《基于51单片机led显示屏的设计-工学学士毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于51单片机led显示屏的设计-工学学士毕业论文（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘要本文介绍了一款以MSC-51单片机为控制器的LED点阵显示屏系统的设计。该 系统可实现中英文字符的妞示和动态特效妞示。并II可以通过级连的方式来扩大妞 示屏幕的尺、？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妞示代码，MSC-51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16x64分辨率的LED点阵显 东屛的扫描显示。PC机与半片机之间的通信采用RS232C通信标准来实现。所选 用的MSC-51单片机異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
2、存，为系统留下了功能扩 展的空间。串行通信关键字：MSC-51単片机；LH）点阵显示；软件设计;AbstractThis paper introduces a design of the LED lattice display system base on MSC-51. The system can display in both Chinese and English characters of the show and from top to bottom and move around the magic show. And can be cascaded to expand the
3、screen size to achieve increased content purposes. The PC sends control commands and displays code to microcontroller, MSC-51 receives control commands from PC and shows the code，Driver module drives a 16x64-resolution LED lattice LEDs panel display scan showed. Communication between PC and the micr
4、ocontroller using RS-232C communications standards, the characteristics that MSC-51 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 the MCU I/O and memory,so that the syst
5、em has functional space for expansion.Key words: MSC-51; lattice LEDs panel display; serial communicatio第1章前言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 由几万到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。口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敁示屏可以敁示变化的数字、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
6、投影仪、电视墙、液晶显示屏无 法比拟的优点。在短短的十来年中，LED点阵显示屏就以亮度高、工作电压低、功耗小、小型 化、荞命长、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。LH）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。UD 敁示屏的应用涉及社会经济的许多领域，主要拈：（1）证券交易、金融信息敁示。（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
7、务宣传及信息显示。（8）广告媒体新产品等。1.1.2 LH）显示屏的现状及发展趋势（1）我岡LED产业发展现状我国的WD显示屏产业经过儿年的发展，基木形成Y批兵省一定规模的骨干 企业。据不完全统计，至2008年底，年度销售总额在5000万元以上的企业有50 多家，其销售总额达20亿元左右，占行业市场总额的65%以上。全国从事WD显示 屏的各类企业有1000余家，从业人员近20000人，行业年度销售总额近200亿元人 比币，2006年、2007年的增长速度均保持40%左心。在国内市场上，W产LED显示 屏的市场占冇率近100%，M外同类产品基本没有市场，北京奥运会主会场、上海世 博会的主会场、广
8、州亚运会的主会场等的LK）显示屏，均由岡内代表企业中标。技 术水平相对领先，我国LH）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级灰度256色视频控制技术及 无线遥控等国际先进水Y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、Ik开发生产丼得到应 用。LED显示屏产业培养形成丫一批LED显示屏科技队伍，在全国WD显示屏行业 的从业人数20000人中，科技人员有9800多人，将近50%。LED妞示屏
9、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，进入高科技吋代的显示技术将是平板显示的吋代，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妞示的代表性主 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T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、0平衡均达到比 较理想的效果，完全可以满足户
10、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 体中会越來越多地代替传统的灯筘、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 、lk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。（3）选题意义该设计课题使我们能够掌握LED显示屏的基木显示原理和设计方法，对WD显示 屏这个行业有了较为深刻的了解和认识。并且对大学期问所学习的一些理论进行了 实践，使我们对所学过的理论知识有了新的认识。并且通过该没计课题掌握了
11、 51 单片机的的软硬件幵发工具的使用方法，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W 的LH）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 a己的就业还是对我国Lro显示技术的发展都宥非常现实与积极的意义。1.2论文主要内容针对设计题目的特点，对论文的A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
12、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STC12C5A60S2争片机为核心控 制器件，由申并转换器74hc595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。论文列出丫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、通信等儿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
13、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 宥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H己的想法进行总结。第2章系统硬件方案论证与选择2.1系统硬件方案大多数的LH)显示屏都在户外，所以对硬件的质量要求非常的高。为方便检修 和维护硬件电路设计时常常采用模块化的设计方法。硬件的设计采用模块化设计， 既要满足模块本身功能又要能够和整个系统兼容。如图2-1所示，根据显示系统的功 能特点确定系统硬件由显示W部分，控制部分，通信系统
14、及上位机四部分组成。上 位机通过通信部分向控制部分发送控制指令和显示PJ容代码，控制部分执行显示指 令并将显示代码处理后控制显示部分的显示A容和显示方式。图2-1系统硬件组成框图2.1.1显不屏主控制器控制部分是整个系统的核心部分，其功能为与上位机通信接收上位机发送的数 据和控制指令处理过后控制显示部分显示PJ容。其常用的电子设计方法冇单片机、 DSP、及EDA技术。几种设计方法比较各有其特点：(1) 单片机单片机是集成了 CPU, ROM, RAM和I/O 口的微型计算机。它冇很强的接口性能, 非常适合于工.业控制，因此又叫微控制器(MCU)。单片机品种齐全，型号多样CPU从 8, 16,
15、32到64位，多采用RISC技术，片上I/O非常丰富，有的争片机集成有A/ D, “看门狗”，PWM,显示驱动，函数发生器，键盘控制等。它们的价格也高低不 等，这样极大地满足了开发者的选择自由。除此之外单片机还具有低电压和低功耗 的特点。随着超大规模集成电路的发展，NMOS工艺单片机被CMOS代替，并开始向 HMOS过渡。供电电压由5V降到3V, 2V甚至到IV,工作电流由mA降至u A，这 在便携式产品中大宥用武之地4。(2) DSP芯片DSP又叫数字信号处理器。顾名思义，DSP主要用于数字信号处理领域，砟常 适合高密度，重复运算及大数据容量的信号处理。现在已经广泛应用于通信、便携 式计算机
16、和便携式仪表、雷达、图像、航空、家用电器、医疗设备等领域，DSP K 有修正的哈佛结构，多总线技术以及流水线结构。将程序与数据存储器分开，使用 多总线，取指令和取数据M吋进行，以及流水线技术，这使得速度有了较大的提高。 DSP区别于一般微处理器的另一重要标志是硬件乘法器以及特殊指令，一般微处理 器用软件实现乘法，逐条执行指令，速度慢。而DSP依靠硬件乘法器争周期完成乘 法运算，而FL还具有专门的信号处理指令，如TM320系列的FIRS，LMS, MACD指令等5。(3) EDAEDA (BP Electronic Design Automation)即电子设计自动化，它是以计算机为 工具，在EDA软件平台上，对用硬件描述语言HDL完成的设计文件自动地逻辑编译、 逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真，直至对于特定 目标芯片进行适配编译、逻辑影射和编程i载等。设
