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1、AbstractThis system to STC12C5A60S2 singlechip 8LED dot matrix, the 32X32 dot matrix display of modules. Based on the basic requirements, the topic of advertising lights display system focuses on design. In addition, this system by software to realize most function, absorbs the hardware and software
2、 of thoughts, most functions through software to achieve simple, the circuit, the system stability is greatly increased. LED display with its flexible fabrics, showing stability, low power consumption, long life, mature technology, low cost characteristics at the station, securities, sports venues,
3、highways and various interior and exterior shows the information release, public occasions propaganda, environmental parameters in real time, major activities countdown etc widely application. This design mainly STC12C5A60S2 singlechip, using a serial transmission, dynamic scanning technology, makin
4、g a paragraph of multi-function screen with modular LED. Is proved by practice, this system shows the error is small, stable performance, reasonable structure. This system has succeeded in carrying through the function of the static and dynamic display completely.Key Words: STC12C5A60S2 microcontrol
5、ler; LED; 32X32 bitm1.绪论1.1 课题背景目前，国内的LED点阵显示屏大部分是单显示型，其显示的内容相对较少，显示花样较单一。一般在产品出厂时，显示内容就已写入显示屏控制系统中的EPROM芯片内，当需要更换显示内容时就非常困难，这样使该类型的显示屏使用范围受到了限制。国内的另一种LED显示屏可编程序型LED显示屏，虽然增加了显示屏系统的编程能力，显示内容和显示花样都有所增加，但也存在着更换显示内容不便的缺点。随着社会经济的迅速发展，如今的广告牌都存在着显示内容丰富、信息量大、信息更换速度快等特点。因此传统的LED显示屏控制系统已经越来越不能满足现代广告宣传业的需要。而利用
6、PC机通信技术控制LED显示屏，则具有显示内容丰富，信息更换灵活等优点。1.2 系统的性能要求点阵LED显示的功能要求:1、显示静态字体。2、显示动态字体。1.3系统的总体设计方案本设计要求用单片机控制一个32*32点阵显示屏，完成相应的汉字显示。方案一：DSP（digital singnal processor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处
7、理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。DSP器件比16位单片机单指令执行时间快810倍，完成一次乘加运算快1630倍。DSP器件还提供了高度专业化的指令集，提高了FFT快速傅里叶变换和滤波器的运算速度。此外，DSP器件提供JTAG接口，具有更先进的开发手段，批量生产测试更方便，开发工具可实现全空间透明仿真，不占用用户任何资源。芯片内置544字的高速SRAM。外部可寻址60K字程序/数据及I/O，令周期在25ns50ns之间，实时性处理比16位单片机快2倍以上，可取代一般的单片机。TMS320F206除了具有TMS320C203的功
