基于单片机控制的LED点阵显示屏系统任务+开题+综述+设计.docx

基于单片机控制的LED点阵显示屏系统任务+开题+综述+设计.docx

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基于单片机控制的LED点阵显示屏系统任务+开题+综述+设计

任务书

电子信息工程

基于单片机控制的LED点阵显示屏系统

一、主要内容和基本要求

本课题主要任务是通过使用单片机控制LED点阵屏并使其稳定显示，通过软件编程从而使单片机控制温度采集器DS18B20并将相应的温度通过点阵屏稳定的显示出来。

检测温度误差不小于0.5℃。

同时LED点阵应能显示汉字，而且显示模式要大于3中，并且可以通过键盘进行切换。

学生要熟练掌握单片机控制程序的编写方法，仿真软件的应用和硬件的制作，通过该课题可以提高学生以下几个方面的能力或素质，掌握单片机的开发流程，掌握单片机的应用和实际的硬件制作能力。

本课题要进行原理图和pcb板图设计和制作，并掌握PROTEL绘制原理图和PCB板图的方法和在自做的PCB板上进行实际的硬件制作。

二、进度安排

毕业设计期限：

自2010年11月至2011年5月。

第一阶段（4周）：

分析任务，收集关于点阵屏和单片机的资料，系统总体方案设计，完成开题报告、文献综述、外文翻译。

第二阶段（4周）：

完成单阵屏显示硬件电路设计和软件编程调试，撰写设计报告与论文。

第三阶段（2周）：

设计作品完善，论文修改。

三、推荐文献资料

[1]乔威，王小利.智能点阵电子显示屏控制系统设计[J].实验室研究与探索,2010,2.

[2]赖世基.单片机控制的LED点阵书写显示屏设计[J].数字技术与应用,2010,7.

[3]李萍.LED分批汉字显示屏的Proteus仿真设计[J]. 现代电子技术,2010,12.

[4]范昌波，申文达.基于FPGA在LED点阵中的应用研究[J].仪表技术,2010,2.

[5]魏丽娜，管力锐.单片机LED动态显示屏教学演示系统的设计[J].大众科技，2010，7.

[6]YoonsikUhm.Designandimplementationofpower-awareLEDlightenablerwithlocation-awareadaptivemiddlewareandcontext-awareuserpattern[J],IEEETransactionsonConsumerElectronics,2010，01.

开题报告

电子信息工程

基于单片机控制的LED点阵显示屏系统

一、课题研究意义及现状

LED（LightEmittingDiode）显示屏由一系列发光二极管均匀排列组成，通过控制发光二极管的颜色和亮灭来达到显示图像，文字的效果。

点阵式LED组成的汉字显示屏被广泛的应用于各种公共场所。

例如，车站显示牌、商场的活动广告栏、股票大厅中的股价显示屏、候机厅的起飞时间表等等。

点阵显示器的特点是可以根据所需的大小、形状和颜色进行组合，通过使用单片机控制从而实现各种文字或图型的变化，达到广告宣传和提示的目的。

随着现代科学技术的不断发展和LED器件的各种优越性能，LED产业得到了各国的高度重视，其规模也得到了进一步的扩大和发展，而LED显示屏作为LED的一个重要应用产品，也取得了显著的增长。

其中主要的原因是半导体照明的发展热潮和LED显示产品从大屏幕产品扩展到了各种显示应用产品。

截止2008年11月加入中国光协LED显示应用分会的会员单位为204家，全国具有比较正规的专业性生产单位300～400家，从事LED显示应用产品包括销售、生产、配套服务等企业估计不少于3000家，从事LED显示应用产品的生产企业超过1000家。

随着科技的不断进步，LED点阵屏的控制技术也在不断的发展和进步，如单片机控制，微机控制，主从控制，无线控制等。

拟采用性价比较高的STC89C52单片机作为主控芯片，并使用MAX232完成RS232与TTL电平的转换，实现在线下载。

该方案具有工作稳定、字符清晰、亮度适中等特点，而且能大幅度降低开发成本和时间，可用于公共场所进行信息显示。

二、课题研究的主要内容和预期目标

本课题主要内容是通过使用单片机控制LED点阵屏并使其稳定显示文字，通过软件编程单片机控制温度采集器DS18B20并将相应的温度通过点阵屏稳定的显示出来，并可通过按键切换显示模式，温度误差不低于0.5℃。

