摘要：LED大屏幕顯示系統(tǒng)，以AT89S52單片機為核心，由鍵盤顯示、溫度采集、滾動屏幕顯示、LED順時90°旋轉大屏幕顯示等功能模塊組成。基于題目基本要求，本系統(tǒng)對時間顯示和大屏幕顯示進行了重點設計。此外，擴展單片機外圍接口、溫度采集、滾動屏幕顯示、等功能。本系統(tǒng)大部分功能由軟件來實現(xiàn)，吸收了硬件軟件化的思想，大部分功能通過軟件來實現(xiàn)，使電路簡單明了，系統(tǒng)穩(wěn)定性大大提高。本系統(tǒng)不僅成功的實現(xiàn)了要求的基本功能，發(fā)揮部分也得到完全的實現(xiàn)，而且有一定的創(chuàng)新功能。

0引言

LED顯示屏是20世紀80年代后期在全球迅速發(fā)展起來的新型信息顯示媒體，它是利用發(fā)光二極管構成點陣模塊或者像素單元組成的平面式顯示屏幕，以可靠性高、環(huán)境適應能力強、使用壽命長、性價比高等特點，在短短的近20來年中，迅速成長為平板顯示的主流產(chǎn)品，并越來越廣泛地應用到工業(yè)、金融、交通、醫(yī)院及信息廣告等各行業(yè)

1任務設計

1.1基本要求

設計并制作LED電子顯示屏和控制器。自制一臺簡易24行*24列點陣的直立式LED電子顯示屏和控制器，擴展鍵盤和相應的接口實現(xiàn)多功能顯示控制，能正常顯示字符和漢字，漢字點陣為12*12.顯示屏能顯示4組特定句子或短語，通過按鍵切換，選擇顯示內(nèi)容。顯示內(nèi)容可以平滑地向上滾屏，滾屏速度可3級鍵控。

1.2發(fā)揮部分

具有實時溫度檢測，在顯示屏中心處顯示溫度，顯示格式為"XX℃",絕對誤差≤1℃。當直立屏順時針旋轉90o時，顯示文字不能相應側轉，保持直立。采用本機鍵盤可編輯短語（漢字字數(shù)不少于10字）。具有掉電保護功能。

1.3創(chuàng)新部分

上電后的最初顯示為一個臉型自動變化圖片，通過按鍵模塊的按鍵，添加了數(shù)碼管能夠顯示相應功能的標志。

2方案論證

2.1顯示部分

顯示部分是本次設計最核心的部分，對于LED24*24點陣采用動態(tài)顯示：動態(tài)顯示，對一幅畫面進行分割，對組成畫面的各部分分別顯示，是動態(tài)顯示方式。動態(tài)顯示方式，可以避免靜態(tài)顯示的問題。但設計上如果處理不當，易造成亮度低，閃爍問題。因此合理的設計既應保證驅(qū)動電路易實現(xiàn)，又要保證圖像穩(wěn)定，無閃爍。動態(tài)顯示采用多路復用技術的動態(tài)掃描顯示方式，復用的程度不是無限增加的，因為利用動態(tài)掃描顯示使我們看到一幅穩(wěn)定畫面的實質(zhì)是利用了人眼的暫留效應和發(fā)光二極管發(fā)光時間的長短，發(fā)光的亮度等因素。我們通過實驗發(fā)現(xiàn)，當掃描刷新頻率（發(fā)光二極管的停閃頻率）為50Hz,發(fā)光二極管導通時間≥1ms時，顯示亮度較好，無閃爍感。

2.2溫度采集部分

能進行溫度測量是本設計的創(chuàng)新部分，由于現(xiàn)在用品追求多樣化，多功能化，所以我們決定給系統(tǒng)加上溫度測量顯示模塊，方便人們的生活，使該設計具有人性化。采用溫度傳感器DS18B20.DS18B20可以滿足從-55攝氏度到+125攝氏度測量范圍，且DS18B20測量精度高，增值量為0.5攝氏度，在一秒內(nèi)把溫度轉化成數(shù)字，測得的溫度值的存儲在兩個八位的RAM中，單片機直接從中讀出數(shù)據(jù)轉換成十進制就是溫度，使用方便。

2.3芯片的選擇

選取串口輸入，使用I/O口較少，所以我們選用串口輸入。串口輸入我們可以選用芯片有74HC595、74LS138.