8、能外，内置32K字零等待快闪存储器，可满足单片设计的要求，能最大限度减少用户板的体积。软件配有C51/链接C编译器、C源码调试器。方案二：单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。方案一 DSP价格相比其它几种较贵，所以被淘汰。方案二 单片机相比第一种方案中DSP，价格便宜且好C51程序，更适合本次方案。 因为考虑到方案要求低，只需要显示汉字，再
9、加上单片机成本低廉且符合方案要求，故选择方案二。2.硬件系统的组成2.1 总体设计框图由于LED显示屏的特性及作用，大多数的LED显示屏都是放在户外的，所以对硬件的质量要求非常的高。也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2-1所示为总体设计框图。图2-1 总体设计框图2.1.1器件的选择与采购在元件的选择上首先我偏重于选择比较知名公司生产的电子元件产品，它不仅在质量上有保证，而且平时的学习过程中也都大部分学过，对此产品有比较多的了解，避免了不同型号产品使用功能不相同而带来的麻烦。其次我看元器件的性价比
10、如何，有些产品虽然价格稍微低，但是却用着不方便，这对做毕业设计的同学来说无疑是泼了一盆冷水，如在单片机型号选择上，我没有选用80C51而选择了STC12C5A60S2，这是因为80C51不支持在线编程，远没有 STC12C5A60S2编程方便，STC12C5A60S2只要外接ISP现在线再配同相应的烧写软件就可以在任何一台计算机上实现程序的烧写，方便之处无可否认。表2-1 器件清单名称个数STC12C5A60S2单片机18*8点阵屏1674HC595811.0592MHz晶振130p陶瓷电容210F电解电容1常开动合按键1电阻若干导线若干芯片底座若干2.2 单片机的最小系统2.2.1控制模块S
11、TC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S),针对电机控制，强干扰场合。STC12C5A60S2主要功能特性：1、增强型8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051；2、工作电压：STC12C5A60S2系列工作电压：5.5V- 3.3V（5V单片机）；STC12LE5A60S2系列工作电压：3.6V- 2.2V（3V单片机）；3、工
12、作频率范围：0 - 35MHz，相当于普通8051的 0420MHz；4、用户应用程序空间8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K等；5、片上集成1280字节RAM；6、通用I/O口（36/40/44个），复位后为准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口） ；可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不超过55mA；7、 ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即
13、可完成一片；8、有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM无内部EEPROM)；9、 看门狗；10、内部集成MAX810专用复位电路（外部晶体12M以下时，复位脚可直接1K电阻到地）；11、外部掉电检测电路:在P4.6口有一个低压门槛比较器；5V单片机为1.32V，误差为+/-5%,3.3V单片机为1.30V，误差为+/-3%；12、时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器(温漂为+/-5%到+/-10%以内) 1用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/时钟；常温下内部R/C振荡器频率为：5.0V单片机为：11MHz15.5MHz； 3.3V单片机
14、为： 8MHz12MHz ；精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准；13、共4个16位定时器 。两个与传统8051兼容的定时器/计数器,16位定时器T0和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器 ，做串行通讯的波特率发生器，再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器14、 2个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟；15、外部中断I/O口7路,传统的下降沿中断或低电平触发中断,并新增支持上升沿中断的PCA模块,Power Down模式可由外部中断醒,INT0/P3.2,INT1/P3.3, T0/P3.4
