基于单片机的led显示屏系统设计毕业论文(编辑修改稿)

基于单片机的led显示屏系统设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

对 LED 显示屏的发展过程中出现的问题进行了适当的规范和引导。 国家多个部门联合出台了相关的文件规范使得LED 显示屏走向标准化、规范化。 相关的标准规定等也在不断完善。 我国 LED 显示屏的发展现状 我国 LED 产业经历了十余年的成长历程， LED 显示屏产业中，一些支柱型企业相继诞生。 据行业协会给出的统计信息来看，自十九世纪九十年代末，我国 LED 显示屏行业持续快速发展，产业规模不断扩大，产业链不断扩大完善。 就整个 LED 显示屏系统而言，我国的 led 显示屏技术已经达到了国际先进水平并处于领先地位，这也得力于国内产品在性价比方面所具有的得天独厚的优势，市场占有率在 90%以上，国外的相关产品几乎不能够进入中国市场。 2020 年 LED 显示屏行业整体的发展速度相比之前要快很多 ，很多企业都已经具有相当的规模并还在逐渐增多，产业布局发展也在走向成熟。 04年至 07 年之间，随着北京奥运会的临近，各地城区城市化的步伐也逐渐加快，全国 LED 显示屏市 场依然活力不减保持着快速增长的趋势，年平均增长率仍然能够保持在百分之三十五左右。 LED 显示屏的发展趋势 据 CCID 微电子研究所预计，在未来的 5 年时间内，我国 LED 显示屏将在电信、邮政、金融系统、商业系统、交通系统、体育场馆等领域不断开拓市场，寻求新的发展空间以及应用领域，与此同时 LED 显示屏在市场上的需求正以大约平均每年 30%的速度递增，发展趋势如下： 、全彩化 在蓝色及纯绿色的 led 显示屏出现以后， LED 显示屏的成本在随着时间的推移越来越低，已具备成熟的商业化条件。 基础材料也逐渐向 成熟的产业化发展。 这种情况使得LED 三基色全彩色显示屏幕成本有大幅下滑，应用速度加快。 LED 显示屏等产品的性能也不断提高，三基色全彩色显示屏的色彩、白平衡等已经能够实现很理想的效果了，能天津 **大学本科毕业论文 4 够全天候在室外环境下工作，很好的满足了用户的相关需求，因为三基色 led 全彩色显示屏幕性价比很高，预测在未来发展的相当长的一段时间内，三基色全彩 LED 显示屏在在室内外显示媒体领域逐渐代替了传统的灯箱、霓红灯等产品。 、规范化 这个产业最近几年的发展， 该市场内存在的竞争主要是在价格方面的竞争， 在几次价格战之后相关产 品价格几乎达到了均衡，因而市场竞争的焦点转移到了产品的质量以及整个系统的可靠性，这就对 LED 显示屏的标准化和规范化有了较高要求，一些大的企业相继实施 ISO9000 系列标准。 行业规范和标准体系的形成，对 LED 产品以后的发展有着很好的基础，在这样热大潮中，那些相对落后的企业相继被淘汰，整个业界的质量水平会得到一个整体的提升，也有利于 LED产品的标准化、规范化。 预测在不长的几年时间内，小规模企业将被淘汰，该行业的发展也会井然有序。 在这个信息化的时代，信息传递在生活工作中占据着愈来愈重要的作用，信息也广泛存在于生活工作的各个方面， LED 显示屏幕自然而然的有了很多用武之地。 因此，相关的 LED 产品也会因为市场的需要而相继推出，小型的 LED 显示产品在 LED 显示屏市场将会占越来越多的份额。 LED显示屏应用领域的突破体现了该类产品向着多样化发展的趋势。 LED 显示屏显示原理 LED 点阵屏的内部结构可以分为共阴极和共阳极两种，本设计采用的是共阳型的 LED点阵屏。 为了节省单片机的 I\O口 ,利用了以种专门为点阵屏开发的串行输入并行输出的芯 片 SM16126,该芯片可以一个串行口输入 ,16位并行输出 ,极大程度的减少了单片机I\O口的使用 ,为其他应用的加入提供了条件。 红、绿、蓝三种颜色只需要三个 I\O口就可以轻松实现。 完成显示时，只需要三种颜色的数据输入端和控制信号输入端协同工作就可以完成显示。 当显示屏的行选信号被选通时，列选端四位数据给低电平的发光二极管就会被点亮。 即先将编码信号输送至列信号端，再扫描相应的行。 利用这个原理，要显示文字或图形信息时，只需要将要显示的信息进行相关的编码，再将编码数据根据相关算法按照一定的顺序发送到显示屏，逐行点亮就 可以显示出想要显示的信息。 编写程序时，编码信号利用字模提取软件进行编码提取，再将这些编码组成一个二维数组，每个字有 16 个元素，在显示相应的字时只需要按照相应的顺序调用改字数组中的各个元素即可。 