毕业设计论文基于单片机的Led点阵广告牌设计-精品.doc

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毕业论文

论文题目：

基于单片机的Led点阵广告牌设计

学院：

理工学院

专业：

电子信息工程

年级：

08电信

（2）

姓名：

胡超

指导教师：

徐小明

职称：

讲师

（2012年5月）

宜春学院教务处制

【摘要】本设计使用AT89C51系列高速单片机作为主控制模块，利用简单的外围电路来驱动80×16的点阵LED显示屏。

利用AT89C51系列高速单片机本身强大的功能，可以很方便的实现单片机与计算机间的数据传输及存储，并能利用软件方便的实现显示内容的多样变化，另一方面点阵显示屏广泛的应用于医院、通讯、银行等公共场所，所以本设计具有很强的现实应用性。

本LED显示屏能够以动态扫描的方式同时显示4个16×16点阵汉字，并能通过上位机软件修改显示内容和显示效果等等。

把字符内码存储在空闲的单片机程序存储器空间，使本LED显示系统能掉电存储1024个字符。

设计中采用了SPI接口的GB2312标准字库，支持所有的国标字符和ASCII标准字符的显示。

因为采用串行传输方式，使本系统的可扩展性得到提升，便于多个显示单元的级联。

本文从LED的显示原理入手，详细阐述了LED动态显示的过程，以及硬件电路的设计、计算和软件的算法。

【关键词】动态显示；单片机；点阵字库

Leddotmatrixbasedonsinglechipdesign

billboards

Abstract:

ThisdesignusesSTC12CseriesMCUasamaincontroller,anddependsonasimpleexternalcircuittodrive96×16thelatticeLEDdisplay.ByusingitsownpowerfulfunctionsandcapacityofinternalE2PROM,itiseasytoaccomplishtheMCUandPCandE2PROMforinternalstorage,datatransmissionequipment,anditalsocanbeusedconvenientlytoshowavarietyofcontentchanges.Theotherdotmatrixdisplayiswidelyusedinhospitals,communications,airports,banksandotherpublicplaces.Therefore,thedesignhasastrongpracticalapplication.

TheLEDDisplaydynamicscancanshowthewayatthesametimesix16×16dotmatrixChinesecharacters,andPCsoftwarecanmodifythecontentandeffectshows,andsoon.IAPusedintheapplicationofprogrammabletechnology,thecharacterswithinthecodestoredintheSCMfreeprogrammemoryspace,sothattheLEDdisplaysystemcanstore1,024brown-outcharacters.SPIusedinthedesignoftheinterfacestandardGB2312character,tosupportalltheGB2312standardASCIIcharactersandcharactersoftheshow.Becauseserialtransmissionused,sothatthesystemcanbeenhancedscalability,foranumberofdisplayunitsofthecascade.

ThisarticlefromthestartLEDdisplayprinciple,elaboratedontheLEDdisplaydynamicprocess,aswellashardwarecircuitdesign,computingandsoftwarealgorithms.

KeyWords:

MCU；SerialDataTransfer；LlatticeLlibrary

目录

1前言 5

1.1选题的依据和意义 5

1.2国内外发展状况 5

1.3、本课题研究内容 6

2概述 6

2.1LED点阵显示屏介绍 6

2.2LED电子显示屏的分类 6

2.3LED点阵显示屏的特点：

7

3显示原理及控制方式分析 7

3.1LED点阵模块结构 7

3.2 LED动态显示原理 8

3.3LED常见的传输方式 9

4硬件电路设计 9

4.1系统硬件概述 9

4.216×16LED点阵显示制作 11

4.2.116×16LED点阵的内部结构及工作原理 11

4.2.2用8×8LED点阵构成16×16LED点阵 12

4.3LED显示驱动电路 13

5字模生成 14

5.1字模简介 14

5.2LED显示屏领域字模实现技术 14

5.3字库生成 16

6.软件设计 18

6.1程序设计总体思路和结构 18

6.1.1程序设计总体思路 18

6.1.2程序流程图 18

6.2各模块程序设计 18

6.2.1系统初始化 18

6.2.2LED动态显示 19

6.2.3汉字显示的原理 19

7系统功能测试 20

7.1单元模块电路测试 20

7.2系统整体功能测试 20

总结 22

致谢 23

参考文献 24

附录 25

1前言

1.1选题的依据和意义

LED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。

它具有发光率高、组态灵活、使用寿命长、色彩丰富以及对室内外环境适应能力强等优点。

自20世纪八十年代开始，LED显示屏的应用领域已经遍布电信、证券、教育、交通、广告宣传等各方面。

随着社会经济的不断进步，以及LED显示技术的不断完善，人们对LED显示屏的认识将会越来越深入，其应用领域将会越来越广。

1.2国内外发展状况

LED显示屏的发展可分为以下几个阶段：

第一阶段为1990年到1995年，主要是单色和16级双色图文屏。

用于显示文字和简单图片，主要用在车站、金融证券、银行、邮局等公共场所，作为公共信息显示工具。

　　第二阶段是1995年到1999年，出现了64级、256级灰度的双基色视频屏。

视频控制技术、图像处理技术、光纤通信技术等的应用将LED显示屏提升到了一个新的台阶。

LED显示屏控制专用大规模集成电路芯片也在此时由国内企业开发出来并得以应用。

　　第三阶段从1999年开始，红、纯绿、纯蓝LED管大量涌入中国，同时国内企业进行了深入的研发工作，使用红、绿、蓝三原色LED生产的全彩色显示屏被广泛应用，大量进入体育场馆、会展中心、广场等公共场所，从而将国内的大屏幕带入全彩时代。

