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1、LED广告灯箱设计摘 要 本设计是一个点阵LED广告显示屏的设计。整机以美国ATMEL 公司生产的40脚单片机AT89S51为核心，介绍了以它为控制系统的LED点阵电子显示屏的动态设计和开发过程。通过该芯片控制一个行驱动器 74HC154和两个列驱动器74HC595来驱动显示屏显示。该电子显示屏可以显示各种文字或单色图像，全屏能显示多个汉字，采用多块88点阵LED显示模块来组成点阵显示模式。显示采用动态显示，使得图形或文字能够实现静止、移入移出等多种显示方式。文中详细介绍了LED点阵显示的硬件设计思路、硬件电路各个部分的功能及原理、相应软件的程序设计，以及使用说明等。单片机控制系统程序采用单片
2、机汇编语言进行编辑，通过编程控制各显示点对应LED阳极和阴极端的电平，就可以有效的控制各显示点的亮灭。所显示字符的点阵数据可以自行编写（即直接点阵画图），也可从标准字库中提取。LED显示以其组构方式灵活、显示稳定、功耗低、寿命长、技术成熟、成本低廉等特点在车站、证券所、运动场馆、交通干道及各种室内/外显示场合的信息发布，公益宣传，环境参数实时，重大活动倒计时等等得到广泛的应用。经实践证明，该系统显示误差小，性能稳定，结构合理，扩展能力强，本系统采用15个稳压电源模块，其中十四个用来给显示屏中的63块显示板供电，其中一个是用于接口卡电。关键词：AT89S51单片机，LED点阵显示，动态显示。3目
3、录目录1引言2第一章 单片机的工作原理介绍41.1 单片机的基础知识41.2 单片机的发展41.3 单片机的类型及其工作原理5第二章 基于单片机的广告灯箱的设计方案82.1 单片机直接驱动LED82.2 三极管驱动LED112.3 LED点阵13第三章 LED广告灯箱的软件设计173.1 C51语言特点173.2 LED广告灯箱系统的软件设计183.3 STC下载软件的使用19第四章 LED广告灯箱的硬件电路设计214.1 LED工作原理214.2 LED广告灯箱系统的硬件设计22总 结25参考文献26引言二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑
4、，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。它的出现是近代计算机技术发展史上的一个重要里程碑，因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在这个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。单片机自20世纪70年代问世以来，以极其高的性能价格比受到人们的重视和关注，所以应用很广，发展很快。单片机的特点是体积小、集成度高、重量轻、抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，
5、开发较为容易。正因为单片机有如此多的优点，因此其应用领域之广，几乎到了无孔不入的地步。在我国，单片机已被广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪表、智能化家用电器、航空航天系统和和国防军事、尖端武器等各个方面。我们可以开发利用单片机系统以获得很高的经济效益。更重要的意义是单片机的应用改变了控制系统传统的设计思想和方法。以前采用硬件电路实现的大部分控制功能，正在用单片机通过软件方法来实现。这种以软件结合硬件或取代硬件并能提高系统性能的控制技术称为微控制技术。例如，本文所要论述的通过单片机来控制LED点阵显示。LED是发光二极管英文Light Emitting Diode 的简称，是六十年代末
6、发展起来的一种半导体显示器件，七十年代，随着半导体材料合成技术、单晶制造技术和-结形成技术的研究进展，发光二极管在发光颜色、亮度等性能得以提高并迅速进入批量化和实用化。进入八十年代后，LED在发光波长范围和性能方面大大提高，并开始形成平板显示产品即LED显示屏。 LED电子显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕。它是集微电子技术、光电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的显示系统，是目前国际上极为先进的显示媒体。由于它具有发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富、工作性能稳定以及对室内室外环境适应能力强等优点而日渐成为显示媒体中的佼佼者。在我国改革开放之后，特别是进入
7、90年代国民经济高速增长，对公众场合发布信息的需求日益强烈，LED显示屏的出现正好适应了这一市场形势，因而在LED显示屏的设计制造技术与应用水平上都得到了迅速的提高，生产也得到了迅速的发展，并逐步形成产业，成为光电子行业的新兴产业领域。LED点阵显示器具有亮度高、发光均匀、可靠性好、接线简单、拼装方便等优点，能构成各种尺寸的显示屏，因此，它被广泛应用于大型LED智能显示屏、智能仪器仪表和机电一体化设备的显示屏中，取得了较好的效果。随着微电子技术、计算机技术及信息处理技术的发展，LED点阵显示屏正作为一种新的传媒工具，在越来越多的领域中发挥作用如广告、金融、交通、文艺、商业、体育、工业、教学、军
