点阵显示屏毕业设计.docx

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点阵显示屏毕业设计

点阵显示屏毕业设计

【篇一：

点阵电子显示屏的毕业设计论文】

点阵电子显示屏制作

摘要

本系统是从实际应用角度出发，针对当前市场上流行的led产品的应用领域而设计制作的多功能电子显示屏，可用于商场导购促销显示、新闻与广告显示、车站机场班次时间资讯显示等。

本简易16行*64列led电子显示屏根据题目设计要求，硬件部分主要包括spce061a单片机系统、16块8*8led点阵显示模块构成16*64点阵、显示驱动电路、spr4096存储器、pcf8563实时时钟电路、键盘输入控制器等部分，还外扩了液晶显示、温度实时检测、无线通讯、电机驱动屏幕旋转等电路，。

本系统不仅能够实现数字、字母、汉字等预存信息的切换显示，同时还可以实现信息的定时循环、上下左右滚屏、led显示亮度连续可调、实时时间显示、实时温度显示、无线遥控、显示屏旋转等扩展功能。

另外，本系统可以和pc机通讯，通过pc机串口对显示信息进行更新。

关键词：

led电子显示屏spce061a串行通信

abstract

theledlatticedisplaysystemisakindofnewinformationdisplaymediawiththerapiddevelopmentofthecomputer,micro-electronics,photoelectrontechnology.

this16*64leddisplaysystemincludesspce061amcusystem,sixteen8*8ledlatticemodules,displaydrivingcircuit,spr4096memorymodule,pcf8563asthereal-timeclockchip,keyboardcontrolleret.inaddition,itincludeslcdcircuit,real-timetemperaturedetective,rfcommunicationcircuit.thissystemcandisplaythenumbers,letters,chinesecharacters.itcandisplaytheinformationtimelyandcircularly,up-rollingly,downrollinglyleft-rollingly,right-rollingly.thelightnessofthedisplayinginformationcanbeadjustedcontinuously.furthermore,thissystemcanberemotecontrolledandcommunicatewithpcbycom1toupdatethedisplayinformation.

keywords:

ledlatticedisplaysystemspce061aserialcommunication

目录

一、方案比较...............................................................................................................3

1、控制系统...........................................................................................................3

2、点阵信息提取方案...........................................................................................3

3、显示驱动电路...................................................................................................4

二、硬件设计与论证...................................................................................................4

1、主控制单片机...................................................................................................5

2、led显示驱动电路..........................................................................................5

3、数据存储器.......................................................................................................7

4、键盘液晶显示模块...........................................................................................8

5、无线通信模块...................................................................................................8

6、时钟电路的设计...............................................................................................9

7、温度检测...........................................................................................................9

8、打印机的选择.................................................................................................10

9、旋转底盘的设计.............................................................................................10

三、系统的软件设计.................................................................................................10

1、主程序流程图.................................................................................................11

2、点阵字模信息提取程序流程图.....................................................................11

3、led各显示程序............................................................................................11

4、串行通信程序.................................................................................................11

5、pc机客户程序...............................................................................................11

四、系统功能测试.....................................................................................................14

1、测试及制作中所用仪器.................................................................................14

2、键盘各键功能.................................................................................................14

3、单元模块电路测试.........................................................................................15

4、系统整体功能测试.........................................................................................15

五、总结.....................................................................................................................15

一、方案比较

1、控制系统

led点阵电子显示屏的设计一般有两种方案：

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spce061a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“61板除了具备单片机最小系统电路外还包括有电源电路、音频电路（含mic输入部分和dac音频输出部分）、复位电路等，体积小，可靠性高。

本系统的设计采用双单片机系统，一个主要用于完成多功能显示控制功能，另一个主要用于实时时钟显示、实时温度检测显示、无线通讯以及其他的扩展发挥部分功能，这样提供了充足的内部空间和更多的外部接口；同时由于安装和调试工作可以并行进行，极大地缩短了总体设计和制造的时间。