15、, T1/P3.5, RxD/P3.0,CCP0/P1.3(也可通过寄存器设置到P4.2 ), CCP1/P1.4 (也可通过寄存器设置到P4.3)；16、PWM(2路）/PCA（可编程计数器阵列,2路）； 17、A/D转换, 10位精度ADC，共8路，转换速度可达250K/S(每秒钟25万次)；18、通用全双工异步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定时器或PCA软件实现多串口；19、 STC12C5A60S2系列有双串口，后缀有S2标志的才有双串口，RxD2/P1.2(可通过寄存器设置到P4.2)，TxD2/P1.3(可通过寄存器设置到P4.3)；20、工作温度范
16、围：-40 - +85(工业级) / 0 - 75(商业级)；21、封装：PDIP-40,LQFP-44,LQFP-48。I/O口不够时，可用2到3根普通I/O口线外接；74HC164/165/595（均可级联）来扩展I/O口, 还可用A/D做按键扫描来节省I/O口，或用双CPU,三线通信，还多了串口。STC12C5A60S2引脚功能：如图2-2所示为STC12C5A60S2 芯片引脚图：图2-2 STC12C5A60S2 引脚2.2.2单片机的复位电路由10uf电容和10K电阻组成上电复位电路，由按键和100电阻接在单片机的RST端组成手动复位电路，如图2-3所示。图2-3复位电路复位：是单
17、片机的初始化操作，以便使CPU和系统中其他部件都处于一个确定的状态，并从这个状态开始工作。当单片机系统在运行出错或操作错误使系统处于死锁存时，也可按复位键重新启动。单片机复位后，PC内容初始化为0000H，那么单片机就从0000H单元开始执行程序。片内RAM为随机值，运行中的复位操作不改变片内RAM的内容。2.2.3 振荡电路模块由无源晶振11.0592Mhz和2个30pf的陶瓷电容组成单片机的振荡电路，如图2-4所示。（本系统使用晶振为11.0592MHz）图2-4振荡电路2.3电源电路模块用LM7805稳压芯片将12V输出为直流5V的稳定电压，如图2-5所示。7805是一种固定电压(5V)
18、三端集成稳压器,利用7805为驱动芯片、三极管、单片机提供稳定的电压源，成本低廉，硬件设计简单、高效，因而选用此方案为32*32点阵提供电源。 图2-5 直流5V电源电路2.4电平转换模块此处选用的是美信公司的MAX232电平转换芯片，该芯片的RS232电平转换为TTL电平或TTL电平转换为RS232电平的电路图，具体如图2-6所示。图2-6 PC与单片机的电平转换电路2.5显示模块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。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
19、大的LED点阵模块。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。LED的发光颜色和发光效率与制作LED的材料和工艺有关，目前广泛使用的有红、绿、蓝三种。由于LED工作电压低（仅1.5-3V）， 能主动发光且有一定亮度，亮度又能用电压（或电流）调节，本身又耐冲击、抗振动、寿命长（
20、 10万小时），所以在大型的显示设备中， 目前尚无其他的显示方式与 LED显示方式匹敌。2.5.1显示原理汉字显示屏广泛应用与汽车报站器，广告屏等。本文介绍一种实用的汉字显示屏的制作，考虑到电路元件的易购性，没有使用8*8的点阵发光管模块， 而是直接使用了1024个高量度发光管，组成了32行32列的发光点阵。同时为了降低制作难度，仅作了一个字的轮流显示，实际使用时可根据这个原理自行扩充显示的字数。 选取串口输入，使用较少。74HC595有8位串行输入/输出或者并行输出移位寄存器，具有高阻关断状态。三态。8位串行输入, 8位串行或并行输出存储状态寄存器，三种状态输出寄存器可以直接清除 100MH
