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基于51单片机led显示屏的设计-工学学士毕业论文.doc
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2023-07-10
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基于51单片机led显示屏的设计-工学学士毕业论文.doc
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摘要
本文介绍了一款以 MSC-51 单片机为控制器的 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。并且可以通过级连的方式来扩大显
示屏幕的尺寸以达到增加显示内容的目的。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,MSC-51 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 16×64 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 RS—232C 通信标准来实现。所选
用的 MSC-51 单片机具有价格低廉程序写入方便的特点使得整个系统方便维护和检
修。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。
关键字:MSC-51 单片机;LED 点阵显示;软件设计;串行通信
Abstract
This paper introduces a design of the LED lattice display system base on MSC-51.
The system can display in both Chinese and English characters of the show and from top
to bottom and move around the magic show. And can be cascaded to expand the screen
size to achieve increased content purposes. The PC sends control commands and displays
code to microcontroller, MSC-51 receives control commands from PC and shows the
code, Driver module drives a 16×64-resolution LED lattice LED’s panel display scan
showed. Communication between PC and the microcontroller using RS-232C
communications standards. the characteristics that MSC-51 microcontroller is cheap and
could be coded conveniently makes the whole system Convenient to Maintenance and
Repair. 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: MSC-51; lattice LED’s panel display; serial communicatio
第 1 章 前 言
1.1 课题背景
1.1.1 选题背景
LED 显示屏是八十年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体,显示屏
由几万到几十万个半导体发光二极管像素点均匀排列组成。利用不同的材料可以制
造不同色彩的 LED 像素点。目前应用最广的是红色、绿色、黄色。而蓝色和纯绿色 LED
的开发已经达到了实用阶段。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。
在短短的十来年中,LED 点阵显示屏就以亮度高、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。
1.1.2 LED 显示屏的现状及发展趋势
(1)我国 LED 产业发展现状
我国的 LED 显示屏产业经过几年的发展,基本形成了一批具有一定规模的骨干
企业。据不完全统计,至 2008 年底,年度销售总额在 5000 万元以上的企业有 50 多
家,其销售总额达 20 亿元左右,占行业市场总额的 65%以上。全国从事 LED 显示屏
的各类企业有 1000 余家,从业人员近 20000 人,行业年度销售总额近 200 亿元人民
币,2006 年、2007 年的增长速度均保持 40%左右。在国内市场上,国产 LED 显示屏
的市场占有率近 100%,国外同类产品基本没有市场,北京奥运会主会场、上海世博
会的主会场、广州亚运会的主会场等的 LED 显示屏,均由国内代表企业中标。技术
水平相对领先,我国 LED 显示屏产业在规模发展的同时,产品技术推陈出新,一直保
持比较先进的水平。90 年代初即具备了成熟的 16 级灰度 256 色视频控制技术及无
线遥控等国际先进水平技术,近年在全彩色 LED 显示屏、256 级灰度视频控制技术、
集群无经线控制、多级群控技术等方面均有国内先进、达到国际水平的技术和产品
出现;LED 显示屏控制专用大规模集成电路也已由国内企业开发生产并得到应用。
LED 显示屏产业培养形成了一批 LED 显示屏科技队伍,在全国 LED 显示屏行业的从
业人数 20000 人中,科技人员有 9800 多人,将近 50%。LED 显示屏产业正成为我国
电子信息产业的重要组成部分,也是平板显示领域唯一立足国内形成的民族高科技
产业。
(2)LED 显示屏的发展趋势
现代信息社会中,作为人一机信息视觉传播媒体的显示产品和技术得到迅速发
展,进入高科技时代的显示技术将是平板显示的时代,LED 显示屏作为平板显示的
主导产品之一无疑会有更大的发展,并有可能成为二十一世纪平板显示的代表性主
流产品。高亮度、全彩化蓝色及纯绿色 LED 产品自出现以来,成本逐年快速降低,
已具备成熟的商业化条件。基础材料的产业化。使 LED 全彩色显示产品成本下降,
应用加快。LED 产品性能的提高,使全彩色显示屏的亮度、色彩、白平衡均达到比
较理想的效果,完全可以满足户外全天候的环境条件要求,同时,由于全彩色显示
屏价格性能比的优势,预计在未来几年的发展中,全彩色 LED 显示屏在户外广告媒
体中会越来越多地代替传统的灯箱、霓红灯、磁翻板等产品,体育场馆的显示方面
全彩色 LED 屏更会成为主流产品。全彩色 LED 显示屏的广泛应用会是 LED 显示屏产
业发展的一个新的增长点。未来 LED 显示屏会向着标准化、规范化,产品结构多样
化的方向发展。
(3)选题意义
该设计课题使我们能够掌握 LED 显示屏的基本显示原理和设计方法,对 LED 显示
屏这个行业有了较为深刻的了解和认识。并且对大学期间所学习的一些理论进行了
实践,使我们对所学过的理论知识有了新的认识。并且通过该设计课题掌握了 51 单
片机的的软硬件开发工具的使用方法,为以后从事相关行业的工作积累了实际工作
经验。目前我国的信息行业发展迅速,作为主要平面显示媒介的 LED 显示屏的作用
也越练越广泛,相关的从业人员也会越来越紧缺。但同时应该清楚的认识到我国的
LED 技术虽然发展迅速但和世界先进水平还有一定的差距。因此此课题不论是对自
己的就业还是对我国 LED 显示技术的发展都有非常现实与积极的意义。
1.2 论文主要内容
针对设计题目的特点,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 STC12C5A60S2 单片机为核心控
制器件,由串并转换器 74hc595 和锁存器 74LS373 为译码电路器件,三极管 8550
和 ULN2803 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。
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