毕业设计(论文)基于单片机的广告流水灯控制设计

本科论文毕业设计题目：基于单片机的广告流水灯控制设计专业名称：电子信息工程学生姓名：学生学号：指导老师：毕业时间：基于单片机的广告流水灯控制设计摘要：流水灯在工业现场、信号指示和广告牌等很多方面都有应用，采用单片机来控制流水灯方式更灵活，功能更强大。随着社会的发展点阵式LED应用范围更广，所以本论文通过8×8LED显示屏相关电路设计制作一个16×16LED显示屏。Proteus软件可进行单片机仿真，本文用Proteus软件设计汉字LED点阵的动态显示，利用AT89C51作为主控芯片，74LS154译码器，74HC595作为驱动芯片，给出完整的设计电路和仿真程序代码，通过运行显示汉字。本设计体积小，硬件少电路结构简单且容易实现。关键词：单片机；8×8LED；74HC595；74LS154

TheWaterLampControllerDesignBasedonMCUAbstract:Waterlampsintheindustrialfield,suchassignalingandbillboardshavemanyapplications,usingMCUtocontroltheflowlampismoreflexibleandmorepowerfulfunctionality.Alongwithsociety'sdevelopDot-matrixLEDapplication,sothispaper8*8Dot-matrixLEDrelatedcircuitdesign16*16Dot-matrixLED.Proteussoftwarecanundertakesingle-chipmicrocomputersimulation,thisarticlewiththeProteussoftwaredesigncharactersofLEDdotmatrix,usingdynamicdisplayofthemaincontrolchip74HC595and74LS154asAT89C51asdrivingchip,givesafullcircuitdesignandsimulationprogramcode,runningtheshowcharacters.Thisdesign,smallsize,hardwarecircuitstructureissimpleandlesseasyimplementation.Keywords:MCU;8×8LED;74HC595;74LS154

目录TOC\o"1-3"\h\u245301引言 30图974LS154编码器外形表374LS154功能表图1074LS154编码器真值表5各系统设计5.1最小系统单片机的最小系统如图11所示图11最小系统5.2驱动电路采用两片8位锁存、串-并移位寄存器和三态输出移位寄存器74HC595实现。数据SH_CP的上升沿输入，在ST_CP的上升沿进入到存储寄存器中去。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。使能端（）为低电平，存储寄存器的数据输出到总线在移位过程中存储寄存器输出端数据可以保存不变，显示屏没有闪烁，74HC595还有输出端时/禁止控制端，可使输出为高阻态[10]。级联如图12所示：图1274HC595级联5.316×16LED点阵显示屏用四个8×8LED组成，采用共阳极逐行扫描法，如图13所示：图1316×16LED5.4键盘控制电路设计本系统设置三个按键（key1、key2、key3）分别来控制卷屏、上移、左移显示。首先进行键盘扫描判断按键是否按下，如果key1键按下则进入卷屏显示状态，如果当key2键按下则进入上移显示状态，如果当key3键按下则进入左移显示状态。如图14所示：图14按键控制6系统电路图图15系统电路图7程序设计7.1主程序流程图系统主程序开始以后首先是对系统环境初始化，包括设置串口、定时器、中断和端口。然后进行键盘扫描，如果key1键按下点阵卷帘输出，如果key2键按下点阵上移输出，如果key3键按下点阵左移输出。其程序流程见图16所示:键盘扫描键盘扫描系统初始化左移效果开始上移效果卷帘效果Key1键？Key3键？Key2键？YYYYY图16主程序流程图7.2显示驱动程序流程图显示驱动程序查询当前点亮的行号，从显示缓存区内读取下一行的显示数据，并通过串口发送给移位寄存器。为消除在切换行显示数据的时候产生拖尾现象，驱动程序先要关闭显示屏，即消隐，等显示数据打入输出锁存器并锁存，然后再输出新的行号，重新打开显示。