奏的那首曲目。当然对于单片机来产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时/计数器T0来产生这样的方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系编写正确就可以达到我们想要的曲目。 2 任务要求与总体设计方案 2.1 设计任务与要求 利用所给键盘的1，2，3，4，5，6，7，8八个键，能够发出7个不同的音调，而且有一个按键可以自动播放歌曲，要求按键按下时发声，松开延时一小段时间，中间再按别的键则发另外一音调的声音，当系统扫描到键盘按下，则快速检测出是哪一个按键被按下，然后单片机的定时器启动，发出一定频率的脉冲，该频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后，就会发出相应的音调。如果在前一个按下的键发声的同时有另一个按键被按下，则启动中断系统。前面的发音停止，转到后按的键的发音程序。发出后按的键的音调。 2.2 设计方案 2.2.1 播放模块 播放模块是由喇叭构成，它几乎不存在噪声，音响效果较好，而且由于所需驱动功率较小，且价格低廉，所以，被广泛应用。 2.2.2 按键控制模块
基于单片机的毕业论文题目有哪些
基于单片机的毕业论文题目有哪些 很多物联网专业的学生对单片机非常感兴趣，不光是对专业的热爱，另外由于单片机是集成电路芯片，是控制整个流程最基础的环节，大多数理科生对这种控制式设计充满着好奇，下面，我们学术堂整理了多个基于单片机的毕业论文题目，欢迎各位借鉴。 基于单片机的毕业论文题目一： 1、基于单片机的压电加速度传感器低频信号采集系统的设计 2、基于单片机的超声测距系统 3、基于C8051F005单片机的两相混合式直线步进电机驱动系统的设计 4、基于单片机的工业在线数字图像检测系统研究与实现 5、基于FPGA的8051单片机IP核设计及应用 6、基于单片机的军需仓库温湿度测控系统研究 7、单片机多主机通信模式在粮库温湿度监控系统中的应用 8、基于单片机的中小水电站闸门控制系统 9、基于单片机的正弦逆变电源研制 10、单片机实验教学仿真系统的设计与开发 11、基于单片机的温湿度检测系统的设计 12、基于单片机的蓝牙接口设计及数据传输的实现 13、基于单片机的多功能温度检测系统的设计与研究 14、基于单片机的温度控制系统的研究 15、行为导向教学策略在职校单片机课程教学中的应用研究 16、逻辑电路与单片机的虚拟实验系统设计与实现
17、基于单片机的LED显示系统 18、基于单片机的校园安防系统 19、基于MSP430单片机的红外甲烷检测仪设计及实现 20、基于高性能单片机的无线LED彩灯控制系统的设计与实现 21、基于AVR单片机教学实验板的设计 22、基于单片机的阀岛控制系统的研究 23、基于AT89S51单片机实验开发系统设计 24、基于单片机和GPRS数据传输技术的研究 25、基于HCS12单片机的智能车底层控制系统研究 26、单片机GPRS智能终端及远程工业监控技术研究 27、基于单片机的MODBUS总线协议实现技术研究 28、基于单片机的室内智能通风控制系统研究 29、基于单片机的通用控制器设计与实现 30、基于单片机控制的PTCR阻温特性测试系统的设计与实现 31、Proteus在单片机教学中的应用 32、基于单片机的变频变压电源设计 33、基于单片机的监控系统控制部分的设计 34、基于单片机的葡萄园防盗报警系统设计 35、基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现 36、基于单片机的远程抄表系统的设计与研究 37、基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现 38、基于单片机的高精度随钻测斜仪系统开发 39、基于16位单片机MC9S12DG128B智能车系统的设计 基于单片机的毕业论文题目二： 