该课题必须要熟练掌握单片机控制程序的编写方法，仿真软件的应用和硬件的制作，通过该课题可以提高以下几个方面的能力或素质，掌握单片机的开发流程，掌握单片机的应用，protues仿真软件的应用和实际的硬件制作能力。

本课题要进行原理图和pcb板图设计和制作，并掌握PROTEL绘制原理图和PCB板图的方法，在PCB板上进行相关的硬件制作。

三、课题研究的方法及措施

首先通过上网，图书馆等查阅大量的相关资料，从整体上对这个课题进行认识，确定在本设计中所使用的硬件部分，如单片机，温度采集器等。

然后根据查阅的资料做出总体框图以及确定本设计的实现方法。

本设计总体框图如下：

接着根据课题内容选择合适的方案，拟选择使用STC89C52单片机控制相关芯片达到显示的目的，因为该芯片有很大的存储容量，而且性价比很高。

搜集有关的资料，如STC89C52，DS18B20，74HC595,74HC154，LED模块等芯片资料，掌握其使用方法及有关的电路图，一般的编程方法等等。

通过以上了解就可以进行相关硬件设计及软件仿真。

然后开始用protuesISIS仿真软件仿真调试，并利用Protel软件画原理图和PCB图，完成系统的硬件制作。

完成硬件设计和软件设计后，最后对系统进行调试，发现并解决可能出现的各种情况和问题，进而更好的完善系统程序和硬件。

四、课题研究进度计划

毕业设计期限：

自2010年10月18至2011年5月。

第一阶段（5周）：

分析任务，收集关于点阵屏和单片机的资料，完成系统总体方案设计。

了解外国相应技术的现状，查阅有关资料，并以一篇外文文献做外文翻译，完成外文翻译部分；根据国内外相应的技术资料，完成文献综述的撰写；总结上述资料，完成开题报告。

第二阶段（5周）：

完成单片机控制DS18B20及LED点阵屏的控制电路的硬件设计，并制作PCB板，同时完成DS18B20温度采集、LED点阵屏显示、键盘扫描等程序的编写，最终完成软件设计部分。

根据上述思路和过程，撰写设计报告与论文。

第三阶段（2周）：

不断调试各部分硬件电路及软件程序使设计作品完善，论文修改。

五、参考文献

[1]钟蔚,袁臣虎,林志贵,李现国.点阵式LED滚动汉字显示屏的Proteus仿真设计[J].微计算机信息,2008,24（17）:

79~107.

[2]毕建伟.LED显示屏技术及其在交通领域的应用与发展[J].交通世界（运输车辆）,2008（8）:

96~97.

[3]LED显示产业发展历程综述[EB/OL],[2010-10-28].

[4]中国LED显示屏行业20年发展综述[EB/OL],[2010-10-28].

[5]8-bitMicrocontrollerwith8KBytesIn-SystemProgrammableFlash[EB／OL],[2010-10-28].

[6]詹新生,张江伟.基于单片机的16×64LED点阵显示屏的设计[J].电子元器件应用,2009,11（8）:

8~14.

[7]李骐，靳桅，邬芝权.基于单片机的LED显示屏控制系统设计[J].微计算机信息,2009，25（14）:

110~112.

[8]DylanMcGrath.ActelfuseshardARMcoretoflash-based,mixed-signalFPGA[J].Electronicengineeringtimes,2010（8）:

80~84.

[9]郭宝增,邓淳苗.基于FPGA的LED显示屏控制系统设计[J].液晶与显示,2010，25（3）:

424~428.

[10]张昭昭,郭伟.LED显示屏远程控制系统[J].硅谷,2008（16）:

34~91.

