1、基于单片机控制的LED点阵显示屏系统任务+开题+综述+设计任务书电子信息工程基于单片机控制的LED点阵显示屏系统一、主要内容和基本要求本课题主要任务是通过使用单片机控制LED点阵屏并使其稳定显示，通过软件编程从而使单片机控制温度采集器DS18B20并将相应的温度通过点阵屏稳定的显示出来。检测温度误差不小于0.5。同时LED点阵应能显示汉字，而且显示模式要大于3中，并且可以通过键盘进行切换。学生要熟练掌握单片机控制程序的编写方法，仿真软件的应用和硬件的制作，通过该课题可以提高学生以下几个方面的能力或素质，掌握单片机的开发流程，掌握单片机的应用和实际的硬件制作能力。本课题要进行原理图和pcb板图设
2、计和制作，并掌握PROTEL绘制原理图和PCB板图的方法和在自做的PCB板上进行实际的硬件制作。二、进度安排毕业设计期限：自2010年11月至2011年5月。第一阶段（4周）：分析任务，收集关于点阵屏和单片机的资料，系统总体方案设计，完成开题报告、文献综述、外文翻译。第二阶段（4周）：完成单阵屏显示硬件电路设计和软件编程调试，撰写设计报告与论文。第三阶段（2周）：设计作品完善，论文修改。三、推荐文献资料1乔威，王小利.智能点阵电子显示屏控制系统设计J.实验室研究与探索,2010,2.2赖世基.单片机控制的LED点阵书写显示屏设计J.数字技术与应用,2010,7. 3 李萍.LED分批汉字显示屏
3、的Proteus仿真设计J.现代电子技术,2010,12.4 范昌波，申文达.基于FPGA在LED点阵中的应用研究J.仪表技术,2010,2. 5 魏丽娜，管力锐.单片机LED动态显示屏教学演示系统的设计J.大众科技，2010，7.6 Yoonsik Uhm.Design and implementation of power-aware LED light enabler with location-aware adaptive middleware and context-aware user patternJ,IEEE Transactions on Consumer Electroni
4、cs, 2010，01. 开题报告电子信息工程基于单片机控制的LED点阵显示屏系统一、课题研究意义及现状LED(Light Emitting Diode)显示屏由一系列发光二极管均匀排列组成，通过控制发光二极管的颜色和亮灭来达到显示图像，文字的效果。点阵式LED组成的汉字显示屏被广泛的应用于各种公共场所。例如，车站显示牌、商场的活动广告栏、股票大厅中的股价显示屏、候机厅的起飞时间表等等。点阵显示器的特点是可以根据所需的大小、形状和颜色进行组合，通过使用单片机控制从而实现各种文字或图型的变化，达到广告宣传和提示的目的。随着现代科学技术的不断发展和LED器件的各种优越性能，LED产业得到了各国的高
5、度重视，其规模也得到了进一步的扩大和发展，而LED显示屏作为LED的一个重要应用产品，也取得了显著的增长。其中主要的原因是半导体照明的发展热潮和LED显示产品从大屏幕产品扩展到了各种显示应用产品。截止2008年11月加入中国光协LED显示应用分会的会员单位为204家，全国具有比较正规的专业性生产单位300400家，从事LED显示应用产品包括销售、生产、配套服务等企业估计不少于3000家，从事LED显示应用产品的生产企业超过1000家。随着科技的不断进步，LED点阵屏的控制技术也在不断的发展和进步，如单片机控制，微机控制，主从控制，无线控制等。拟采用性价比较高的STC89C52单片机作为主控芯片
6、，并使用MAX232完成RS232与TTL电平的转换，实现在线下载。该方案具有工作稳定、字符清晰、亮度适中等特点，而且能大幅度降低开发成本和时间，可用于公共场所进行信息显示。二、课题研究的主要内容和预期目标本课题主要内容是通过使用单片机控制LED点阵屏并使其稳定显示文字，通过软件编程单片机控制温度采集器DS18B20并将相应的温度通过点阵屏稳定的显示出来，并可通过按键切换显示模式，温度误差不低于0.5。该课题必须要熟练掌握单片机控制程序的编写方法，仿真软件的应用和硬件的制作，通过该课题可以提高以下几个方面的能力或素质，掌握单片机的开发流程，掌握单片机的应用，protues仿真软件的应用和实际的