调用每个元素之后，再将该元素的 8 位编码数据一位一位的送入到 SM16126 的输入寄存器。 数据输入信号以后再将扫描控制信号输入，这样按照预定的顺序进行数据输入和扫描即可显示稳定的画面。 根据人眼的视觉暂留原理，将每一次数据更新扫描的天津 **大学本科毕业论文 5 时间控制在 20ms 左右就可以看到稳定的文字图像。 课题研究的目的 本设计让我对 LED 产 业整个发展现状以及发展趋势有了更加深入的了解，了解到了不同型号 LED 显示屏的应用领域和使用范围。 对 led 显示屏的工作原理过程有了更深入的认识。 我想通过本次设计所取得成果是巨大的而深远的，对以后的工作会有很大的帮助，在完成整个设计的过程中， 遇到了很多问题，在遇到问题之后利用现有的各种资源通过不同的渠道去解决问题，在这个过程中学会了解决问题的方法。 这个过程中最大的问题就是软件编程的实现，每一次编写完成之后进行下载运行，发现运行的显示结果总不能达到预期的效果，经过多次调试之后最终得以实现。 本设计使我重新体会了发 现问题，解决问题的这个过程，在电子设计方面得到了很大的提高。 其次是通过自己的亲身制作很的提高了我的动手能力。 本 设计实现的是 16 64 像素的 LED 点阵屏，要求 LED 显示屏可以有足够的亮度，能够稳定的显示要求的文字图像等信息，并实现文字图像等的移动显示、多种颜色显示等。 从而实现简单动画的显示。 课题的主要工作 课题的工作主要可以分为两大部分，一个主要部分是硬件电路设计，另一个主要部分是软件程序设计。 硬件电路主要包括供电电源电路的设计、单片机控制单元的设计、显示电路的设计等。 软件部分主要是静态显示、动态显示、多种颜色显示、上移显示的程序编写等。 本设计利用 51 单片机对整个系统进行总体控制，进 行显示所要显示的汉字和字符。 其中显示字模数据由单片机对字模数组进行读取，之后发送到 SM16126 的输入寄存器中 ，点阵的点亮过程有程序控制，由驱动电路完成。 每一列的数码管数量较多所以列驱动的设计要满足大电流输出的要求，本设计应用 场效应管 4953 来驱动列数码管，场效应管 4953 可以输出 安培的电流，足以满足本设计的需要。 每个 4953 可以驱动两列数码管， 16 行显示需要 8 个芯片，这 8 个芯片的片选信号则个芯片的片选信号则由74HC138 译码器实现。 点阵采用多颜色显示，该显示器电路的特点是：点阵的动态显示过程占用时间比较短，亮度均匀。 显示屏软件的主要功能是向显示屏提供显示数据，并产生各种控制信号，使屏幕按设计的要求显示。 根据软件分层次设计的原理，可把显示屏的软件系统分成两大层：第天津 **大学本科毕业论文 6 一层是底层的显示驱动程序，第二层是上层的系统应用程序。 显示驱动程序负责向点阵屏传送特定组合的显示数据，并负责产生行扫描信号和其它控制信号，配合完成 LED 显示屏的扫描显示工作。 显示驱动程序由显示子程序实现，系统环境设置（初始化）由系统初始化程序完成，显示效果处理等工作，则由主程序通过调用子程序来实现。 显示驱动程序查询当前燃亮的行号，从显示缓存区内读取下一 行的显示数据，并通过串口发送给移位寄存器。 为消除在切换行显示数据的时候产生拖尾现象，驱动程序先要关闭显示屏，即消隐，等数据发送完毕后输出 SM16126 的锁存信号，将显示数据打入输出锁存器并锁存，然后再输出新的行号，并打开显示。 天津 **大学本科毕业论文 7 第二章 系统总体设计 需求分析 本系统名为基于 51单片机的 LED 显示屏，即用 STC90c516RD+单片机作为主控芯片实现 LED 显示屏信息的显示。 此系统由开关电源供电，有足够的驱动能力，而且 STC90C51单片机有很好的稳定性，能够很好地实现各种信息的显示。 本系统依赖稳定的硬件 电路可以实现多种文字、简单图案信息的静态显示、上下左右移动等显示。 主要需求如下： 1． 静态显示功能，可以做小型广告牌，本设计可以应用在大小店铺显示各种商品信息，要求系统能够显示文字、简单图像信息。 足以满足大小店铺的显示需求。 并且稳定性高、用电量低、亮度大。 2． 多种颜色显示功能。 传统广告牌色彩单一，此设计丰富了传统的显示方式，用三基色显示模块，可以显示丰富的色彩，很好的增加了广告牌的吸引力。 增强了效果。 3． 各种动态显示，目前常见的显示屏多为静态显示，并无动画，此设计可实现动态显示。 