毕业论文文献综述

电子信息工程

基于单片机控制的LED点阵显示屏系统

摘要：

由于LED点阵屏亮度高、功耗小、寿命长和性能稳定等一系列优点，在国内外都得到了广泛的注目和发展。

目前，LED点阵屏被广泛地应用于广告宣传、证券交易、交通、金融、体育等各个领域，成为了现代重要的信息发布媒体之一。

为了适应不同的要求，人们开发了各种LED显示屏的控制技术，本文将着重讨论目前使用的控制LED显示屏的各种方法，以及它们之间的优劣。

关键词：

LED显示屏；单片机；FPGA

一、LED显示屏及其发展简介

LED（LightEmittingDiode）显示屏由一系列发光二极管均匀排列组成，通过控制发光二极管的颜色和亮灭来达到显示图像，文字的效果。

点阵式LED组成的汉字显示屏在公共场所应用非常广泛。

例如，车站发车时间提示、股票大厅中的股票价格显示板、商场的活动广告栏、候机厅的起飞时间表。

点阵显示器的特点是可以按照需要的大小、形状和颜色进行组合，用单片机控制实行各种文字或图型的变化，达到广告宣传和提示的目的[1]。

LED显示屏按颜色基色分类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、蓝三基色，256级灰度的全彩色显示屏，可以显示1600多万种颜色。

按显示器件分类可以分为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；LED视频显示屏：

显示器件是由许多发光二极管组成，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[2]。

除这2种分类方法外还有按使用场合、放光点直径、显示方式、显示性能等分类方法，在选用何种LED点阵屏时可以根据自己具体的需要按不同的分类方法来进行选择。

随着现代科学技术的不断发展和LED器件的各种优越性能，LED产业得到了各国的高度重视，其规模也得到了进一步的扩大和发展，而LED显示屏作为LED的一个重要应用产品，也取得了显著的增长。

其中主要的原因有半导体照明的发展热潮有力推动了LED器件基础材料的技术进步，LED显示应用产品的性价比提升，应用领域更加广阔，市场规模不断提升。

同时，LED显示产品从大屏幕产品扩展到了各种显示应用产品，景观显示、广告显示等发展尤其迅速，北京奥运会等重大工程建设为LED显示产业带来生机[3]。

截止2008年11月加入中国光协LED显示应用分会的会员单位为204家，全国具有比较正规的专业性生产单位300~400家，从事LED显示应用产品的生产企业超过1000家，从事LED显示应用产品包括销售、生产、配套服务等企业估计不少于3000家[4]。

二、LED显示屏控制技术及其比较

随着科技的不断进步，LED点阵屏的控制技术也在不断的发展和进步，如单片机控制，微机控制，主从控制，无线控制等。

（1）使用单片机作为主控芯片。

在文献[5]中，作者采用以AT89C51单片机为核心芯片的电路来实现对LED点阵屏的控制，主要由AT89C51芯片、时钟电路、复位电路、列扫描驱动电路（74HCl54）、16×16LED点阵5部分组成。

该电路的特点是体积小、硬件少、电路结构简单及容易实现等，能帮助我们更好的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，但其存储容量有限。

为了弥补这一不足，故需要单片机具有较大的程序存储量和控制能力，所以可选择存储量为8K的AT89S52单片机[6]。

在文献[7]中，作者采用AT89C52单片机作控制器，系统外扩一片Flash存储器29F040为数据存储器，可用来存储由PC机串口送来的点阵信息（通过软件将图像或文字转换成与LED显示屏的像素相对应的点阵信息），并采用MAX232完成RS232与TTL电平的转换．以便使PC机与单片机交换信息。

该系统具有设计简单、字符清晰、可靠性高等特点。

而且通过和PC机的通信，可以不用变动硬件而更改显示的内容。

为了进一步提高系统的性能，在文献[8]中，作者采用稳定性强、性价比较高的单片机VRS51L3074作为LED显示屏控制核心，利用其运算速度快、I/O口资源丰富和高速SPI接口的优点，使其控制LED显示屏面积远远超过51系列和相同档次单片机的控制能力。

为了发布多变的实时信息或进行广告宣传，在文献[9]中，作者采用上一下位机的结构构建，上位机PC可通过串行通信接口实现对下位机LED显示系统显示参数的设定，下位机以LED屏的显示电路和单片机控制电路为核心，实现点阵LED屏以多样化的方式显示各种信息的功能．除了使用单片机做主控芯片外，我们也可采用ARM或FPGA作为主控芯片[10]。