7、硬件制作能力。本课题要进行原理图和pcb板图设计和制作，并掌握PROTEL绘制原理图和PCB板图的方法，在PCB板上进行相关的硬件制作。三、课题研究的方法及措施首先通过上网，图书馆等查阅大量的相关资料，从整体上对这个课题进行认识，确定在本设计中所使用的硬件部分，如单片机，温度采集器等。然后根据查阅的资料做出总体框图以及确定本设计的实现方法。本设计总体框图如下：接着根据课题内容选择合适的方案，拟选择使用STC89C52单片机控制相关芯片达到显示的目的，因为该芯片有很大的存储容量，而且性价比很高。搜集有关的资料，如STC89C52，DS18B20，74HC595,74HC154，LED模块等芯片资
8、料，掌握其使用方法及有关的电路图，一般的编程方法等等。通过以上了解就可以进行相关硬件设计及软件仿真。然后开始用protuesISIS仿真软件仿真调试，并利用Protel软件画原理图和PCB图，完成系统的硬件制作。完成硬件设计和软件设计后，最后对系统进行调试，发现并解决可能出现的各种情况和问题，进而更好的完善系统程序和硬件。四、课题研究进度计划毕业设计期限：自2010年10月18至2011年5月。第一阶段（5周）：分析任务，收集关于点阵屏和单片机的资料，完成系统总体方案设计。了解外国相应技术的现状，查阅有关资料，并以一篇外文文献做外文翻译，完成外文翻译部分；根据国内外相应的技术资料，完成文献综述
9、的撰写；总结上述资料，完成开题报告。第二阶段（5周）：完成单片机控制DS18B20及LED点阵屏的控制电路的硬件设计，并制作PCB板，同时完成DS18B20温度采集、LED点阵屏显示、键盘扫描等程序的编写，最终完成软件设计部分。根据上述思路和过程，撰写设计报告与论文。第三阶段（2周）：不断调试各部分硬件电路及软件程序使设计作品完善，论文修改。五、参考文献1 钟蔚,袁臣虎,林志贵,李现国.点阵式LED滚动汉字显示屏的Proteus仿真设计J.微计算机信息,2008,24(17):79107.2 毕建伟.LED显示屏技术及其在交通领域的应用与发展J.交通世界(运输车辆), 2008(8):9697
10、.3 LED显示产业发展历程综述EB/OL,2010-10-28. 4 中国LED显示屏行业20年发展综述EB/OL,2010-10-28. 5 8-bit Microcontroller with 8K Bytes In-System Programmable FlashEBOL ,2010-10-28.6 詹新生,张江伟.基于单片机的1664 LED点阵显示屏的设计J.电子元器件应用, 2009,11(8):814.7 李骐，靳桅，邬芝权.基于单片机的LED显示屏控制系统设计J.微计算机信息, 2009，25(14):110112.8 Dylan McGrath. Actel fuses
11、hard ARM core to flash-based, mixed-signal FPGAJ. Electronic engineering times, 2010(8):8084.9 郭宝增,邓淳苗.基于FPGA的LED显示屏控制系统设计J.液晶与显示,2010，25(3):424428.10 张昭昭,郭伟.LED显示屏远程控制系统J.硅谷,2008(16):3491.毕业论文文献综述电子信息工程基于单片机控制的LED点阵显示屏系统摘要：由于LED点阵屏亮度高、功耗小、寿命长和性能稳定等一系列优点，在国内外都得到了广泛的注目和发展。目前，LED点阵屏被广泛地应用于广告宣传、证券交易、交通
12、、金融、体育等各个领域，成为了现代重要的信息发布媒体之一。为了适应不同的要求，人们开发了各种LED显示屏的控制技术，本文将着重讨论目前使用的控制LED显示屏的各种方法，以及它们之间的优劣。关键词：LED显示屏；单片机；FPGA一、LED显示屏及其发展简介LED(Light Emitting Diode)显示屏由一系列发光二极管均匀排列组成，通过控制发光二极管的颜色和亮灭来达到显示图像，文字的效果。点阵式LED组成的汉字显示屏在公共场所应用非常广泛。例如，车站发车时间提示、股票大厅中的股票价格显示板、商场的活动广告栏、候机厅的起飞时间表。点阵显示器的特点是可以按照需要的大小、形状和颜色进行组合，
