基于单片机控制动态扫描文字显示系统设计毕业论文

1、xx文理学院xx学院本科生毕业论文(设计)题 目： 基于单片机控制动态扫 描文字显示系统设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 完成时间： 2013年5月10日 目 录摘要1引言21本论概述21.1 本课题的现状和发展趋势21.1.1国内外led显示屏发展经历了三个阶段21.1.2我国led显示屏的发展现状21.1.3 led显示屏的发展趋势31.2系统整体方案32论文设计的内容与要求52.1论文设计的内容52.2论文设计的要求53方案论证与选择63.1系统硬件方案63.1.1显示屏主控制器63.1.2 通信系统73.1.3 led点阵显示屏83.1.4 硬件设计方案93.2系统软

2、件方案93.3系统硬件电路设计103.3.1硬件整体设计概述及功能分析103.3.2 控制单元设计103.3.3 at89c52芯片介绍113.3.4 单片机系统外围电路133.3.5 74hc595芯片简介133.3.6 5v稳压电源的原理153.3.7 稳压电源技术指标163.4 通信系统硬件设计164程序设计174.1 显示程序的设计194.1.1led显示屏的动态扫描显示194.2通信程序的设计195系统调试205.1系统硬件部分调试方法205.1.1短路与虚焊检测215.1.2 上电测试215.2 系统软件调试方法215.3 软件调试225.4系统联合调试及结果225.5 系统性能分

3、析23结论23答谢24参考文献24附录一：程序清单25附录二：proteus 仿真图28基于单片机控制动态扫描文字显示系统设计电子信息科学与技术专业学生： 指导教师： 摘要：随着社会文化的不断发展，led显示系统扮演着越来越重要的宣传角色，不论是汽车站，火车站，股市交易市场，还是学校都离不开它，然而传统的霓虹灯广告牌不论是在显示效果、耗电量还是可修改性上都无法满足当前社会的需求，传统的霓虹灯广告亟待改进。本文介绍了基于at89c52单片机控制的16x16led点阵动态扫描文字显示的设计首先本文对led点阵模块显示器原理做了介绍，同时分析了动态扫描文字显示系统的工作原理，然后对at89c52单片

4、机做了简要介绍。经过分析,设计出能实现动态扫描文字显示系统的硬件原理图和软件流程图。最后利用proteus仿真软件对该系统进行仿真，达到了预期效果。关键词：单片机，led，显示器，动态扫描，文字显示scm-based dynamic scanning text displaysystem designelectronics and information science and technology candidate: advisor： abstract: with the continuous development of the socio-cultural, led display s

5、ystems play an increasingly important advocacy role, whether it is the bus station, railway station, the stock market, or the school can not do without it, however, the traditional neon signs whether in display, power consumption or modifiability can not meet the current needs of the society, the tr

6、aditional neon urgent improvement.this article describes the first at89c52 mcu control of 16x16led of dot matrix display dynamic scanning text-based design principle of led dot matrix module displays introduced simultaneously analyze the the dynamic scan text display system works, then made a brief

7、presentation on at89c52 mcu. after analysis, it is designed to achieve dynamic scanning text display system hardware schematics and software flowchart. finally proteus simulation software to simulate the system to achieve the desired effect.keywords:mcu,led displays, dynamic scanning, text display引言

8、led显示屏是一种由半导体发光二极管构成的显示点阵,人们通过控制每个led的亮灭实现图形或字符的显示。由于led 显示屏亮度高、视角广、工作电压低、功耗小、寿命长、耐冲击、性能稳定。 因而被广泛应用于机场、商场、医院、宾馆、证券市场等公共场所。本文以单片机为控制核心设计和制作了一种动态汉字显示系统, 其成本低廉, 内容更新简单。点阵式led汉字显示是采用动态扫描显示方式，这种方式巧妙地利用了人眼的视觉暂留特性。将连续的几帧画面高速的循环显示，只要帧速率高于24帧/秒，人眼看起来就是一个完整的、相对静止的画面。最典型的例子就是电影放映机。在电子领域中，因为这种动态扫描显示方式极大的缩减了发光单元

9、的信号线数量，因此在led显示技术中被广泛使用。通过c语言编程，来实现led点阵显示内容，并使显示的内容在屏幕上从左到右滚动显示。系统采用模块化结构，包括主程序、延时程序、显示子程序和串行口中断程序。用at89c52、74hc595芯片和4个88led点阵显示器构成一个完整的16位点阵led文字显示系统。1本论概述1.1 本课题的现状和发展趋势1.1.1国内外led显示屏发展经历了三个阶段（1）1990年以前led显示屏的成长形成时期。（2）1990-1995年，这一阶段是led显示屏迅速发展的时期。（3）1995年以来，led显示屏的发展进入一个总体稳步提高产业格局调整。完善的时期。1.1.

