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

1、XXXXXXXX大學(xué)專業(yè)文獻(xiàn)綜述LED點(diǎn)陣電子顯示屏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)作者： xxx指導(dǎo)老師：xxx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)。關(guān)鍵詞： LED；單片機(jī)；點(diǎn)陣；Design of LED Dot Matrix Electronic Display SystemAuthor: SongJian-leiInstruct teacher:Li Xue-lianAbstract ：The paper introduces a kind of 16

2、*64 dot matrix consistsof 8*8 dot matrix module, we discussthe display technology of Chinesecharacter,English letter, dynamic image and real time temperature.It is simple in design,cheapin costand high in reliability.Key words: LED；Single Chip Microcomputer；Dot Matrix ；引言LED(Light Emitting Diode，LED

3、)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 。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

4、內(nèi)容隨時(shí)可以更新，能夠?qū)嵤╋@示溫度和日期時(shí)間，并具有自動(dòng)亮度調(diào)節(jié)功能。考慮到所需器件的已購(gòu)買(mǎi)，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RS232 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(xiě)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(kāi)發(fā)，并配合 PROTEUS進(jìn)行聯(lián)合仿真。1 點(diǎn)陣顯示屏總體設(shè)計(jì)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(guò)串口 RS23

5、2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(lái)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(guò)按鍵不需經(jīng)過(guò) 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)。1.1點(diǎn)陣顯示屏顯示方式的設(shè)計(jì)方案選擇點(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(guò)方案論證的方法進(jìn)行了對(duì)比選擇。串行方式可同時(shí)顯示 4 個(gè) 16l6

6、 點(diǎn)陣漢字或 8 個(gè) 168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(mǎi)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(lái)較多困難。并行方式可以通過(guò)鎖存器芯片來(lái)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(lái)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

7、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(wèn)題。由于并行數(shù)據(jù)傳輸速度比串行快，所以字符閃爍的問(wèn)題得到較好地解決，文字左右移動(dòng)也比較容易控制。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。1.2顯示屏控制部分工作模式的設(shè)計(jì)方案選擇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。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

8、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。主從工作模式。采用主從單片機(jī)工作方式來(lái)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(pán)、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

9、問(wèn)題 3 。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)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(wèn)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。2 系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)思路軟件程序是整個(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(kāi)發(fā)平臺(tái)為 Windows 7，開(kāi)發(fā)軟件為 KEIL C，程序可讀性強(qiáng)，模塊化的設(shè)計(jì)使程序看起來(lái)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。軟件的設(shè)計(jì)主要由主程序，初始化子程

10、序，中斷掃描子程序，顯示程序等組成。 C 語(yǔ)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(yǔ)言編寫(xiě)。在 KEIL51環(huán)境下調(diào)試，PROTEUS下仿真。本設(shè)計(jì)的軟件流程如圖2-1 所示。開(kāi)始系統(tǒng)初始化設(shè)定顯示模式讀取預(yù)顯示內(nèi)容送掃描脈沖送顯示點(diǎn)陣數(shù)據(jù)NO顯示完畢？YES結(jié)束圖 2-1LED點(diǎn)陣顯示屏軟件流程框圖3 硬件電路設(shè)計(jì)方案的選擇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)

11、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 DS18B20為主。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(pán)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(lái)。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。本設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì)的整體框圖如圖3-1 所示。ISP 編程接口小鍵盤(pán)主從單單時(shí)鐘芯片DS1302片片機(jī)機(jī)溫度檢測(cè)DS18B2000上位機(jī) PC圖 3-1LED點(diǎn)陣顯示屏系

12、統(tǒng)框圖3.1系統(tǒng)主控制器電路的設(shè)計(jì)L16ED*64顯LED示點(diǎn)陣顯驅(qū)示器動(dòng)器本設(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 。3.2 點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)

13、與控制電路該電路主要將單片機(jī)發(fā)送來(lái)的輸出點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，通過(guò)鎖存器芯片擴(kuò)展的I0口，來(lái)控制LED點(diǎn)陣的 64 個(gè)列線端。本設(shè)計(jì)中用的是 16 片鎖存器 74HC573來(lái)組成 8 組雙緩沖寄存器，6行進(jìn)行掃描。在送驅(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 。4 擬采用的調(diào)試與仿真方法單片機(jī)在很多產(chǎn)品中得到廣泛的應(yīng)用，無(wú)論是51 系列、 AVR、還是 PIC8,9系列都有各自的特點(diǎn)。在

14、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(kāi)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(wèn)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。5 結(jié)束語(yǔ)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(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)，這樣應(yīng)該會(huì)大大減化軟件的編寫(xiě)難度，容易實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)

15、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)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(lái)越廣泛。參考文獻(xiàn)：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).2王浩然 , 秦會(huì)斌 .LED 點(diǎn)陣屏顯示單元的設(shè)計(jì)與驅(qū)動(dòng)控制J.電子器件， 2010，33(5).3王守華 .LED 點(diǎn)陣電子顯示屏系統(tǒng)的設(shè)計(jì) J. 今日電子 ,2008，11(2).4 張友德 , 趙志英 , 涂時(shí)亮 . 單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn) M. 上海 : 復(fù)旦大學(xué)出版社 ,2000.5 康志亮 , 廖國(guó)剛 .LED 點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 云南民族大學(xué)學(xué)報(bào) ( 自然科學(xué)版 ),2006,15(4).6 侯麗玲 . 基于 AT89S52 單片機(jī)的 LED 點(diǎn)陣顯示屏控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào) ,2008,10(