点阵电子显示屏设计(开题报告)

毕业设计开题报告学院：电子电气工程学院年级：2011级专业(班）：电子信息科学与技术学号：学生姓名：指导教师：论文题目：点阵电子显示屏设计2014年10月26日重庆文理学院本科毕业论文（设计）开题报告论文题目点阵电子显示屏设计系（院）专业电子电气工程学院电子信息科学与技术年级2011级开题日期2014.11.22学号姓名指导教师1、选题目的和意义：LED显示屏是20世纪80年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体，它是利用发光二极管构成点阵模块或者像素单元组成的平面式显示屏幕，以可靠性高、环境适应能力强、使用寿命长、性价比高等特点，在短短的近来年中，迅速成长为平板显示的主流产品，并越来越广泛地应用到工业、金融、交通、医院及信息广告等各行业。LED显示屏分为数码显示屏、图文显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组成。显示数字的数码显示屏为7段码数码管，适于制作时钟屏、利率屏等；图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、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、现场实况等。LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定的优点分不开的。随着LED显示屏在广告传媒领域逐渐崭露头角，其控制系统也如雨后春笋，层出不穷。由于它的控制系统均是基于嵌入式微处理器开发，所以单片机在其中也占有一席之地。但是，由于LED显示屏控制较复杂，特别是对于显示特殊效果，如循环移动、覆盖霓虹灯效果，要求处理器运算速度快、执行效率高，无抖动、闪烁、重影等现象。因此，LED显示屏的设计中既要考虑硬件因素，同时还要考虑到显示数据组织方式，通过软硬件结合的方法才能设计出一款性价比较高的控制电路。所以如何在成本尽可能低的情况下，要求能够正常、清晰、稳定地显示，如何来合理选择、利用单片机硬件来设计出一款效果优异的LED电子显示屏是本选题的研究方向。2、国内外研究现状综述：国内外点阵显示屏的设计编程方法基本一致都为单片机编程语言和汇编语言为主，主要区别在于硬件系统的选择以及显示屏驱动方式。主要由以下实现方法：（1）单片机AT89S52作为系统的中控模块。选取串口输入，使用I/O口较少，所以我们选用串口输入。串口输入我们可以选用芯片有74HC595、74LS138。采用220W/5V直流稳压电源作为系统电源，不仅功率上可以满足系统需要，不需要更换电源，并且比较轻便，使用更加安全可靠。单片机可把由DS18B20、DS1302读来的数据利用软件来进行处理，从而把数据传输到显示模块，实现温度、日历的显示。点阵LED电子显示屏显示器为主要的显示模块，把单片机传来的数据显示出来,并且可以实现滚动显示。利用光电传感器来实现非接触止闹功能。在显示电路中，主要靠按键来实现各种显示要求的选择与切换。（2）采用AT89S52为核心,它具有8KB的ROM，128字节的RAM，不需要外拓展存储器。行驱动采用四、六译码器74L154,只占用四个I/O口，节省I/O口资源。列选采用TPIC6B595内含8位串入、串/并出移位寄存器和8位三态输出锁存器。若需要时间芯片可用DS1302。（3）采用AT89S52，以并行方式显示。通过锁存器芯片来拓展IO口，达到控制LED点阵列线的目的。运用锁存器74HC573来组成缓冲寄存器，驱动LED点阵列线，用4/16译码器74HC595对点阵进行行扫描。由于并数据传输速度比串行快，所以字符闪烁的问题得到了很好的解决，文字移动也相对容易。（4）系统控制由AT89C51、2764、74LS154、74HC595、74LS373、7279A、MAX232等芯片组成。显示缓冲区采用2764，在显示缓冲区RAM中取出相应显示数据或图形信息，进行动态信息显示。保证了单片机控制系统的可靠性。MAX232被用作进行串行通讯，它与上位机进行直接通讯，实时接收计算机发送来的控制信息和显示数据。键盘电路选用智能控制芯片HD7279A，通过串行方式与主机接口相连，占用的数据线少，节省了主机端口。而且他的附加器件很少变成容易。（5）单片机是整个系统的核心部件,控制利率、汉字及日历时钟的显示。89C51单片机内部有4KBFLASHEPROM和128字节的RAM。EPROM用来存放用户程序和汉字点阵二进制数据,RAM用作数据缓冲区。一行8个汉字按16行128列排列,点阵用行驱动和列驱动两部分电路共同驱动,行驱动电路由行地址计数器、译码器（英译：decoder）和驱动器组成,四位二进制行地址计数器的输出经4线-16线译码器74LS154译码后产生16个行选信号,送至行驱动器;列驱动器由8位并入串出移位寄存器74LS165和16片8位串入并出移位寄存器74LS595及驱动电路UNL2803组成,16片74LS595首尾相接构成128位数据链,每一片74LS595经UNL2803驱动8个像素管,在行、列驱动信号的作用下点亮一行LED。（6）SPCE061A单片机为核心。