8、事、政府等几乎涉及到生活中的各个方面大到几十平方的户外广告屏，小到电梯系统中用的显示屏或交通指示屏，许多企业及政府部门应用了电子黑板，证券、银行等部门也有信息数字混合屏，带来了广泛的社会效益及经济效益。第一章 单片机的工作原理介绍1.1单片机基础知识 单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲，一块芯片就成了一台计算机。 MCS-51单片机是美国INTEL公司于1980年推出的产品，与MCS- 48单片机相比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令，指令数达111条，MCS-51单片机可以算是相当成功的产品
9、，一直到现在，MCS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品，各高校及专业学校的培训教材仍与MSC-51单片机作为代表进行理论基础学习。 MCS-51系列单片机主要包括8031、8051和8751等通用产品。 DP-51S单片机仿真实验仪是由广州致远电子有限公司设计的DP系列单片机仿真实验仪之一，是一种功能强大的单片机应用技术学习、调试。1.2单片机的发展单片机现在可以说是百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有，有与主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供了广阔的天地。纵观单片
10、机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有四个阶段：1.第一阶段（1976-1978）：单片机的控索阶段，美国的Fairchild(仙童)公司首先推出了第一款单片机F8，随后Intel公司推出了影响面大、应用更广的MCS48单片机系列。2. 第二阶段（1978-1982）：单片机的完善阶段，在MCS-48探索成功的基础上很快推出了完善的、典型的单片机系列MCS-5l。MCS-51系列单片机的推出，标志Single Chip Microcomputer体系结构的完善。完善的外部总线。MCS-51设置了经典的8位单片机的总线结构，包括8位数据总线、16位地址总线、控制总线及具有很多机通信功能的
11、串行通信接口。 CPU外围功能单元的集中管理模式。 体现工控特性的位地址空间及位操作方式。 指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。3. 第三阶段（1982-1990）：8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段：Intel公司推出的MCS96单片机，将一些用于测控系统的模数转换器(ADC)、程序运行监视器(WDT)、脉宽调制器(PWM)、高速I/O口纳入片中，体现了单片机的微控制器特征。随着MCS 51系列的广应用，许多电气厂商竞相使用80C51为内核，将许多测控系统中使用的电路技术、接口技术、多通道A/D转换部件、可靠性技术等应用到单片机
12、中，增强了外围电路路功能，强化了智能控制的特征。4. 第四阶段（1990）：微控制器的全面发展阶段：为满足不同的要求，出现了高速、大寻址范围、强运算能力和多机通信能力的8位、16位、32位通用型单片机，小型廉价型、外围系统集成的专用型单片机，以及形形色色各具特色的现代单片机。可以说，单片机的发展进人了百花齐放的时代。1.3 单片机的类型单片机型号品类繁多，诸如MCS-51系列单片机、Scenix单片机、EPSON单片机、东芝单片机、LG公司生产的GMS90系列单片机、W741系列的4位单片机、NS单片机和Zilog单片机PIC16C6X系列单片机、MCS-96系列单片机、Motorola单片机
13、、MicroChip单片机、MDT20XX系列单片机、EM78系列OTP型单片机、等等。单片机的工作原理。单片机到底是什么呢？单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。工作原理就是嵌入式的计算机，体积小，可以用汇编语言来指导自动化运作。单片机工作原理1. MCS-51单片机内部结构8051是MCS-51系列单片机的
14、典型产品，我们以这一代表性的机型进行系统的介绍。8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线,其内部结构如图1.1所示：(1). 中央处理器(CPU)：中央处理器是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。(2). 数据存储器(RAM)： 8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，
