单片机的led点阵显示系统设计(附件)
本设计是基于单片机的LED点阵显示系统。系统显示界面为32*16LED点阵屏，全中文界面，LED点阵显示屏的主要组成模块是发光二极管，它涉及到各方面的知识，在不断地发展历程中，逐渐具有了显示内容丰富、发光效率高、色彩丰富、可视距离远、廉价、易于控制、使用寿命长等特点，可广泛应用于各种公共场合，现在随处可见。除了LED点阵显示屏外，使用的主要器件有STC15F2K60S2单片机、DS3231时钟芯片、LM75BD温度芯片、BS814A-2触摸芯片，最终可以实现高精准时间和温度显示，同时具有三种显示模式切换、节日提醒、闹钟、亮度设置、光线强度感应、整点报时等功能，是一个富有多样性和实用性的酷炫点阵显示系统。关键词 显示系统，触摸芯片，LED点阵显示屏，多种模式
目 录
1 绪论 1
1.1发展现状 1
2 系统设计过程 1
2.1 课题要达到的目标 1
2.2 选择实现方案 2
2.3 系统硬件框图 5
3 硬件电路介绍 5
3.1 MCU模块 5
3.2 时钟模块 7
3.3 接口模块 9
3.4 温度采集模块 9
3.5 按键模块 10
3.6 LED显示模块 10
3.7 滤波电路 12
3.8 其他模块 12
4 软件系统设计 13
4.1 软件设计总体思路 13
4.2 静态显示 13
4.3 动态显示 15
4.4 时钟标志渐亮渐灭 15
4.5 时间显示 16
4.6 时间温度轮流显示 17
4.7 日期流动显示 18
4.8 切换式菜单 19
4.9 时间设置 20
4.10 单片机的其他一些程序 21
5 硬件电路介绍 21
5.1 调试方法 21
5.2 调试过程 21
5.3 调试结果 24
结 论 28
致 谢 29
参 考 文 献 30 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
附录A 程序流程图 31
附录B 电路原理图 33
附录C 主要程序 33
1 绪论
随着电子信息技术的飞速发展，LED点阵显示屏已经成为当今社会一种常见的信息发布平台[1]。LED点阵屏作为现代信息传播的方式，基于制作简单，安装方便等特点，被广泛应用于公共场合[2]，而通过不断的发展，点阵屏也在性能上也有了很大的改变，比如：功耗较低、亮度增强、体积变小、使用寿命也逐渐改进，在信息发布方面有了一席之地。点阵显示系统不仅显示内容多样，而且可以提供给用户更优质的显示界面，也具有一定的创新性。点阵屏的驱动是采用STC15F2K60S2单片机,单片机控制LED显示器有很多优点[3]，并结合着其他的器件来实现多功能的特点[4]，而LED显示的方法有两种：一是静态驱动显示；二是动态扫描显示[5]。论文包括了硬件模块、各部分相关代码、调试过程及结果。本课题的研究与制作非常具有实用性，也是对大学所学课程一个很好的实践过程。
1.1 发展现状
LED点阵显示屏的主要组成模块是发光二极管，它涉及到各方面的知识。具有显示内容丰富、发光效率高、组合灵活、色彩丰富、可视距离远、廉价、易于控制、使用寿命长等特点，可广泛应用于各种公共场合，如车站、码头、银行、学校、火车、公交车报站器、广告屏以及公告牌等[6]。现在大街小巷都可以看到，对信息发布、广告的宣传等方面起到了非常特殊的作用，所以对于LED点阵显示屏的研究显得格外重要和具有重要的意义。
LED制造的技术也是在发展中不断的完善的，在国内得到广泛的应用是在20世纪80年代后期；在我国成为强烈需求是在改革开放后，主要是经济发展起来了，信息发布开始变得重要，LED显示屏不仅适应了市场趋势，而且相关的技术和应用水平也是以非常快的速度在发展着。LED显示屏的发展过程为：单色图文显示——双色图文显示屏——图像显示屏[7]。
2 系统设计过程
2.1 课题要达到的目标
本课题需要达到的目标如下。
（1）32*16LED点阵屏显示，全中文界面；