2.4電源模塊

采用200W/5V直流穩(wěn)壓電源作為系統(tǒng)電源，不僅功率上可以滿足系統(tǒng)需要，不需要更換電源，并且比較輕便，使用更加安全可靠。

3總體方案

3.1工作原理

利用單片機AT89S52單片機作為本系統(tǒng)的中控模塊。單片機可把由DS18B20、DS1302讀來的數(shù)據(jù)利用軟件來進行處理，從而把數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示模塊，實現(xiàn)溫度、日歷的顯示。點陣LED電子顯示屏顯示器為主要的顯示模塊，把單片機傳來的數(shù)據(jù)顯示出來，并且可以實現(xiàn)滾動顯示。利用光電傳感器來實現(xiàn)非接觸止鬧功能。在顯示電路中，主要靠按鍵來實現(xiàn)各種顯示要求的選擇與切換。

3.2總體設計

設計總體框圖，如圖1。

圖1系統(tǒng)框圖

4系統(tǒng)硬件設計（單元電路設計及分析）

4.1AT89S52單片機最小系統(tǒng)

最小系統(tǒng)包括晶體振蕩電路、復位開關和電源部分。

圖2AT89S52單片機最小系統(tǒng)

4.2溫度測量模塊

溫度測量傳感器采用DALLAS公司DS18B20的單總線數(shù)字化溫度傳感器，測溫范圍為-55℃~125℃，可編程為9位~12位A/D轉換精度，測溫分辨率達到0.0625℃，采用寄生電源工作方式，CPU只需一根口線便能與DS18B20通信，占用CPU口線少，可節(jié)省大量引線和邏輯電路。接口電路如圖3所示。

圖3DS18B20測量電路

4.3鍵盤模塊

鍵盤、狀態(tài)顯示模塊：為了使軟件編程簡單，本設計利用可編程芯片8255.PA口接按鍵，PC口則用于控制狀態(tài)顯示所用LED點陣。每個按鍵都通過一個10K的上拉電阻接電源+Vcc,按鍵的另一端接地。當有鍵按下時，與該鍵相連的PA口的相應位變?yōu)榈碗娖?，單片機檢測到該變化后即轉到相應的鍵處理程序，同時在程序中點亮LED點陣。模塊電路如圖4。

圖4鍵盤電路

4.4LED顯示模塊

點陣數(shù)據(jù)串行輸入，器件為移位寄存器TPIC6B595595,門控和掃描信號常以16點陣為一行進行并行處理。在點陣顯示中以3×3個LED點陣構成一個LED顯示單元，采用行共陽列共陰的編排方式。其驅(qū)動分為行列兩部分，分別來自于行、列移位寄存器，行數(shù)據(jù)是掃描數(shù)據(jù)，16行中每次只有一行被驅(qū)動，采用逐行掃描方式，列數(shù)據(jù)則為漢字的點陣碼對于字符和圖形顯示也可以用點陣處理，其顯示原理和方法相同。

5系統(tǒng)軟件設計

主程序，流程如下圖5

圖5主程序流程圖

顯示子程序，流程如圖6

圖6顯示子程序流程

溫度測量流程，如圖7

圖7溫度測量程序流程

6測量及其結果分析

6.1基本部分測試與分析

6.1.1測試儀器：

秒表、溫度表、萬用電表、WAVE仿真器

6.1.2基本要求部分的測試與分析：

系統(tǒng)上電后，全屏點亮，沒有暗點。接著顯示時間。按"#"鍵后掃描鍵盤，當有1~10鍵按下時，分別顯示十段設定的數(shù)字、英文或漢字。顯示時間時通過與秒表對比，測試的系統(tǒng)時間準確。

6.2發(fā)揮部分測試與分析：

當按下#后在按下進入亮度調(diào)節(jié)，按下"+"鍵時，亮度增加。按下"-"鍵時，亮度變?nèi)酢？梢詫崿F(xiàn)文字向上滾動。按下"設置時間"鍵，觀察到"鐘表"二極管點亮，此時可對時間進行設置。按下"時間設置"進入時調(diào)試，按"+"鍵時間加。在按下"切換"鍵時，進入分調(diào)整模式，按下"+"鍵，分增加。按下"選擇"鍵時，分調(diào)整模式改為秒調(diào)整模式，按下"+"鍵秒增加。經(jīng)測試該步可以很好的實現(xiàn)。調(diào)整時間完畢后，再按一下"鬧鐘設置"進入鬧鈴設置狀態(tài)，按下"+"鍵設定"時"增加，在按下"選擇"鍵進入分的設置，按下"+"鍵設定"分"增加。在按下"選擇"鍵進入秒設置模式，按"+"鍵秒增加。系統(tǒng)可以顯示10組，每組8個漢字，完成要求

6.3創(chuàng)新部分測試與分析

（1）溫度測量：鍵盤切換現(xiàn)場環(huán)境溫度顯示：按"功能"鍵選擇"溫度",將溫度傳感器和溫度計放入不同的測試環(huán)境中進行測試，結果如表1所示。

表1與標準溫度計測量值比較表

由測試知，輸出與溫度計值基本上相等，誤差不大于1度。

（2）當用手握住溫度傳感器后，溫度不斷上升，當手松開后，溫度不斷降低。

7設計總結

在LED點陣電子顯示屏的制作過程中，從任務設計、方案論證、總體設計、硬件鏈接、軟件設計以及最后的結果測量與分析等各方面入手，力求做到設計人性化，方案合理化，布局優(yōu)化。