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首页51单片机驱动LED立方体:科技体验与未来发展
本篇毕业论文主要探讨的是基于51单片机的LED立方体显示器设计,作者隶属于云南广播电视大学云南国防工业职业技术学院的电子工程学院,专业为电气自动化技术。论文研究背景起始于LED技术的快速发展,特别是1990年后,LED显示屏从红绿双基色向蓝光、全彩显示的转变,极大地提升了显示性能和成本效益。LED电子显示屏以其丰富的显示方式、高亮度、色彩鲜艳、易于修改显示内容等优点,成为现代科技领域的重要应用,如上海世博会的大型LED显示屏就是一个显著例证。 论文的核心内容聚焦于利用51单片机控制的LED立方体显示器,这种显示器由8×8×8个LED灯组成,能够实现立体3D效果,提供了裸眼3D的观感,让用户仿佛置身于3D电影之中,打破了传统二维显示的局限。通过这项设计,作者展示了LED与单片机技术的结合,以及3D技术在实际生活中的创新应用,旨在提供一种未来感强烈的科技体验。 LED立方体显示器的关键技术在于LED的驱动控制算法和51单片机的编程逻辑,这包括了实时数据处理、图像处理算法、以及如何实现多维度灯光同步控制。论文的第一章绪论部分,将详细阐述LED显示技术的历史发展、意义以及当前市场规模,以便为后续的技术设计提供理论依据。 这篇毕业论文不仅深入研究了LED显示技术的前沿进展,还着重介绍了如何通过51单片机这一基础平台,实现了对LED立方体显示器的创新设计,展现了单片机在控制复杂系统如3D显示中的重要作用。预计未来,这种融合了3D技术和现代通信控制的LED显示技术将在商业广告、娱乐、教育等多个领域展现出更大的潜力。
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的扫描控制,其过程与第 1 行的扫描控制过程相同。对全部 8 行的控制过程都完
成后,LED 显示屏也就完成了 1 帧图像的完整显示。
虽然按这种工作方式,LED 显示屏是一行一行点亮的,每次都只有一行亮,但
只要保证每行每秒钟能点亮 50 次以上,即刷新频率高于 50 Hz,那么由于人的视
觉惰性,所看到的 LED 显示屏显示的图像还是全屏稳定的图像。
2.2LED 屏的衍生 LED 立方体
LED 屏日益受到青睐的今天,凭借自身色彩鲜艳、环境适应能力强、高节能、
利于环保、可显示动态画面和文字、广告模式更趋近于电视、可承担信息发布等
特点大有取代传统广告的趋势。现今 3D 一词俨然成为了显示器的一项不可或缺的
功能,在未来 3D 技术将会显得非常重要。然而要把 3D 技术融入到户外领域那就
很有难度了,3D 实现是需要借助 3D 眼镜来实现的。如果把 LED 显示器制作成立
方体的那就能实现裸眼 3D 的效果,显示以后你会发现 LED 立方体所显示的东西
效果逼真的呈现在人们面前,而且它是个立方体不论从各各方向来看都不会影响
效果显得非常通透,不会像 LED 普通显示屏那样受到可视角的限制。
第三章 硬件
3.1 硬件介绍
3.1.1 单片机 STC89C52
STC89C52 是一种带 8K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能
COMOS8 的微处理器,俗称单片机。该器件采用 ATMEL 搞密度非易失存储器制造技
术制造,与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。表 3-3-1 给出了其主要
功能。
表 3-3-1 STC89C52 主要功能:
主要功能特性
兼容 MCS51 指令系统
8K 可反复擦写 Flash ROM
12
32 个双向 I/O 口
256x8bit 内部 RAM
3 个 16 位可编程定时/计数器中断
时钟频率 0-24MHz
2 个串行中断
可编程 UART 串行通道
2 个外部中断源
共 6 个中断源
2 个读写中断口线
3 级加密位
低功耗空闲和掉电模式
软件设置睡眠和唤醒功能
图 3-3-1 STC89C52 管脚图
STC89C52 管脚介绍:
(1)主电源引脚
VCC(40):电源输入,接+5V 电源
GND(20):接地线
(2)外接晶振引脚
XTAL0(18):片内振荡电路的输入端
XTAL1(19):片内振荡电路的输出端
(3)控制引脚
13
RST/VPP(9):复位引脚,引脚上出现 2 个机器周期的高电平将使单片机复位。
ALE/PROG(30):地址锁存允许信号
PSEN(29):外部存储器读选通信号
EA/VPP(31):程序存储器的内外部选通,接低电平从外部程序存储器读指令,
如果接高电平则从内部程序存储器读指令。
(4)可编程输入/输出引脚
STC89C52 单片机有 4 组 8 位的可编程 I/O 口,分别位 P0、P1、P2、P3 口,每
个口有 8 位,共 32 根。
PO 口(39~32):名称为 P0.0~P0.7。P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。
作为输出口,每位能驱动 8 个 TTL 逻辑电平(晶体管-晶体管逻辑电平)。
P1 口(1~8):名称为 P1.0~P1.7。P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向
I/O 口,p1 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P1 端口写“1”时,内部
上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低
的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流。
P2 口(21~28):名称为 P2.0~P2.7。P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双
向 I/O 口,P2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P2 端口写“1”时,内
部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉
低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)。
P3 口(10~17):8 位准双向 I/O 口线,名称为 P3.0~P3.7。P3 口是一个具有
内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口,p2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P3
端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入
使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流。
RST——复位输入。当振荡器工作时,RST 引脚出现两个机器周期以上高电平
将是单片机复位。
ALE/PROG——当访问外部程序存储器或数据存储器时,ALE(地址锁存允许)
输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。一般情况下,ALE 仍以时钟振荡频率的 1/6
输出固定的脉冲信号,因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是:每
当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。
PSEN——程序储存允许(PSEN)输出是外部程序存储器的读选通信号,当
14
STC89C52 由外部程序存储器取指令(或数据)时,每个机器周期两次 PSEN 有效,
即输出两个脉冲,在此期间,当访问外部数据存储器,将跳过两次 PSEN 信号。
EA/VPP——外 部 访 问 允 许 , 欲 使 CPU 仅 访 问 外 部 程 序 存 储 器 ( 地 址 为
0000H-FFFFH),EA 端必须保持低电平(接地)。需注意的是:如果加密位 LB1 被编
程,复位时内部会锁存 EA 端状态。
3.1.2 锁存芯片 74HC573
74HC573 的八个锁存器都是透明的 D 型锁存器,当使能(G)为高时,Q 输出
将随数据(D)输入而变。当使能为低时,输出将锁存在已建立的数据电平上。输
出控制不影响锁存器的内部工作,即老数据可以保持,甚至当输出被关闭时,新
的数据也可以置入。这种电路可以驱动大电容或低阻抗负载,可以直接与系统总
线接口并驱动总线,而不需要外接口。特别适用于缓冲寄存器,I/O 通道,双向总
线驱动器和工作寄存器。引脚如图 3-3-1-1
74HC573 引脚功能表:
PIN No 引脚号
SYMBOL 符号
NAME AND FUNCTION 名称及功能
1
OE
3 State output Enable Input (Active
LOW)3 态输出使能输入(低电平)
2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,
9
D0 to D7
Data Inputs 数据输入
12,13,14,15,16,17
,18,19
Q0 to Q7
3 State Latch Outputs 3 态锁存输出
11
LE
Latch Enable Input 锁存使能输入
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