21、z的移位频率, 并行输出，总线驱动。串行输出，标准，中等规模集成电路。综合以上比较，我们选取74HC595来驱动LED点阵。 汉字显示的原理： 我们以选择PCtoLCD2002软件的字宽和字高分别是32，即定义一个字由32行32列的点阵组成显示，如图2-7所示PCtoLCD2002所示。即国标汉字库中的每一个字均由1024点阵来表示。我们可以把每一个点理解为一个像素，而把每一个字的字形理解为一幅图像。事实上这个汉字屏不仅可以显示汉字， 也可以显示在1024像素范围内的任何图形。 图2-7所示PCtoLCD2002图2-8显示汉字“光”的点阵图形我们以显示汉字“光”为例，来说明其扫描原理，如图2
22、-8所示： 在中文宋体字库中，每一个字由32行32列的点阵组成显示。如果用8位的STC12C5A60S2单片机控制，由于单片机的总线为8位，一个字需要拆分为2个部分。一般我们把它拆分为上部和下部，上部由16*32点阵组成，下部也由16*32点阵组成。在本例中单片机首先显示的是左上角的第一列的上半部分，即第0列的P00-P07口。方向为P00到P07 ,显示汉字“大”时，P05点亮,由上往下排列，为P0.0 灭，P0.1 灭, P0.2 灭P0.3 灭, P0.4 灭, P0.5 亮,P0.6 灭,P0.7 灭。即二进制00000100，转换为16进制为 04H.。上半部第一列完成后，继续扫描下
23、半部的第一列，为了接线的方便，我们仍设计成由上往下扫描，即从P27向P20方向扫描，从上图可以看到，这一列全部为不亮， 即为00000000，16进制则为00H。 然后单片机转向上半部第二列，仍为P05点亮，为00000100，即16进制04H.这一列完成后继续进行下半部分的扫描，P21点亮，为二进制00000010，即16进制02H.依照这个方法，继续进行下面的扫描，一共扫描64个8位，在PCtoLCD2002的选项里设置如图2-9所示，图2-9PCtoLCD 选项可以得出汉字“光”的扫描代码为：0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0
24、1,0x00,0x00,0x00,0x01,0xC0,0x00,0x00,0x01,0x80,0x00,0x00,0x01,0x80,0x00,0x01,0x01,0x81,0x80,0x00,0xC1,0x83,0xC0,0x00,0x61,0x83,0x00,0x00,0x71,0x83,0x00,0x00,0x31,0x86,0x00,0x00,0x31,0x84,0x00,0x00,0x21,0x88,0x00,0x00,0x01,0x88,0x10,0x3F,0xFF,0xFF,0xF8,0x10,0x18,0x30,0x00,0x00,0x18,0x30,0x00,0x00,0x1
25、8,0x30,0x00,0x00,0x18,0x30,0x00,0x00,0x18,0x30,0x00,0x00,0x10,0x30,0x00,0x00,0x30,0x30,0x00,0x00,0x30,0x30,0x08,0x00,0x30,0x30,0x08,0x00,0x60,0x30,0x08,0x00,0x60,0x30,0x08,0x00,0xC0,0x30,0x08,0x01,0x80,0x30,0x0C,0x02,0x00,0x3F,0xFC,0x0C,0x00,0x1F,0xF8,0x30,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*光,0*/我
26、们把行列总线接在单片机的I/O口，然后把上面分析到的扫描代码送入总线， 就可以得到显示的汉字了。 在这个例子里，由于一共用到32行，32列， 如果将其全部接入STC12C5A60S2单片机， 一共使用64条I/O口，这样STC12C5A60S2 PDIP封装的I/O口不够，即使扩展了I/O，也远远造成了I/O资源的耗尽，系统很难扩充的余地。 实际应用中我们全部使用74HC595作为行列驱动，以节省单片机的I/O口。设计者将显示原理总结如下：1、选中行595,和列595，并分别送数据；2、选通OE使能端和LC时钟端，晶振提供脉冲信号；3、从第一行到第32行逐行扫描，在频率足够快时（大于25Hz）
27、，人眼会产生视觉暂留效应，从而能够看清一个字体；2.6 32*32点阵的驱动电路模块2.6.1 LED 阵列的驱动方式驱动方式概述：采用两片HC595（串并转换器），一片控制LED 阵列的行，一片控制LED 阵列的列。使用单片机的定时器中断机制对LED 阵列进行动态扫描驱动。配以相应的字模，实现字符的显示。由于8*8 点阵数不足，因此不能显示汉字。图2-10LED阵列的IO定义以图2-10所示为LED 阵列的IO 定义。行控制为高电平使能，列控制为低电平使能，确定了要点亮的位置（X,Y），则需要将行控制上的第Y 位置高，列控制上的第X 位置低。如果要将某一行上的两个点（X1,Y) (X2,Y)
