led點(diǎn)陣顯示屏畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述

1、<p>　　LED點(diǎn)陣電子顯示屏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　作者：xxx 指導(dǎo)老師：xxx</p><p>　　摘要：本設(shè)計(jì)擬采用一種由單片機(jī)控制的8*8點(diǎn)陣發(fā)光模塊組成的16*64發(fā)光點(diǎn)陣，探討簡(jiǎn)單的漢字、英文字母和動(dòng)態(tài)圖象顯示技術(shù)，以及實(shí)時(shí)的溫度測(cè)量顯示。該系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、字符清晰、可靠性高等特點(diǎn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：LED；單

2、片機(jī)；點(diǎn)陣；</p><p>　　Design of LED Dot Matrix Electronic Display System</p><p>　　Abstract：The paper introduces a kind of 16*64 dot matrix consists of 8*8 dot matrix module, we discuss the display tec

3、hnology of Chinese character, English letter, dynamic image and real time temperature. It is simple in design, cheap in cost and high in reliability.</p><p>　　Key words: LED；Single Chip Microcomputer；Dot Mat

4、rix；</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　LED(Light Emitting Diode，LED)電子顯示屏是隨著計(jì)算機(jī)及相關(guān)的微電子、光電子技術(shù)的迅速發(fā)展而形成的一種新型信息顯示媒體。LED點(diǎn)陣顯示器作為一種新興的顯示器件，它是由多個(gè)獨(dú)立的LED發(fā)光二極管封裝而成。發(fā)光二極管LED具有體積小、抗沖擊和抗震性能好、高可靠性、壽命長(zhǎng)、工作

5、電壓低、功耗小及響應(yīng)速度等優(yōu)點(diǎn)[1]。由于電子顯示屏具有顯示內(nèi)容信息量大，外形美觀大方，操作使用方便靈活，用戶可隨時(shí)任意自行編輯修改顯示內(nèi)容，顯示方式圖文并茂等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于商場(chǎng)、學(xué)校、銀行、郵局、機(jī)場(chǎng)、車站、碼頭、金融證券市場(chǎng)、文化中心、信息中心休息設(shè)施等公共場(chǎng)所[2]。</p><p>　　本文主要介紹一種用于值班室外等場(chǎng)合的公告牌的LED點(diǎn)陣電子顯示屏。公告內(nèi)容隨時(shí)可以更新，能夠?qū)嵤╋@示溫度和日期時(shí)

6、間，并具有自動(dòng)亮度調(diào)節(jié)功能?？紤]到所需器件的已購買，本設(shè)計(jì)采用8*8的點(diǎn)陣發(fā)光管模塊，組成16*64發(fā)光點(diǎn)陣，顯示特定的中文、字符以及數(shù)字。硬件方面，該系統(tǒng)以增強(qiáng)型MCS-51單片機(jī)為控制器，采用RS—232通信標(biāo)準(zhǔn)，另外本系統(tǒng)還配備了先進(jìn)的總線型數(shù)字溫度傳感器DS18B20，它只要一個(gè)端口就可以完成數(shù)據(jù)的讀出和命令的寫入，并且不需要對(duì)溫度進(jìn)行標(biāo)定，具有操作簡(jiǎn)單、工作可靠的特點(diǎn)。軟件方面，該系統(tǒng)利用KEIL C進(jìn)行軟件開發(fā)，并配合PRO

7、TEUS進(jìn)行聯(lián)合仿真。</p><p>　　1 點(diǎn)陣顯示屏總體設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)思路：PC機(jī)從上位機(jī)軟件發(fā)送指令和數(shù)據(jù)，通過串口RS232將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，單片機(jī)對(duì)行驅(qū)動(dòng)和列驅(qū)動(dòng)發(fā)出控制命令，對(duì)LED點(diǎn)陣屏進(jìn)行相應(yīng)的控制。外部時(shí)鐘電路可以用來讀取顯示的時(shí)間，外部存期器件用于存儲(chǔ)LED點(diǎn)陣屏的輸出數(shù)據(jù)，在進(jìn)行控制操作時(shí)，單片機(jī)可直接從此讀取數(shù)據(jù)，可脫機(jī)進(jìn)行顯示控制。通過按鍵不需

8、經(jīng)過PC機(jī)可對(duì)LED點(diǎn)陣屏進(jìn)行簡(jiǎn)單的人機(jī)交互。溫度傳感器將檢測(cè)的溫度數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后對(duì)LED點(diǎn)陣屏發(fā)出控制指令，LED點(diǎn)陣屏顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)。</p><p>　　1.1 點(diǎn)陣顯示屏顯示方式的設(shè)計(jì)方案選擇</p><p>　　點(diǎn)陣顯示屏部分的設(shè)計(jì)首先要考慮它的顯示方式，使用串行方式還是并行方式。我通過方案論證的方法進(jìn)行了對(duì)比選擇。</p><p&g