10、2我国led显示屏的发展现状（1）机场航班动态信息显示（2）道路交通信息显示（3）广告媒体新产品1.1.3 led显示屏的发展趋势现代信息社会中，作为人一机信息视觉传播媒体的显示产品和技术得到迅速发展，进入二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代，led显示屏作为平板显示的主导产品之一无疑会有更大的发展，并有可能成为二十一世纪平板显示的代表性主流产品。1.2系统整体方案用移动显示屏来显示汉字，通过单片机at89c52控制74hc595芯片扫描使点阵显示屏移动显示字幕。当中还要实现的功能：5v的电压输入，时钟电路的设置，复位电路的设置，单片机给74hc595芯片当mr为高电平，oe为低电平时，数据

11、在shcp上升沿进入移位寄存器，在stcp上升沿输出到并行端口。点阵模块：此点阵模块由四个8*8点阵组成。图1为8*8点阵led外观及引脚图，只要其对应的x、y轴顺向偏压，即可使led发亮。例如如果想使左上角led点亮，则y0=1，x0=0即可。应用时限流电阻可以放在x轴或y轴。8*8led点阵等效电路如图2所示。图 1 led外观及引脚图图 2 led等效点阵列电路8x8点阵led工作原理说明 :8x8点阵共需要64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，当对应的某一列置1电平，某一行置0电平，则相应的二极管就亮；因此要实现一根柱形的亮法，对应的一列为一根竖柱，或者对

12、应的一行为一根横柱，因此实现柱的亮的方法如下所述：一根竖柱：对应的列置1，而行则采用扫描的方法来实现。 一根横柱：对应的行置0，而列则采用扫描的方法来实现。需要实现的功能如图3所示。图 3 流程图本电路使用at89c52实现行驱动，对显示模块从上至下的扫描，用74hc595实现列驱动，对显示模块从左至右的扫描，然后显示字符。在中规模集成电路中译码器有几种型号，使用最广的通常是74hc595译码器，74hc595译码器的输出是低电平有效，故实现逻辑功能时，输出端不可接或门及或非门（因为每次仅一个为低电平，其余皆为高电平）；74hc595译码器有使能端，故使能端必须加以处理，否则无法实现需要的逻辑

13、功能。在片选使用状态下输入中8线始终只有1线为0， 此74hc595芯片在单片机系统中极大限度的起到了扩展i/o资源的作用，只要用单片机的2个i/o引脚资源就能控制8个输出，而且程序的编制也容易实现。2论文设计的内容与要求2.1论文设计的内容针对设计题目的特点，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。

14、经过对比选择选定at89c52单片机为核心控制器件，由74hc595芯片为驱动电路器件。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

15、及自己的想法进行总结。2.2论文设计的要求1、完成系统的方案论证，设计系统硬件电路图，并进行详细介绍；2、完成动态扫描的文字显示，并具备更新文字内容的功能；3、完成该系统的测试与仿真；4、按照学院规定完成设计报告。3方案论证与选择3.1系统硬件方案大多数的led显示屏都在户外，所以对硬件的质量要求非常的高。为方便检修和维护硬件电路设计时常常采用模块化的设计方法。硬件的设计采用模块化设计，既要满足模块本身功能又要能够和整个系统兼容。如图4所示,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，通信系统及上位机四部分组成。上位机通过通信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

16、显示指令并将显示代码处理后控制显示部分的显示内容和显示方式。图 4 系统硬件组成框图3.1.1显示屏主控制器控制部分是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处理过后控制显示部分显示内容。其常用的电子设计方法有单片机、dsp、及eda技术。几种设计方法比较各有其特点。（1）单片机单片机是集成了cpu，rom，ram和i/ o口的微型计算机。它有很强的接口性能，非常适合于工业控制,因此又叫微控制器(mcu)。单片机品种齐全,型号多样 cpu 从8，16，32到64位，多采用risc 技术，片上i/o非常丰富，有的单片机集成有a/ d，“ 看门狗”，pwm，显示驱动，

17、函数发生器，键盘控制等。它们的价格也高低不等，这样极大地满足了开发者的选择自由。除此之外单片机还具有低电压和低功耗的特点。随着超大规模集成电路的发展，nmos工艺单片机被cmos代替，并开始向hmos 过渡2。供电电压由5v 降到3v，2v甚至到1v，工作电流由m a降至a ，这在便携式产品中大有用武之地。（2）dsp 芯片dsp又叫数字信号处理器。顾名思义，dsp主要用于数字信号处理领域，非常适合高密度，重复运算及大数据容量的信号处理。现在已经广泛应用于通信、便携式计算机和便携式仪表、雷达、图像、航空、家用电器、医疗设备等领域，dsp具有修正的哈佛结构，多总线技术以及流水线结构。将程序与数据

