滚动显示广告牌系统设计学士学位论文.docx
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滚动显示广告牌系统设计学士学位论文
单位代码:
10204
学士学位论文
滚动显示广告牌系统设计
滚动显示广告牌系统设计
DesignofRollingbillboard
专业名称:
电子信息工程
2009年6月
毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺:
所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名:
日 期:
指导教师签名:
日 期:
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:
按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名:
日 期:
学位论文原创性声明
本人郑重声明:
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
日期:
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名:
日期:
年月日
导师签名:
日期:
年月日
注意事项
1.设计(论文)的内容包括:
1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)
2)原创性声明
3)中文摘要(300字左右)、关键词
4)外文摘要、关键词
5)目次页(附件不统一编入)
6)论文主体部分:
引言(或绪论)、正文、结论
7)参考文献
8)致谢
9)附录(对论文支持必要时)
2.论文字数要求:
理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括:
任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。
4.文字、图表要求:
1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写
2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画
3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印
4)图表应绘制于无格子的页面上
5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档
5.装订顺序
1)设计(论文)
2)附件:
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价:
一、撰写(设计)过程
1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
指导教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价:
一、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
评阅教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
教研室(或答辩小组)及教学系意见
教研室(或答辩小组)评价:
一、答辩过程
1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩:
□优□良□中□及格□不及格
教研室主任(或答辩小组组长):
(签名)
年月日
教学系意见:
系主任:
(签名)
年月日
摘要
本设计采用STC89C54RD+单片机制作了一块14×40点阵LED显示屏,以LED屏的显示电路和单片机控制电路为核心,利用单片机技术和汇编语言程序来实现LED点阵系统的汉字滚动显示。
该屏具有运行可靠、安全、节能、成本低、使用方便的特点。
本文介绍动态滚动显示屏的基本工作原理。
并以滚动显示你好为例,本显示屏的设计具有体积小、硬件少、电路结构简单及容易实现等优点。
能帮助广大电子爱好者了解汉字的点阵显示原理,认识单片机的基本结构、工作原理及应用方法,并提高单片机知识技术的运用能力。
关键词:
LED;显示屏;单片机
Abstract
Thedesignusesasingle-chipSTC89C54RDproduceda14*40dotmatrixLEDdisplay,LEDscreeninthedisplaycircuitandsingle-chipcontrolcircuitsasthecore,theuseofsingle-chiptechnologyandassemblylanguageprogramtoachievetheLEDdot-matrixsystemscrollingdisplayofChinesecharacters.Thescreenhastorunareliable,safe,energy-saving,lowcost,easy-to-usefeatures.Thisarticledescribesthebasicdynamicscrollingdisplayworks.AndHello,asanexampletoshowthescroll,thedesignofdisplaysmallsize,lesshardware,thecircuitstructureissimpleandeasytoimplementandsoon.E-loverscanhelpthemajorityofdot-matrixdisplayofChinesecharacterstounderstandtheprincipleofunderstandingthebasicstructureofsingle-chip,workingprincipleandapplicationofmethodsandknowledgeandtechnologytoimprovetheuseofsingle-chipcapacity.
