《【优秀硕士博士论文】基于单片机的LED点阵显示屏系统的设计与实现.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【优秀硕士博士论文】基于单片机的LED点阵显示屏系统的设计与实现.doc（51页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 大学 毕业设计毕业设计 论论文 文 题目名称 题目名称 基于 51 单片机的 LED 点阵显示屏系统 的设计与实现 年年 级 级 本科本科 学生学号 学生学号 学生姓名 学生姓名 指导教师 指导教师 学生单位 学生单位 信息工程学院信息工程学院 技术职称 助教技术职称 助教 学生专业 学生专业 通信工程通信工程 教师单位 信息工程学院教师单位 信息工程学院 大大 学学 教教 务务 处处 制制 本科生毕业论文 I 基于 51 单片机的 LED 点阵显示屏系统的设计与实现 摘要 本文介绍了一款以单片机 AT89S51 为控制器的 LED 点阵显示屏系统的设计 该系统可实现中英文字符的显示和动态特
2、效显示 并且可以通过级连的方式来扩大 显示屏幕的尺寸以达到增加显示内容的目的 系统采用 PC 机作为上位机 上位机 向单片机发送控制命令和上位机所存储的显示代码 AT89S51 单片机接收并处理 PC 机的控制命令以及显示代码 由显示驱动模块驱动一个 16 16 分辨率的 LED 点阵显 示屏的扫描显示 PC 机与单片机之间的通信采用 RS 232C 通信标准来实现 所选 用的 AT89S51 单片机具有价格低廉程序写入方便的特点使得整个系统方便维护和检 修 除此之外 该系统只占用了单片机少量的 I O 口和内存 为系统留下了功能扩 展的空间 关键字关键字 AT89S51 LED 点阵显示 串
3、行通信 本科生毕业论文 II Desigen and Realization of the Lattice Screen of LED Based on MCS 51 Abstract This paper introduces a design of the LED lattice display system base on MCU AT89S51 The system can display in both Chinese and English characters of the show and from top to bottom and move around the magic
4、 show And can be cascaded to expand the screen size to achieve increased content purposes The PC sends control commands and displays code to microcontroller AT89S51 receives control commands from PC and shows the code Driver module drives a 16 16 resolution LED lattice LED s panel display scan showe
5、d Communication between PC and the microcontroller using RS 232C communications standards the characteristics that AT89S51 microcontroller is cheap and could be coded conveniently makes the whole system Convenient to Maintenance and Repair In addition the system will take up only a small amount of t
6、he MCU I O and memory so that the system has functional space for expansion Key words AT89S51 lattice LED s panel display serial communication 本科生毕业论文 III 目 录 第 1 章 绪 论 1 1 1 课题背景 1 1 1 1 选题背景 1 1 1 2 研究现状及发展趋势 1 1 2 论文主要内容 3 第 2 章 方案论证与选择 4 2 1 系统硬件方案 4 2 1 1 显示屏主控制器 4 2 1 2 通信系统 6 2 1 3 LED 点阵显示屏
7、6 2 1 4 硬件设计方案 7 2 2 系统软件方案 8 2 2 1 单片机编程语言 8 2 2 2 系统软件编译器介绍 9 2 2 3 上位机控制传输软件 9 第 3 章 系统硬件设计 11 3 1 硬件整体设计概述及功能分析 11 3 2 控制单元设计 12 3 2 1 AT89S51 简介 12 3 2 2 控制系统设计 13 3 3 译码电路设计 15 3 3 1 串并转换器 74LS164 15 3 3 2 锁存器 74L373 16 3 4 驱动电路设计 17 3 4 1 行驱动电路设计 17 3 4 2 列驱动电路设计 18 本科生毕业论文 IV 3 5 通信系统硬件设计 18
8、 3 6 电源设计 19 3 7 级连大屏幕 LED 显示屏 20 第 4 章 系统软件设计 22 4 1 程序设计 22 4 2 显示程序的设计 23 4 2 1 LED 显示屏的显示方式 23 4 2 2 点阵数据表达方式 24 4 2 3 显示程序的设计 25 4 3 通信程序的设计 27 第 5 章 系统调试 29 5 1 系统硬件部分调试方法 29 5 1 1 短路与虚焊检测 30 5 1 2 上电测试 30 5 1 3 串口调试 30 5 2 系统软件调试方法 31 5 3 系统联合调试及结果 32 5 4 调试结果分析 32 结论 34 致谢 35 参考文献 36 附录 1 系统