（2）超薄设计，整机厚度只有一片PCB加上LED屏的厚度（尺寸：150*75*13mm）；
（3）利用3个微型USB接口，可以实现供电和多走线方向；
（4）不需要其他的驱动，单片机可以驱动LED屏；
（5）高精准时钟芯片，一年内误差仅1分钟，掉电可继续走时；
（6）温度显示要求：060摄氏度，精度可以达到0.125；
（7）利用简单的图标设计触摸按键，设计双键进入方式；
（8）流动、渐变亮度式切换，精致UI设计：时钟、模式、闹钟、亮度、报时；
（9）流动调节时间：年、月、日、时、分（星期不用设置，自动生成）；
（10）时间、温度、日期三者之间可以进行切换；
（11）在有节日的日期内设置提醒功能；
（12）闹钟功能：关闭，打开（时间可设置）；
（13）设置有三种亮度模式，而且光线可以自动做出调整；
（14）可以进行整点报时。
2.2 选择实现方案
2.2.1 LED显示屏
本设计要求为32*16点阵屏显示，即横向为32个像素点，纵向为16个像素点。这里选用8*8点阵屏为基本的小模块，一共需要8个，然后连接成所需要的点阵屏。
2.2.2 电源
本次设计的电源为直流5V供电。
供电方式有三种方式：（1）电池供电；（2）下载器直接供电；（3）USB适配器供电，并且上左右3个microUSB接口电源供电，适应各种走线方向。
2.2.3 单片机
对于单片机的选择，我一开始的想法是51单片机。因为这类单片机是我们专业课里重点并且系统学习过的课程，如果采用这个型号会比较熟悉，用起来也比较顺手。但是结合自己的课题要求后，放弃了这个想法。因为这个课题里面要求用单片机驱动所有的点阵屏，而点阵屏的管脚比较多，所以要求单片机的I/O口数量比较多。51单片机的32个I/O口数量可以提供给点阵屏的管脚使用，但是这样一来，I/O被全部占用，我也想过用锁存器将这类单片机的管脚进行扩展，但是这样又导致另一个比较头疼的问题：电路过于复杂。所以最终选用了不太熟悉的STC系列单片机STC15F2KS60S2来进行组建电路，实物图如图1。STC15F2KS60S2的I/O就比较多了，在不同的封装形式下会有不同的数量，这次设计采用的共有42个I/O口。I/O口是首要想到的问题，对于其他的功能STC15F2KS60S2单片机也是很优于51单片机的，比较显著的优点如下。
目 录
1 绪论 1
1.1发展现状 1
2 系统设计过程 1
2.1 课题要达到的目标 1
2.2 选择实现方案 2
2.3 系统硬件框图 5
3 硬件电路介绍 5
3.1 MCU模块 5
3.2 时钟模块 7
3.3 接口模块 9
3.4 温度采集模块 9
3.5 按键模块 10
3.6 LED显示模块 10
3.7 滤波电路 12
3.8 其他模块 12
4 软件系统设计 13
4.1 软件设计总体思路 13
4.2 静态显示 13
4.3 动态显示 15
4.4 时钟标志渐亮渐灭 15
4.5 时间显示 16
4.6 时间温度轮流显示 17
4.7 日期流动显示 18
4.8 切换式菜单 19
4.9 时间设置 20
4.10 单片机的其他一些程序 21
5 硬件电路介绍 21
5.1 调试方法 21
5.2 调试过程 21
5.3 调试结果 24
结 论 28
致 谢 29
参 考 文 献 30 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
附录A 程序流程图 31
附录B 电路原理图 33
附录C 主要程序 33
1 绪论