（2）使用FPGA作为主控芯片。

在文献[11]中，作者介绍了一种基于FPGA的LED显示屏控制系统的设计方法,系统由一片FPGA芯片、LED显示及接口驱动电路模块组成。

采用Altera公司的EP2C35F672C8FPGA芯片并使用NiosII软核微处理器。

PC上位机与FPGA核心板采用RS232串口通信和JTAG下载线。

FPGA核心板的输出通过显示驱动模块点亮LED点阵。

串口通信电路接口电路采用MAX232芯片。

驱动电路使用4片74HC595移位寄存器。

与传统的单片机控制LED显示系统相比,本系统具有外围电路简单、升级容易、稳定性好的优点。

（3）使用ARM作为主控芯片。

在文献[12]中，作者在分析LED显示控制原理、灰度级实现以及彩色显示实现原理的基础上，制定了ARM+FPGA的LED点阵显示控制方案，采用三星公司S3C2410芯片上的LCD显示接口，设计了显示数据重组、非线性占空比γ反校正等逻辑，结合FPGA技术实现了高性能的LED点阵显示控制：

同时研究了嵌入式Linux操作系统，在实验基础上详细论述基于Linux操作系统的帧缓存设备模块加载模式下的控制技术，并开发基于ARM平台的LED显示屏播放以及管理应用程序。

（4）远程控制技术

在大型显示及广告宣传中如果采用有线方式传输显示数据,将会给LED点阵屏的安装和更换带来不便，而且也会增加相应的费用。

为了能够更新显示信息，不增加安装的复杂性并当作为控制的计算机离LED显示屏有一定距离时仍能够传输信息给单片机使其更新内容，在文献[13]中，作者提出基于公共电话网络的远程LED显示屏控制技术，该技术是采用信息技术改造传统产业的典型模式。

并着重介绍接口板电路设计和接收微处理器的收、发软件设计。

该系统大大减少了人流、物流、工作流．极大的加快了信息流，减少了使用管理费用，扩大了LED显示屏的应用范围，操作者可以在办公室内通过公共电话线分时更新多台LED显示屏的显示内容。

三、LED显示屏规模及控制技术展望

随着各国对LED产业的重视，人们对LED的不断了解及应用和科学技术的不断提高，LED器件材料性能必将得到不断的提高，LED产业规模也会不断变大，而作为其核心控制电路的技术也将随着社会的各种需要而不断提升，LED显示屏必将得到广泛的应用。

相信未来的生活将伴随着LED的发展而变得更加美好。

参考文献

[1]钟蔚,袁臣虎,林志贵,李现国.点阵式LED滚动汉字显示屏的Proteus仿真设计[J].微计算机信息,2008,24（17）:

79~107.

[2]毕建伟.LED显示屏技术及其在交通领域的应用与发展[J].交通世界（运输车辆）,2008（8）:

96~97.

[3]LED显示产业发展历程综述[EB/OL],[2010-10-28].

[4]中国LED显示屏行业20年发展综述[EB/OL],[2010-10-28].

[5]唐霞,谢利民.基于单片机的LED汉字显示屏的设计与Proteus仿真[J].电子技术,2009

（2）:

19~22.

[6]8-bitMicrocontrollerwith8KBytesIn-SystemProgrammableFlash[EB／OL],[2010-10-28].

[7]詹新生,张江伟.基于单片机的16×64LED点阵显示屏的设计[J].电子元器件应用,2009,11（8）:

8~14.

[8]李骐，靳桅，邬芝权.基于单片机的LED显示屏控制系统设计[J].微计算机信息,2009，25（14）:

110~112.

[9]侯丽玲.基于AT89S52单片机的LED点阵显示屏控制系统的设计[J].漳州职业技术学院学报,2008,10（3）:

70~73.

[10]DylanMcGrath.ActelfuseshardARMcoretoflash-based,mixed-signalFPGA[J].Electronicengineeringtimes,2010（8） ：

80~84.

[11]郭宝增,邓淳苗.基于FPGA的LED显示屏控制系统设计[J].液晶与显示,2010，25（3）:

424~428.

[12]李超.基于ARM的LED显示控制技术研究[D].南京:

南京理工大学,2009.

