广告灯自动控制系统的设计设计.docx

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广告灯自动控制系统的设计设计

广告灯自动控制系统的设计设计

大连理工大学城市学院本科生毕业设计（论文）

广告灯自动控制系统的设计

摘要

伴随当今高度发展的信息时代，涉及半导体技术光电器件、电子电路、集成电路、信息传输、图像信息处理、计算机网络以及电子产品制造和电子产品安装工程等相关技术的LED显示屏在信息领域显得尤为活跃，在各个行业的应用和普及方面也取得了很大的进步。

从LED材料的不断更新，灰度控制技术的发展，真彩色图像的展现；到驱动电路的灵活、高效，控制系统技术的提高无不体现了LED行业技术的飞跃发展。

另外，随着计算机网络技术的发展，LED显示屏在网络环境下的使用情况越来越多，在多媒体、多种显示设备组成的信息显示系统中，采用智能化网络控制，联网控制多屏技术也在实际中得到应用。

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，可以很方便的实现单片机与PC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、机场、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1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。

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

Abstract

Withthehighdevelopmentofcommunicationinoursociety,LEDlargescreenincludesomanykindsoftechniquesuchassemiconductortechnology,electrocircuit,integratecircuit,imagemanipulation,informationtransfers,computernetworkandelectronicmanufacturetechnologyandengineeringhasbecomemoreandmoreactiveintheinformationfield,andalsomakeagreatprogresswithapplicationandpopulazirationineverywalkoflife.FromthedevelopmentofthematerialofLED,thetechniqueofash-degreecontrol,theclearlymulticolorimage’sdisplayingtotheactiveandhighefficientdriveelectrocircuit,alsotheimprovingskillofcontrolsystemareallincarnatethegreatprogressoftheLED-industry.Inaddition,withthedevelopmentofnetworkLEDlargescreenismoreandmoreinused,intelligentizenetcontrolandnet-joincontroltechnologyarealsousedinpracticeunderthemultimediaandinformationdisplaysystemcomposedwithmulti-deviceenvironment.

Thisdesignuses89c51seriesMCUasamaincontroller,anddependsonasimpleexternalcircuittodrive16×16thelatticeLEDdisplay.ByusingitsownpowerfulfunctionsandcapacityofinternalE2PROM,itiseasytoaccomplishtheMCUandPCandE2PROMforinternalstorage,datatransmissionequipment,anditalsocanbeusedconvenientlytoshowavarietyofcontentchanges.Theotherdotmatrixdisplayiswidelyusedinhospitals,airports,banksandotherpublicplaces.Therefore,thedesignhasastrongpracticalapplication.TheLEDDisplaydynamicscancanshowthewayatthesametimeone16×16dotmatrixChinesecharacters,andPCsoftwarecanmodifythecontentandeffectshows,andsoon.ThisarticlefromthestartLEDdisplayprinciple,elaboratedontheLEDdisplaydynamicprocess,aswellashardwarecircuitdesign,computingandsoftwarealgorithms.

KeyWords:

MCU；SerialDataTransfer；Lattice

第一章绪论

随着科技技术的不断发展，单片机以极其高的性价比受到人们的重视和关注，所以应用很广，发展很快。

单片机的优点是体积小、重量轻、抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。

LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组成。

图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏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。

LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于交通运输、车站、商场、医院、宾馆、证券市场、工业企业管理等公共场所。

LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像；不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。

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、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。

现代LED的发展很快，很多研究领域非常已经深刻，实际情况是：

很多相关的知识已经远远超出我们在校学生的能力范围，所以在此只是简单的研究一下用单片机驱动的LED显示移动的汉字。

目的有三：

一是亲手制作一个简单实用的显示文字的LED点阵；二是通过制作LED点阵增强对LED点阵的了解和应用，以及复习巩固单片机知识；三是通过团队合作，增强团队合作的意识，为以后走向社会工作打下基础，并且增强了同学之间的友谊。