13、用单片机控制实行各种文字或图型的变化，达到广告宣传和提示的目的1。LED显示屏按颜色基色分类可以分为单基色显示屏：单一颜色(红色或绿色)；双基色显示屏：红和绿双基色，256级灰度，可以显示65536种颜色；全彩色显示屏：红、绿、蓝三基色，256级灰度的全彩色显示屏，可以显示1600多万种颜色。按显示器件分类可以分为LED数码显示屏：显示器件为7段码数码管。适于制作时钟屏、利率屏等显示数字的电子显示屏；LED点阵图文显示屏：显示器件是由许多均匀排列的发光二极管组成的点阵显示模块。适于播放文字、图像信息；LED视频显示屏：显示器件是由许多发光二极管组成，采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实
14、时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息。还可显示二维、三维动画，录像、电视、VCD节目以及现场实况2。除这2种分类方法外还有按使用场合、放光点直径、显示方式、显示性能等分类方法，在选用何种LED点阵屏时可以根据自己具体的需要按不同的分类方法来进行选择。随着现代科学技术的不断发展和LED器件的各种优越性能，LED产业得到了各国的高度重视，其规模也得到了进一步的扩大和发展，而LED显示屏作为LED的一个重要应用产品，也取得了显著的增长。其中主要的原因有半导体照明的发展热潮有力推动了LED器件基础材料的技术进步，LED显示应用产品的性价比提升，应用领域更加广阔，市场规模不断提升。同时，LED显示产
15、品从大屏幕产品扩展到了各种显示应用产品，景观显示、广告显示等发展尤其迅速，北京奥运会等重大工程建设为LED显示产业带来生机3。截止2008年11月加入中国光协LED显示应用分会的会员单位为204家，全国具有比较正规的专业性生产单位300400家，从事LED显示应用产品的生产企业超过1000家，从事LED显示应用产品包括销售、生产、配套服务等企业估计不少于3000家4 。二、LED显示屏控制技术及其比较 随着科技的不断进步，LED点阵屏的控制技术也在不断的发展和进步，如单片机控制，微机控制，主从控制，无线控制等。(1)使用单片机作为主控芯片。在文献5中，作者采用以AT89C51单片机为核心芯片的
16、电路来实现对LED点阵屏的控制，主要由AT89C51芯片、时钟电路、复位电路、列扫描驱动电路(74HCl54)、1616LED点阵5部分组成。该电路的特点是体积小、硬件少、电路结构简单及容易实现等，能帮助我们更好的了解汉字的点阵显示原理，认识单片机的基本结构、工作原理及应用方法，并提高单片机知识技术的运用能力，但其存储容量有限。为了弥补这一不足，故需要单片机具有较大的程序存储量和控制能力，所以可选择存储量为8K的AT89S52单片机6 。在文献7中，作者采用AT89C52单片机作控制器，系统外扩一片Flash存储器29F040为数据存储器，可用来存储由PC机串口送来的点阵信息(通过软件将图像或
17、文字转换成与LED显示屏的像素相对应的点阵信息)，并采用MAX232完成RS232与TTL电平的转换以便使PC机与单片机交换信息。该系统具有设计简单、字符清晰、可靠性高等特点。而且通过和PC机的通信，可以不用变动硬件而更改显示的内容。为了进一步提高系统的性能，在文献8中，作者采用稳定性强、性价比较高的单片机VRS51L3074作为LED显示屏控制核心，利用其运算速度快、I/O口资源丰富和高速SPI接口的优点，使其控制LED显示屏面积远远超过51系列和相同档次单片机的控制能力。为了发布多变的实时信息或进行广告宣传，在文献9中，作者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