Keywords:
LED;display;single-chipmicrocomputer
前言
本设计提出了一个点阵显示屏的硬件及软件的整体设计,及其显示的整体控制。
系统的硬件及软件均调试通过,具有可行性。
而且成本低廉易于开发是一个方便实用的点阵显示系统。
本设计以LED屏的显示电路和单片机控制电路为核心,利用单片机技术和汇编语言程序来实现LED点阵系统的汉字滚动显示。
运用ProtelDXP软件对LED点阵显示进行了原理图编辑、PCB制版以及对分压式偏置电路放大器进行模拟分析,可看出,ProtelDXP是一个实用的EDA工具,能帮助完成硬件设计,并且它提供的电路仿真器虽然简单但基本上能满足板级电路的设计要求。
在设计、编译、仿真的实践过程中若能灵活运用ProtelDXP,扬长避短,总结经验,那么ProtelDXP总能解决许多实际问题,为设计带来方便。
使用KeilC软件对程序进行编译和烧写,最后实验成功。
设计方案的创新点是克服了原来固定显示的缺点,可以实现显示内容的实时更改,采用单片机降低了用电脑实现动态显示的成本。
所设计的系统具备显示稳定、功耗低、寿命长、显示内容易改、显示方式丰富等优点,另外成本较低,电路与控制方案简洁明了,容易实现,具有应用推广价值。
第一章绪论
1.1课题设计的意义
1.1.1课题的背景
LED电子显示屏是近年来得到广泛应用的重要信息设备。
这种显示屏具有耗电省、成本低、清晰度高、寿命长、显示内容的信息量大,外形美观大方,操作使用方便灵活,用户可随时任意自行编辑修改显示内容,显示方式图文并茂等优点,因此被广泛应用于商场、学校、银行、邮局。
由于显示屏具有色彩鲜艳、亮度高、寿命长、工作稳定可靠等优点,在许多行业都得到了广泛的应用,如在车站、码头、商场、银行等公共场所将显示屏用于信息发布。
目前显示屏的种类越来越多,从使用场合及亮度考虑可分为室内屏和室外屏,从扫描方式可分为动态扫描显示屏和静态扫描显示屏。
室外使用的交通诱导屏,通常采用计算机同步控制的静态扫描显示,每个像素由几个高亮的发光管组成,可做成多色或全色。
其优点在于播放的内容信息量大,实时性强,且由于采用静态显示,亮度高其缺点是硬件电路复杂,成本高。
室内使用的由点阵拼成的显示屏也有同步和异步之分,同步控制显示屏由计算机作为主控器,异步控制显示屏的主控器可采用单片机。
单片机控制的单色显示屏由于结构简单,成本低廉,深受人们的喜爱。
就市场而言,中国加入WTO、北京申奥成功等,成为LED显示屏产业发展的新契机。
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。
1.1.2课题的意义
LED是发光二极管英文LightEmittingDiode的简称,是六十年代末发展起来的一种半导体显示器件,七十年代,随着半导体材料合成技术、单晶制造技术和P-N结形成技术的研究进展,发光二极管在发光颜色、亮度等性能得以提高并迅速进入批量化和实化。
进入八十年代后,LED在发光波长范围和性能方面大大提高,并开始形成平板显示产品即LED显示屏。
LED电子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。
它是集微电子技术、光电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的显示系统,是目前国际上极为先进的显示媒体。
由于它具有发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富、工作性能稳定以及对室内室外环境适应能力强等优点而日渐成为显示媒体中的佼佼者。
在我国改革开放之后,特别是进入90年代国民经济高速增长,对公众场合发布信息的需求日益强烈,LED显示屏的出现正好适应了这一市场形势,因而在LED显示屏的设计制造技术与应用水平上都得到了迅速的提高,生产也得到了迅速的发展,并逐步形成产业,成为光电子行业的新兴产业领域。
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、小型化而易与集成电路匹配、驱动简单、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。
由组成半导体的材料不同而可以得到能发出不同色彩的LED晶点。
目前应用最广的是红色、绿色、黄色LED。
而蓝色和纯绿色LED的开发已经达到了实用阶段。
从显示方面讲,LED可以显示文字、数字(数码管),也可以显示图形图像(LED矩阵模块)。