18、存储器分开，使用多总线，取指令和取数据同时进行，以及流水线技术，这使得速度有了较大的提高。dsp区别于一般微处理器的另一重要标志是硬件乘法器以及特殊指令，一般微处理器用软件实现乘法,逐条执行指令，速度慢。而dsp 依靠硬件乘法器单周期完成乘法运算，而且还具有专门的信号处理指令，如tm320 系列的firs ，lms，macd指令等。（3）edaeda(即electronic design automation) 即电子设计自动化，它是以计算机为工具，在eda 软件平台上，对用硬件描述语言hdl 完成的设计文件自动地逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真，直至对于特

19、定目标芯片进行适配编译、逻辑影射和编程下载等。设计者只需用hdl 语言完成系统功能的描述，借助eda工具就可得到设计结果,将编译后的代码下载到目标芯片就可在硬件上实现。由于fpga/cpld可以通过软件编程对该硬件的结构和工作方式进行重构，修改软件程序就相当于改变了硬件，软件编写可以采用自顶向下的设计方案，而且可以多个人分工并行工作这样便缩短了开发周期和上市时间，有利于在激烈的市场竞争中抢占先机。而且mcu和dsp都是通过串行执行指令来实现特定功能，不可避免低速，而fpga/cpld则可实现硬件上的并行工作，在实时测控和高速应用领域前景广阔；另一方面，fpga/cplp器件在功能开发上是软件实

20、现的，但物理机制却和纯硬件电路一样，十分可靠。三种设计方式相比较各有优点且都能够实现控制功能，但单片机的技术门槛较低开发成本也较低非常适合初学者进行学习和锻炼使用。现在市场上常用的单片机主要有mcs-51、avr、arm、pic等。其中应用最广泛的单片机首推intel的51系列，由于产品硬件结构合理，指令系统规范，加之生产历史“悠久”，有先入为主的优势常作为单片机学习的教材。且51系列的i/o脚的设置和使用非常简单，当该脚作输入脚使用时，只须将该脚设置为高电平（复位时，各i/o口均置高电平）。当该脚作输出脚使用时，则为高电平或低电平均可。所以在控制部分方案的选择中选定51系列单片机作为控制部分

21、的核心器件。3.1.2 通信系统通信部分要满足的设计要求就是稳定、快速、简单易实现。因为通常情况下显示屏和上位机的距离不会很远，所以通信距离的要求不是很高。计算机数据通信主要采用并行通信和串行通信两种方式。（1）并行通信并行通信时数据的各个位同时传送，可以字或字节为单位并行进行。并行通信速度快，但用的通信线多、成本高，故不宜进行远距离通信。（2）串行通信串行通信数据是一位一位顺序传送，只用很少几根通信线，串行传送的速度低，但传送的距离长，因此串行适用于长距离而速度要求不高的场合。在串行发送时，数据是一位一位按顺序进行的，而计算机内部的数据是并行的。因此，当计算机向外发送数据时，必须将并行数据转

22、换为串行数据再发送。反之，又必须将串行数据转换为并行数据输入计算机中。这种转换即可以用硬件实现也可以用软件实现。单由软件实现会增加cpu负担，降低其利用率，故目前常采用硬件实现。通用的通用异步接收/发送器，简称uart（universal asynchromous receeiver/trabsnitter）是完成这一功能的硬件电路8。在单片机芯片中，uart已经集成在其中，作为其组成部分，构成一个串行口。综上所述，题目设计已经选定了单片机为开发方式而单片机的uart已经集成在单片机内，所以通信系统选择串行通信为通信方式。3.1.3 led点阵显示屏显示部分包括了一块至少可以显示一个汉字的显示

23、屏，以及驱动该显示屏的驱动电路。由于单片机的i/o口有限要不能直接用i/o口来驱动led显示屏，所以需要对单片机io口进行扩展增加单片机并行输出的能力。led显示屏是由一个一个的发光二极管点阵构成的，要构成大屏幕的led显示屏就需要多个发光二极管9。构成led屏幕的方法有两种，一是由单个的发光二极管逐点连接起来，二是选用一些由单个发光二极管构成的led点阵子模块构成大的led点阵模块7。目前市场上普遍采用的点阵模块有88、1616几种；这两种屏幕构成方法各有有缺点，单个发光二极管构成显示屏优点在于当单个的发光二极管出现问题时只需更换一个二极管即可，检修的成本较低，缺点在于连接线路复杂；而点阵模