18、LED显示系统显示参数的设定，下位机以LED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除了使用单片机做主控芯片外，我们也可采用ARM或FPGA作为主控芯片10。(2)使用FPGA作为主控芯片。在文献11中，作者介绍了一种基于FPGA的LED显示屏控制系统的设计方法,系统由一片FPGA芯片、LED显示及接口驱动电路模块组成。采用Altera公司的EP2C35F672C8 FPGA芯片并使用Nios II软核微处理器。PC上位机与FPGA核心板采用RS232串口通信和JTAG下载线。FPGA核心板的输出通过显示驱动模块点亮LED点阵。串口通信电路接口电路采
19、用MAX232芯片。驱动电路使用4片74HC595移位寄存器。与传统的单片机控制LED显示系统相比,本系统具有外围电路简单、升级容易、稳定性好的优点。(3)使用ARM作为主控芯片。 在文献12中，作者在分析LED显示控制原理、灰度级实现以及彩色显示实现原理的基础上，制定了ARM+FPGA的LED点阵显示控制方案，采用三星公司S3C2410芯片上的LCD显示接口，设计了显示数据重组、非线性占空比反校正等逻辑，结合FPGA技术实现了高性能的LED点阵显示控制：同时研究了嵌入式Linux操作系统，在实验基础上详细论述基于Linux操作系统的帧缓存设备模块加载模式下的控制技术，并开发基于ARM平台的L
20、ED显示屏播放以及管理应用程序。 (4)远程控制技术 在大型显示及广告宣传中如果采用有线方式传输显示数据,将会给LED点阵屏的安装和更换带来不便，而且也会增加相应的费用。为了能够更新显示信息，不增加安装的复杂性并当作为控制的计算机离LED显示屏有一定距离时仍能够传输信息给单片机使其更新内容，在文献13中，作者提出基于公共电话网络的远程LED显示屏控制技术，该技术是采用信息技术改造传统产业的典型模式。并着重介绍接口板电路设计和接收微处理器的收、发软件设计。该系统大大减少了人流、物流、工作流极大的加快了信息流，减少了使用管理费用，扩大了LED显示屏的应用范围，操作者可以在办公室内通过公共电话线分时
21、更新多台LED显示屏的显示内容。三、LED显示屏规模及控制技术展望 随着各国对LED产业的重视，人们对LED的不断了解及应用和科学技术的不断提高，LED器件材料性能必将得到不断的提高，LED产业规模也会不断变大，而作为其核心控制电路的技术也将随着社会的各种需要而不断提升，LED显示屏必将得到广泛的应用。相信未来的生活将伴随着LED的发展而变得更加美好。参考文献1 钟蔚,袁臣虎,林志贵,李现国.点阵式LED滚动汉字显示屏的Proteus仿真设计J.微计算机信息,2008,24(17):79107.2 毕建伟.LED显示屏技术及其在交通领域的应用与发展J.交通世界(运输车辆), 2008(8):9
22、697.3 LED显示产业发展历程综述EB/OL,2010-10-28. 4 中国LED显示屏行业20年发展综述EB/OL,2010-10-28. 5 唐霞,谢利民.基于单片机的LED汉字显示屏的设计与Proteus仿真J.电子技术, 2009(2):1922. 6 8-bit Microcontroller with 8K Bytes In-System Programmable FlashEBOL ,2010-10-28.7 詹新生,张江伟.基于单片机的1664 LED点阵显示屏的设计J.电子元器件应用, 2009,11(8):814.8 李骐，靳桅，邬芝权.基于单片机的LED显示屏控制系
23、统设计J.微计算机信息, 2009，25(14):110112.9 侯丽玲.基于AT89S52单片机的LED点阵显示屏控制系统的设计J.漳州职业技术学院学报,2008,10(3):7073.10 Dylan McGrath. Actel fuses hard ARM core to flash-based, mixed-signal FPGAJ. Electronic engineering times, 2010 (8)：8084.11 郭宝增,邓淳苗.基于FPGA的LED显示屏控制系统设计J.液晶与显示,2010，25(3):424428.12 李超.基于ARM的LED显示控制技术研究D.