28、同时点亮，需要让行控制上的第Y 位置高，列控制上的每X1,X2 位都置低。在编程上置高或置低某一个位，可以使用位的与或操作。74HC595串转并芯片简介：74HC595是具有8位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。图2-11 HC595的IO定义。数据在SHcp的上升沿输入，在STcp的上升沿进入的存储寄存器中去。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。主要是应用在串行到并行的数据转
29、换。特点如下：(1)8位串行输入；(2)8位串行或并行输出；(3)存储状态寄存器，三种状态；(4)输出寄存器可以直接清除；(5)100MHz的移位频率；(6)有输出能力；(7)并行输出，总线驱动；(8)串行输出；标准；(9)中等规模集成电路；描述：兼容低电压TTL电路，遵守JEDEC标准。595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SCHcp的上升沿输入，在STcp的上升沿进入的存储寄存器中去。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
30、存器有一个并行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。表2-2 595参数符号参数条件TYP单位HCHCttPHL/tPLH传输延时SHcp到Q7STcp到QnMR到Q7CL=15pFVcc=5V161714212019NsNsNsfmaxSTcp到SHcp最大时钟速度10057MHzCL输入电容Notes 13.5 3.5pFCPDPower dissipation capacitance per package.Notes2115 130 pF表2-3 595引脚说明符号引脚描述Q0Q715， 1， 7并行数据输出GND8地Q79串行数据输出MR1
31、0主复位（低电平）SHCP11移位寄存器时钟输入STCP12存储寄存器时钟输入OE13输出有效（低电平）DS14串行数据输入VCC16电源表2-4 595功能表输入输出功能SHCPSTCPOEMRDSQ7QnLLNCMR为低电平时紧紧影响移位寄存器LLLL空移位寄存器到输出寄存器HLLZ清空移位寄存器，并行输出为高阻状态LHHQ6NC逻辑高电平移入移位寄存器状态0，包含所有的移位寄存器状态移入，例如，以前的状态6（内部Q6”）出现在串行输出位。LHNCQn移位寄存器的内容到达保持寄存器并从并口输出LHQ6Qn移位寄存器内容移入，先前的移位寄存器的内容到达保持寄存器并输出。74HC595 的驱动
32、方法： 根据图2-10可得，VCC 与GND 为电源与地，QAQH 为8 位并行数据输出，A 为串行数据输入，OE 为输出使能，LC 为锁存时钟，SC 为数据串入时钟，RESET 为复位，SDO 是串行数据输出。QAQH：为芯片内8 位移位寄存器的输出。图2-12所示，595内部移位寄存器在时钟触发情况下的操作。图2-12 595内部移位寄存器高位先输出，串行输入的一个位写入QA，CLOCK 的沿信号使移位寄存器左移一位，8 个时钟后，一个字节就输入进去了。QA 为输入字节的最低位，QH 为输入字节的最高位。A： 芯片移位寄存器的串行输入端。串行输入时，配合以时钟信号SC，同步串行方式写入一个
33、字节。OE：数据输出使能低电平有效。LC：数据锁存时钟，下降沿数据被锁存。在LED 阵列的驱动中主要使用到了以上介绍到的几个端口。2.6.2行驱动电路部分由4片74HC595、32个三极管的基极限流1K电阻以及32个PNP三极管组成行驱动电路，如图2-13所示。图2-13 32*32点阵的行驱动电路2.6.3列驱动电路部分同样由4个74HC595组成32*32点阵的列驱动电路，如图2-14所示。图2-14 32*32点阵的列驱动电路3.系统软件的设计3.1 C语言的优缺点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
34、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。51单片机的编程语言可以是汇编语言，也可以是高级语言，如由C语言演变而成的C51语言等。汇编语言产生的目标代码短，占用的存储空间小,执行速度快，能充分发挥单片机的硬件功能，但对于复杂的应用来讲使用汇编语言编程复杂，程序的可读性和可移植性不强。高级语言产生的目标代码长，占用的存储空间大，执行速度慢。但这是相对于汇编语言来讲的，其实C语言在大多数情况下的机器代码生成效率和汇编语言相当，但可读性和可移植性却远远超过汇编语言，编程效率也大大高于汇编语言。由于本系统相对比较简洁，因此使用C51作为该显示系统的
