目录1 选题背景 (1)2 方案论证 (1)2.1 方案应用特点 (1)2.2 方案设计原则 (1)3 过程论述 (2)3.1 基本概述 (2)3.1.1 设计任务及要求 (2)3.1.2 单片机的简介 (2)3.1.3 LED简介 (3)3.2 设计原理 (4)3.2.1 MCS-51的引脚及相关功能 (4)3.2.2 LED显示原理 (5)3.3 硬件电路方案设计 (7)3.3.1 单片机系统及外围电路 (7)3.3.2 16×16LED点阵显示制作 (9)3.4 软件设计 (10)3.4.1 程序设计总体思路 (10)3.4.2 程序流程图 (11)3.4.3 仿真电路图 (13)3.5 系统功能测试 (14)3.5.1 单元模块电路测试 (14)3.5.2 系统整体功能测试 (14)4 结果分析 (15)5 总结 (15)附录 (16)参考文献资料1 选题背景科学技术是第一生产力，社会进步和社会发展推动着先进技术的产生及应用。

伴随着社会的发展和进步，人民的生活方式也正在被深深的影响着。

而智能电子公告牌即是当今适应不断变化的市场所必备的手段。

电子公告牌可以由商场自行管理，根据商场的需求及供应商的要求，自主地编辑播放内容，如商场宣传片、商场活动推广、商场紧急通知，以及各类供应商的视频和文字广告。

这种方式不仅可以提升商场的企业形象，提高其网络化、信息化的管理水平，而且能够使商场收到相当数量的广告播出费用，实现广告创收，在竞争中保持领先还可以用于公交车的站牌上，当人们焦急等车时，公告牌可以显示出即将到来的车辆，使坐车的人们有所准备。

根据要求，本课题要设计一款智能电子公告牌，可以显示变化的数字、文字等，系统采用单片机控制点阵发光二极管加热，采用扫描方式进行编程控制，实现电子广告牌的功能，同时也可以根据用户需求进行有关参数的设置。

2 方案论证2.1 方案应用特点(1)降低劳动成本，提高工作效率。

(2)安全可靠。

(3)系统扩展性强。

(4)设备功耗小；设计中采用的开关电源，工作效率高，一般可达到80％以上，故在其输出电流可以很好的满足用电设备的最大吸收电流，从而使系统在电能应用上更加合理，节省。

2.2 方案设计原则先进性：现代科学技术发展中最活跃的领域之一是现代信息技术的发展，新科技、新产品日新月异，每一项新技术的出现都极大的影响着我的生活方式，极大的推动了我的工作效率。

因此设计必须采用先进的设备和技术，这一方面使得系统具有强大的发展潜力，另一方面又反映了系统所具有的先进水平。

所以，如果在有条件的情况下应当充分运用现有最新技术和最可靠的产品以使系统的尽可能长的时间作用于社会，从长远考虑，既高效又经济。

开放性：为了保证各供应商产品之间协同运作，并且考虑到投资者的长远利益，本设计应有一定的开放性，要结合相关的国际标准或工业标准执行。

可扩充性：系统应满足用户不断的需求，可灵活增减或更新各个子系统。

易维护性原则：设计、生产上使用好的配件，使系统的故障率达到最低。

系统出现故障时通过简单的工具即可进行维护。

3 过程论述3.1 基本概述3.1.1 设计任务及要求(1)掌握LED显示屏控制系统的显示原理，学习LED点阵显示数字和字符的编程方法。

(2)结合单片机技术知识，查阅有关资料，设计一个以单片机为核心的LED点阵显示器系统，采用点阵LED作为显示器显示汉字。

3.1.2 单片机的简介单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器，常用英文字母的缩写MCU 表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。

单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。

最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。

Intel的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。

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。

相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。

概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。

它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。

单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可。

用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。

它主要是作为控制部分的核心部件。

它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。

单片机是靠程序运行的，并且可以修改。

通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能。

单片机诞生于1971年，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。

1971年Intel公司研制出世界上第一个4位的微处理器；Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块4位微处理器芯片Intel 4004，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。

