單片機點陣電子顯示屏

張艷婷

摘 要：LED大屏幕顯示系統，以AT89S52單片機為核心，由鍵盤顯示、錄放音模塊、光電開關、溫度采集、定時鬧鈴、LED大屏幕顯示等功能模塊組成。本系統不僅成功的實現了要求的基本功能，發揮部分也得到完全的實現，而且有一定的創新功能。

關鍵詞：單片機；LED大屏幕；滾屏顯示

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。

1.1.1 自制一臺簡易16行*32列點陣顯示的LED電子顯示屏；

1.1.2 自制顯示屏控制器，擴展鍵盤和相應的接口實現多功能顯示控制，顯示屏顯示數字和字母亮度適中，應無閃爍。

1.1.3 顯示屏通過按鍵切換顯示數字和字母；

1.1.4 顯示屏能顯示4組特定數字或者英文字母組成的句子，通過按鍵切換顯示內容；

1.1.5 能顯示4組特定漢字組成的句子，通過按鍵切換顯示內容。

1.2發揮部分：

1.2.1自制一臺簡易16行*64列點陣顯示的LED電子顯示屏；

1.2.2 LED顯示屏亮度連續可調。

1.2.3 實現信息的左右滾屏顯示，預存信息的定時循環顯示；

1.2.4 實現實時時間的顯示，顯示屏數字顯示： 時∶分∶秒（例如 18∶38∶59）；

1.2.5增大到10組（每組漢字8個或16個數字和字符）預存信息，信息具有掉電保護；

1.2.6實現和PC機通訊，通過PC機串口直接對顯示信息進行更新（須做PC機客戶程序）；

1.3 創新部分

1.3.1 室溫的測量

1.3.2 定時鬧鈴

1.3.3 整點報時

1.3.4 非接觸止鬧

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LED8*8點陣顯示有以下動態顯示，對一幅畫面進行分割，對組成畫面的各部分分別顯示，是動態顯示方式。動態顯示方式方式，可以避免靜態顯示的問題。

2.2.數字時鐘

數字時鐘是本設計的重要的部分。根據需要，可利用兩種方案實現。

本方案采用Dallas公司的專用時鐘芯片DS1302。該芯片內部采用石英晶體振蕩器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完備的時鐘鬧鐘功能，因此，可直接對其以用于顯示或設置，使得軟件編程相對簡單。

2.3 溫度采集部分

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，在一秒內把溫度轉化成數字，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據轉換成十進制就是溫度，使用方便。

2.4 芯片的選擇

選取串口輸入，使用較少。所以我們選用串口輸入。串口輸入我們可以選用芯片有74HC595、74LS164、TPIC6B595。但是74HC595和74LS164兩種芯片必須加驅動才能驅動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 的邏輯功能外， 其最大的特點是驅動功率大， 可直接用作LED的驅動。

2.5 鬧鈴方式的選擇

采用錄音放音芯片1420鬧鈴，先對錄放音設備錄入一段音樂，當到設定時間時，單片機控制錄放音設備放音。采用錄放音電路鈴聲可以自己預先設定一段自己喜歡的音樂，符合電器設備人性化的要求。且1420芯片可以分段錄音，還具有語音報時功能。

2.6 止鬧方式的選擇

一般鐘表都具有鬧鐘功能，到設定時間，便自動啟動鬧鐘，發出音樂提醒人們，再由人按下止鬧按鈕停止鬧鐘工作。 一般每天只能設置一次鬧鐘、并要由人按下按鈕止鬧，使用不是很方便。

采取光電傳感器，當用一物體遮擋光電傳感光電傳感器向單片機接口送出一個低電平，單片機立即向發音設備發出停止信號止鬧。光電傳感器價格便宜，線路簡單，易于控制。

2.7 串口通訊芯片的選擇

AT89S52串行口采用的是TTL電平，因此必須的有電平轉換電路，可以選擇1488，1489，MAX232A，采用單電源電平轉換芯片MAX232A可以使電路變得簡單，可靠。

2.8 電源模塊

采用200W/5V直流穩壓電源作為系統電源，不僅功率上可以滿足系統需要，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（請見系統圖框）

3.1 工作原理：

利用單片機AT89S52單片機作為本系統的中控模塊。單片機可把由DS18B20、DS1302讀來的數據利用軟件來進行處理，從而把數據傳輸到顯示模塊，實現溫度、日歷的顯示。

4、系統硬件設計（單元電路設計及分析）

4.1 AT819S52單片機最小系統：

最小系統包括晶體振蕩電路、復位開關和電源部分。圖2為AT89S52單片機的最小系統。

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，可節省大量引線和邏輯電路。

4.3 鍵盤模塊

鍵盤、狀態顯示模塊：為了使軟件編程簡單，本設計利用可編程芯片8255。接法如表1所示。PA口接按鍵，PC口則用于控制狀態顯示所用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口的相應位變為低電平，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5

4.4 LED顯示模塊

點陣數據串行輸入， 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4×8個L ED 點陣構成一個L ED 顯示單元， 采用行共陽列共陰的編排方式。其驅動分為行列兩部分， 分別來自于行、列移位寄存器， 行數據是掃描數據， 16 行中每次只有一行被驅動， 采用逐行掃描方式， 列數據則為漢字的點陣碼。。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. 基本部分測試與分析

5.1創新部分測試與分析

（1）溫度測量： 鍵盤切換現場環境溫度顯示：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境中進行測試。

（2） 當到設定時間時，開始訪一段音樂，完成定時鬧鈴功能。

（3）當用手遮擋光電傳感器后，停止放音。手拿開后，不再放音，直到到設定時間。完成非接觸止鬧功能

參考文獻

[1]康華光.電子技術基礎（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2016.

[2]梁宗善.新型集成塊應用[M].武漢：華中理工大出版社，2014.