24、块构成的方法却正好与之相反，模块构成省约了大量的连线，不过当一个led出现问题时同在一个模块的所有led都必须被更换。这就加大了维修的成本。两种方法相比较，决定采取模块构成的方法来制作一个led点阵显示屏。为了避免模块的缺点，选择点阵数较小的模块来减小出现这一问题的风险。所以构建一个1616的led点阵屏选用四块88点阵模块。一个1616的led显示屏行和列各有16支引脚，不能单靠51单片机的端口驱动所以必须要对单片机的端口个数进行扩展。经常采用的端口扩展方法是用串并转换芯片进行译码。常用的串并转换芯片有74ls154（4线-16线译码器）、74ls164（8位串并转换器）、74hc595等。

25、51系列单片机端口低电平时，吸入电流可达，具有一定的驱动能力；而为高电平时，输出电流仅数十甚至更小（电流实际上是由脚的上拉电流形成的），基本上没有驱动能力，所以单片机不能直接驱动led显示屏显示。在单片机和显示屏之间还需要增加以功能放大位目的的驱动电路。3.1.4 硬件设计方案最终方案如图5所示，以pc机作为上位机存储和处理显示内容用串行通信的方式将显示内容和控制指令传输到单片机系统，单片机根据上位机传输来的内容和指令通过端口译码扩展后驱动4块88led点阵模块构成的1616的led点阵显示屏。题目将以此方案为指导思想展开具体的硬件电路设计。 图 5 硬件设计方案3.2系统软件方案软件的设计除

26、了满足设计功能外还必须要满足易读写，方便下载和编译。设计目标和硬件总体结构确定的情况下，软件可以分为主程序，显示子程序，各种特效显示子程序，通信程序三个主要部分组成。具体结构如图6所示。图 6 软件功能结构框图软件的编写需要借助软件编辑器和编译软件，编译完成后还需要下载到单片机中执行。编写软件之前得首先选择一种合适的语言以及配套的编辑器和编译软件。最后还要选择一款与所选单片机的下载器或下载软件来把编写的程序下载到单片机中执行。3.3系统硬件电路设计3.3.1硬件整体设计概述及功能分析显示系统具体设计主要由上位机，通信系统，单片机系统，译码电路，显示驱动电路和1616的点阵屏六部分组成。具体工作

27、流程为：上位pc机通过通信系统向单片机发送控制指令和显示代码内容，单片机接收后执行控制指令处理显示代码将显示内容通过i/o口串行输出并且控制译码电路完成串并转换并行输出，最后由显示驱动电路进行电压和电流的处理以达到led显示屏的显示电流，电压要求进而使显示屏显示内容。该系统所要实现的功能和要求有以下几点。（1）led显示屏的面积必须满足至少显示一个汉字的标准。并且显示要清晰。（2）驱动电路要能提供led显示所需范围内的电压和电流要求。（3）译码电路的高低电平的区分能力以及译码的输入输出频率必须满足单片机以及驱动电路的要求。（4）单片机由isp下载线下载程序和供电，可不设立专用供电电源。（5）由

28、串口完成单片机与上位机的通信，通信速度和数据传输的可靠性要达到显示要求。3.3.2 控制单元设计控制单元是整个显示系统的核心，该系统中采用52系列单片机为核心器件，用来和上位机通信处理上位机发送的控制指令和显示内容。并且直接输出数据通过译码电路控制led显示屏的显示内容和显示状态。在52系列单片机中选定一款合适的机型来作为控制单元的主控芯片。根据题目的要求该芯片必须要具有的就是方便的编程能力，因为在软件设计时方便的程序下载对程序的验证和编写非常有用。还有就是为了提高led显示屏的扫描速度，单片机的执行速度要尽可能的快。根据这两点要求，选择美国atmel公司生产的at89c52为控制单元的主控芯

29、片。3.3.3 at89c52芯片介绍at89c52为40 脚双列直插封装的8位通用微处理器，采用c52内核，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主ic 内部寄存器、数据ram及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号ir的接收解码及与主板cpu通信等。主要管脚有：xtal1（19脚）和xtal2（18脚）为振荡器输入输出端口，外接12mhz 晶振。rst（9脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。vcc（40 脚）和vss（20 脚）为供电端口，分别接+5v电源的正负端。p0p3 为可编程通用i/o 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，p0

30、端口（3239脚）被定义为n1 功能控制端口，分别与n1的相应功能管脚相连接，13 脚定义为ir输入端，10 脚和11脚定义为i2c总线控制端口，分别连接n1的sdas（18脚）和scls（19脚）端口，12脚、27 脚及28脚定义为握手信号功能端口，连接主板cpu 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。at89c52的引脚图如图7所示。图 7 at89c52引脚图at89c52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（i/o）端口，同时内含2外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2 个读写口at89c52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程6。