图17为显示驱动程序（显示屏扫描函数）流程图。进入中断进入中断定时器赋初值读取行号并增1送新行显示数消隐切换显示数据送新行号，打开显示退出中断图17显示驱动程序流程图8系统调试8.1软件使用(1)首先根据系统要求，用KeilC编写程序。KeilC是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。在KeilC软件上打开建立工程文件，选择51芯片，建立文件到工程中，如图18所示，对程序进行编译、连接以产生目标代码。编译过程中的信息将出现在输出窗口中的Build页中如图19所示，如果源程序中有语法错误，会有错误报告出现，双击改行，可以定位到出错的位置，对源程序进行反复修改后，最终会得到如图20所示的结果，提示获得了hex文件，该文件即可被编程器读入并写到芯片中，同时还产生了一些其它相关的文件，可被用于Keil的方针与调试[13]。(2)对程序进行编译、连接以后，按Ctrl+F5可进入调试状态，使用快捷键F11可以单步执行程序，源程序左边会出现一个黄色调试箭头，指向源程序的第一行。每按一次F11，箭头指向下一行。(3)确认程序无误后，将目标程序加载、运行。将系统的所有接口插好，检查有无错误，运行载入程序。图18工程建立图19程序编译图20生成hex8.2刷新频率计算显示驱动程序在进入中断后首先要对定时器T0重新赋初值以保证显示屏刷新率的稳定，1/16扫描的显示屏的刷新率（帧频）的计算公式[6]如下：其中fosc为晶振频率，t0为定时器T0初值（工作在16位定时器模式）。8.3显示效果处理为了消除在切换行显示是出现拖尾现象，在中断程序中，驱动程序应先关闭显示屏，等显示数据的列驱动器74HC595的输出锁存器的数据输入并锁存后，在输出新的行号，重新打开显示屏显示，即可消除拖尾现象。8.4结论分析16×16点阵LED电子显示屏的电路系统较小，但是线路颇为麻烦，特别是在焊接点阵显示屏时，8×8点阵LED引脚封装很重要，由于我的马虎把点阵LED的管脚号和功能号没有对应，所以点阵显示出来结果的不是一个整体的汉字。检测硬件电路时发现16×16LED点阵屏第四行常亮，且亮度比其他行都亮。首先分析LED发光原理，只有当电流过大时LED才会异常发光，且长时间发光是因为16×16LED点阵屏第四行的某个线路管脚与正电源相接使其长时间供电才导致LED灯常亮。出故障原因，可能是线路错焊或者串线。用万用表对焊点逐个检测查找原因。在调试过程中发现按键没有受到控制，没达到仿真时的效果，利用万用表检测发现按键两端无电压所以按键失控。主要原因是我把按键引脚串联把它电平拉低，修改时只需把串联部分消除即可。9结束语本设计以AT89C51单片机为系统的控制核心，采用动态扫描的方法实现对16×16点阵LED的控制。该设计硬件电路简单，方便调试，适用范围广泛。仿真结果基本实现汉字显示，移动方式和按键选择等功能。但在实物制作中由于把点阵封装连线出现错误只能显示按键移动方式，不能显示一个完整汉字。所以希望老师多加指导，给予意见。参考文献[1]陈丽红.点阵LED电子显示屏控制系统设计与实现[J].福建电脑,2010.[2]张明波.基于单片机的点阵LED显示系统的设计[J].单片机开发与应用，2007.[3]吴金戊,沈庆阳，郭庭吉.8051单片机实践与应用[M].北京：清华大学出版社，2004.[4]屈朋伟.基于AT89S51的简易16×16LED点阵显示屏[J].单片机制作，2007.[5]张义和.51单片机（C语言）[M].北京：人民邮电出版社，2009.[6]张俊谟.单片机中级教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008.[7]诸昌铃.LED显示屏系统原理及工程技术[M].成都：电子科技大学出版社，2000.[8]张毅刚.MCS-51单片机原理及应用[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004.06.[9]张洪润,刘秀英,张亚凡.单片机应用设计200例(上册)(下册)[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.08.[10]罗云松.基于Proteus的单片机点阵LED汉字显示[J].科技信息，2009.[11]许小军.电子技术实验与课程设计指导.数字电路分册[M].南京：东南大学出版社，2004.12.[12]陆应华.电子系统设计教程[M].北京：国防工业出版社，2005.02.[13]张天祥.单片机十天征服你！