[13]张昭昭,郭伟.LED显示屏远程控制系统[J].硅谷,2008（16）:

34~91.

本科毕业设计

（20届）

基于单片机控制的LED点阵显示屏系统

摘要

LED（LightEmittingDiode）显示屏由一系列发光二极管均匀排列组成，通过控制发光二极管的颜色和亮灭来达到显示图像，文字的效果。

因其发光率高、使用寿命长、性价比高、色彩丰富以及对室内外环境适应能力强等优点，在国内外得到了广泛的应用。

该系统通过使用性价比较高的STC89C52单片机作为主控芯片来控制LED点阵屏。

它由一块主控芯片和外围电路组成。

外围电路有温度采集器，按键，串口下载，I/O口扩展，LED点阵屏等。

温度采集器DS18B20将采集的温度送到单片机进行处理，处理完成后将相应的数据通过移位寄存器和数据选择器送到LED点阵屏显示，并可通过按键来切换显示温度和其他信息。

为了在线更新程序，该系统利用PC机将汉字字符转换为点阵显示数据，并通过串行口送给单片机，再由单片机完成控制和LED点阵屏显示。

该系统具有性价比高、字符清晰、可靠性高等特点。

关键词：

STC89C52单片机；LED点阵屏；DS18B20

Abstract

LED（LightEmittingDiode）displayevenlybyaseriesoflight-emittingdiodescomposedoflight-emittingdiodesbycontrollingthecolorandlighttoshowofftoimages,texteffect.Becauseithastheadvantagesofahighrateofluminous,longservicelife,cost-effective,richcolors,astrongabilitytoadapttheenvironmentindoorandoutdoorandsoon．Soithasbeenwidelyusedathomeandabroad.

Thesystemusesthehighercost-effectiveSTC89C52microcontrollerastheMasterchiptocontrolLEDdotmatrixscreen.Itconsistsofamasterchipandtheexternalcircuit.Externalcircuithastemperaturelogger,key,serialdownload,I/Oportexpansion,LEDdotmatrixdisplayandsoon.ThetemperatureloggerofDS18B20willbesendthegatheringtemperaturetothemicrocontroller,thecorrespondingdatawillbeprocessedthroughtheshiftregisterandmultiplexertotheLEDdotmatrixdisplay,andthroughthebuttontotogglethedisplayoftemperatureandotherinformation.Foronlineupdates,thesystemwillusePC-dotmatrixdisplayChinesecharactersintodataandsenttomicrocontrollerthroughtheserialport,andthencompletedbytheMCUcontrolandLEDdotmatrixdisplay.Thesystemhascost-effective,characterdefinitionandhighreliability.

KeyWords:

STC89C52SCM;LEDdotmatrixdisplay;DS18B20

1　引言

1.1LED显示屏的定义

LED（LightEmittingDiode）显示屏由一系列发光二极管均匀排列组成，通过控制发光二极管的颜色和亮灭来达到显示图像，文字的效果。

点阵式LED组成的汉字显示屏在公共场所应用非常广泛。

例如，车站发车时间提示、股票大厅中的股票价格显示板、商场的活动广告栏、候机厅的起飞时间表。

点阵显示器的特点是可以按照需要的大小、形状和颜色进行组合，用单片机控制实行各种文字或图型的变化，达到广告宣传和提示的目的[1]。

如图1-1所示，该LED显示屏就是安装在公路上用于交通提醒，相对于其它显示设备，该设备可见度高，节能环保，使用寿命长，能更好更方便的提醒广大司机朋友。

图1-1公交提示显示屏

1.2LED显示产品的发展

随着现代科学技术的不断发展和LED器件的各种优越性能，LED产业得到了各国的高度重视，其规模也得到了进一步的扩大和发展，而LED显示屏作为LED的一个重要应用产品，也取得了显著的增长。

其中主要的原因有半导体照明的发展热潮有力推动了LED器件基础材料的技术进步，LED显示应用产品的性价比提升，应用领域更加广阔，市场规模不断提升。

同时，LED显示产品从大屏幕产品扩展到了各种显示应用产品，景观显示、广告显示等发展尤其迅速，北京奥运会等重大工程建设为LED显示产业带来生机[2]。

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