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1、 毕 业 设 计（论 文） 设计(论文)题目： LED显示系统设计 学生姓名： 指导教师： 二级学院： 信息技术学院 专业： 通信工程 班级： 学号： 提交日期： 2012年4月20日 答辩日期： 2012年 5月12日 目录目 录摘 要IIIABSTRACTIV第1章 绪 论11.1 LED显示屏的广泛应用11.2 最新的LED显示屏技术11.3 本课题的主要内容1第2章 系统硬件方案论证与选择32.1 上位机部分方案选择32.2 通信部分方案选择32.3 控制部分方案选择42.4 显示部分方案选择42.5 最终确定硬件设计方案6第3章 系统硬件设计73.1 硬件整体设计概述及功能分析73.
2、2 控制单元设计73.3 行驱动模块设计93.4 列驱动模块设计113.5 单片机ISP下载编程器133.6 USB电源接口143.7 MAX232串口通信电路143.8 系统总电路图15第4章 系统软件设计174.1 系统软件方案选择174.2 系统软件程序设计17第5章 系统调试215.1 系统硬件部分调试215.2 系统软件调试215.3 系统联合调试及结果225.4 调试结果分析23第6章 结 论24参考文献25附录 1： 硬件原理图26附录 2： 设计程序27附录 3： 系统PCB图33致 谢34II摘要LED显示系统设计摘 要在大型商场、车站、码头、地铁站以及各类办事窗口等越来越多
3、的场所需要用LED点阵显示图形和汉字。LED行业已成为一个快速发展的新兴产业，市场空间巨大，前景广阔。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效显示。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1616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ISP下载编程器来实现。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。关键词：AT89S51；LED点阵显示；I
4、SPIII第1章 绪论Design of LED display systemAbstract Nowadays, more and more places need to use LED dot matrix to display Chinese characters and graphics, such as the large shopping malls, railway stations, docks, subway stations , various kinds of service window and so on . LED industry has become a new
5、 and rapidly developing industry with a huge market space and foreground capacious.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 show. Th
6、e PC sends control commands and displays code to microcontroller, AT89S51 receives control commands from PC and shows the code. Driver module drives a 1616-resolution LED lattice LEDs panel display scan showed. Communication between PC and the microcontroller using ISP download programmer standards.
7、 In addition, the system will take up only a small amount of the MCU I/O and memory,so that the system has functional space for expansion.Key words: AT89S51; lattice LEDs panel display; ISP第1章 绪 论1.1 LED显示屏的广泛应用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。LED点阵显示屏以亮度高、工作电压低、功耗小
8、、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。1.2 最新的LED显示屏技术随着液晶（LCD）产品价格的下降，LCD显示
9、器也呈现出多样化的发展趋势：尺寸越来越大，宽屏逐渐成为消费热点，个性化产品层出不穷，多媒体应用需求已经显现，黑插入技术取得进展，计算机应用向多媒体应用靠拢，平板显示器与若干视听设备相连的技术需求增加，如高分辨多媒体接口HDMI等数字传输技术，已开始应用在LCD显示器上。高分辨多媒体接口HDMI（全称是High-Definition Multimedia Interface）是2006初年日立、松下、飞利浦、索尼、汤姆逊、东芝和Silicon Image等7家公司联合发布的接口规范，包括高清晰支持、高速传输以及与电脑的更简易的连接方法。HDMI只需一条线就可以传输数字音频和视频数据，使消费者能够
10、方便地体验到高品质的家庭影院效果。HDMI接口技术引起了计算机行业的关注，因为HDMI定位于标准数字多媒体接口。在应用方面，HDMI与低电压交流电计算机的画面控制终端的连接更加简单和方便，有利于计算机与消费电子类产品实现真正意义上的融合。目前许多高清数字电视生产商都在产品中采用了HDMI接口，HDMI也已经被运用到计算机媒体播放器、DVD播放器、DVD录音设备、有线电视机顶盒、卫星电视机顶盒以及A/V接收器中，也被应用在游戏机和便携式摄像机中。1.3 本课题的主要内容针对本课题的特点，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，并参照目前通用的设计思想和设计
11、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74HC138和锁存器74HC573为译码电路器件，74HC595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
12、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。28第2章 方案论证与选择第2章 系统硬件方案论证与选择大多数的LED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
13、系统硬件由显示屏部分，控制部分，通信系统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内容代码，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内容和显示方式3。图2-1 系统硬件组成框图2.1 上位机部分方案选择其中系统采用现在已经非常普遍的PC机作为上位机，这样对该显示系统的硬件要求便降低了，增加了系统的通用性。上位机的作用是存储并处理显示内容，然后通过通信系统传送到控制系统驱动显示。LED显示上位机的内容一般有实时显示和存储显示两种方法。实时显示及上位机屏幕上的内容同时显示在LED显示屏上，上位机上内容变化LED显示屏也跟着变化。存储显示是将显示内容处理过后存
14、储在上位机中通过通信系统传输到显示屏显示9。两种显示方法相比较：实时显示屏幕能及时反应上位机内容的变化，显示的效果和内容的实时性好多用于新闻播报、实况转播用，但实时显示硬件开销大，对通信系统要求高，工艺复杂，成本高；存储显示虽实时性不高但硬件开销小，成本低廉。课题设计题目对显示的实时性要求较低且所设计的显示屏尺寸不大同时显示的内容不多，所以实时显示就没有必要。所以上位机选择存储显示的方法，控制LED显示屏的显示内容。2.2 通信部分方案选择通信部分要满足的设计要求就是稳定、快速、简单易实现。因为通常情况下显示屏和上位机的距离不会很远，所以通信距离的要求不是很高。ISP（In-System Pr
15、ogramming）在系统编程，通过下载电缆直接对安装在用户目标板上的器件编程，给电子产品的设计和生产带来许多革命性的变化。目前，比较成熟的ISP下载器大多是基于串口或者并口通信的，但是也存在着以下问题：（1）用户PC机的主频、硬件和操作系统不同，可能会造成控制信号错误；（2）不同的厂商提供不同的ISP下载器，互不兼容，给嵌入式开发带来不便；（3）限于串、并口的通信协议，ISP数据传输速率较低，影响嵌入式产品的开发。而USB ISP完美地解决了这些问题，它具有较强的易用性，可靠性和兼容性，数据传输速率也较快。基于以上原因，本设计选择了一种将单片机和USB总线相结合，进行ISP下载的方法。2.3 控制部分方案