35、编程语言。 现今有四种编程语言支持8052系列芯片单片机编程，就是汇编、C语言、PL/M和BASIC，但综合来说C语言更适合本系统的编程语言。C语言是一种计算机程序设计语言。它既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。它可以作为工作系统设计语言，编写系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依赖计算机硬件的应用程序。因此，它的应用范围广泛，不仅仅是在软件开发上，而且各类科研都需要用到C语言，具体应用比如单片机以及嵌入式系统开发。C语言是一种面向过程的计算机程序设计语言，它是目前众多计算机语言中举世公认的优秀的结构程序设计语言之一。它由美国贝尔研究所的D.M.Ritchie于1972年推
36、出。1978后，C语言已先后被移植到大、中、小及微型机上。 C语言发展如此迅速，而且成为最受欢迎的语言之一，主要因为它具有强大的功能。C语言是一种成功的系统描述语言，用C语言开发的UNIX操作系统就是一个成功的范例;同时C语言又是一种通用的程序设计语言，在国际上广泛流行。世界上很多著名的计算公司都成功的开发了不同版本的C语言，很多优秀的应用程序也都使用C语言开发的，它是一种很有发展前途的高级程序设计语言。 3.2 主程序设计思想及流程图显示屏软件的主要功能是向屏体提供显示数据，并产生各种控制信号，使屏幕按设计的要求显示。根据软件分层次设计的原理，可以把显示屏的软件系统分为两层；第一层是底层的显
37、示驱动程序，第二层是上层的系统应用程序。显示驱动程序负责向屏体送显示数据，并负责产生行扫描信号和其他控制信号，配合完成LED显示屏的扫描显示工作。显示驱动器程序由定时器T0中断程序实现。系统应用程序完成系统环境设置（初始化）、显示效果处理等工作，由主程序来实现。本设计从单片机上电开始，先进行初始化操作，单片机执行显示程序后，点阵屏可以输出显示结果，此过程单片机要对74HC595的触发端进行调整，为下一次重新执行做好准备工作；数据在SCHcp的上升沿把单片机端口输出的8位串行数据输入移位寄存器中，在STcp的上升沿到来后再把数据输送到到存储寄存器中去。若显示程序成功执行一个周期，则重新跳回到初始
38、化状态进行下一周期的显示，若没有显示完全，则一直在显示程序内执行，直到本次显示完全实现。流程图如图3-1所示。开始系统初始化调用静态显示程序调整数据指针N是否显示完？Y图3-1主程序流程图3.3显示驱动程序设计显示驱动程序是显示部分的核心，想要实现点阵屏的完全显示，显示程序起到了至关重要的作用，而显示部分的核心部件又是74HC595，用本芯片实现从单片机传输过来的八位串行数据的并行输出，两片595级联所组成的级联形式可以输出十六位并行数据，从而对点阵屏实现行控制，本文设计的系统软件能使系统在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形和文字应稳定、清晰无串扰。图形或文字
39、显示有静止、移入移出等显示方式。由于单片机没有停机指令，所以可以设置系统程序不断的循环执行上述显示效果。图3.2是显示程序设计流程图。图3.2 显示程序流程图单元显示屏可以接收来自控制器（主控制电路板）或上一级显示单元模块传输下来的数据信息和命令信息，并可将这些数据信息和命令信息不经任何变化地再传送到下一级显示模块单元中，因此显示板可扩展至更多的显示单元，用于显示更多的显示内容。3.4制作实物图在本设计中，元器件的选择、整机的安装及调试都起到了很重要的作用。特别是元器件的选择，这影响到硬件电路的可靠工作。再者，硬件电路的焊接及其各个元器件在整体的布局，直接影响到硬件电路的测试及检修。因此，合理
40、的布局及细心的工作是必不可少的。一个单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容：一是系统扩展，即单片机内部的功能单元，如ROM、RAM、I/O、定时器/计数器、中断系统等不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路。二是系统的配置，即按照系统功能要求配置外围设备，如键盘、显示器、打印机、A/D、D/A转换器等，要设计合适的接口电路。 系统的扩展和配置应遵循以下原则： (1)尽可能选择典型电路，并符合单片机常规用法。为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基础。 (2)系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求，并留有适当余地，以便进行二次开发。 (3)