31、其将通用的微处理器和flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 flash存储器可有效地降低开发成本，主要特性概述如表1。表1 at89c52内部功能表名称功能备注rom4k字节支持flash romdsp系统编程1000次擦写周期片内ram128字节工作电压4.0-5.5 v时钟0hz到33mhz全静态可编程i/o口32个定时/计数器2个16位中断源5个支持idle和power_dowm模式 看门狗定时器双数据指针上电复位标志3.3.4 单片机系统外围电路单片机外围电路一般有两块：时钟电路（如图8）和复位电路（如图9）时钟电路由一个晶振和两个小电容组成，用来产生时钟频率。复位电路由一个电

32、阻、按键和一个电容组成，用来产生复位信号，使单片机上电的时候复位。图 8 时钟电路at89c52单片机芯片内部有一个反向放大器构成的振荡器，xtal1和xtal2分别为振荡器电路的输入端和输出端，时钟可由内部和外部生成，在xtal1和xtal2引脚上外接定时元件，内部振荡电路就会产生自激振荡。系统采用的定时元件为石英晶体和电容组成的并联谐振回路2。晶振频率选择12mhz，c1、成的电容值取22pf,电容的大小频率起微调的作用。图 9 复位电路单片机有多种复位电路，本系统采用电平式开关复位与上电复位方式，当上电时，c1相当于短路，使单片机复位，在正常工作时，按下复位时单片机复位。在有时碰到干扰时

33、会造成错误复位，但是大多数条件下，不会出现单片机错误复位，而可能会引起内部某些寄存器错误复位，在复位端加一个去耦电容，则会得到很好的效果。3.3.5 74hc595芯片简介74hc595是硅结构的cmos器件， 兼容低电压ttl电路，遵守jedec标准。74hc595是具有8位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。 移位寄存器和存储器是分别的时钟。 数据在sh-cp的上升沿输入到移位寄存器中，在st-cp的上升沿输入到存储寄存器中去。如果两个时钟连在一起，则移位寄存器总是比存储寄存器早一个脉冲。 移位寄存器有一个串行移位输入（ds），和一个串行输出（q7）,和一个异步的低电平复位，存储寄存器有

34、一个并行8位的，具备三态的总线输出，当使能oe时（为低电平），存储寄存器的数据输出到总线2。如图10所示为74hc595芯片引脚图。图 10 74hc595芯片引脚图引脚说明q0q7 8位并行数据输出，其中q0为第15脚gnd 第8脚 地q7 第9脚 串行数据输出mr 第10脚 主复位（低电平）shcp 第11脚 移位寄存器时钟输入stcp 第12脚 存储寄存器时钟输入oe 第13脚 输出有效（低电平）ds 第14脚 串行数据输入vcc 第16脚 电源。表2展示芯片74hc595功用。表2 74hc595功能表注释 ：h=高电平状态；l=低电平状态；=上升沿；=下降沿；z=高阻；nc=无变化；

35、=无效；当mr为高电平，oe为低电平时，数据在shcp上升沿进入移位寄存器，在stcp上升沿输出到并行端口3。3.3.6 5v稳压电源的原理220v交流市电通过电源变压器换成交流低压，再经过桥式整流电路和滤波电容，其中滤波电容与桥式电路并联，在固定式三端稳压器和地两端形成一个并不十分稳定的直流电压（该电压常常会因为市电电压的波动或负载的变化等原因而发生变化）5。此直流电压经过三端稳压器和电容的滤波便在稳压电源的输出端产生了精度高、稳定度好的直流输出电压。本稳压电源可作为ttl电路或单片机电路的电源。三端稳压器是一种标准化、系列化的通用线性稳压电源集成电路，以其体积小、成本低、性能好、工作可靠性

36、高、使用简捷方便等特点，成为目前稳压电源中应用最为广泛的一种单片式集成稳压器件2。如图11所示。图 11 单片式集成稳压器件3.3.7 稳压电源技术指标稳压电源的主要指标有电压、输出电滤及电压调节范围；另一类是质量指标，反映一个稳压电源的优劣，包括稳定度、等效内阻（输出电阻）、纹波电压及温度系数等。对稳压电源的性能，主要由以下的四个方面的要求：稳定性好，当输入电压在规定范围内变动时，输出电压的变化应该很小，由于输入电压变化而引起输出电压变化的程度，称为稳定度指标，常用稳压系数s来表示，s的大小，反映一个稳压电源克服输入电压变化的能力。在同样的输入电压变化条件下，s越小，输出电压的变化越小，电源

