完整版基于单片机的多功能广告牌设计毕业设计文档格式.docx

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学生：

陈豪

指导教师：

任晶鼎

2015年06月

基于单片机的多功能广告牌设计

摘要

近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断的走向深入，同时带动传统控制及LED显示技术日新月异的更新。

大型LED点阵广告牌与传统的广告宣传紧密结合成为新的媒体宣传工具，广泛应用于展览中心、金融市场、医院、体育场馆、机场、码头、车站、街道、高速公路等公共场所的信息显示和广告宜传。

本文提出一种基于单片机控制LED点阵显示屏实现的多功能广告牌设计方案。

该广告牌具备万年历显示功能，同时能够接收PC机命令并滚动显示相应文字。

此系统结构简单，操作方便。

本方案利用STC89C52单片机为主控芯片，LED点阵的行驱动电路由74HC138控制，列驱动电路由74HC595控制，LED显示屏是由8*8LED点阵模块组成。

本系统内LED显示屏分辨率为16*64，即需要16块LED基本模块，可同时显示4个汉字；

时钟芯片采用DS1302，可以实现万年历显示；

按键模块采用分时复用，实现显示模式的选择和万年历时间的调整；

通讯模块采用USB转串口通讯，实现上位机与下位机的数据传输。

关键字：

多功能广告牌；

LED点阵；

万年历；

STC89C52

Thedesignofmulti-functionbillboardbasedonMCU

Abstract

Inrecentyears,withtherapiddevelopmentoftechnology,SCMapplicationsareconstantlydeepening,whiledrivingthetraditionalcontrolandLEDdisplaytechnologychangingupdates.LargeLEDdotmatrixbillboardcloselywithtraditionaladvertisinghasbecomeanewmediatools,widelyusedintheexhibitioncenter,financialmarkets,hospitals,stadiums,airports,terminals,railwaystations,streets,highwaysandotherpublicplaces,informationdisplayandadvertisingpropaganda.Thispaperpresentsamicrocontroller-basedcontrolachievemultifunctionLEDdotmatrixdisplaybillboarddesign.Thebillboardshavecalendardisplayfunction,whilethePCisabletoreceivecommandsandscrollingdisplaythecorrespondingtext.Thissystemissimple,easytooperate.

TheschemeusesSTC89C52MCUcontrolchip,LEDdotmatrixlinedrivecircuitcontrolledbythe74HC138,74HC595controlledbyacolumndrivercircuit,LEDdisplayisformedby8*8LEDdotmatrixmodule.WithinthesystemLEDdisplaywitharesolutionof16*64,whichrequires16LEDbasicmodule,candisplayfourcharacters;

clockchipDS1302,calendardisplaycanbeachieved;

keymoduleusingtimedivisionmultiplexingtoachievethedisplaymodeSelectandcalendaradjustmenttime;

communicationmoduleusesUSBtoserialcommunicationbetweenhostcomputerandlowercomputerdatatransmission.

Keywords:

Multibillboards;

LEDdotmatrix;

calendar;

STC89C52

英文摘要（

）

1绪论

1.1选题的背景及意义

在现代化和信息化社会的高速发展过程中，LED大屏幕点阵显示已经渗透到各行各业的信息显示中。

随着互联网的快速发展，数字化的多媒体内容已在信息传递中占据主流，新型的大屏幕显示设备将替代传统电视机成为人们享受信息和多媒体内容的中心。

在各大商场、车站以及各类办事窗口等地方都装了LED点阵显示屏来发布一些通知或广告。

随着信息产业的高速发展，LED点阵显示作为信息传播的一种重要手段，已成为一个飞速发展的新兴产业，市场空间巨大，发展前景广阔，并已广泛应用于各种需要进行信息宣传的公众场所。

单片机以其功能强大、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点,成为自动化和各个测控领域中必不可少且广泛应用的器件，尤其在日常生活中也发挥越来越大的作用。