　　随着LED原材料市场的迅猛发展，表面贴装器件从2001年面世，主要用在室内全彩屏，并且以其亮度高、色彩艳丽、温度低的特性，可随意调整的点间距，被不同价位需求者所接受，在短短两年多时间内，产品销售额已超过3亿元，表面贴装全彩色LED显示屏应用市场进入新世纪。

为了适应2008年奥运会的“瘦身”计划，利亚德开发了表面贴装双基色显示屏，大量用于训练馆和比赛计时计分系统。

在奥运场馆全彩屏方面，为紧缩投资，全彩屏大部分采用可拆卸方式，奥运期间可作为实况转播工具，赛事结束后可用于租赁，作为演出、国家政策发布等公共场合应用工具，通过这种方式可尽快收回成本。

　　就市场而言，中国加入WTO、北京申奥成功等，成为LED显示屏产业发展的一个契机。

国内LED显示屏市场保持持续增长，目前在国内市场上，国产LED显示屏的市场占有率近95%。

国际上LED显示屏的市场容量预计以每年30%的速度在增长。

　　LED显示屏的主要制造厂商集中在日本、北美等地，我国LED制造厂商出口的份额在其中微不足道。

据不完全统计，世界上目前至少有150家厂商生产全彩屏，其中产品齐全，规模较大的公司约有30家左右。

1.3、本课题研究内容

本设计使用AT89C51系列高速单片机作为主控制模块，利用简单的外围电路来驱动16×16的点阵LED显示屏。

利用AT89C51系列高速单片机本身强大的功能和内部EPROM，可以很方便的实现单片机与计算机间的数据传输及存储，并能利用软件方便的进行显示内容的多样变化，另一方面点阵显示屏广泛的应用于医院、通讯、银行等公共场所，所以本设计具有很强的现实应用性。

本LED显示屏能够以动态扫描的方式同时显示4个16×16点阵汉字，并能通过上位机软件修改显示内容和显示效果等等。

采用IAP在应用可编程技术，把字符内码存储在空闲的单片机程序存储器空间，使本LED显示系统能掉电存储1024个字符。

设计中采用了SPI接口的GB2312标准字库，支持所有的国标字符和ASCII标准字符的显示。

因为采用串行传输方式，使本系统的可塑性得到提升，便于多个显示单元的级联

2概述

2.1LED点阵显示屏介绍

LED点阵显示屏的构成型式有多种，其中典型的有两种。

一种把所需展示的广告信息烧写固化到EPROM芯片内，能进行固定内容的多幅汉字显示，称为单显示型；另一种在机内设置了字库、程序库，具有程序编制能力，能进行内容可变的多幅汉字显示，称可编程序型。

目前，国内的LED点阵显示屏大部分是单显示型，其显示的内容相对较少，显示花样较单一。

一般在产品出厂时，显示内容就已写入显示屏控制系统中的EPROM芯片内，当需要更换显示内容时就非常困难，这样使该类型的显示屏使用范围受到了限制。

国内的另一种LED显示屏——可编程序型LED显示屏，虽然增加了显示屏系统的编程能力，显示内容和显示花样都有所增加，但也存在着更换显示内容不便的缺点。

随着社会经济的迅速发展，如今的广告牌都存在着显示内容丰富、信息量大、信息更换频率快等特点。

因此传统的LED显示屏控制系统已经越来越不能满足现代广告宣传业的需要。

而利用计算机通信技术控制LED显示屏，则具有显示内容丰富，信息更换灵活多变等优点

2.2LED电子显示屏的分类

LED显示屏的分类，可以从以下几个标准进行分类：

安装方式

　　LED显示屏，可以分为：

立柱式LED显示屏（单立柱和双立柱），壁挂式LED显示屏，吊装式显示屏，嵌入式显示屏等。

颜色

　　LED显示屏，分为全彩显示屏，单色（单基色）显示屏（单红，单白，单黄）和双色（双基色）显示屏（红绿色，蓝绿色）

形状

　　LED显示屏，又可以分为常规屏和异型屏。

用途

　　LED显示屏分为：

信息发布屏，交通诱导屏，广告发布屏，车载屏，球场屏，舞台租赁屏和楼梯屏等

使用环境

　　LED显示屏，又