哈尔滨：哈尔滨工业大学，2007.[14]李朝青.单片机&DSP外围数字IC技术手册[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.[15]余孟尝.数字电子技术基础简明教程[M].北京：高等教育出版社，2006.谢辞两个多月的毕业设计已接近尾声，在各位老师、学长、同学的热情帮助下，经过自己的不懈努力，毕业设计得以顺利完成。完成之际，我首先要感谢我的指导老师邵思飞老师，感谢他对我的信任，把题目交给我，让我得以锻炼自己的能力。在毕业设计中遇到了各种困难，感谢他的指导和帮助，在大体的方向和小的细节方面给予了热情的帮助和充分建议，指出了各方面的错误，让我少走了很多弯路，顺利完成了本次设计。在此我真诚的说声：老师，谢谢您！谢谢您！毕业设计是对我们知识运用能力的一次全面的考核，也是对我们进行科学研究基本功的训练，培养我们综合运用所学知识独立的分析问题和解决问题的能力。所以再次由衷的感谢我们殷勤的老师为我们洒下汗水不辞辛劳！老师您辛苦了！随着电子信息技术日新月异地飞速发展，人们总是处在不断学习阶段，再加上我能力水平有限，所以本设计肯定存在许多不尽人意的地方，欢迎广大老师和同学批评指正。最后，我要感谢理工系所有老师，他们精心的栽培为我们以后的学习工作打下了坚实的基础。谢谢您！（全文共计10116字）附录1程序#include<reg51.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineBLKN2//列锁存器数sbitG =P3^4; //74HC154(18)-E1为0开列(col)输出显示允许控制信号端口sbitR =P3^2; //74HC595(12)-ST_CP上升沿--移位寄存器的数据进入数据存储寄存器输出锁存器的时钟信号端口sbitMR =P3^3; //P1.5为移位寄存器清○端sbitkey1 =P2^0;sbitkey2 =P2^1;sbitkey3 =P2^2;unsignedchardatadispram[32];//显示缓存unsignedchari,j,k,b,l,v;unsignedcharcodeBmp[][32]={{0xFF,0xFF,0x07,0xE3,0xEC,0x1F,0xEF,0xDF,0xDF,0xDF,0x86,0xDF,0xD6,0xC3,0xF6,0xDF,0xB6,0xDF,0xB6,0xDF,0xD6,0x01,0xEF,0xFF,0xD7,0xFF,0xB9,0xFF,0x7E,0x01,0xFF,0xFF},/*"延",0*/{0xFD,0xFF,0xFE,0xFF,0xC0,0x01,0xDF,0xFB,0xBB,0xF7,0xF9,0xFF,0xFB,0xFF,0x00,0x01,0xF7,0xDF,0xF7,0xDF,0xF7,0xBF,0xF9,0x7F,0xFE,0xFF,0xF9,0x3F,0xE7,0xC7,0x1F,0xEF},/*"安",1*/{0xFE,0xFF,0xFE,0xFF,0xFE,0xFF,0xFE,0xFF,0xFE,0xFF,0x00,0x01,0xFE,0xFF,0xFD,0x7F,0xFD,0x7F,0xFD,0xBF,0xFB,0xBF,0xFB,0xDF,0xF7,0xEF,0xEF,0xE7,0xDF,0xF1,0xBF,0xFB},/*"大",2*/{0xFE,0xF7,0xEF,0x73,0xF3,0x37,0xF7,0x6F,0x80,0x01,0xBF,0xFB,0x70,0x17,0xFF,0xBF,0xFF,0x7F,0x80,0x01,0xFF,0x7F,0xFF,0x7F,0xFF,0x7F,0xFF,0x7F,0xFD,0x7F,0xFE,0xFF},/*"学",3*/{0xFF,0xFF,0x00,0x01,0xFB,0xBF,0xFB,0xBF,0x80,0x03,0xBB,0xBB,0xBB,0xBB,0xBB,0xBB,0xBB,0xBB,0xB7,0xC3,0xAF,0xFB,0x9F,0xFB,0xBF,0xFB,0x80,0x03,0xBF,0xFB,0xFF,0xFF},/*"西",4*/{0xFD,0xFF,0xFE,0xFF,0xC0,0x01,0xDF,0xFB,0xBB,0xF7,0xF9,0xFF,0xFB,0xFF,0x00,0x01,0xF7,0xDF,0xF7,0xDF,0xF7,0xBF,0xF9,0x7F,0xFE,0xFF,0xF9,0x3F,0xE7,0xC7,0x