40、基于单片机的压力/液位控制系统的设计研究 41、单片机与Internet网络的通信应用研究 42、基于单片机控制的温室环境测控装置研究 43、具有新型接口的MCS-51单片机实验系统设计 44、基于单片机控制的直流恒流源的设计 45、基于单片机的模糊控制方法及应用研究 46、基于AT89S52单片机的煤矿瓦斯监测系统的研制 47、基于AT89C51单片机的脉象信号采集系统研究 48、基于DTMF技术的单片机远程通信系统研究 49、基于单片机的GPRS无线数据采集与传输系统的设计 50、基于单片机控制的柴油机喷油泵数据采集系统的设计与实现 51、基于谐振技术及MK单片机的多路升压器研究设计 52、基于单片机的数据串口通信 53、基于单片机的智能寻迹系统设计 54、压电式阀门定位器与单片机实验装置研制 55、基于单片机的微型电子琴研究与实现 56、基于单片机的恒温恒湿孵化器系统设计 57、基于16位单片机MC9S12XS128的两轮自平衡智能车的系统研究与开发
基于51单片机的电子琴设计课程设计
目录 前言 (2) 第1章基于51单片机的电子琴设计 (3) 1.1 电子琴的设计要求 (3) 1.2 电子琴设计所用设备及软件 (3) 1.3 总体设计方案 (3) 第2章系统硬件设计 (5) 2.1 琴键控制电路 (5) 2.2 音频功放电路 (6) 2.3 时钟-复位电路 (6) 2.4 LED显示电路 (6) 2.5 整体电路 (6) 第3章电子琴系统软件设计 (7) 3.1 系统硬件接口定义 (7) 3.2 主函数 (8) 3.2.1 主函数程序 (8) 3.3 按键扫描及LED显示函数 (9) 3.3.1 键盘去抖及LED显示子程序 (10) 3.4 中断函数 (11) 3.4.1 中断程序 (12) 第4章电子琴和调试 (12) 4.1 调试工具 (12) 4.2 调试结果 (13) 4.3 电子琴设计中的问题及解决方法 (14) 第5章电子琴设计总结 (15) 参考文献 (16) 附录 (17)
前言 音乐教育是学校美育的主要途径和最重要内容，它在陶冶情操、提高素养、开发智力，特别是在培养学生创新精神和实践能力方面发挥着独特的作用。近年来，我国音乐教育在理论与实践上都取得了有目共睹的成绩，探索并形成了具有中国特色的、较为完整的音乐教育教学体系。但我国音乐教育的改革力度离素质教育发展的要求还存在一定距离。如今，电子琴作为电子时代的新产物以其独特的功能和巨大的兼容性被人们广泛的接受和推崇。而在课堂教学方面，它拥有其它乐器无法比拟的两个瞬间：瞬间多元素思维的特殊的弹奏方法；瞬间多声部(包括多音色)展示的乐队音响效果的特点。结合电子琴自身强大的功能及独特的优点来进行音乐教育的实施，这样就应该大力推广电子琴进入音乐教室，让电子琴教学在音乐教育中发挥巨大的作用。现代乐器中，电子琴是高新科技在音乐领域的一个代表，体现了人类电子技术和艺术的完美结合。电子琴自动伴奏的稳定性、准确性，以及鲜明的强弱规律、随人设置的速度要求，都更便于人们由易到难、深入浅出的准确掌握歌曲节奏和乐曲风格，对其节奏的稳定性和准确性训练能起到非常大的作用。电子琴所包含的巨量的音乐信息和强大的音乐表现力可以帮助音乐教学更好地贯彻和落实素质教育，更有效地提高人们的音乐素质和能力。目前，市场上的电子琴可谓琳琅满目，功能也是越来越完备。以单片机作为主控核心，设计并制作的电子琴系统运行稳定，其优点是硬件电路简单、软件功能完善、控制系统可靠、性价比较高等，具有一定的实用与参考价值。这就为电子琴的普及提供了方便。 二、电子琴设计要求本设计主要是用AT89C51单片机为核心控制元件，设计一台电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有7个按键和1个复位按键。本系统主要是完成2大功能：音乐自动播放、电子琴弹奏。关于声音的处理，使用单片机C语言，利用定时器来控制频率，而每个音符的符号只是存在自定义的表中。
基于C51单片机的8×8 LED点阵屏汉字显示..