9、t;　　串行方式可同時(shí)顯示4個(gè)16×l6點(diǎn)陣漢字或8個(gè)16×8點(diǎn)陣的漢字、字符或數(shù)字；串行方式顯示為點(diǎn)陣顯示屏系統(tǒng)中比較常用的，所用器件也比較常用，容易買到。但是它存在一個(gè)致命的缺點(diǎn)，就是刷新速度不夠快。如果要驅(qū)動(dòng)64列點(diǎn)陣顯示，通用51單片機(jī)會(huì)比較吃力，出現(xiàn)比較嚴(yán)重的閃爍停滯現(xiàn)象。此外，要實(shí)現(xiàn)文字的左右移動(dòng)和調(diào)整移動(dòng)速度等功能，都會(huì)給軟件設(shè)計(jì)帶來較多困難。</p><p>　　并行方式可以通

10、過鎖存器芯片來擴(kuò)展IO口，達(dá)到控制LED點(diǎn)陣的64個(gè)列線的目的。方案中運(yùn)用16片鎖存器74HC573來組成8組雙緩沖寄存器，驅(qū)動(dòng)LED點(diǎn)陣的8組列線，用4/16譯碼器74HC595對(duì)LED點(diǎn)陣的16行進(jìn)行掃描。在送每一行的數(shù)據(jù)到LED點(diǎn)陣前，先把數(shù)據(jù)分別送到第一級(jí)的8個(gè)74HC573，然后再給第二級(jí)的8個(gè)74HC573送鎖脈沖，數(shù)據(jù)一起輸出到LED點(diǎn)陣列中，這樣就避免了各行數(shù)據(jù)顯示不同步問題。由于并行數(shù)據(jù)傳輸速度比串行快，所以字符閃爍的

11、問題得到較好地解決，文字左右移動(dòng)也比較容易控制。</p><p>　　最終結(jié)合本設(shè)計(jì)的要求與實(shí)際情況選擇了數(shù)據(jù)傳輸速度快的并行方式顯示。</p><p>　　1.2 顯示屏控制部分工作模式的設(shè)計(jì)方案選擇</p><p>　　顯示屏控制部分的設(shè)計(jì)好壞決定了整個(gè)LED點(diǎn)陣電子顯示屏系統(tǒng)的好壞，選擇單機(jī)工作模式或主從工作模式，我依然采用方案論證的方法進(jìn)行了對(duì)比選擇。<

12、;/p><p>　　單機(jī)工作模式。采用一個(gè)單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)所有功能，其中包括LED點(diǎn)陣顯示屏的刷新顯示、模式設(shè)定、時(shí)間讀取、溫度檢測(cè)，以及與上位機(jī)的通信等。只用一個(gè)單片機(jī)控制點(diǎn)陣顯示屏可以使電路大大減化，軟件設(shè)計(jì)方面也容易實(shí)現(xiàn)。但是，將所有功能集成在一起，一片單片機(jī)處理能力是不夠的。此時(shí)，單片機(jī)的CPU內(nèi)部資源已顯不足，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)功能欠佳，達(dá)不到較好的性能。</p><p>　　主從工作模式。采

13、用主從單片機(jī)工作方式來控制整個(gè)系統(tǒng)。其中一個(gè)單片機(jī)用于控制LED點(diǎn)陣顯示，另外一個(gè)單片機(jī)用于擴(kuò)展鍵盤、串口與上位機(jī)通信、溫度測(cè)量、時(shí)間讀取等工作。相對(duì)單機(jī)工作方式，主從工作模式的處理能力大大提高，并且分工明確，執(zhí)行速度得到很大的提高。雖然硬件電路以及軟件設(shè)計(jì)方面要求相對(duì)高了一些，更涉及到主從單片機(jī)通信問題[3]。</p><p>　　因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)的用途是用于值班室外等場(chǎng)合的公告牌，所以它顯示的內(nèi)容實(shí)時(shí)性高，對(duì)單片機(jī)

14、的要求也比較高。相對(duì)單機(jī)工作方式，雖然主從工作模式的硬件電路以及軟件設(shè)計(jì)方面要求相對(duì)高了一些，更涉及到主從單片機(jī)通信問題。但是，為了更好地實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)性能指標(biāo)，本設(shè)計(jì)擬采用主從工作模式。</p><p>　　2 系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)思路</p><p>　　軟件程序是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心部分，本設(shè)計(jì)擬采用的系統(tǒng)軟件的開發(fā)平臺(tái)為Windows 7，開發(fā)軟件為KEIL C，程序可讀性強(qiáng)，模塊化的設(shè)計(jì)使

15、程序看起來更加簡(jiǎn)潔。顯示部分采用動(dòng)態(tài)掃描的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示屏要顯示的漢字、圖像、字符等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳輸控制以及顯示等功能。</p><p>　　軟件的設(shè)計(jì)主要由主程序，初始化子程序，中斷掃描子程序，顯示程序等組成。C 語言由于具有移植性強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)算，函數(shù)化結(jié)構(gòu)，可以直接進(jìn)行位運(yùn)算，非常適合初學(xué)者學(xué)習(xí)等優(yōu)點(diǎn)。所以本程序擬采用C語言編寫。在KEIL 51 環(huán)境下調(diào)試，PROTEUS 下仿真。</p>