41、硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。硬件结构与软件方案会产生相互影响，考虑的原则是：软件能实现的功能尽可能由软件实殃，以简化硬件结构。但必须注意，由软件实现的硬件功能，一般响应时间比硬件实现长，且占用CPU时间。 (4)系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配。如选用CMOS芯片单片机构成低功耗系统时，系统中所有芯片都应尽可能选择低功耗产品。 (5)单片机外围电路较多时，必须考虑其驱动能力。驱动能力不足时，系统工作不可靠，可通过增设线驱动器增强驱动能力或减少芯片功耗来降低总线负载。实物图如图3-3 所示。3.5系统调试与结果在制作硬件电路时，用万用表测量LM7805是否能正常输出稳定的5V电压，其
42、次对单片机进行烧写程序测试，发现不能烧写程序进单片机，原来是将单片机的TXD脚和RXD脚接反了。让其中的一个I/O口变化的输出高低电来,用一个LED来观察就。简单的用for,while等延时就行,注意时间要合适,不然,太快了看不出,太慢了会以为没工作,当然可以把其它特定的IO口设成高或低来验证。本机测试使用的测试端口是P0.0、P0.1测试部分程序为： P00=0X00;P01=0X00;Delay(1000);P00=0X01;Delay(1000);本测试主要是验证单片机P0口输出是否正常，把万能表调到DV10v档上，把万能表的黑表针接P0.1，红表针接P0.0，如果单片机能正常工作，那么
43、可以看到万能表的指针每隔一秒钟就会往返一次，即开始工作时，指针指向5v，一秒钟后指针归位之零，然后再停留一秒钟回到5v，如此往返，重复执行。经测试STC12C5A60S2单片机没有任何异常。最小系统和外围电路的焊接虽然管脚比较多，但我还是成功的完成了这项繁琐的工作，焊接好的硬件电路如图3-3所示。图3-3 硬件电路在16块8*8点阵屏级联的焊接中，由于每块点阵屏有16个引脚，第一次焊接的时候由于管脚太多工作粗心造成了两块点阵屏的行列引脚共32个焊接错误，后经软件测试发现，点阵屏不能按正常进行，出现了实物测试中的错误，仔细检测后发现这个问题，重新焊接才使得16块8*8点阵屏连接正确，点阵屏的硬件
44、电路正面如图3-4所示。图3-4点阵屏实物正面图图3-5点阵屏实物背面图如图3-6为静态显示结果：图3-6 静态显示结果4.论文总结与展望随着集微电子技术，光电子技术，计算机技术，信息技术于一体的LED显示屏在各行各业的广泛应用，对其研究逐渐成为一个重要的课题。本文通过分析LED显示屏的技术发展现状，根据实际应用需求，完整的设计了LED显示屏控制系统。并且，针对系统中的关键问题进行详细的分析和实现，同时在理论上对其做了系统的论述和说明。基本符合预期设想，并在实际中得到应用。4.1工作总结LED显示屏控制系统涉及到操作系统、设备通讯、软件等各方面问题。本论文主要完成了以下工作：1、本文的点阵LE
45、D显示系统以STC12C5A60S2单片机为核心，控制点阵的显示，可实现汉字方式循环显示，经实际应用验证，本条屏作为信息显示屏，工作稳定，字迹清晰、美观，亮度适中等优点。2、系统实现灵活扩展，使字体可以左右或者上下循环移动，本次设计的点阵显示屏可以在我校系部挂起，或者通过修改程序使用在其他领域中，比如医院、银行、俱乐部、出租车、商店等地方，同时本显示屏质量给与保证，经久耐用，损坏时修理方便，调理简便，价格低廉是以后社会发展广泛应用和最适宜的。4.2 工作展望在本次设计工作中，通过对LED显示屏技术的发展的分析与研究，根据实际应用，采用最少的资源消耗，在系统的设计工作中得到了应用。但是由于LED
46、显示屏的分析、设计与实际应用环境及应用目的有很大关系，所以对其控制系统的要求也是不同的。如果显示屏的面积要求很大，屏幕显示的信息量超大，那么要传输的数据量也随之增大，如何设计出更理想的字模保存方法以及数据传输时的压缩算法需要进一步的研究和探讨。本系统设计着重于对单色屏的研究，对于灰度不同的真彩色LED显示屏的设计以及设备的驱动，有待于进一步的学习探讨。其次，要拓展自己的知识面，使自己的知识系统化。知识需要接触社会的方方面面，光有书本知识是远远不够的。要求自己在以后的学习中多想，多读，多学。经验的提高，让我今后在设计时更加方便、快捷，也为毕业后的就业提供了保障，本次论文的完成，让我认识到自己很多方面的不足，知识是无穷无限的，知道的越多，就越感觉到自己的不足，自己该提升的空间就越大。在今后我要深刻对知识的理解记忆，实践操作方面要勤加练习，勤加思考，勤快练习，对于知识不懂得要及时查阅资料，更要勤加积累总结。