单片机课程设计报告 —8×8 LED点阵屏显示“大”字 第一章设计内容及要求 (3) 第二章总体设计 (3) 2.1 系统框图.........................................................3、4 2.2 设计步骤 (4) 第三章各部分电路设计 (4) 3. 1 复位电路………………………………………………4 、5 3.2时钟电路……………………………………………5、 6 3.3显示电路.........................................................6、7 3. 4大字取模 (7) 3.5 LED 引脚连接方式..........................................8、9 3.6总体电路 (9) 第四章程序设计 (9) 4.1软件流图......................................................9、10 4.2大字的模 (10) 4.2主程序......................................................10、11 4.3 C51单片机开发工具：keil 4 Proteus使用方法...11、16 第五章仿真结果 (16)
第六章总结与体会................................................17、18 第七章参考文献 (18) 附录程序清单……………………………………………19、20 基于C51单片机的8×8 LED点阵屏汉字显示 一设计要求 1、设计一个8*8点阵LED电子显示屏 2、要求在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可静态显示一个大字。 二总体方案设计 2.1系统框图 根据设计要求与设计方案，硬件电路的设计框图如图1所示。硬件电路结构由8个部分组成：时钟电路、复位电路、按键接口电路、电源电路、点阵显示阳极电路、点阵显示阴极电路和8*8点阵显示电路。
基于单片机的毕业设计题目
单片机类 业设计 刷电子时钟的设计 刷全自动节水灌溉系统--硬件部 刷数 式温度计的设计 刷温度 控系统设计 刷基于单片机的语音提示测温系统的研究 刷简易无线电遥控系统 刷数 流 计 刷基于单片机的全自动洗衣机 刷水塔智能水 控 系统 刷温度箱模拟控 系统 刷超声波测距仪的设计 刷基于51单片机的L司号点阵显示屏系统的设计与实 16×16点阵显示屏 刷基于A切89分51单片机的数 电子时钟 刷基于单片机的步 电机的控 刷基于单片机的交流调 器设计 刷基于单片机的数 电压表的设计 刷单片机的数 钟设计 刷智能散热器控 器的设计 刷单片机打铃系统设计 刷基于单片机的交通信 灯控 电路设计 刷基于单片机的电话 程控 家用电器系统设计 刷基于单片机的安全 警器 刷基于单片机的 路抢答器设计 刷基于单片机的超声波测距系统的设计 刷基于MC分-51数 温度表的设计 刷电子体温计的设计 刷基于A切89C51的电话 程控 系统 刷基于A三R单片机幅度 调的号号分信 发生器 刷基于单片机的数控稳压电源的设计 刷基于单片机的室内一氧化碳 测及 警系统的研究 刷基于单片机的空调温度控 器设计 刷基于单片机的 编程多 能电子定时器 刷单片机的数 温度计设计 刷红外遥控密码锁的设计 刷基于61单片机的语音识别系统设计 刷家用 燃气体 警器的设计 刷基于数 温度计的多点温度检测系统 刷基于凌 单片机的语音实时采集系统设计 刷基于单片机的数 频率计的设计 刷基于单片机的数 电子钟设计 刷设施 境中温度测 电路设计 刷汽车倒车 撞 警器的设计 刷篮球赛计时记 器
刷基于单片机的家用智能总线式开关设计 刷设施 境中湿度检测电路设计 刷基于单片机的音乐合成器设计 刷设施 境中二氧化碳检测电路设计 刷基于单片机的水温控 系统设计 刷基于单片机的数 温度计的设计 刷基于单片机的火灾 警器 刷基于单片机的红外遥控开关设计 刷基于单片机的电子钟设计 刷基于单片机的红外遥控电子密码锁 刷大棚温湿度自动 控系统 刷基于单片机的电器遥控器的设计 刷单片机的语音 储与 放的研究 刷基于单片机的电 热炉温度控 系统设计 刷红外遥控电源开关 刷基于单片机的 频信 发生器设计 刷基于单片机的呼叫系统的设计 刷基于PIC16F876A单片机的超声波测距仪 刷基于单片机的密码锁设计 刷单片机步 电机转速控 器的设计 刷由A切89C51控 的太 能热水器 刷 盗与恒温系统的设计与 作 刷A切89分52单片机实验系统的开发与 用 刷基于单片机控 的数 气压计的设计与实 刷智能压力传感器系统设计 刷智能定时器 刷基于单片机的智能火灾 警系统 刷基于单片机的电子式转速 程表的设计 刷 交车汉 显示系统 刷单片机数 电压表的设计 刷精密三F转换器与MC分-51单片机的接口技术 刷基于单片机的居室安全 警系统设计 刷基于89C2051 IC卡读/写器的设计 刷PC机与单片机串行通信设计 刷球赛计时计 器设计 刷 系列PCL五层电 控 系统设计 刷自动起闭光控窗帘设计 刷单片机控 交通灯系统设计 刷基于单片机的电子密码锁 刷基于51单片机的多路温度采集控 系统 刷点阵电子显示屏-- 业设计 刷超声波测距仪-- 业设计 刷单片机对玩 小车的智能控 业设计论文 刷基于单片机控 的电机交流调速 业设计论文
51单片机点阵设计