1.2课题设计的目的与要求
1.2.1课题设计目的
本设计以LED屏的显示电路和单片机控制电路为核心,利用单片机技术和汇编语言程序来实现LED点阵系统的汉字滚动显示。
汉字LED显示系统现在广泛应用在银行、交通等和人们密切相关的日常生活中,在信息发布、广告中应用最为广泛。
本文提供了一种成本低廉的汉字点阵LED显示方案,该方案由常用的51系列CPU和可以级联扩展的显示电路组成。
1.2.2课题设计要求
1、能正确的读写存储器内容。
2、能正确输出汉字内容并实施滚动显示。
3、控制及驱动电路设计正确合理。
4、上板调式使整个系统工作稳定正常。
1.3课题设计的内容
点阵式LED滚动汉字显示屏硬件电路设计框图如图1-1所示。
电路包括单片机、电源电路、时钟电路、复位电路、驱动电路LED点阵电路等。
本设计的核心是利用单片机读取显示字型码,通过驱动电路对14×40LED点阵进行动态列扫描,以实现汉字的滚动显示。
本设计选用的单片机为ATMEL公司的STC59C54RD+,显示屏采用14×40LED点阵。
电源电路通过变压整流元件为片机和其他电路提供稳定的+5V工作电压。
时钟电路是单片机的驱动电路,复位电路可在需要时,手动使单片机程序计数器复位清零。
通过阳极驱动电路向14×40点阵送字型码,本设计采用74HC595。
图1-1显示屏硬件设计框图
本设计主要有一下三个设计内容:
1、图像内容储存器控制模块的设计。
2、汉字生成模块的设计。
3、核心板及LED驱动板电路的设计。
1.4课题设计的方案论证
1.4.15×7点阵LED电子显示屏的显示方案论证
从理论上讲,不论显示图形还是文字,只要控制与组成这些图形的或文字的各个点所在位置相对的LED器件发光,就可以得到我们想要的显示结果,这种同时控制各个发光管亮灭的方法称为静态驱动显示方式。
5×7LED的点阵共有35个发光二极管,显然单片机没有这么多端口,如果我们采用锁存器来扩展端口,按8位的锁存器来计算,5×7的点阵需要35/8=5个锁存器。
这个数字很庞大,因为我们仅仅是5×7的点阵,在实际应用中的显示屏往往要大得多,这样在锁存器上花的成本将是一个很庞大的数字。
因此在实际应用中的显示屏几乎都不采用这种设计,而采用另一种称为动态扫描的显示方式。
动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮,这样扫描驱动电路就可以实现多行(比如16行)的同名列共用一套列驱动器。
具体就5×7的点阵来说,把所有同1行的发光管点亮灭的数据锁存,然后选通第一行使其燃亮一定的时间,然后熄灭;再送出第二行的数据并锁存,然后选通第二行使其燃亮的同时,然后燃灭;……第十六行之后,又从新燃亮第一行,反复轮回当这样轮回的速度足够快(每秒24次以上),由于人眼的视觉暂留现象,就能看到显示屏上稳定的图形了。
采用扫描方式进行显示时,每秒有一个行驱动器,各行的同名列共用一个列驱动器,显示数据通常在存储在单片机的存储器中,按8位一个字节的形式顺序排放。
显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去,这就存在一个显示数据传输的问题。
从控制电路到列驱动电路的数据传输可以采用并行方式或串行方式。
显然,采用并行方式时,从控制电路到列驱动器的线路数量大,相应的硬件数目多。
当列数很多时,并行传输的方案是不可取的。
采用串行传输方式,控制电路可以只用一根信号线,将列数据一位一位传往列驱动器,在硬件方面无疑是十分经济的。
1.4.25×7LED点阵电子显示系统的控制方案论证
方案一:
采用可编程逻辑器件作为核心控制器产生LED点阵的行、列驱动信号。
由于该系统不仅要实现信息的显示,还要具备键盘控制器、显示亮度连续可调、实时时钟显示、与PC机通讯等功能及其他发挥功能,这就要求需要用中大规模的PLD,设计多个接口电路,开发周期长,不易进一步扩展,同时系统的成本会急剧上升(相对于第二种方案)。
因此,本设计并未采用这种方案。
方案二:
采用单片机系统来实现。
鉴于STC89C54单片机比传统的51系列8位单片机具有更加丰富的资源,而且数据处理速度快,同时是高速、低功耗的新一代8051单片机,全新的流水线、精简指令集结构,内部集成MAX810专用复位电路,体积小,可靠性高。
本系统的设计采用单片机系统,完成显示控制功能。
第二章系统开发环境
2.1STC89C54系列1T单片机简介
STC89C54系列单片机是单时钟/机器周期(1T)的兼容8051内核单片机,是高速/低功耗的新一代8051单片机,全新的流水线/精简指令集结构,内部集成MAX810专用复位电路。