24、南京: 南京理工大学,2009.13 张昭昭,郭伟.LED显示屏远程控制系统J.硅谷,2008(16):3491.本科毕业设计（20 届）基于单片机控制的LED点阵显示屏系统摘 要LED(Light Emitting Diode)显示屏由一系列发光二极管均匀排列组成，通过控制发光二极管的颜色和亮灭来达到显示图像，文字的效果。因其发光率高、使用寿命长、性价比高、色彩丰富以及对室内外环境适应能力强等优点，在国内外得到了广泛的应用。该系统通过使用性价比较高的STC89C52单片机作为主控芯片来控制LED点阵屏。它由一块主控芯片和外围电路组成。外围电路有温度采集器，按键，串口下载，I/O口扩展，LED
25、点阵屏等。温度采集器DS18B20将采集的温度送到单片机进行处理，处理完成后将相应的数据通过移位寄存器和数据选择器送到LED点阵屏显示，并可通过按键来切换显示温度和其他信息。为了在线更新程序，该系统利用PC机将汉字字符转换为点阵显示数据，并通过串行口送给单片机，再由单片机完成控制和LED点阵屏显示。该系统具有性价比高、字符清晰、可靠性高等特点。关键词：STC89C52单片机；LED点阵屏；DS18B20 AbstractLED (Light Emitting Diode) display evenly by a series of light-emitting diodes composed
26、of light-emitting diodes by controlling the color and light to show off to images, text effect. Because it has the advantages of a high rate of luminous, long service life, cost-effective, rich colors, a strong ability to adapt the environment indoor and outdoor and so onSo it has been widely used a
27、t home and abroad.The system uses the higher cost-effective STC89C52 microcontroller as the Master chip to control LED dot matrix screen. It consists of a master chip and the external circuit. External circuit has temperature logger, key, serial download, I / O port expansion, LED dot matrix display
28、 and so on. The temperature logger of DS18B20 will be send the gathering temperature to the microcontroller, the corresponding data will be processed through the shift register and multiplexer to the LED dot matrix display, and through the button to toggle the display of temperature and other inform
29、ation. For online updates, the system will use PC-dot matrix display Chinese characters into data and sent to microcontroller through the serial port, and then completed by the MCU control and LED dot matrix display. The system has cost-effective, character definition and high reliability.Key Words:
30、 STC89C52 SCM; LED dot matrix display; DS18B201引言1.1 LED显示屏的定义LED(Light Emitting Diode)显示屏由一系列发光二极管均匀排列组成，通过控制发光二极管的颜色和亮灭来达到显示图像，文字的效果。点阵式LED组成的汉字显示屏在公共场所应用非常广泛。例如，车站发车时间提示、股票大厅中的股票价格显示板、商场的活动广告栏、候机厅的起飞时间表。点阵显示器的特点是可以按照需要的大小、形状和颜色进行组合，用单片机控制实行各种文字或图型的变化，达到广告宣传和提示的目的1。如图1-1所示，该LED显示屏就是安装在公路上用于交通提醒，相对
31、于其它显示设备，该设备可见度高，节能环保，使用寿命长，能更好更方便的提醒广大司机朋友。图1-1 公交提示显示屏1.2 LED显示产品的发展随着现代科学技术的不断发展和LED器件的各种优越性能，LED产业得到了各国的高度重视，其规模也得到了进一步的扩大和发展，而LED显示屏作为LED的一个重要应用产品，也取得了显著的增长。其中主要的原因有半导体照明的发展热潮有力推动了LED器件基础材料的技术进步，LED显示应用产品的性价比提升，应用领域更加广阔，市场规模不断提升。同时，LED显示产品从大屏幕产品扩展到了各种显示应用产品，景观显示、广告显示等发展尤其迅速，北京奥运会等重大工程建设为LED显示产业带来生机2。1