15、用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。 图1.1 MCS-51系列单片机内部结构(3). 程序存储器(ROM)：8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。(4). 定时/计数器：8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。(5). 并行输入输出(I/O)口：8051共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。(6). 全双工串行口：8051内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可
16、以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。2. 中断系统：8051具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。3. 时钟电路：8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8051单片机需外置振荡电容。单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛(Harvard)结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构，即普林斯顿(Princeton)结构。INTEL的MCS-51系列单片机采用的是哈佛结构的形式，而后续产品16位的MCS
17、-96系列单片机则采用普林斯顿结构。图2.2是MCS-51系列单片机的内部结构示意图。 图1.2 MCS-51内部结构示意图4. 引脚说明：MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，图1.3是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明：图1.3 MCS-51系列单片机引脚配置图(1). RESET/Vpd复位信号复用脚，当8051通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后
18、，程序计数器PC指向0000H，P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指针写入07H，其它专用寄存器被清“0”。RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址开始执行程序。然而，初始复位不改变RAM（包括工作寄存器R0-R7）的状态。8051的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，如图1.4所示。此外，RESET/Vpd还是一复用脚，Vcc掉电期间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM的数据不丢失。图1.4 MCS-51系列单片机复位电路图(2). ALE/当访问外部程序器时，ALE(地址锁存)的输出用于锁存地址的低位字节。而访问内部程序存储器时，ALE端将有一个1/6时钟频率
19、的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。更有一个特点，当访问外部程序存储器，ALE会跳过一个脉冲。如果单片机是EPROM，在编程其间，将用于输入编程脉冲(3). 当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信号，PC的16位地址数据将出现在P0和P2口上，外部程序存储器则把指令数据放到P0口上，由CPU读入并执行。(4). EA/Vpp程序存储器的内外部选通线，8051和8751单片机，内置有4kB的程序存储器，当EA为高电平并且程序地址小于4kB时，读取内部程序存储器指令数据，而超过4kB地址则读取外部指令数据。如EA为低电平，则不管地址大小，一律读取外部
20、程序存储器指令。显然，对内部无程序存储器的8031,EA端必须接地。在编程时，EA/Vpp脚还需加上21V的编程电压。第二章 基于单片机的广告灯箱的设计方案2.1 单片机直接驱动LED 1.工作原理利用AT89S51单片机的P0端口的P0.0P0.7连接到一个共阴数码管的ah的笔段上，数码管的公共端接地。在数码管上循环显示09数字，时间间隔0.2秒。2.电路原理图如图2-1所示图2-1 电路原理图3.硬件连接把“单片机系统”区域中的P0.0/AD0P0.7/AD7端口用8芯排线连接到“四路静态数码显示模块”区域中的任一个数码管的ah端口上；要求：P0.0/AD0与a相连，P0.1/AD1与b相
21、连，P0.2/AD2与c相连，P0.7/AD7与h相连。4.程序框图如图2-2所示图2-2 程序框图5.汇编程序ORG 0 START: MOV R1, #00H NEXT: MOV A, R1 MOV DPTR, #TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P0, A LCALL DELAY INC R1 CJNE R1, #10, NEXT LJMP START DELAY: MOV R5, #20 D2: MOV R6, #20 D1: MOV R7, #248 DJNZ R7, $ DJNZ R6, D1 DJNZ R5, D2 RET TABLE: DB 3FH,06H,5BH