2、点阵信息提取方案

要用led点阵来显示数字、字母和汉字等信息，首先要能够提取出其字模数据，即一个16*8的点阵数字、字母的字模数据共有16个字节，一个16*16的点阵汉字的字模数据共有32个字节。

首先要确定点阵信息提取方案。

方案一：

固定汉字显示，就是将要显示的语句中全部汉字的字母数据依次提取出来，按顺序存放在存储器中，当有显示任务时，直接取出字模数据送至显示器即可。

这种方法占用空间少，程序实现简单，显示速度快。

本系统中对10组预存信息的点阵信息的提取和存储就是采用这种方案。

但是，要想显示大量的汉字信息或直接对显示信息进行更新，则几乎是不可能的事。

因此，要实现这样的功能就要采用第二种方案。

方案二：

将标准的点阵信息字模数据的字库文件（本系统中采用汉字库文件hzk16、ascii码库文件asc16）装入外扩rom存储器，采用与pc机相同的编码（机内码），先进行基于pc机的预处理，提取需显示内容的机内码，通过串口发给单片机，单片机首先进行判断，若是ascii码，则直接计算出起始地址，在asc16文件中指定位置取出连续的16个字节即为其字模信息；若为汉字，单片机将机内码转换为区码和位码，再计算出起始地址，在hzk16文件中指定位置取出连续的32个字节即为其字模信息，然后送到显示器去显示。

另外，pc机与单片机之间串口通信只是传输机内码，而不是传输字模信息，传输信息量小，

不需要复杂的通信协议。

这样既可以减轻单片机的负担，而且可以根据要求随时改变显示内容，非常简单灵活。

3、显示驱动电路

常用的显示驱动方式有三种：

方案一：

串行控制驱动，这种方式的好处是单元内的线路连接简单，给印刷电路板的设计带来方便，减少了布线的密度，方便以后的制作与调试，而且相对提高了每个单元的可靠性；

方案二：

并行控制驱动，将显示数据通过并行（一般为8位）方式送入驱动电路，这样的好处是：

相对于串行控制而言，数据的刷新速度快，在处理同等数量的数据时，对处理速度要求可以大大降低，从而提高了系统的稳定性，但也正因为“并行”使单元内的数据线路的连接更加复杂，布线后的排错难度大大增加；

方案三：

采用专用集成电路（asic）直接驱动，由于这种专用集成电路是集行控制、列控制和外围驱动于一体，使系统的稳定性更为可靠，特别适合户外的大型或者超大型显示屏。

因为这种类型的显示屏对图像显示要求高，不仅要保证图像的一致性，而且要保证图像的稳定、高亮。

本次设计的显示屏仅为16行*64列，更适合采用串行控制这种方式，这样做既省去了并行控制驱动在制版过程中十分复杂的布线，又因为没有采用专用集成电路在一定程度上降低了整个系统的成本。

二、硬件设计与论证

根据以上的系统方案比较与分析，本设计的系统总体组成框图如图1所示：

图1系统的总体组成框图

系统整体由三大部分构成：

以单片机1#为核心的模块一：

包括16*64led点阵、驱动电路、str4096存储器、无线数传模块、旋转底盘、光电传感器、音箱、打印机。

实现功能：

主要用来实现点阵的显示，包括特定标语库内容的显示，适时时间显示、适时温度显示，并实现上下左右滚屏等各种花样显示；存储器用来存储汉字和ascii码的点阵库，并实现掉电不丢失功能；无线模块实现标语库更新和接受设置信息；底盘

可实现显示屏的左右转动，摆动幅度可调；在商场导购中，光电传感器用于检测人员进出，可与自动门配合使用，音箱播放“欢迎光临”等语音信息；在广告牌应用中，打印机用于名片打印。