51单片机点阵设计 在做点阵之前先来了解下点阵的原理和点阵显示的 过程。 点阵实际上就是64个单独的led灯排列为8行8列 ROW1-8、COL1-8分别控制行和列的1-8led。ROWx高电平、COLy低电平，对应的第x行、第y列led灯亮。 电路图
简化了实际应用电路硬件根据要求自己加 P3口驱动ROW P2口驱动COL 如何让点阵显示字符？点阵显示字符都是动态的，和多位的数码管一样，并不是一次就显示行或列，而是一次只显示1行，在很短的时间内将8行分别显示出来。由于时间很短，我们的眼睛是看不出来是分开显示的。以字符'1'为例。 分别显示8行 ROW-0x01 COL-0xef ROW-0x02 COL-0xe7 ROW-0x04 COL-0xef ROW-0x08 COL-0xef ROW-0x10 COL-0xef ROW-0x20 COL-0xef
ROW-0x40 COL-0xef ROW-0x80 COL-0xc7 源程序： #include ; unsigned char code NUM[8]={0xef,0xe7,0xef,0xef,0xef,0xef,0xef,0xc7}; #define ROW P3 #define COL P2 void main(void) { unsigned char i,j,k; while(1) { k=0x01; for(i=0;i 电路图
源程序 #include ; #include ; unsigned char code NUM[8]={0x00,0x00,0xe00,0x82,0xff,0x80,0x00,0x00}; #define ROW P3 sbit SI=P2^0; sbit RCK=P2^2; sbit SCK=P2^1; void HC595SendData(unsigned char SendVal) { unsigned char i; for(i=0;i<8;i++) { if((SendVal< 单片机课程设计报告 题目：温度监控系统设计 学院：能源与动力工程学院 专业：测控技术与仪器专业 班级： 2班 成员：魏振杰 二〇一五年十二月 一、引言 温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。对于不同场所、不同工艺、所需温度高低范围不同、精度不同，则采用的测温元件、测方法以及对温度的控制方法也将不同；产品工艺不同、控制温度的精度不同、时效不同，则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同，因而，对温度的测控方法多种多样。 随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。利用微机对温度进行测控的技术，也便随之而生，并得到日益发展和完善，越来越显示出其优越性。 作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域较广泛。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。 为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本系统利用传感器与单片机相结合，应用性比较强，本系统可以作为仓库温度监控系统，如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统，以及构成智能电饭煲等等。课题主要任务是完成环境温度监测，利用单片机实现温度监测并通过报警信号提示温度异常。本设计具有操作方便，控制灵活等优点。 本设计系统包括单片机，温度采集模块，显示模块，按键控制模块，报警和指示模块五个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是进行温度监控，完成了课题所有要求。 二、实验目的和要求 2.1学习DS18B20温度传感芯片的结构和工作原理。 2.2掌握LED数码管显示的原理及编程方法。 2.3掌握独立式键盘的原理及使用方法。 2.4掌握51系列单片机数据采集及处理的方法。 三、方案设计 ＃i nclude for(j=0;j<3;j++)//from left to right 3 time { for(i=0;i<8;i++) { P3=taba[i]; P1=0xff; delay1(); } } for(j=0;j<3;j++)//from right to left 3 time { for(i=0;i<8;i++) { P3=taba[7-i]; P1=0xff; delay1(); } } for(j=0;j<3;j++)//from top to bottom 3 time { for(i=0;i<8;i++) { P3=0x00; P1=tabb[7-i]; delay1(); } } 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期： 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日 毕业设计（论文）题目： 院 (系)： 专业： 姓名： 学号： 指导教师： 毕业设计（论文）任务书 近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用正在不断地走向深入，由于它具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此特别适合于与控制有关的系统，越来越广泛地应用于自动控制，智能化仪器，仪表，数据采集，军工产品以及家用电器等各个领域，作为微型机的一个主要分支，单片机在结构上的最大特点是把CPU、RAM和ROM 存储器、定时器和多种I/O接口电路集成在一块超大规模集成电路芯片上。