22、,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH END 6.C语言程序#include Unsigned char code table = 0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f;Unsigned char discount;Void delay02s (void)Unsigned char i, j, k; For (i=20; i0; i-) For (j=20; j0; j-) For (k=248; k0; k-)Void main (void)While (1) For (discount=0;
23、 dispcount10; dispcount+) P0=table discount; delay02s (); 2.2 三极管驱动LED1.工作原理D14的作用就是控制三极管要不要给LED提供电流，D14为0v，三极管导通，电流从发射集流向集电极，VC=VE。如果哪个LED的负极为低电平0V时，LED就导通发光。这里PNP三极管有电流放大能力，没有电压放大能力。LED的亮与否主要取决于流过LED的电流大小。所以说驱动LED，主要是给它大的电流。当三极管的基极（D14端）为低电平时，三极管CE极导通，这样所有的LED的阳极（+极）就接上了VCC电源，此时再分别控制P0口的8个引脚，如D00，
24、当D00为高时，LED的+极和-极都为高，无电流，LED不亮，当D00为低时，LED的+为高，而-为低，LED导通，发光。而如果D14端为高，三极管不导通，LED的+极就没有电压，此时无论LED的-极为什么电平，LED都无法导通，因此D14可以看作是一个总开关，而D00-D07看作为分开关PNP的管子低电平导通，单片机I/O口吸收电流大，能达到几个mA,而输出电流很小，只有几十uA，所以用PNP的三极管做开关，当D14置1，三极管关闭，LED没有电源，自然就不亮了三极管Q1的导通或截止控制8只LED的供电。而Q1的导通与否受控于P14端，当P14输出低电平时Q1导通，8只LED加电，但这时8只
25、LED亮不亮还要受控于P0口，如P0口输出全“1”，8只LED不亮，当P0口输出全“0”时，8只LED全亮。如果P14输出高电平，Q1截止，这时不管P0口输出什么8只LED都不会亮。 工作原理图如图2-3所示图2-3 工作原理图 2.框图如图2-4所示图2-4 框图2.3 LED点阵1.LED点阵工作原理LED它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数
26、载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。系统组成本系统由计算机专用设备、显示屏幕、视频输入端口和系统软件等组成。 计算机及专用设备：计算机及专用设备直接决定了系统的功能，可根据用户对系统的不同要求选择不同的类型；显示屏幕：显示屏的控制电路接收来自计算机的显示信号，驱动LED发光产生画面，并通过增加功放、音
27、箱输出声音；视频输入端口：提供视频输入端口，信号源可以是录像机、影碟机、摄像机等，支持NTSC、PAL等多种制式。系统软件：提供LED播放专用软件。2.原理框图显示屏控制系统由显示控制器和LED点阵显示屏组成。控制系统的结构框图如图2-5所示。图2-5 原理框图3.系统硬件电路的介绍显示屏控制器的硬件电路部分主要由三个部分组成：外部存储器的扩展、串行通信接口和LED点阵显示驱动及接口电路。一般来说要显示的内容比较多，所以必须要扩展外部数据存储器。静态数据存储器成本低、功耗小，读写速度快，我们使用二片静态RAM62256数据存储器（共64KB）。把要显示的内容代码全部存放到62256里面。622
28、56与单片机的接口电路如图2-6所示，显示的内容代码通过串行接口下载到62256中。通过MAX232E跟PC机的串行口连接。控制信号通过缓冲器74LS245后分两路，一路由CD4515译码后经TIP127驱动点阵的行；另一路由数据移位寄存器74HC595驱动点阵的列。当多个显示单元级联时只需相应地把下一级输入接到上一级的输出即可。图2-6 接口电路4.软件程序软件程序是整个控制系统的核心部分。整个软件设计主要分为两大部分：显示部分和通信部分。显示部分采用动态扫描的方式，实现对显示屏要显示的汉字、图像、字符等数据信息进行传输控制以及显示等功能。程序中将数据存储器分为三个区：显示缓冲区、数据存储区