37、的稳定度越高；输出电阻小，负载变化时（从空载到满载），输出电压应基本保持不变。稳压电源这方面的性能可用输出电阻表征。输出电阻它等于输出电压变化量和负载电流变化量之比输出电阻反映负载变动时，输出电压维持恒定的能力，输出电阻越小，则输出电压的变化也越小。性能优良的稳压电源，输出电阻可小到1欧，甚至0.01欧；电压温度系数小，当环境温度变化时，会引起输出电压的漂移。良好的稳压电源，应在环境温度变化时，有效的抑制输出电压的漂移，保持输出电压稳定；输出电压纹波小，所谓纹波电压是指输出电压中50hz或100hz的交流分量，通常用有效值或峰值表示。经过稳压作用，可以使整流滤波后的纹波电压大大降低，降低的倍数

38、反比于稳压系数，串联型稳压电路，用做一种简单的稳压电源，可以满足一般无线电爱好者的需要。但是，这种电源还有许多“天生的”的缺陷，要提高对性能的要求，就必须再做一些改进。从以下四个方面对它的性能加以改善，便可做成一台有使用价值的稳压电源了，这就是：增加放大环节，提高稳定性，使输出电压可调，用复合管做调整管，使输出电流增大，增加保护电路，使电源工作安全可靠。3.4 通信系统硬件设计at89c52单片机具有全双工串行uart通道，支持单片机进行数据的串行传输。除了单片机要与pc机制定通信协议，确定发送速率外还需要解决的问题就是信号电平问题。rs-232c标准规定了pc机发送数据总线txd和接收数据总

39、线rxd采用eia电平，即传送数字“1”时传输线上的电平在315v之间；传送数字“0”时，传输线上的电平在315之间。但单片机串行口采用正逻辑ttl电平，即数字“1”时为5v数字“0”时为-5v，所以单片机与计算机不能直接相连进行通信必须将rs-232c与ttl电平进行转换。在通用的电平转换芯片中max232系列的芯片以集成度高，单5v电源工作，只需外接5个小电容即可完成rs-232c与ttl电平之间的转换而成为单片机系统中的常用芯片。在该显示系统中，max232为通信系统中最重要的硬件组成部分。4程序设计系统软件采用c语言编写，按照模块化的设计思路设计。首先分析程序所要实现的功能，程序要实现

40、串口通信，静态显示，动态显示三大功能。通信程序接收上位机数据，交给主程序处理再通过控制程序选择不同的显示程序进行显示。主程序的工作流程如图12所示。图 12 主程序流程图程序开始时首先必须对单片机进行初始化，其中初始化的内容包括：中断优先级的设定，中断初始化，串行通信时通信方式的选择和波特率的设定，各io口功能的设定等。初始化完成后程序进入待机状态等待中断的发生，该程序中主要用到了两个外部中断源和串行中断。外部中断源由按键的电平变化触发，外部中断主要功能是选择led点阵显示屏的控制方式是由按键控制还是上位机控制和显示状态是静态显示还是动态显示4。串行中断包括发送中断和接收中断都是由软件触发。中

41、断产生后由预先初始化时设定跳转执行中断子程序1。中断程序设定了led点阵显示屏所要显示的内容和显示的方式，最后执行的是各种显示程序。按照设定的方式和内容显示出所需要的内容。4.1 显示程序的设计4.1.1led显示屏的动态扫描显示动态扫描显示是把整个led屏幕分成若干部分，每一幅画面的显示是显示完一部分后，又显示第二部分直到显示完最后一部分又重新开始显示第一部分，重复循环进行。在重复扫描速度足够快的情况下，我们看到的就是一幅稳定的画面也就是说采用动态扫描显示需要不断进行画面的刷新在这种方式下其显示驱动电路可重复利用，引线也大大减少，从而使硬件成本降低，且屏幕上的发光二极管轮流发光，使用时的耗电

42、量大大降低大屏幕的制造、维护要容易许多，可靠性也增加了。动态扫描分为行扫描和列扫描两种方式区别在于选通端和数据输入端分别是行还是列。先选通列然后再从行送入对应列的数据，这样从第1列到第16列循环往复，只要切换的速度足够的快利用人眼的延时特性就可以看见一幅稳定的画面。4.2通信程序的设计通信程序是整个控制系统的核心部分。显示部分采用动态扫描的方式，实现对显示屏要显示的汉字、图像、字符等数据信息进行传输控制以及显示等功能。程序中将数据存储器分为三个区：显示缓冲区、数据存储区和接收缓冲区。单片机通过串口中断接收pc机传来的数据，暂时存放在接收缓冲区，经分析处理后按一定的规律放入数据存储区保存起来，然