为了吸引观众增强显示效果，可以有多种显示模式。

最简单的显示模式是静态显示。

与静态显示模式相对应，就有各种动态显示模式，它们所显示的图文都是能够动的。

按照图文运动的特点又可以分为闪烁、平移、旋转、缩放等多种显示模式。

产生不同显示模式的方法，并不意味着一定要重新编写显示数据，可以通过一定的算法从原来的显示数据直接生成。

例如，按顺序调整行号，可以使显示图文产生上下平移；而顺序调整列显示数据的位置，就可以达到左右平移的目的；刷新的时间控制，要考虑运动图形文字的显示效果。

刷新太慢，动感不显著；刷新太快了，中间过程看不清。

一般刷新周期可控制在几十毫秒范围之内。

本次毕业设计中，由本人寻求林赞扬，洪信根等同学的帮助，我负责硬件部分电路图的设计和软件部分程序的设计和调试，目的是应用简单方便的电路连接和程序完成汉字的换色与移动。

洪信根负责用设计好的点阵电路制作PCB电路板，包括完成PCB板的制作，林赞扬负责制作另外一块在面包板上连的点阵线连板子的焊接与调试，各人的分工不同只是工作侧重点的不同，大家是在一起互相学习互相帮助，共同完成设计任务。

1.1LED显示屏的设计背景

随着科学技术的发展，社会不断的进步，电子事业也有着突飞猛进的改革。

人们对公共传媒质量的要求越来越高。

随着近几年来LED字符显示器的推出和不断完善，它的应用范围正在扩大，应用效果十分显著。

不难看出，这一电子信息技术发展的新成果，在宣传、政治思想教育、广告娱乐等方面的应用日益突出。

由于大规模集成电路技术的发展，其控制系统已能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，还可以软件控制来实现，并能够实现智能化。

1.2LED显示屏的设计依据

根据LED显示屏设计的基本原理，结合其设计要求：

“1.显示汉字；2.可以移动；3.可循环显示。

”由此设想出以下解决方案由AT89C52单片机最小系统、控制部分、显示部分组成。

进行汉字的显示，再进一步进行右移。

第二章系统设计方案

2.1方案选定

本文主要讲述的是“LED点阵字符显示电路”，本课题的实现主要有两种方案。

方案一：

由数字电路来实现，由移位寄存器与锁存器对字符数据进行存储，然后并行输入到显示屏，来实现汉字的显示。

方案二：

由单片机编程控制来实现，方案利用单片机控制锁存器和译码器，由锁存器和译码器送出行选和列选来控制LED屏的亮灭，从而显示汉字。

方案论证：

不难看出，选用数字电路来实现比较复杂。

因为用数字电路实现必须要有移位寄存器与锁存器对字符数据进行存储，然后并行输入到显示屏，不但如此，而且需要很大一部分的扩展电路才能实现。

用数字电路实现不但大大提高成本，而且设计出的电路的灵活性差、不易调试、成本高等缺点。

方案二不仅能够改进方案一设计的不灵活，还可进行扩展。

通过比较，从设计方案的优点及所设计的方便实用性，选择第二种设计方案。

本文是基于单片机来实现的。

由于单片机具有体积小、重量轻、价格便宜、功耗低、控制功能强及运算速度快等特点，因而在国民经济建设、军事及家用电器等不同领域起到了举足轻重的作用。

用单片机汇编语言编程，来控制16*16LED点阵块进行显示相应的汉字、图形、图像等。

使用汇编来开发系统会更加方便快捷。

一方面不会降低对硬件的控制能力，另一方面也不会使代码长度增加多少。

如果运用的好的话，就能够开发出非常高效的系统。

并且非常易于维护。

第三章硬件设计

3.1设计框图及介绍

LED点阵总体框图如图3.1所示，点阵电路大体上可以分成微机本身的硬件、显示驱动电路、控制信号电路三部分。

控制电路部分包括一个51CUP和一些外围电路。

在整个电路当中此控制电路部分相当于一个上位机，它负责控制整个电路以及相应的程序的运行、与PC机的串行通讯、以及给屏体电路部分发送命令。

点阵显示屏体、以及它的行和列的各个驱动电路。

由于两部分的电路在制板时可以放到一起，所以可以将其字库放到控制电路部分使用串行通讯方式来与屏体