以单片机2#为核心的模块二：

包括4*4键盘、液晶、无线数传模块。

实现功能：

该部分实现遥控器的功能，可以遥控设置显示屏的滚动模式，选择标语库，设置时间，设置摆头幅度；实现标语库的更新。

（键盘使用说明见附录一）

以上位pc机为核心的模块三：

包括上位机软件和max232。

实现功能：

上位机主要实现标语库的数据更新，上位机软件通过max232将更新内容（汉字或者ascii码的机内码）送到单片机2#，然后无线传输到单片机1#实现数据更新。

以下是各单元电路的具体设计：

1、主控制单片机

采用凌阳公司的16位单片机spce061a作为主控制器。

由于spce061a内置有2k字的sram和32k字的内存flash，能满足本系统数据处理及led点阵显示所需数据的存储要求；cpu时钟频率高达49.152mhz，能满足刷新速度要求。

另外，“61板”功能较强、性价比高，具有体积小、集成度高、易扩展、功耗小等优点，简化主控制系统的硬件电路设计，可靠性高，而且凌阳单片机具有c语言风格的汇编语言，有与标准c兼容的c语言，c语言函数可以与汇编函数互相调用，使其开发更加容易，实现整个系统更加简单。

2、led显示驱动电路

本次设计中16行*64列led电子显示屏的制作以及其显示驱动电路的设计制作都是非常关键的部分。

下面主要介绍一下显示驱动电路的设计。

【篇二：

点阵显示毕业设计】

江西理工大学应用科学学院

sopc/eda综合课程设计报告

设计者：

温昌勇

学号：

08060107315

班级：

电气工程及其自动化073班

指导老师：

王忠锋

目录

绪言……………………………………………………………1

一、设计项目与分析…….………………………….31.1设计要求…………………………………………..……..3

1.2设计原理…………………………………………………3

1.3设计框图………………………………………………….4

1.4层文件设计………………………………….……………4

二、亮灯显示………………….……………………..5

2.1时序控制模块…………….…….………………………..5

3.1时序控制模块仿真……………………....…....................6

2.3扫描控制模块设计……………………….….…………..6

3.3扫描控制模块仿真………………………………….……7

2.4显示控制模块设计……………….………………………7

3.4显示控制模块仿真……………….………………………15

三、暗灯显示……………….………….…….………15

2.1时序控制模块设计及仿真…….…………………………15

2.2扫描控制模块设计及仿真………………….……………16

2.3显示控制模块设计及仿真….…………………………….17

四、心得体会…………………………………….…….25

五、参考文献……………………………………..……25

绪论

1在信息产业中eda产生的影响

随着大规模集成电路技术和计算机技术的不断发展，在设计通信，国防，航天医学工业自动化计算机应用仪器仪表等领域的电子系统设计工作中，eda技术的含量正以惊人的速度上升；电子类的高新技术项目的开发也逾益依赖于eda技术的应用，即使是普通的电子产品的开发，eda技术常常使一些原来的技术瓶颈得以轻松突破，从而使得产品的开发周期大为缩短，性能价格大幅度提高。

不言而喻。

eda技术将迅速成为电子设计领域中的极其重要的组成部分。

2中国国内edz发展情况

从目前的eda技术来看，其发展趋势是政府重视使用普及应用广泛工具多样软件功能强大。

中国eda市场已渐趋成熟，不过大部分设计工程师面向的是pc主板的小型asic领域，仅有小部分的设计人工发复杂片上系统器件，为了与台湾和美国的设计工程师形成更有力的竞争，中国的设计队伍有必要购入一些最新的eda技术。

在信息通信领域，优先发展高速宽带信息网，深亚微米集成电路，新型元器件，计算机及软件技术，第三代移动通信技术。

信息管理，信息安全技术，积极开拓以数字技术，网络技术为基础的新一代产品，发展新兴产业，培育新的经济增长点。

要大力推进制造业信息化，积极开展计算机辅助设计（cad），计算机辅助工程（cae），计算机辅助工艺（capp）,j计算机辅助制造（cam）,产品数据管理（pdm），制造资源计划（mrpii），以及企业管理资源（erp）等。