从它的组成和功能来看，一块单片机芯片其实就是一台计算机。 本次设计是采用MSC-51单片机来设计的四位数计算器, 采用C语言进行程序编写实现计算器功能。外接4X4的键盘，通过键盘扫描来完成输入数的控制，利用驱动电路使数值与结果在七段共阴极数码管上正常显示，并设有清零键可随时完成计算与显示的清零。计算器将完成的0至9999整数的一次加/减/乘/除运算。 执行过程如下： 开机即显示0，等待键入数值，当输入数字，将通过数码管显示出来，在输入＋、-、*、/运算符之后，计算器在内部执行数值转换和存储，并等待再次输入数值，当在键入数值后将显示键入的数值，按等号就会在数码管上显示运算结果。 关键字：单片机计算器键盘扫描程序 n recent years, as computer penetration in the social field and large-scale development of integrated circuits, microcontroller applications are continually deepening, because of its powerful function, small size, low power consumption, cheap, reliable, easy to use, etc. therefore particularly suitable for systems with control of more and more widely used in automatic control, intelligent instruments, meters, data acquisition, military products and home appliances fields, As one of the main branch of microcomputer, microcontroller in the structure of the biggest feature is the CPU, RAM and ROM memory, timer and multiple I / O interface circuit integrated on a VLSI chip. The composition and function from its point of view, a single chip is actually a computer. This design is the use of MSC-51 microcontroller to design the four-digit calculator, using C programming language to achieve calculator functions. 4X4 external keyboard, the keyboard scan to finish by the number of control values and make the drive circuit to the cathode results in a total of seven-segment digital tube display properly, and has cleared at any time to complete key calculation and display clear. Calculator to complete an integer from 0 to 9999 plus / minus / multiply / divide. Implementation of the process is as follows: Power is displayed 0, waiting type value, when the input numbers, will come out through the digital display, the input +,-,*,/ operator, the calculator in the internal implementation of the numerical conversion and storage, and wait for the re-enter the value, when Type the value in the type of value will be displayed by an equal sign will be displayed in the digital control operation results. Key words: SCM calculator keyboard scan C language单片机课程设计——基于51单片机的温度监控系统设计
单片机设计8X8LED点阵显示原理与编程技术
51单片机16X16LED点阵式汉字电子显示屏设计_毕业设计(论文)
基于51单片机的LED点阵设计