系统组成及功能描述 基于 51单片机的 LED显示屏设计主要是利用视觉暂留原理通过行扫描和列扫描的方式点亮点阵屏上的任意一点从而显示设定信息。 系统主要分为供电模块、显示模块、控制模块等。 系统的核心部分是 51单片机控制模块，它负责外围所有器件的控制。 系统的硬件组成主要包括控制模块、电源模块、显示部分。 系统的软件组成包括控制程序、显示程序、移动显示程序等。 系统的结构框图如图21所示： 天津 **大学本科毕业论文 8 L E D 显 示 屏单 片 机 主 控部 分电 源 部 分 图 21 系统原理框图 系统的功能描述 本系统实现了文字、简单图像的静态及动态显示功能，通过单片机控制，从而实现显示的功能。 即基于 51 单片机的 led显示系统。 将工作电源即开关电源接通以后，整个系统首先进入上电复位状态。 首先是三种基本颜色的行扫描显示以检测显示模块是否能够正常工作以及检测是否有坏点从而保证系统的正常工作。 控制单元的单片机将控制信号及显示信息的编码数据通过串行的方式发送到点阵屏，再通过控制行扫描信号显示全部信息。 本设计以 STC90C516RD+作为核心控制单元，实现了 16*64 LED 点阵屏的图文显示，在目测条件下 LED 显示屏各 点亮度均匀、充足，显示色彩鲜艳，丰富。 以三基色 LED 点阵屏为基础，以 51单片机为控制单元，实现了多种颜色、多种方式的丰富显示效果。 图形或文字显示可以静态显示、动态显示、移动显示等。 LED 显示屏由多个共阳极点阵模块组成，通过 90c51 单片机控制扫描显示。 系统的复位部分为系统在开机时自动复位，也可以手动复位。 系统的工作过程 将工作电源即开关电源接通以后，整个系统首先进入上电复位状态。 首先是三种基本颜色的行扫描显示以检测显示模块是否能够正常工作以及检测是否有坏点从而保证系统的正常工作。 控制单元的单片机将控 制信号及显示信息的编码数据通过串行的方式天津 **大学本科毕业论文 9 发送到点阵屏，再通过控制行扫描信号显示全部信息。 本设计采用的是共阳型的 LED点阵屏。 为了节省单片机的 I\O口 ,利用了以种专门为点阵屏开发的串行输入并行输出的芯片 SM16126,该芯片可以一个串行口输入 ,16位并行输出 ,极大程度的减少了单片机 I\O 口的使用 ,为其他应用的加入提供了条件。 红、绿、蓝三种颜色只需要三个 I\O口就可以轻松实现。 完成显示时，只需要三种颜色的数据输入端和控制信号输入端协同工作就可以完成显示。 当显示屏的行选信号被选通时，列选端四位数据给低电平的发光二极管就会被点亮。 即先将编码信号输送至列信号端，再扫描相应的行。 利用这个原理，要显示文字或图形信息时，只需要将要显示的信息进行相关的编码，再将编码数据根据相关算法按照一定的顺序发送到显示屏，逐行点亮就可以显示出想要显示的信息。 编写程序时，编码信号利用字模提取软件进行编码提取，再将这些编码组成一个二维数组，每个字有 16个元素，在显示相应的字时只需要按照相应的顺 序调用改字数组中的各个元素即可。 调用每个元素之后，再将该元素的 8 位编码数据一位一位的送入到 SM16126的输入寄存器。 数据输入信号以后再将扫描控制信号输入，这样按照预定的顺序进行数据输入和扫描即可显示稳定的画面。 根据人眼的视觉暂留原理，将每一次数据更新扫描的时间控制在 20ms 左右就可以看到稳定的文字图像。 利用 51 单片机对整个系统进行总体控制，进 行显示所要显示的汉字和字符。 其中显示字模数据由单片机对字模数组进行读取，之后发送到 SM16126 的输入寄存器中 ，点阵的点亮过程有程序控制，由驱动电路完成。 每一列的数码管数量较多所以列驱动的设计要满足大电流输出的要求，本设计应用场效应管 4953 来驱动列数码管，场效应管 4953可以输出 安培的电流，足以满足本设计的需要。 每个 4953 可以驱动两列数码管， 16行显示需要 8 个芯片，这 8 个芯片的片选信号则个芯片的片选信号则由 74HC138 译码器实现。 点阵采用多颜色显示，该显示器电路的特点是：点阵的动态显示过程占用时间比较短，亮度均匀。 显示屏软件的主要功能是向显示屏提供显示数据，并产生各种控制信号，使屏幕按设计的要求显示。 根据软件分层次设计的原理，可把显示屏的软件系 统分成两大层：第一层是底层的显示驱动程序，第二层是上层的系统应用程序。 显示驱动程序负责向点阵屏传送特定组合的显示数据，并负责产生行扫描信号和其它控制信号，配合完成 LED 显示屏的扫描显示工作。 显示驱动程序由显示子程序实现，系统环境设置（初。