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1、湖南信息职业技术学院毕业设计(论文)题 目 ： 大屏幕LED智能显示屏的设计 学 号 ： 信息0801班50号 系 (部)： 信息工程系 专 业 ： 电子信息工程技术 2011年 2月 大屏幕LED智能显示屏的设计信息0801班 50号 摘 要在实际应用中，特别是在需要实时大量输入汉字的显控处理应用中，利用传统单片机显控设计方法是无法实现的。通过对汉字内码的分析，系统以LED显示屏的显示电路、汉字点阵芯片电路和单片机控制电路为核心，设计一种具有通过键盘用汉语拼音输入法输入汉语拼音，利用相应程序通过编码检索，在显控系统中实时输入汉字，并在LED显示屏上显示。该系统具有运行可靠、安全、节能、成本低
2、、使用方便的特点。 关键字：智能显示屏，汉字点阵芯片，RS-422目录摘 要I1 绪论12 系统总体设计方案22.1 系统工作过程22.2 系统总体框架设计23 系统设计方案论证与选择33.1 总体方案论证与选择33.2 模块方案论证与选择33.2.1 时钟模块选择33.2.2 驱动芯片选择33.2.3 电源模块选择43.2.4 汉字点阵芯片选择44 系统硬件电路设计44.1 AT89C52单片机144.2 LED显示模块64.2.1 LED图文显示屏的基本工作原理264.2.2 LED图文显示屏驱动364.3 汉字点阵芯片GT23L32S4W4114.3.1 芯片特点114.3.2 SPI接
3、口引脚描述114.3.3 PLII接口引脚描述124.3.4 PLII 总线接口寻址说明124.3.5 汉字字模转换原理5134.3.6 GT23L32S4W字库芯片字模排列格式与提取134.3.7 GT23L32S4W字库芯片与单片机的电路连接144.4 数据存储模块6164.5 电源选择7164.6 时钟与系统复位模块8174.6.1 时钟电路设计174.6.2 系统复位电路设计174.7 键盘模块184.8 基于RS-422总线标准的PC通讯模块194.8.1 串口通讯9194.8.2 RS-422接口标准10204.8.3 基于RS-422总线标准的PC机与单片机通讯214.9 系统整
4、体电路225 系统软件设计235.1 主程序流程图235.2 动态扫描显示程序流程图245.3 与PC串口通讯程序流程图256 调试及性能分析11-13267 总结26参考文献27致谢28I第一章 绪论随着社会科技的进步和传媒事业的发展，LED显示屏得到了广泛的运用。LED显示屏受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：LED显示屏不仅画面亮度高、对比度大，色彩鲜艳，而且可显示动态画面和文字，它主动光发，远距离分辨率高，即使在百米以外，视觉效果跟在家里看电视一样，已广泛用于人流量多的公共场所、交通要道。 其功能除广告宣传外，还可发布信息，丰富人们的文化娱乐
5、生活，是观众喜爱的信息传播媒体，在我国北京、上海、重庆等大城市已推，广应用，并收到了很好的效果。而近期，国内著名的广告公司分众传媒、东方明珠移动纷纷进军户外LED市场，则更昭示了这一市场的勃勃生机。 据专家预测，今后几年全球各类LED显示屏需求每年均会达到几十亿美元，而且还在逐年递增。而在中国，据全国光学光电子行业协会LED显示屏分会统计，去年LED显示屏全行业的销售额约为40亿元，随着加入WTO，又借助2008奥运会和2010年上海世博会带来更多的眼球经济，以及国家对环保问题的重视等多种利好因素的影响下，LED显示屏在体育、户外广告、交通等诸多领域的市场将有显著的增加。专家预测认为：国内市场
6、LED全彩屏需求增长率将高达30%以上。 目前国际上著名的LED显示屏厂商有比利时的Barco、美国的Daktronics和 Lighthouse等，国内比较好的的有上海三思、大连路明、深圳京东方、惠州德赛等。我国LED显示屏产业的技术水平相对先进，主要产品和关键技术与国际同行业的先进水平能保持一致，但工艺水平比较落后，在产品规范化、整体系统设计、可靠性、制造工艺、检测测试手段等方面与国际先进水平有明显的差距。这就突出体现了我们对LED智能显示屏的研究的重要意义。在此背景下，本文介绍了一种简易的点阵LED显示屏控制系统。系统采用上一下位机的结构构建，上位机PC可通过串行通信接口实现对下位机LE