1F,0xEF},/*"安",5*/{0xF7,0xFD,0xF7,0xFD,0xEB,0xED,0xEC,0xED,0xDE,0x2D,0xBF,0x6D,0x40,0xED,0xDE,0xED,0xDE,0xED,0xDA,0xED,0xDD,0xED,0xDF,0x7D,0xDF,0x7D,0xDF,0x75,0xE0,0x7B,0xFF,0xFF},/*"创",6*/{0xEF,0xFF,0xF7,0xF1,0x80,0x8F,0xDD,0xBF,0xEB,0xBF,0x00,0x81,0xF7,0xB7,0xF7,0xB7,0x00,0xB7,0xF7,0xB7,0xD3,0xB7,0xD5,0x77,0xB5,0x77,0x76,0xF7,0xD5,0xF7,0xEF,0xF7},/*"新",7*/{0xFE,0xF7,0xEF,0x73,0xF3,0x37,0xF7,0x6F,0x80,0x01,0xBF,0xFB,0x70,0x17,0xFF,0xBF,0xFF,0x7F,0x80,0x01,0xFF,0x7F,0xFF,0x7F,0xFF,0x7F,0xFF,0x7F,0xFD,0x7F,0xFE,0xFF},/*"学",8*/{0xFF,0x7F,0x07,0xBF,0x70,0x01,0x6B,0xFB,0x5F,0xFF,0x5C,0x07,0x6F,0xFF,0x77,0xFF,0x70,0x01,0x56,0xDF,0x6E,0xDF,0x7E,0xDF,0x7D,0xDD,0x7D,0xDD,0x7B,0xDD,0x77,0xE1},/*"院",9*/};voidkey();/*显示屏扫描（定时器T0中断）函数*/voidleddisplay(void)interrupt1using1{ registerunsignedchari,j=BLKN;TH0=0xF8;//设定显示屏刷新率每秒62.5帧 TL0=0x30; i=P1;//读取当前显示的行号 i=++i&0x0f;//行号加1，屏蔽高4位 do { j--; SBUF=~dispram[i*BLKN+j];//送显示数据while(!TI); TI=0;} while(j);//完成一行数据的发送 G=1;//消隐（关闭显示） P1=0x00;//行号端口清○ R=1;//显示数据打入输出锁存器 P1=i;//写入行号 R=0;//锁存显示数据 G=0;//打开显示}voiddelay10ms(void)//延时子程序{unsignedchari,j;for(i=20;i>0;i--)for(j=248;j>0;j--);}voiddelay(intms)//延时子程序{while(ms--) { for(v=0;v<250;v++) { _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); } }}voiddisp01(){delay(200); for(i=0;i<32;i++)//清屏{dispram[i]=0xff; delay(10);}while(1) { for(b=0;b<10;b++)//延时2秒{for(i=0;i<32;i++)//显示效果：卷帘{dispram[i]=Bmp[b][i]; key(); delay(20); } delay(20); } }}voiddisp02(){delay(200);for(i=0;i<32;i++)//清屏{dispram[i]=0xff; delay(10);} while(1) {for(i=0;i<10;i++)//显示效果：上移{for(j=0;j<16;j++){for(k=0;k<15;k++){dispram[k*BLKN]=dispram[(k+1)*BLKN];dispram[k*BLKN+1]=dispram[(k+1)*BLKN+1];}dispram[30]=Bmp[i][j*BLKN];dispram[31]=Bmp[i][j*BLKN+1]; key();delay(50);} } } }voiddisp03(){ delay(200);for(i=0;i<32;i++)//清屏{dispram[i]=0xff; delay(10);} while(1){for(i=0;i<10;i++)//显示效果：左移{for(j=0;j<2;j++)for(k=1;k<9;k++){for(l=0;l<16;l++){dispram[l*BLKN]=dispram[l*BLKN]<<1|dispra