29、和接收缓冲区。单片机通过串口中断接收PC机传来的数据，暂时存放在接收缓冲区，经分析处理后按一定的规律放入数据存储区保存起来，然后再根据显示方式依次从数据存储器中取出数据放入显示缓冲区中用于显示。显示采用逐行扫描的方式，与PC机的实时通信部分主要是利用单片机串口中断接收数据信息，实现与计算机的数据信息传输。其程序流程图（框图）如图2-7所示。图2-7 程序流程图5.汇编程序 ORG 00HLOOP: MOV A,#00H MOV P0,A MOV P2,A MOV R2, #200 D100MS:MOV R3,#250 DJNZ R3, $ DJNZ R2, D100MS MOV 20H,#00
30、H l100: MOV R1,#100 L16: MOV R6,#16 MOV R4,#00H MOV R0,20H L3: MOV A,R4 MOV P1,A INC R4 MOV A,R0 MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTRMOV P0,A INC R0 MOV A, R0 MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P2,A INC R0 MOV R3,#02 DELAY2: MOV R5, #180 ; DJNZ R5, $ DJNZ R3, DELAY2 MOV A,#00H MOV P0, A MOV P2, A DJNZ R6,L3
31、 DJNZ R1,L16 MOV 20H,R0 CJNE R0,#0FFH,L100 MOV R3,#4 DELAY3: MOV R5, #180 ; DJNZ R5, $ DJNZ R3, DELAY3 JMP LOOP 6、C程序#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar yid,h; uint zimuo; uchar code hanzi; uchar BUFF18; void in_data(void);void rxd_data(void);void sbuf_out(); unsigned
32、char code sw16=0xe0,0xe2,0xe4,0xe6,0xe8, 0xea,0xec,0xee,0xf0,0xf2,0xf4,0xf6,0xf8,0xfa,0xfc,0xfe;/*/void main(void)Uchar i,d=5; Yid=0; Zimuo=0; While (1) while(yid16) for(i=0;i=3386) Zimuo=0;/*/Void sbuf_out () for(h=0;h16;h+)in_data(); rxd_data(); P2=swh; /送段码P0_0=1; P0_0=0;第三章 LED广告灯箱的软件设计3.1 C51语言
33、特点C51语言包括汇编语言和C语言，各自特点如下：1.汇编语言：面向机器的低级语言，通常是为特定的计算机或系列计算机专门设计的；保持了机器语言的优点，具有直接和简捷的特点；目标代码简短，占用内存少，执行速度快，是高效的程序设计语言；经常与高级语言配合使用，应用十分广泛。2.C语言：C是中级语言。它把高级语言的基本结构和语句与低级语言的实用性结合起来。C是结构式语言。结构式语言的显著特点是代码及数据的分隔化，即程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此独立。C语言功能齐全。具有各种各样的数据类型，并引入了指针概念，可使程序效率更高。C语言适用范围大。适合于多种操作系统，如Windows、DOS、UN
34、IX等等；也适用于多种机型。C语言具有绘图能力强，可移植性，并具备很强的数据处理能力，因此适于编写系统软件，三维，二维图形和动画。它是数值计算的高级语言。3.2 LED广告灯箱系统的软件设计本设计的软件流程如图4-1所示图4-1 软件流程图1.点阵显示屏的仿真与程序调试Proteus7.2是一款比较常用的单片机仿真软件，许多仿真实例与实际电路非常相似。为了尽可能确保实际电路能达到预期的效果，减少无用功，对许多电路模块的方案进行了仿真。对点阵显示的处理与相应程序设计，配合使用Proteus与Keil uvision2进行仿真，旨在改善提高整机系统的硬件与软件方案，提高系统运行效率与稳定性。在点阵
35、显示方式的方案选择上，通过不断修改程序与串行电路接法后发现串行方式很难实现字幕的右移功能，调整字幕移动的速度也不方便。经过分析，决定试用并行方式显示，结果发现这种方式电路不算复杂，并且给程序设计带来很多便利，特别是便于实现字幕的左右移动与移动速度的设定。本系统仿真电路如图4-2所示。图4-2 Proteus仿真电路图2.整机测试把编译器生成的代码HEX文件下载到单片机Flash中，连接好各个模块，将LED点阵显示屏的功能逐一测试实现。STC-ISP 是由智峰工作室提供的公共免费下载工具，是针对STC系列单片机而设计的，可下载STC89系列、12C2052系列和12C5410等系列的STC单片机
36、，使用简便，现已被广泛使用。3.3 STC下载软件的使用这里以STC单片机PC端ISP下载控制软件Ver3.90版介绍使用的方法：1.先按下图所示把学习实验板和计算机连接好：2.打开STC-ISP v3.9，如下图界面，在MCU Type栏目下选中单片机，如STC89C52RC：3.根据您的9针数据线连接情况选中COM端口，波特率一般保持默认，如果遇到下载问题，可以适当下调一些，按图示选中各项：4.先确认硬件连接正确，按下图点击“打开文件”并在对话框内找到您要下载的HEX文件：5.按下图选中两个条件项，这样可以使您在每次编译KEIL时HEX代码能自动加载到STC-ISP，点击“Download
