点阵式led汉字广告屏的设计与制作毕业设计.doc

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8787贵贵州大学本科毕业论文（设计）第87页

目录

中文摘要及关键词…………………………………………………...………V

Abstract&Keywords………………….………………………….………VI

第1章前言……………………………………………………………….……1

1．1LED电子显示屏概述………………………………………………1

1．2LED电子显示屏的分类……………………………………………1

1．3LED显示屏的应用示例……………………………………………2

1．4设计任务…………………………………………………….………2

第2章显示原理及控制方式分析…………………………………...………3

2．1LED点阵模块结构…………………………………………………3

2．2LED动态显示原理……………………………………….………3

2．3LED常见的控制方式………………………………………………5

第3章总体方案设计与分析………………………………………...………7

3．1显示单元的考虑…………………………………………….………7

3．2滚屏的实现……………………………………………………….…7

3．3关于可扩展性………………………………………….……………7

3．4微控制器的考虑…………………………………….………………7

3．5关于点阵数据的存储方式……………….…………………………8

3．6关于显示内容的更新………………………….……………………8

3．7总体电路结构及工作原理…………………………….……………9

3．7．1硬件电路框图……………………………………….……………9

3．7．2工作原理………………………………………….….…………10

第4章硬件电路设计……………………………………………..…………12

4．1显示单元电路设计………………………………………………….12

4．1．1点阵LED模块的选择………………….…..……………………13

4．1．2列驱动电路设计……………………….……………...…………13

4．1．3行驱动电路设计……………………….……….………..………15

4．1．4行驱动电路元件参数计算……………….……….………………16

4．2单片机控制系统电路设计………………….………………………17

4．2．1单片机的选型……………………………..……………………17

4．2．2STC单片机在条屏运用中的优越性……….………………………17

4．2．3单片机系统电路设计…………………….………………………19

4．3字库与单片机的接口设计…………………….……………………20

4．3．1字库芯片选型………………………………………...…………20

4．3．2字库芯片的使用方法………………………….…………………20

4．3．3字库芯片的电气特性………………………….…………………21

4．3．4字库芯片与单片机的接口设计……………...……………………23

4．3．5字库芯片3.3V电源设计…………………………………………23

4．3．65V-3.3V的电平转换电路设计……………..……………………24

4．4与上位机的通信电路设计………………….………………………25

4．4．1通信协议的选择…………………………………………………25

4．4．2MAX232电平转换芯片特点……………………………………26

4．4．3单片机与PC间通信接口电路设计………….……………………27

4．5对于系统电源及通信电缆的选择……….…………………………27

4．5．1对于LED显示屏的电源要求…………….………………………27

4．5．2开关电源在条屏应用中的优势……………...……………………28

第5章单片机软件设计……………………………………..………………29

5．1开发工具及语言…………………………………….………………29

5．2单片机软件流程…………………………………….………………29

5．3单片机软件中几个重要算法的实现……………….………………30

5．3．1显示缓存技术与映射关系 ……………………...………………30

5．3．2LED点阵与显示缓冲区建立连续编址映射的算法…………………30

5．3．3实现动态显示的算法…………………………….………………31

5．3．4实现滚屏的算法…………………………………………………31

5．4下位机软件有关的计算 ……………………….…………………32

5．4．1UART异步串行口波特率计算……………………………………32

5．4．2SPI同步串行口波特率计算 ……………………...………………33

5．4．3汉字内码与点阵地址的换算………………………..……………33

5．5片上E2PROM的空间分配…………………………………………33

5．6单片机与PC机间的通信协议………………………..……………34

第6章上位机软件设计……………………………………..………………35

6．1上位机软件开发环境……………………………….………………35

6．2上位机软件流程……………………………………….……………35

6．3上位机软件界面设计………………………………….……………36

6．3．1控件布局…………………………………………..……………36

6．3．2MSCOMM控件属性……………………………....……………36

6．4上位机软件关键算法实现…………………………….……………37

6．4．1PC机串口操作………………………………..…………………37

6．4．2字符转为GB2312内码的算法………………………...…….……38

6．5上位机软件使用方法及运行环境…………………….……………39

6．5．1控件功能及使用方法……………………………….……………39

6．5．2运行环境………………………………………………..………40

第7章PCB结构设计………………………………………………..………41

7．1PCB设计平台………………………………………..……………41

7．2元件布局及PCB整体结构工艺…………………………….……41

7．3布线工艺与准则…………………………………………...………41

7．4PCB实物照片……………………………………..………………43

第8章使用说明与测试结果……………………………….………………44

8．1LED汉字显示屏使用说明………………………..………………44

8．1．1使用环境……………………………………..…………………44

8．1．2安装上位机软件…………………………………………………44

8．1．3更改显示内容……………………………...……………………44

8．1．4更换显示模式…………………………...………………………45

8．2测试结果………………………………….…………………………45

8．2．1软件测试……………………………..…………………………45

8．2．2实际刷新率测试…………………………………………………46

8．2．3实际移动速度测试…………………….…………………………46

8．2．4电气指标测试……………………………………………………47

8．3设计任务完成情况……………………….…………………………48

第9章总结………………………………………...…………………………49

参考文献…………………………………………...…………………………50

致谢……………………………………………………………………………50

附录……………………………………………………………………………51

附图1并行驱动方式电路图……………..………………………………51

附图2本设计完整电路图（串行传输方式）……..……………………52

附图3PCB元件布局…………………………...………………………53

附图4PCB顶层布线…………………………...………………………54

附图5PCB底层布线………………………...…………………………55

附图6元件清单………………………………..…………………………56

附图7本设计作品照片………………………..…………………………57

附图8本设计显示效果照片………………..……………………………58

清单1单片机程序清单……………………..……………………………59

清单2上位机软件VB程序清单………...……。

………………………79

点阵式LED汉字广告屏的设计与制作

摘要

本设计使用STC12C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96×16的点阵LED显示屏。

利用STC12C系列高速单片机本身强大的功能和内部E2PROM，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六个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。

1．2LED电子显示屏的分类

按颜色分类

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一千六百多万种颜色。

按显示器件分类

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。

按使用场合分类

室内显示屏：

发光点较小，一般Φ3mm--Φ8mm，显示面积一般零点几至十几平方米。

室外显示屏：

面积一般几十平方米至几百平方米，亮度高，可在阳光下工作，具有防风、防雨、防水功能。

按发光点直径分类

室内屏：

Φ3mm、Φ3.75mm、Φ5mm、

室外屏：

Φ10mm、Φ12mm、Φ16mm、Φ19mm、Φ21mm、Φ26mm

室外屏发光的基本单元为发光筒，发光筒的原理是将一组红、绿、蓝发光二极管封在一个塑料筒内共同发光增强亮度。

1．3LED显示屏的应用示例

见图1.1左：

图文屏右：

条幅屏

图1.1LED电子显示屏应用示例

其中的LED点阵单色图文动态条幅屏（下文中简称条屏），因为成本低廉、可靠性高、显示效果优良，所以成为点阵式LED汉字广告屏中的主流产品。

1．4设计任务

本设计的任务就是完成一个可以随意扩展显示单元数