该单片机主频最高可达49MHz,处理速度很快,且主频可通过软件调整,能有效解决闪屏问题。硬件资源丰富,内部拥有32KBflash闪存和2KBRAM,在不外扩存储器的情况下就能完成较大的数据存储,大大简化了外围接口电路;驱动电路分为行驱动电路和列驱动电路,行驱动即LED的阳极,原理是送出电流使二极管发亮,由74HC595和驱动芯片ULN2803组成。主控制器将字模通过串行方式送给控制阳极的串转并器件74HC595。74HC595是CMOS型TTL器件(英译：deviceyanke023.com）,功耗低,且速度可达到100MHz,适合作LED的显示驱动。列驱动即控制LED的阴极,原理是输入电流也采用ULN2803做列驱动器。点阵显示必须用动态显示,任何时刻只能有一列选通,特别设计将各个显示单元的对应列接在一起,这样扫描一个显示单元的周期就完成了整个显示屏扫描,提高了扫描速度。3、选题研究内容：设计一个点阵LED电子显示屏的显示系统，要求在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、文字显示稳定、清晰无串扰，并且可实现汉字的静、动态显示。研究内容：（1）研究单片机最小系统的设计。（2）复位、时钟、按键电路的设计。（3）研究单片机I/O接口的扩展与LED的行列驱动方式。（4）以89C52芯片为主体，与行列驱动芯片、译码器及其它外围电路结合进行电路图设计。（5）研究LED点阵显示的原理，并用C51语言进行软件编程。（6）在线调试仿真，以达到所需结果。（7）遵循电路图做出实物并导入程序进行调试。结构框图：4、本选题研究技术路线、研究方法和要解决的关键问题4.1研究方法收集资料和文献，系统学习LED点阵显示系统的原理，根据设计要求进行软件编程，并进行程序调试，仿真。设计以89C51单片机为主芯片、以74HC595做为列驱动的一个点阵显示屏电路原理图。4.2技术路线（1）了解熟悉51单片机的使用及外部的拓展方法。（2）首先要了解LED点矩阵的结构、种类及用途，并知道LED的内部结构及工作方式，最主要的是其行列驱动。（3）选择合适的行、列驱动芯片。（4）选择8位高性能单片机89C51为核心控制器控制LED的显示，并设计单片机硬件和软件系统。软件设计计划采用89C51汇编语言编程，以有效提高软件开发和维护效率。（5）进行在线调试与仿真，使其实现LED能够固定，平移，左右跑马，垂帘等多种显示功能。4.3拟解决的关键问题（1）扫描方式的选择：一般有静态驱动和动态扫描两种方式，但由于实际限制都选用动态扫描方式，而动态扫描又分为串行传输与并行传输，更具实际显示要求择优选择更适于实验要求的扫描方式。（2）LED点阵显示系统的硬件设计：LED点阵显示系统由计算机、行列驱动电路、控制电路和LED点阵显示电路构成。这是完成硬件设计所必需的。在硬件设计中，最重要的是如何选择好需要的芯片，使电路达到最佳效果且成本最低。（3）LED点阵显示的原理及软件设计：本次设计的点阵LED显示系统以单片机89C5l为基础，加以外围电路，实现LED显示固定、平移、左右跑马、垂帘等多种功能。在编程过程中，最重要的是明白LED点阵显示的原理与单片机的通信原理，理清编程思路。主控制器AT89C52复位时钟行驱动列驱动点阵显示屏5、调研计划及主要参考文献进度安排：（1）相关资料查询与文献收集2014年9月15日-2014年10月1日（2）硬件系统设计与电路图设计2014年12月15日-2014年12月28日（3）软件设计及仿真模拟、调试2014年12月29日-2015年1月6日（4）依据电路图实物制作与调试2015年1月7日-2015年1月20日（5）完成论文初稿2015年1月20日-2015年1月26日（6）修改论文及定稿2015年1月26日-2015年2月2日（7）提交论文2015年2月3日（8）参加答辩2015年5月17日-2015年5月18日主要参考文献：[1]赵娟，高正明，李艳丽﹒点阵式汉字电子显示屏的设计制作﹒沙洋师范高等专科学校学报﹒2006年，第五期.[2]郇新，马永青﹒点阵电子显示屏制作﹒潍坊教育学院学报﹒2008年9月.[3]卢宝峰﹒点阵LED电子显示屏的设计﹒产品的开发与设计﹒2005年第七期.[4]郑雅伟﹒电子显示屏的设计﹒陕西科技﹒2012年第27卷第二期.[5]肖淑琴﹒LED点阵电子显示屏制作﹒技术平台，科技经济市场﹒2011年第五期.[6]陈红丽﹒点阵LED电子显示屏控制系统设计与实现﹒福建电脑﹒2010年第五期.[7]刘杰﹒智能式LED电子显示屏的设计与实现﹒科技与向导，科技论坛，2014年02期.[8]李皎﹒16×16点阵显示屏的设计﹒科技信息，高校理科研究.[9]孔维东，许卫强﹒16x16点阵LED电子显示屏的设计﹒无线互联科技，技术分析.[10]李万山﹒LED电子显示屏的软件设计﹒指技术学院学报﹒1998年3月.[11]邱娟﹒LED点阵电子显示屏设计﹒电子科技﹒电子制作20期.[12]王守华﹒LED点阵电子显示屏系统的设计﹒应用设计：消费电子﹒今日电子2008年11月.6、指导教师意见：指导教师（签名）：年月日7、本科毕业论文（设计）指导小组意见：系（院）（盖章）年月日说明：开题报告应在教师指导下由学生独立撰写。在第8学期1-2周内完成，交指导教师审阅，并接受学校和系（院）检查。