单片机点阵电子显示屏

张艳婷

摘 要：LED大屏幕显示系统，以AT89S52单片机为核心，由键盘显示、录放音模块、光电开关、温度采集、定时闹铃、LED大屏幕显示等功能模块组成。本系统不仅成功的实现了要求的基本功能，发挥部分也得到完全的实现，而且有一定的创新功能。

关键词：单片机；LED大屏幕；滚屏显示

1任务设计

1.1 基本要求：设计并制作LED电子显示屏和控制器。

1.1.1 自制一台简易16行*32列点阵显示的LED电子显示屏；

1.1.2 自制显示屏控制器，扩展键盘和相应的接口实现多功能显示控制，显示屏显示数字和字母亮度适中，应无闪烁。

1.1.3 显示屏通过按键切换显示数字和字母；

1.1.4 显示屏能显示4组特定数字或者英文字母组成的句子，通过按键切换显示内容；

1.1.5 能显示4组特定汉字组成的句子，通过按键切换显示内容。

1.2发挥部分：

1.2.1自制一台简易16行*64列点阵显示的LED电子显示屏；

1.2.2 LED显示屏亮度连续可调。

1.2.3 实现信息的左右滚屏显示，预存信息的定时循环显示；

1.2.4 实现实时时间的显示，显示屏数字显示： 时∶分∶秒（例如 18∶38∶59）；

1.2.5增大到10组（每组汉字8个或16个数字和字符）预存信息，信息具有掉电保护；

1.2.6实现和PC机通讯，通过PC机串口直接对显示信息进行更新（须做PC机客户程序）；

1.3 创新部分

1.3.1 室温的测量

1.3.2 定时闹铃

1.3.3 整点报时

1.3.4 非接触止闹

2 方案论证

2.1 显示部分：

显示部分是本次设计最核心的部分，对于LED8*8点阵显示有以下动态显示，对一幅畫面进行分割，对组成画面的各部分分别显示，是动态显示方式。动态显示方式方式，可以避免静态显示的问题。

2.2.数字时钟

数字时钟是本设计的重要的部分。根据需要，可利用两种方案实现。

本方案采用Dallas公司的专用时钟芯片DS1302。该芯片内部采用石英晶体振荡器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完备的时钟闹钟功能，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简单。

2.3 温度采集部分

采用温度传感器DS18B20。DS18B20可以满足从-55摄氏度到+125摄氏度测量范围，且DS18B20测量精度高，增值量为0.5摄氏度，在一秒内把温度转化成数字，测得的温度值的存储在两个八位的RAM中，单片机直接从中读出数据转换成十进制就是温度，使用方便。

2.4 芯片的选择

选取串口输入，使用较少。所以我们选用串口输入。串口输入我们可以选用芯片有74HC595、74LS164、TPIC6B595。但是74HC595和74LS164两种芯片必须加驱动才能驱动LED，而TI 公司的DMOS 器件TPIC6B595 ， 除具有TTL 和CMOS 器件中移位寄存器595 的逻辑功能外， 其最大的特点是驱动功率大， 可直接用作LED的驱动。

2.5 闹铃方式的选择

采用录音放音芯片1420闹铃，先对录放音设备录入一段音乐，当到设定时间时，单片机控制录放音设备放音。采用录放音电路铃声可以自己预先设定一段自己喜欢的音乐，符合电器设备人性化的要求。且1420芯片可以分段录音，还具有语音报时功能。

2.6 止闹方式的选择

一般钟表都具有闹钟功能，到设定时间，便自动启动闹钟，发出音乐提醒人们，再由人按下止闹按钮停止闹钟工作。 一般每天只能设置一次闹钟、并要由人按下按钮止闹，使用不是很方便。

采取光电传感器，当用一物体遮挡光电传感光电传感器向单片机接口送出一个低电平，单片机立即向发音设备发出停止信号止闹。光电传感器价格便宜，线路简单，易于控制。

2.7 串口通讯芯片的选择

AT89S52串行口采用的是TTL电平，因此必须的有电平转换电路，可以选择1488，1489，MAX232A，采用单电源电平转换芯片MAX232A可以使电路变得简单，可靠。

2.8 电源模块

采用200W/5V直流稳压电源作为系统电源，不仅功率上可以满足系统需要，不需要更换电源，并且比较轻便，使用更加安全可靠。

3、总体方案（请见系统图框）

3.1 工作原理：

利用单片机AT89S52单片机作为本系统的中控模块。单片机可把由DS18B20、DS1302读来的数据利用软件来进行处理，从而把数据传输到显示模块，实现温度、日历的显示。

4、系统硬件设计（单元电路设计及分析）

4.1 AT819S52单片机最小系统：

最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和电源部分。图2为AT89S52单片机的最小系统。

4.2 温度测量模块：

温度测量传感器采用DALLAS公司DS18B20的单总线数字化温度传感器，测温范围为-55℃～125℃，可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率达到0.0625℃，采用寄生电源工作方式， CPU只需一根口线便能与DS18B20通信，占用CPU口线少，可节省大量引线和逻辑电路。

4.3 键盘模块

键盘、状态显示模块：为了使软件编程简单，本设计利用可编程芯片8255。接法如表1所示。PA口接按键，PC口则用于控制状态显示所用LED点阵。每个按键都通过一个10K的上拉电阻接电源+Vcc，按键的另一端接地。当有键按下时，与该键相连的PA口的相应位变为低电平，单片机检测到该变化后即转到相应的键处理程序，同时在程序中点亮LED点阵。模块电路如图5

4.4 LED显示模块

点阵数据串行输入， 器件为 移位寄存器TPIC6B595595， 门控和扫描信号常以16 点阵为一行进行并行处理。在点阵显示中以4×8个L ED 点阵构成一个L ED 显示单元， 采用行共阳列共阴的编排方式。其驱动分为行列两部分， 分别来自于行、列移位寄存器， 行数据是扫描数据， 16 行中每次只有一行被驱动， 采用逐行扫描方式， 列数据则为汉字的点阵码。。对于字符和图形显示也可以用点阵处理， 其显示原理和方法相同

5. 基本部分测试与分析

5.1创新部分测试与分析

（1）温度测量： 键盘切换现场环境温度显示：按“功能”键选择“温度”，将温度传感器和温度计放入不同的测试环境中进行测试。

（2） 当到设定时间时，开始访一段音乐，完成定时闹铃功能。

（3）当用手遮挡光电传感器后，停止放音。手拿开后，不再放音，直到到设定时间。完成非接触止闹功能

参考文献

[1]康华光.电子技术基础（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2016.

[2]梁宗善.新型集成块应用[M].武汉：华中理工大出版社，2014.