37、/下载”：6.手动按下电源开关便即可把可执行文件HEX写入到单片机内，下图是正在写入程序截图：7.图示程序写入完毕，目标板开始运行程序结果：第四章 LED广告灯箱的硬件电路设计4.1 LED工作原理LED（Light Emitting Diode），发光二极管，它是一种固态的半导体器件，可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由三部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子，中间通常是1至5个周期的量子阱。当电流通过导线作用于这个晶片的
38、时候，电子和空穴就会被推向量子阱，在量子阱内电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。4.2 LED广告灯箱系统的硬件设计1.系统主控器电路系统主控器电路如图3-1所示，即为一单片机最小系统，外加扩展槽与一些功能电路，通过键盘扫描来确定工作模式以及完成相关操作。还包括了时间芯片电路和温度检测电路，以及与上位机RS-232接口电路。图3-1 主控图2.点阵驱动该电路主要将单片机发送来的输出点阵数据，通过锁存器芯片扩展的I0口，来控制LED点阵的64个列线端。本设计中用的是16片锁存器74HC573来组成8组双缓冲
39、寄存器，驱动LED点阵的8组列线，用4/16译码器74HC595对LED点阵的16行进行扫描。在送每一行的数据到LED点阵前，先把数据分别送到第一级的8个74HC573，然后再给第二级的8个74HC573送一个锁脉冲，将数据一起送到LED点阵的各列。3主控制系统主控制器采用STC89C51 ，是台湾 宏晶公司生产的低功耗，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k bytes 的可系统编程的 Flash 只读程序存储器,器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 8051 指令系统及引脚。它集 Flash 程序存储器 既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用
40、 8 位微处理器于单片芯片中，ATMEL 公司的功能强大，低价位STC89C51 单片机可为我们提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。单片机的P0口及P2口分别用于使显示点阵正常点亮的扫描码和显示码型。主控制器采用STC89C51最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和电源部分。图3.3为STC89C51单片机的最小系统。图3.3最小系统电路图4. 显示部分电路设计显示部分是本次设计最核心的部分，对于LED8*8点阵显示有以下两种方案：方案一：静态显示，将一帧图像中的每一个二极管的状态分别用0 和1 表示,若为0 ,则表示LED 无电流,即暗状态;若为1 则表示二极管被点亮。若给每
41、一个发光二极管一个驱动电路,一幅画面输入以后,所有LED 的状态保持到下一幅画。对于静态显示方式方式,所需的译码驱动装置很多,引线多而复杂,成本高,且可靠性也较低。方案二：动态显示，对一幅画面进行分割,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。但设计上如果处理不当,易造成亮度低,闪烁问题。因此合理的设计既应保证驱动电路易实现,又要保证图像稳定,无闪烁。动态显示采用多路复用技术的动态扫描显示方式, 复用的程度不是无限增加的, 因为利用动态扫描显示使我们看到一幅稳定画面的实质是利用了人眼的暂留效应和发光二极管发光时间的长短, 发光的亮度等因素. 我们通过
42、实验发现, 当扫描刷新频率(发光二极管的停闪频率) 为50Hz, 发光二极管导通时间1m s 时, 显示亮度较好, 无闪烁感。 鉴于上述原因, 我们采用方案二 88LED点阵的外观及引脚图见图2.4所示，其等效电路图如图2.5所示。图2.5中只要各LED处于正偏（Y方向为1，X方向为0），则对应的LED发光。如Y7（0）=1，X7（H）=0时，则其对应的右下角的LED会发光。各LED还需接上限流电阻，实际应用时，限流电阻即可接在X轴，也可接在Y轴。从图中可以看出，8X8点阵共需要64个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一列置1电平，某一行置0电平，则相应的二极管就亮；因此要实现一根柱形的亮法，如图2.5所示，对应的一列为一根竖柱，或者对应的一行为一根横柱，因此实现柱的亮的方法如下所述：一根竖柱：对应的列置1，而行则采用扫描的方法来实现。一根横柱：对应的行置0，而列则采用扫描的方法来实现。本系统用单片机的P0口及P2口分别用于使显示点阵正