随着电子信息技术的飞速发展，LED点阵显示屏已经成为当今社会一种常见的信息发布平台[1]。LED点阵屏作为现代信息传播的方式，基于制作简单，安装方便等特点，被广泛应用于公共场合[2]，而通过不断的发展，点阵屏也在性能上也有了很大的改变，比如：功耗较低、亮度增强、体积变小、使用寿命也逐渐改进，在信息发布方面有了一席之地。点阵显示系统不仅显示内容多样，而且可以提供给用户更优质的显示界面，也具有一定的创新性。点阵屏的驱动是采用STC15F2K60S2单片机,单片机控制LED显示器有很多优点[3]，并结合着其他的器件来实现多功能的特点[4]，而LED显示的方法有两种：一是静态驱动显示；二是动态扫描显示[5]。论文包括了硬件模块、各部分相关代码、调试过程及结果。本课题的研究与制作非常具有实用性，也是对大学所学课程一个很好的实践过程。
1.1 发展现状
LED点阵显示屏的主要组成模块是发光二极管，它涉及到各方面的知识。具有显示内容丰富、发光效率高、组合灵活、色彩丰富、可视距离远、廉价、易于控制、使用寿命长等特点，可广泛应用于各种公共场合，如车站、码头、银行、学校、火车、公交车报站器、广告屏以及公告牌等[6]。现在大街小巷都可以看到，对信息发布、广告的宣传等方面起到了非常特殊的作用，所以对于LED点阵显示屏的研究显得格外重要和具有重要的意义。
LED制造的技术也是在发展中不断的完善的，在国内得到广泛的应用是在20世纪80年代后期；在我国成为强烈需求是在改革开放后，主要是经济发展起来了，信息发布开始变得重要，LED显示屏不仅适应了市场趋势，而且相关的技术和应用水平也是以非常快的速度在发展着。LED显示屏的发展过程为：单色图文显示——双色图文显示屏——图像显示屏[7]。
2 系统设计过程
2.1 课题要达到的目标
本课题需要达到的目标如下。
（1）32*16LED点阵屏显示，全中文界面；
（2）超薄设计，整机厚度只有一片PCB加上LED屏的厚度（尺寸：150*75*13mm）；
（3）利用3个微型USB接口，可以实现供电和多走线方向；
（4）不需要其他的驱动，单片机可以驱动LED屏；
（5）高精准时钟芯片，一年内误差仅1分钟，掉电可继续走时；
（6）温度显示要求：060摄氏度，精度可以达到0.125；
（7）利用简单的图标设计触摸按键，设计双键进入方式；
（8）流动、渐变亮度式切换，精致UI设计：时钟、模式、闹钟、亮度、报时；
（9）流动调节时间：年、月、日、时、分（星期不用设置，自动生成）；
（10）时间、温度、日期三者之间可以进行切换；
（11）在有节日的日期内设置提醒功能；
（12）闹钟功能：关闭，打开（时间可设置）；
（13）设置有三种亮度模式，而且光线可以自动做出调整；
（14）可以进行整点报时。
2.2 选择实现方案
2.2.1 LED显示屏
本设计要求为32*16点阵屏显示，即横向为32个像素点，纵向为16个像素点。这里选用8*8点阵屏为基本的小模块，一共需要8个，然后连接成所需要的点阵屏。
2.2.2 电源
本次设计的电源为直流5V供电。
供电方式有三种方式：（1）电池供电；（2）下载器直接供电；（3）USB适配器供电，并且上左右3个microUSB接口电源供电，适应各种走线方向。
2.2.3 单片机
对于单片机的选择，我一开始的想法是51单片机。因为这类单片机是我们专业课里重点并且系统学习过的课程，如果采用这个型号会比较熟悉，用起来也比较顺手。但是结合自己的课题要求后，放弃了这个想法。因为这个课题里面要求用单片机驱动所有的点阵屏，而点阵屏的管脚比较多，所以要求单片机的I/O口数量比较多。51单片机的32个I/O口数量可以提供给点阵屏的管脚使用，但是这样一来，I/O被全部占用，我也想过用锁存器将这类单片机的管脚进行扩展，但是这样又导致另一个比较头疼的问题：电路过于复杂。所以最终选用了不太熟悉的STC系列单片机STC15F2KS60S2来进行组建电路，实物图如图1。STC15F2KS60S2的I/O就比较多了，在不同的封装形式下会有不同的数量，这次设计采用的共有42个I/O口。I/O口是首要想到的问题，对于其他的功能STC15F2KS60S2单片机也是很优于51单片机的，比较显著的优点如下。
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