9、硬件原理图 37 附录 2 设计程序 38 附录 3 系统 PCB 图 46 本科生毕业论文 1 第 1 章 绪 论 1 1 课题背景 1 1 1 选题背景 LED 显示屏是八十年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体 显示屏 由几万 几十万个半导体发光二极管像素点均匀排列组成 利用不同的材料可以 制造不同色彩的 LED 像素点 目前应用最广的是红色 绿色 黄色 而蓝色和纯绿 色 LED 的开发已经达到了实用阶段 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 1 在短短的十来年中 LED 点阵显示
10、屏就以亮度高 工作电压低 功耗小 小 型化 寿命长 耐冲击和性能稳定的优点迅速成长为平板显示的主流产品 在信息 显示领域得到了广泛的应用 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 LED 显示屏的应用涉及社会经济的许多领域 主要包括 1 证券交易 金融信 息显示 2 机场航班动态信息显示 3 港口 车站旅客引导信息显示 4 体 育场馆信息显示 5 道路交通信息显示 6 调度指挥中心信息显示 7 邮政 电信 商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示 8 广告媒体新产品等 1 1 2 研究现状及发展趋势 1 我国 L
11、ED 产业发展现状 我国的 LED 显示屏产业经过几年的发展 基本形成了一批具有一定规模的骨干 企业 据不完全统计 至 1998 年底 年度销售总额在 1000 万元以上的企业有 20 多 家 其销售总额达 6 亿元左右 占行业市场总额的 85 以上 全国从事 LED 显示屏 的各类企业有 100 余家 从业人员近 6000 人 行业年度销售总额近 8 亿元人民币 1996 年 1997 年的增长速度均保持 40 左右 1998 年略有回落 在国内市场上 国产 LED 显示屏的市场占有率近 100 国外同类产品基本没有市场 四十三届世 乒赛主会场天津体育中心 京九铁路 北京西客站 首都机场 浦
12、东机场等 均由 国内代表企业中标 技术水平相对领先 我国 LED 显示屏产业在规模发展的同时 产品技术推陈出新 一直保持比较先进的水平 90 年代初即具备了成熟的 16 级灰 本科生毕业论文 2 度 256 色视频控制技术及无线遥控等国际先进水平技术 近年在全彩色 LED 显示屏 256 级灰度视频控制技术 集群无经线控制 多级群控技术等方面均有国内先进 达到国际水平的技术和产品出现 LED 显示屏控制专用大规模集成电路也已由国内 企业开发生产并得到应用 LED 显示屏产业培养形成了一批 LED 显示屏科技队伍 在全国 LED 显示屏行业的从业人数 6000 人中 科技人员有 2800 多人
13、将近 50 LED 显示屏产业正成为我国电子信息产业的重要组成部分 也是平板显示领 域唯一立足国内形成的民族高科技产业 2 LED 显示屏的发展趋势 现代信息社会中 作为人一机信息视觉传播媒体的显示产品和技术得到迅速发 展 进入二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代 LED 显示屏作为平板显示的 主导产品之一无疑会有更大的发展 并有可能成为二十一世纪平板显示的代表性主 流产品 高亮度 全彩化蓝色及纯绿色 LED 产品自出现以来 成本逐年快速降低 已具备成熟的商业化条件 基础材料的产业化 使 LED 全彩色显示产品成本下降 应用加快 LED 产品性能的提高 使全彩色显示屏的亮度 色彩 白平衡均达
14、到比 较理想的效果 完全可以满足户外全天候的环境条件要求 同时 由于全彩色显示 屏价格性能比的优势 预计在未来几年的发展中 全彩色 LED 显示屏在户外广告媒 体中会越来越多地代替传统的灯箱 霓红灯 磁翻板等产品 体育场馆的显示方面 全彩色 LED 屏更会成为主流产品 全彩色 LED 显示屏的广泛应用会是 LED 显示屏 产业发展的一个新的增长点 未来 LED 显示屏会向着标准化 规范化 产品结构多样化的方向发展 2 3 选题意义 该设计课题使我们能够掌握 LED 显示屏的基本显示原理和设计方法 对 LED 显示屏这个行业有了较为深刻的了解和认识 并且对大学期间所学习的一些理论进 行了实践 使
15、我们对所学过的理论知识有了新的认识 并且通过该设计课题掌握了 51 单片机的的软硬件开发工具的使用方法 为以后从事相关行业的工作积累了实际 工作经验 目前我国的信息行业发展迅速 作为主要平面显示媒介的 LED 显示屏的 作用也越练越广泛 相关的从业人员也会越来越紧缺 但同时应该清楚的认识到我 国的 LED 技术虽然发展迅速但和世界先进水平还有一定的差距 因此此课题不论是 对自己的就业还是对我国 LED 显示技术的发展都有非常现实与积极的意义 本科生毕业论文 3 1 2 论文主要内容 针对设计题目的特点 作者对论文的内容和结构将做如下安排 1 初步方案的论证和选择 搜集题目的有关资料 并参照目前
16、通用的设计思想和设计方法拟定几套设计方 案进行分析比较 最终选定了以 PC 机为上位机 单片机为核心控制器件 外加译 码电路和驱动电路的设计方案 2 方案实现 以设计方案为指导思想选择合适的器件来实现这一思想 选择器件时要从功能 和电气特性两方面来选择和论证 经过对比选择选定 AT89S51 单片机为核心控制器 件 由串并转换器 74LS164 和锁存器 74LS373 为译码电路器件 三极管 8550 和 ULN2803 为驱动电路器件 论文列出了详细的器件参数和在系统中的连接使用方法 3 软件编写 根据硬件特点和设计要求 软件选用 C 语言编写 程序按功能分为静态显示 动态显示 通信等几个功能上相对独立的模块 然后按照所划分的模块逐个编写和 调试 最后将独立的模块整合起来 4 验证与测试 调试分为硬件调试 软件调试和系统联合调试几步来进行 在硬件调试中发现 有单片机端口驱动能力不足 驱动电路工作不稳定等问题 在软件调试中出现程序 整合工作不协调等问题 通过分析 查找找出了问题原因并设法将其解决 5 结论 设计完成后对设计中所遇到的问题 经验教训 以及自己的想法进行总结 本科生毕业论