16、;<p>　　本設(shè)計(jì)的軟件流程如圖2-1所示。</p><p>　　3 硬件電路設(shè)計(jì)方案的選擇</p><p>　　LED點(diǎn)陣電子顯示屏系統(tǒng)硬件部分?jǐn)M采用增強(qiáng)型MCS-51單片機(jī)最小化應(yīng)用設(shè)計(jì)[4]，工作時(shí)鐘為12MHz。整個(gè)硬件系統(tǒng)主要分為4個(gè)部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)部分，包括其外圍復(fù)位及時(shí)鐘源電路；LED點(diǎn)陣顯示部分，包括輸入限流和行掃描驅(qū)動(dòng)電路；溫度測(cè)量電路，以總線型溫度探頭DS1

17、8B20為主。</p><p>　　系統(tǒng)的工作原理：由5V穩(wěn)壓電源為整機(jī)提供標(biāo)準(zhǔn)供電電源，鍵盤作為信息輸入及功能選擇的輸入設(shè)備，當(dāng)按下任意鍵時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部鍵掃描程序置某一標(biāo)志位，同時(shí)轉(zhuǎn)相關(guān)功能程序，在LED點(diǎn)陣上時(shí)實(shí)顯示出來。其中溫度測(cè)量功能是由溫度傳感器DS18B20完成外界溫度檢測(cè)，內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)輸出，再由單片機(jī)處理數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為時(shí)實(shí)溫度值顯示輸出。</p><p>　　本設(shè)計(jì)硬件

18、電路設(shè)計(jì)的整體框圖如圖3-1所示。</p><p>　　3.1 系統(tǒng)主控制器電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的DS1302是具有涓細(xì)電流充電能力的電路，主要特點(diǎn)是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。DS18B20是一線式數(shù)字溫度傳感器；溫度測(cè)量范圍為－55℃～＋125℃；測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625℃；其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生

19、電源方式產(chǎn)生；多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3根或2根線上，CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。以上特點(diǎn)使其非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)[5]。</p><p>　　3.2 點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)與控制電路</p><p>　　該電路主要將單片機(jī)發(fā)送來的輸出點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，通過鎖存器芯片擴(kuò)展的I0口，來控制LED點(diǎn)陣的64個(gè)列線端。本設(shè)計(jì)中用

20、的是16片鎖存器74HC573來組成8組雙緩沖寄存器，驅(qū)動(dòng)LED點(diǎn)陣的8組列線，用4/16譯碼器74HC595[6]對(duì)LED點(diǎn)陣的16行進(jìn)行掃描。在送每一行的數(shù)據(jù)到LED點(diǎn)陣前，先把數(shù)據(jù)分別送到第一級(jí)的8個(gè)74HC573，然后再給第二級(jí)的8個(gè)74HC573送一個(gè)鎖脈沖，將數(shù)據(jù)一起送到LED點(diǎn)陣的各列[7]。</p><p>　　4 擬采用的調(diào)試與仿真方法</p><p>　　單片機(jī)在很多產(chǎn)

21、品中得到廣泛的應(yīng)用，無論是51系列、AVR、還是PIC[8,9] 系列都有各自的特點(diǎn)。在具體的工程實(shí)踐中，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)所涉及到的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)較多，且硬件投入較大，如果因?yàn)榭刂品桨赣姓`而進(jìn)行相應(yīng)的開發(fā)設(shè)計(jì)[10]，會(huì)浪費(fèi)較多的時(shí)間和經(jīng)費(fèi)。Proteus仿真軟件很好的解決了這些問題，它可以象Protel一樣繪制硬件原理圖并實(shí)現(xiàn)硬件調(diào)試，再與Keil編程軟件進(jìn)行聯(lián)調(diào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制方案的驗(yàn)證。</p><p><b

22、>　　5 結(jié)束語</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)將能實(shí)現(xiàn)顯示漢字、字母和數(shù)字的基本功能，并能控制文字的左右移動(dòng)及速度。同時(shí)，溫度與日期時(shí)間可以實(shí)時(shí)顯示，并且與上位機(jī)聯(lián)機(jī)通信成功。整機(jī)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)難度應(yīng)該會(huì)比硬件制作難度大。本系統(tǒng)采用并行方式顯示，并且采用主從單片機(jī)來控制整個(gè)系統(tǒng)，這樣應(yīng)該會(huì)大大減化軟件的編寫難度，容易實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能指標(biāo)。本設(shè)計(jì)的LED點(diǎn)陣電子顯示屏系統(tǒng)是比較簡(jiǎn)單的LED應(yīng)用實(shí)

23、例，實(shí)際應(yīng)用中的LED電子顯示屏要復(fù)雜的多，如今的LED技術(shù)發(fā)展十分迅速，相信在實(shí)際生活中LED會(huì)使用的越來越廣泛。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1] 郭兆正.LED點(diǎn)陣顯示屏系統(tǒng)設(shè)計(jì).渤海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005，26(4).</p><p>　　[2] 王浩然,秦會(huì)斌.LED點(diǎn)陣屏顯示單元的

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