7、D显示系统显示参数的设定，下位机以汉字点阵芯片电路、LED显示屏的显示电路和单片机控制电路为核心，实现点阵LED屏以多样化的方式显示各种信息的功能。该屏具有运行可靠、安全、节能、成本低、使用方便的特点。第二章 系统总体设计方案2.1 系统工作过程系统上电自检后，实时实现信息的显示。通过按键实现信息的移动显示、滚动显示、闪烁显示。采用查询方式读按键，采用中断方式接收上位机传来所要显示汉字的内码。系统通过内码计算出汉字在字库中的地址，以计算所得的地址提取汉字库中的汉字字模并取缔原来显示缓冲区的显示内容，从而实现信息的更新。2.2 系统总体框架设计 根据要求，初步确定系统由主控模块、电源模块、时钟模
8、块、显示模块、键盘模块、汉字点阵芯片模块、总线传输模块七部分组成，电路的基本框图如图1所示。 电源模块时钟模块显示屏模块键盘模块CPUAT89C52数据存储器RS422标准串口通讯上位机汉字点阵芯片模块 电源模块图1 系统总体框图第三章 系统设计方案论证与选择3.1 总体方案论证与选择 方案一：用可编程逻辑器件实现。虽然可靠性增加，同时可以很好提高系统的响应速度。 但是成本相对较高，且系统的灵活性不够。 方案二：采用AT89C52单片机作为系统的控制核心。时钟功能采用晶振来实现，采用LED显示屏显示信息。由于使用了单片机，整个系统可编程， 系统的灵活性大大增加了。 另外，本方案可以方便地实现其
9、它功能的扩展。 经过以上的比较论证， 选用方案二来完成项目设计的要求。 3.2 模块方案论证与选择3.2.1 时钟模块选择 方案一：基本门电路搭建。用基本门电路来实现时钟发生器，电路结构复杂，故障系数大，不易调试。 方案二：由晶振系统构成时钟，虽然产生的时钟不够精确，但系统简单，价格适宜。 方案三：专用时钟芯片。目前市场上已有很多实时时钟芯片，如DS12887、DS1302、 DS1307等，这些时钟芯片虽然能够产生比较精确的时钟，但价格贵，所以不做选择。 经过以上的比较论证， 选用方案二来完成项目设计的要求。3.2.2 驱动芯片选择 方案一：采取并口输入，占用大量I/O 口资源 方案二：选取
10、串口输入，使用较少。所以我们选用串口输入。串口输入我们可以选用芯片有74HC595、74LS164、TPIC6B595。但是74HC595 和74LS164 两种芯片必须加驱动才能驱动LED，而TI 公司的DMOS 器件TPIC6B595 , 除具有TTL 和CMOS 器件中移位寄存器595 的逻辑功能外, 其最大的特点是驱动功率大, 可直接用作LED 的驱动。综合以上比较，我们选取TPIC6B595来驱动LED 点阵。3.2.3 电源模块选择 方案一：现在市场上有很多针对单片机的模块电源，其性能稳定，但是价格较高。 方案二：采用整流、滤波和稳压元件设计电源，其性能相对稳定，能满足单片机供电电
11、源的基本要求，并且具有价格低廉的优点。 综上所述,本系统采用方案二作为供电电源。3.2.4 汉字点阵芯片选择 方案一：采用GT2X系列标准汉字点阵芯片，此系列芯片含有丰富汉字点阵排列格式，如1112点汉字排列格式、15X16点汉字排列格式、5X7点ASCII字符排列格式、7X8点ASCII字符排列格式、6X12点ASCII扩展字符排列格式等等。我们可以根据系统设计的需要选择含有所需汉字格式的芯片,如GT23L32S4W等，这样可以减少成本。 方案二：采用某些含有一定容量的存储芯片，如AT27C020等，把系统所需的汉字点阵字库烧录到其中，这种方法不仅烧录Flash不仅费工费时，而且至少有2以上
12、的烧录损耗，增加了成本。除此之外，还必须从新设计一套取字模规则及相应的配套软件。使设计更加麻烦。综上所述，本系统采用方案一作为汉字点阵芯片。第四章 系统硬件电路设计4.1 AT89C52单片机1 ATMEL公司生产的AT89C52单片机采用高性能的静态80C51设计，用先进工艺制造，并且带有非易失性Flash程序存取器。它是一种高性能、低功耗的8位CMOS微处理芯片，可寻址64KB字节的程序存储器和64KB字节的外部数据存储器。以此单片机为核心,配以一定的外围电路和软件，实现某些功能，就组成了单片机应用系统。其芯片引脚图如图2所示。 VCCAD0/P0.0AD1/P0.1AD2/P0.2AD3
13、/P0.3AD4/P0.4AD5/P0.5AD6/P0.6AD7/P0.7EA/Vpp ALE/PROGPSENA15/P2.7A14/P2.6A13/P2.5A12/P2.4A11/P2.3P2.2/A10P2.1/A9P2.0/A8 T2/P1.0 T2 EX/P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST RXD/P3.0 TXD/P3.1 INT0/P3.2 INT1/P3.3 T1/P3.4 T2/P3.5 WR/P3.6 RD/P3.7 XTAL1 XTAL2 GND 1 402 393 384 375 366 357 348 339 3210 3111 3012 2913 2814 2715 2616 2517 2418 2319 2220