LED点阵设计主要应用于LED点阵显示屏，它是利用发光二极管点阵模块组成的平面式显示屏幕。

由于它具有发光效率高、使用寿命长、节能、组态灵活、色彩丰富、显示方式变化多样以及无电离辐射等优点，在国内外得到了极为广泛的应用。

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。

针对本系统应用于停车场、车间、小型商店和居民社区等小型场所，显示一些通知或小型广告以及万年历显示。

因此，本文就基于单片机控制LED点阵显示屏系统展开研究工作。

1.2国内外相关发展情况

1.2.1LED的发展状况

发光二极管简称为LED。

它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；

常简写为LED。

发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。

当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。

不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。

当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。

常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。

后来LED显示发展为LED数码管，LED数码管由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。

数码管实际上是由七个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。

这些段分别由字母a,b,c,d,e,f,g,h来表示，可显示不同的数字。

而后LED大规模集成在一起就形成了LED点阵，以发光二极管为像素，它用高亮度发光二极管芯阵列组合后，环氧树脂和塑模封装而成。

这种一体化封装的点阵LED模块，具有高亮度、引脚少、视角大、寿命长、耐湿、耐冷热、耐腐蚀等特点。

LED点阵规模常见的有4×

4、4×

8、5×

7、5×

8、8×

8、16×

16等。

LED点阵根据像素颜色的数目可分为单色、双基色、三基色等。

像素颜色不同，所显示的文字、图象等内容的颜色也不同。

单色点阵只能显示固定色彩如红、绿、黄等单色，双基色和三基色点阵显示内容的颜色由像素内不同颜色发光二极管点亮组合方式决定，如红绿都亮时可显示黄色，如果按照脉冲方式控制二极管的点亮时间，则可实现256或更高级灰度显示，即可实现真彩色显示。

1.2.2广告牌的发展及控制

户外LED大屏幕广告是21世纪广告业发展的趋势，是具有音视频功能的户内外广告展示设备，属国际领先的高科技产品。

目前国际市场对全色屏的关注与日俱增，在处理技术和制作工艺方面作出许多努力，解决了一系列影响图象质量的问题，这里包括扫描变换、图象增强、噪声抑制、反伽马修正以及编码压缩、通讯以及与接口的问题等，取得重要成果。

我国的LED屏幕广告牌产业据不完全统计，至2008年底，年度销售总额在1亿元以上的企业有20多家，其销售总额达50亿元左右，占行业市场总额的70%以上。

全国从事LED显示屏的各类企业有100余家。

我国LED屏幕广告牌产业在规模发展的同时，产品技术推陈出新，一直保持比较先进的水平。

90年代初即具备了成熟的16级灰度256色视频控制技术及无线遥控等国先进水平技术，近年在全彩色LED屏幕广告牌、256级灰度视频控制技术、集群无经线控制、多级群控技术等方面均有国内先进、达到国际水平的技术和产品出现。

LED屏幕广告牌控制专用大规模集成电路也已由国内企业开发生产并得到应用。

现在LED显示屏高端产品主要是全彩色显示大屏幕，在上海世博会开幕式上展示的全球最大户外全彩显示屏，受到了众人瞩目，规格大约是300m*30m；

而处于

中端的LED显示屏主要是应用在银行、车站等发布信息的地方，屏幕大小大约是3m*3m，主要是双基色显示屏；

而处于低端的显示屏主要就是条形显示屏，尺寸不大，单色显示，制作工艺和制作成本也不高，实现显示功能有限。

绝大多数LED显示屏都是由单片机控制的，但使用8位控制器有时远远不能满足控制要求，所以才出现DSP、FPGA、ARM、PLC等控制核心。

现在部分LED点阵已经开始使用无线控制方式，并有专业的LED无线控制卡，它们有基于短信、GPRS、CDMA等不同形式，例如LED-728是驿唐公司2014年全新研制的一款无线LED信息发布一体卡，它是基于GPRS无线通讯的，如图1.1所示。

与LED-328/LED-528一体卡相比，LED-728带载面积更大，能控制512*256大小的双色屏。

该卡实现了GPRS无线通讯模块和LED控制模块的集成，性价比更高，可以大幅度降低LED远程信息发布项目的设备采购成本；

LED-728性能更稳定，调试、安装更方便，是当前十分先进的GPRS无线LED信息发送设备。

图1.1LED-728无线LED信息发布一体卡

1.3论文主要内容及论文结构

1.3.1论文主要内容

本次毕业设计主要是利用STC89系列单片机为主控模块，来控制LED点阵广告牌。

要求该广告牌具备万年历显示功能，同时能够满足接受PC机命令显示相应文字，并可以实现点阵图像的滚动显示。

本文的主要研究内容如下：

（1）研究并实现下位机系统。

下位机是单片机控制LED显示系统，它以STC89单片机为主控芯片，完成时钟检测、万年历显示和滚动显示文字功能。

（2）研究并实现LED显示屏上位机系统。

利用VisualBasic6.0开发上位机系统管理软件给用户提供良好的界面，方便进行人机交流，实现滚动显示文字及显示速度、方向等。

（3）完成串口通讯的设计，可以使上位机与下位机之间方便的通讯，实现接收上位机所发的命令。

（4）汉字库的建立。

国家标准字库中的每一个字均