因发明微处理器，霍夫被英国《经济学家》杂志列为“二战以来最有影响力的7位科学家”之一。

1971年11月，Intel推出MCS-4微型计算机系统（包括4001 ROM芯片、4002 RAM 芯片、4003移位寄存器芯片和4004微处理器）其中4004包含2300个晶体管，尺寸规格2为3mm×4mm，计算性能远远超过当年的ENIAC，最初售价为200美元。

1972年4月，霍夫等人开发出第一个8位微处理器Intel 8008。

由于8008采用的是P沟道MOS微处理器，因此仍属第一代微处理器。

1973年Intel公司研制出8位的微处理器8080；1973年8月，霍夫等人研制出8位微处理器Intel8080，以N沟道MOS电路取代了P沟道，第二代微处理器就此诞生。

主频2MHz的8080芯片运算速度比8008快10倍，可存取64KB存储器，使用了基于6微米技术的6000个晶体管，处理速度为0.64MIPS（Million Instructions Per Second）。

1975年4月，MITS发布第一个通用型Altair 8800，售价375美元，带有1KB存储器。

这是世界上第一台微型计算机。

1976年Intel公司研制出MCS-48系列8位的单片机，这也是单片机的问世。

Zilog公司于1976年开发的Z80微处理器，广泛用于微型计算机和工业自动控制设备。

当时，Zilog、Motorola和Intel在微处理器领域三足鼎立。

20世纪80年代初，Intel公司在MCS-48系列单片机的基础上，推出了MCS-51系列8位高档单片机。

MCS-51系列单片机无论是片内RAM容量，I/O口功能，系统扩展方面都有了很大的提高。

3.1.3 LED简介(1)LED电子显示屏概述LED电子显示屏是由几万--几十万个半导体发光二极管像素点均匀排列组成。

利用不同的材料可以制造不同色彩的LED像素点。

目前应用最广的是红色、绿色、黄色。

而蓝色和纯绿色LED的开发已经达到了实用阶段。

LED 显示屏：LED就是lightemittingdiode，发光二极管的英文缩写，简称LED。

它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。

LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组成。

图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。

LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证件市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。

LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像；不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。

LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。

这些优点概括起来是：亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。

LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。

3(2)LED电子显示屏的分类(a)按颜色基色可以分为单基色显示屏:单一颜色（红色或绿色）。

双基色显示屏：红和绿双基色，256级灰度、可以显示65536种颜色。

全彩色显示屏：红、绿、蓝三色基，256级灰度的全彩色显示屏可以显示一千六百多万种颜色。

(b)按显示器件分类LED数码显示屏：显示器件为7段码数码管，适于制作时钟屏、利率屏等，显示数字的电子显示屏。

LED点阵图文显示屏：显示器件是由许多均匀排列的发光二极管组成的点阵显示模块，适于播放文字、图像信息。

(c)按使用场合分类室内显示屏：发光点较小，一般Φ3mm--Φ8mm，显示面积一般几至十几平方米。

室外显示屏：面积一般几十平方米至几百平方米，亮度高，可在阳光下工作，具有防风、防雨、防水功能。

(d)按发光点直径分类室内屏：Φ3mm、Φ3.75mm、Φ5mm、室外屏：Φ10mm、Φ12mm、Φ16mm、Φ19mm、Φ21mm、Φ26mm室外屏发光的基本单元为发光筒，发光筒的原理是将一组红、绿、蓝发光二极管封在一个塑料筒内共同发光增强亮度。

3.2 设计原理3.2.1 MCS-51的引脚及相关功能40个引脚按引脚功能大致可分为4个种类：电源、时钟、控制和I/O引脚，如图3-1。

P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复制用口，作为输入口时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL辑门电路，对端口写入“1可作为高阻抗输入端用。

在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期激活内部上拉电阻。

在Flash编程时，PO口接收指令节，而在程序校检时，输出指令字节，校检时，要求外接上拉电阻。

P1口：P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。

对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到4高电平，此时可作输入口，作输入口时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流I。

Flash编程和程序校检期间，P1接收低8位地址。

P2口:P2口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。

对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流I。