43、后再根据显示方式依次从数据存储器中取出数据放入显示缓冲区中用于显示。显示采用逐行扫描的方式。与pc机的实时通信部分主要是利用单片机串口中断接收数据信息，实现与计算机的数据信息传输。其通信程序流程图如图13所示。图 13 通信程序流程图5系统调试硬件制作和软件编写过后，得出实物实物完成后必须对其进行调试，检查设计功能是否实现了。软件硬件完成后开始进行调试。调试可分为硬件调试，软件调试和系统联合调试。5.1系统硬件部分调试方法硬件调试主要是调试各部分的焊接是否合格和各芯片的输出输入电压是否符合设计要求，最后测试各硬件部分能否完成设计功能。因此把硬件调试按照以下四部分分步来进行。（1）测试所有焊点是

44、否有短路和虚焊的现象存在；（2）通电测试所有硬件芯片的输入输出电压是否在设计要求的范围内；（3）测试isp下栽线的功能是否能够实现；（4）测试串口系统的通信功能是否能够实现。由于最重要的显示系统功能的测试需要软件配合所以在硬件调试部分只测试单 片机复位电平，功能部分测试放在系统联合调试部分来完成。5.1.1短路与虚焊检测检测工具为万用表，使用万用表的短路报警功能，逐个测试相临的两个焊点检测是否短路。按照电路图检测需要连接的两点是否短路来检测是否已经连接上，以此来检测虚焊的情况。检测和修改完成后为下一步通电检测排除了短路的危险和由于虚焊引起检测结果不真实的麻烦。5.1.2 上电测试由于系统测试时

45、是采用usb电源为系统电源，所以电源输入都为5v。显示系统中单片机、译码器，锁存器，驱动电路的电源电压均要求为5v所以可同时直接接入。上电后首先观察电路是否有过热，异味，冒烟的现象出现。经过观察，没有这些现象出现。然后测试各器件的电源，接地及一些电平应该固定的端口的电压。测试的结果为：各器件电源端在4.3v4.8v之间满足器件的电源电压要求，单片机端口在未接负载时端口电压为4.5v。5.2 系统软件调试方法由于已经进行了硬件调试，所以软件调试主要是软件编译和将各功能块程序分别写入以验证其功能的可实现性10。在进行功能调试前必须用keil c对所有程序进行编译，编译成功生产可执行的.hex后方可

46、进行功能测试。其中测试串口程序的功能是否完善不但要连接单片机系统还要借助串口调试工具。串口调试工具选用的是串口调试助手，其功能是按照设定的串口、波特率向单片机发送数据和接收单片机向pc机发送的数据。并且能把发送和接收的数据内容显示在状态栏内。因此只要设定pc机向单片机发送的内容和单片机向pc机发送的内容就可以通过串口调试助手验证串口通信是否准确，是否满足功能要求。串口程序的设计为：设定波特率位9600，以0xaa为起始标志位,单片机接收自起始标志位后的32位十六进制数再发送会pc机。测试程序时设定波特率为9600，选择串口1，无校验，8位数据。串口程序测试成功后为显示程序提供了准确的显示内容。

47、余下得各种显示程序和中断程序都编译成功后只有联合硬件才能验证其功能的可行性。5.3 软件调试将上述程序进行编译后，打开at89c52单片机的元件属性编辑对话框，如图13所示。在program file中，单击文件夹图标，选择“16*16.hex”文件后，即可对系统进行仿真，整个系统的仿真效果如图14所示，是依次显示“湖”、“南”、“文”、“理”、“学”、“院”、“电”、“信”这八个字的。图 13 系统仿真图14 系统仿真效果图5.4系统联合调试及结果经过硬件调试和软件调试，排除了硬件的连接问题和验证了串口功能的可实现性。其余功能的软件便可以在此基础上调试验证其功能的正确性。联合调试的具体方法如

48、下。（1）编写一个逐点扫描的显示程序，再结合硬件电路运行。这样做的目的在于检测各器件是否能够正常运行和显示屏的各个led灯是否有损坏。结果显示显示屏中只有边角出有一个led灯被烧坏，其他器件逻辑功能运行正常。（2）将静态显示子程序与各种动态显示程序结合硬件电路进行调试。系统运行时显示图像比较清晰，各动态显示效果也能够实现。但显示存在两个问题。一是发光点的下方会出现一个很微弱的亮点，影响了整体的显示效果。二是同一列的led灯被点亮的数量与其亮度出反比，即如果同一列的灯都被点亮则亮度比只点亮几个时要暗一点。（3）将串口通信，显示，硬件联合调试。按照设定的通信协议，先由pc机向单片机发送起始控制字s