STC89C54RD+系列单片机的理由:
•加密性强,无法解密
•超强抗干扰:
1、高抗静电(ESD保护)
2、轻松过2KV/4KV快速脉冲干扰(EFT测试)
3、宽电压,不怕电源抖动
4、宽温度范围,-40℃~85℃
5、I/O口经过特殊处理
6、单片机内部的电源供电系统经过特殊处理
7、单片机内部的时钟电路经过特殊处理
8、单片机内部的复位电路经过特殊处理
9、单片机内部的看门狗电路经过特殊处理
•三大降低单片机始终对外部电磁辐射的措施:
1、禁止ALE输出;
2、如选6时钟/机器周期,外部时钟频率可降一半;
3、单片机时钟振荡器增益可设为1/2gain;
•超低功耗:
1、掉电模式:
典型功耗<0.1μA
2、空闲模式:
典型功耗2mA
3、正常工作模式:
典型功耗4mA-7mA
4、掉电模式可由外部中断唤醒,适用于电池供电系统,如水表、气表、便携设备等。
•在系统可编程,无需编程器,可远程升级。
•可送STC-ISP下载器,1万片/人/天。
•可供应内部集成MAX810专用复位电路的单片机,只有D版本才有内部集成专用复位电路,原复位电路可以保留,也可以不用,不用时RESET脚直接短接到地。
2.2汇编语言简介
汇编语言(AssemblyLanguage)是面向机器的程序设计语言。
汇编语言是一种功能很强的程序设计语言,也是利用计算机所有硬件特性并能直接控制硬件的语言。
汇编语言作为一门语言,对应于高级语言的编译器,需要一个“汇编器”来把汇编语言原文件汇编成机器可执行的代码。
高级的汇编器如MASM,TASM等等为我们写汇编程序提供了很多类似于高级语言的特征,比如结构化、抽象等。
在这样的环境中编写的汇编程序,有很大一部分是面向汇编器的伪指令,已经类同于高级语言。
现在的汇编环境已经如此高级,即使全部用汇编语言来编写windows的应用程序也是可行的,但这不是汇编语言的长处。
汇编语言的长处在于编写高效且需要对机器硬件精确控制的程序。
在汇编语言中,用助记符(Mnemonic)代替操作码,用地址符号(Symbol)或标号(Label)代替地址码。
这样用符号代替机器语言的二进制码,就把机器语言变成了汇编语言。
因此汇编语言亦称为符号语言。
使用汇编语言编写的程序,机器不能直接识别,要由一种程序将汇编语言翻译成机器语言,这种起翻译作用的程序叫汇编程序,汇编程序是系统软件中语言处理系统软件。
汇编语言编译器把汇编程序翻译成机器语言的过程称为汇编。
汇编语言比机器语言易于读写、调试和修改,同时具有机器语言全部优点。
但在编写复杂程序时,相对高级语言代码量较大,而且汇编语言依赖于具体的处理器体系结构,不能通用,因此不能直接在不同处理器体系结构之间移植。
•汇编语言的特点:
1、面向机器的低级语言,通常是为特定的计算机或系列计算机专门设计的。
2、保持了机器语言的优点,具有直接和简捷的特点。
3、可有效地访问、控制计算机的各种硬件设备,如磁盘、存储器、CPU、I/O端口等。
4、目标代码简短,占用内存少,执行速度快,是高效的程序设计语言。
5、经常与高级语言配合使用,应用十分广泛。
•汇编语言的应用:
1、70%以上的系统软件是用汇编语言编写的。
2、某些快速处理、位处理、访问硬件设备等高效程序是用汇编语言编写的。
3、某些高级绘图程序、视频游戏程序是用汇编语言编写的。
汇编语言是我们理解整个计算机系统的最佳起点和最有效途径人们经常认为汇编语言的应用范围很小,而忽视它的重要性。
其实汇编语言对每一个希望学习计算机科学与技术的人来说都是非常重要的,是不能不学习的语言。
所有可编程计算机都向人们提供机器指令,通过机器指令人们能够使用机器的逻辑功能。
所有程序,不论用何种语言编制,都必须转成机器指令,运用机器的逻辑功能,其功能才能得以实现。
机器的逻辑功能,软件系统功能构筑其上,硬件系统功能运行于下。
汇编语言直接描述机器指令,比机器指令容易记忆和理解。
通过学习和使用汇编语言,能够感知、体会、理解机器的逻辑功能,向上为理解各种软件系统的原理,打下技术理论基础;向下为掌握硬件系统的原理,打下实践应用基础。
学习汇编语言,向上可以理解软件,向下能够感知硬件,是我们理解整个计算机系统的最佳起点和最有效途径。
2.3ProtelDXP2004简介
2.3.1ProtelDXP2004的发展历程
随着计算机业的发展,从80年代中期计算
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