有条件的企业可开展“网络制造”，便于合作设计合作制造参与国内和国际竞争。

开展“数控化”工程和“数字化”工程。

自动化仪表的技术发展趋势的测试技术，控制技术与计算机技术，通信技术进一步融合，形成测量，控制，通信与计算机结构。

在asic和pld设计反面，向超高速高密度低功耗低电压方向发展。

3课程对多功能数字时钟的设计加深对eda课程的理解

（1）加深vhdl语言设计的理解。

（2）通过功能数字时钟的设计了解简易集成电路的设计思路

（3）通过对多设计目的

（4）属性max+plusii仿真软件的工作方法以及应用技术

一设计项目与分析

1.1设计要求：

使用fpga设计一个16*16的点阵显示的控制器，使点阵能够按照自定义的花样显示文字或者数字。

要求至少实现两种花样显示“江西理工大学应用科学学院欢迎您”。

其他功能可以自行设计增加！

1.2设计原理

本设计是针对一个16*16的点阵，使用逐列循环扫描的方式来一屏一屏地显示和滚动地显示“江西理工大学应用科学学院欢迎您”15个汉字。

由于显示器为列共阳，行共阴的结构，因此不可能在同一时刻显示出整个汉字。

为了显示出整个汉字，首先分布好汉字信息；然后以不低于50hz频率的时序逐一点亮每一列，即每列逐一加高电位，同时行给汉字信息，根据人眼的视觉残留特性使之形成整个汉字的显示。

实验箱上为我们提供了16*16的点阵显示模块。

通过观察，我们可以看到，此点阵显示屏即为16行、16列的led显示灯。

那么控制这些灯的亮暗分布，就能达到字符显示的目的。

首先我们设计要正确显示“江西理工大学应用科学学院欢迎您”。

显示屏上的灯亮暗的情况如何。

方案一

如第一个汉字“江”。

0000000000000000

0110000011111100

0011000011111100

0001100000110000

0000110000110000

0110000000110000

0011000000110000

0001100000110000

0000110000110000

0000000000110000

0000011000110000

0000110000110000

0001100000110000

0011000111111110

0110000111111110

0000000000000000

第一种花样是用亮着的灯组合所要显示的字。

高电平“1”代表灯是亮的，低电平“0”代表灯是暗的，上面我们看到的就是“江”字。

依此类推，我们就可以设计出要显示的“江西理工大学应用科学学院欢迎您”一屏一屏地显示汉字“江西理工大学应用科学学院欢迎您”15个汉字。

方案二

第二种花样是用暗着的灯组合所要显示的字。

高电平“1”代表灯是亮的，低电平“0”代表灯是暗的，上面我们看到的就是“江”字。

依此类推，我们就可以设计出要显示的“江西理工大学应用科学学院欢迎您”一屏一屏地显示汉字“江西理工大学应用科学学院欢迎您”15个汉字。

1.3设计框图

1.4顶层文件设计

顶层文件来实现循环显示各个汉字的功能。

它由时序控制模块，扫描模块和汉字显示控制模块组成。

时序控制模块利用脉冲来控制每个汉字的显示时间。

扫描控制模块利用列扫描脉冲产生列扫描信号。

而汉字显示控制模块用时序控制模块和扫描控制模块所提供的脉冲信号来点亮各个汉字模型中相应的灯。

在时序模块的控制下（此设计中每15个汉字为一个循环）实现了各个汉字循环显示的功能。

实现显示“江西理工大学应用科学学院欢迎您”，结合实际，模块lichao01，lichao02,lichao03分别实现时序控制模块，扫描模块和汉字显示控制模块。

具体电路的顶层文件设计如下图