49、，接着再发送32比特的显示数据，最后发送控制显示方式的显示控制字。再发送不同的显示数据和显示控制字，观察各种显示方式的运行情况和各种显示方式之间的切换情况。结果是显示屏执行显示控制指令，显示所发送的内容。5.5 系统性能分析点阵led点阵动态文字显示系统以at89c52单片机为基础，还兼顾了单片机的抗干扰能力，有效地提高了系统运行的可靠性。可直接运用于实际场合。可实现汉字、字符及数字等内容的显示。可以随时更新显示的内容。使用起来非常方便。结论经过一段时间的工作，终于完成了基于at89c52单片机的led显示系统的设计，项目所要求的功能全部达到。通过这次毕业论文设计收获颇多，不仅是所作题目涉及到

50、的软硬件知识还有更为重要的实际经验和过程中所发现的问题。接手题目之后从互联网上对led进行了详细的资料收集，从技术和产业的两方面对led进行了了解。通过了解我认识到led是一门当今应用非常广泛的技术，整个产业每年都会有巨大的产值而且技术还在不断发展和创新。从设计之初就确定了参照大屏幕显示屏的实现方法和实际情况设计一款小屏幕的led点阵显示屏。在查阅了大量的大屏幕显示屏资料后确定了题目的设计方案。基于单片机控制动态扫描文字显示系统设计是以at89c52为核心器件，芯片74hc595驱动由4个8x8组成的16位led点阵显示屏，显示输出文字内容。本系统基本实现了清晰、有序地显示“湖南文理学院电信”

51、这八个字的功能。答谢:光阴似箭，转眼三年学习就要结束。四年来，我得到了许多老师的真诚教诲和同学们的热情帮助。值此离别之际，向曾经给予我帮助的老师、同学和朋友表示最衷心的感谢!感谢我们的辅导员陶老师、张老师，三年来她在生活上和学习上给于了我们无私的关怀和热情的帮助。在此真诚地祝愿张老师工作顺利！幸福美满！感谢指导老师张老师，这半年对我的悉心指导。我要好好学习，把老师教给我的为人做事以及实验方法和论文书写标准学踏实了。感谢我的室友正是有了你们，我的学习生活才不显得孤单，谢谢你们在学习和生活中给予了我热情鼓励和无私帮助。我十分珍惜和你们共同学习的日子，这将成为我人生中难以忘怀的美好时光。特别感谢父母

52、对我学习的坚定支持和极大的帮助，正是她们挚深的亲情成为我不断求学进取的精神动力。参考文献1郭天祥，新概念51单片机c语言教程m.北京: 电子工业出版社.20092李建忠，单片机原理与应用m. 西安：西安电子科技大学出版社.20093阎实，数字电子技术基础m .北京：高等教育出版社.19834谭浩强，c语言程序设计(第三版)m. 北京：清华大学出版社.20055童师白，华成英.模拟电子技术基础m. 北京：高等教育出版社.19806朱清慧，张凤蕊.教程m. .北京：清华大学出版社.2008 7 saurabh pandharikardesign and development of water h

53、ydraulic compensated flow control valvejindian journal of engineering and materials sciences2004 8 r.farmanireal-time modeling of a major water supply systemjproceeding of the institution of civil engineerswater management，2007 9sambandan,nathan. single-technology-based statistical calibration for h

54、igh-performancemactive-matrix organic led displays.2007 10谢维成，杨加国.单片机原理与应用及c51程序设计（第2版）m.北京：清华大学出版社.2009附录一：程序清单#include #define uchar unsigned char /预定义 uchar 为 unsigned char 的一个代名词uchar i,j,k=15; /表示0255sbit xsi=p20; /si列数据线sbit定义特殊功能寄存器的位变量sbit xrck=p21; /行输出存储器锁存时钟线sbit xsck=p22; /行数据输入时钟线sbit y

55、si=p23; /列数据线sbit yrck=p24; /列输出存储器锁存时钟线sbit ysck=p25; /列数据输入时钟线uchar code zbm32=0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xef,0xf7,0x9e,0x07,0xf9,0xf8,0x3f,0xff,0xef,0xff

56、,0x6f,0xc0,0x00,0xef, 0x6f,0x6f,0x6f,0xa0,0xef,0xdf,0xff,0xe7,0x01,0xf8,0xdd,0xbd,0xdd,0x7d,0x00,0x80,/*湖,0*/0xff,0xff,0xf7,0xff,0x17,0x00,0x17,0x00,0xd7,0xf7,0x97,0xf5,0x17,0xf4,0x40,0x00,0xc0,0x01,0x51,0xf4,0x17,0xf4,0x17,0x34,0xd7,0x30,0x17,0x00,0x03,0x00,0xff,0xff,/*南,1*/0xff,0xff,0xf7,0x7f,0xf7