【毕业设计】基于单片机的led显示屏设计.doc

1 绪论 随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到LED灯。在大型商场车站，地铁站以及各类办事窗口等越来越多的场所需要用LED点阵显示汉字或者图像。LED行业已成为一个快速发展的新兴产业，市场空间巨大，前景广阔。LED显示屏是利用发光二极管点阵模型或者像素单元组成平面的显示屏幕。不但拥有色彩丰富，组态灵活，能够适应室内外各种环境的特点，还具有发光效率高，使用寿命长的优势。LED显示屏经历了初期的不可更换显示内容，单色，双色的图文显示到如今的可随时更换显示内容，全彩色的视频显示，历经发展，LED显示屏得到了广泛的应用和发展。 LED点阵显示屏概述 目前，国内的LED点阵显示屏大部分是单显示，其显示的内容相对较少，显示花样较单一。一般在产品出厂时，显示内容就已经写入显示屏控制系统中的EPROM芯片中，当需要更换显示内容时就非常困难，这样使该类型的显示屏使用范围受到了限制。国内还有另一种LED显示屏——可编程序型LED显示屏，虽然增加了显示屏系统的编程能力，显示内容和显示花样都有所增加，但也存在着更换显示内容不便的缺点。随着社会经济的迅速发展，如今的广告牌都存在着显示内容丰富，信息量大，信息更换速度快的特点。因此传统的LED显示屏控制系统已经越来越不能满足现代社会的需要。而利用PC机通信技术控制LED显示屏，则具有显示内容丰富，信息更换更灵活等优点。LED点阵显示屏是通过PC机将要显示的汉字字模提取出来，并发送给单片机，然后显示在点阵屏上。单片机具有优异的性价比、体积小、可靠性高、控制功能强，广泛应用在智能仪表、机电一体化、实时过程控制、机器人、家用电器、模糊控制、通信系统等领域。 1.2 LED显示屏控制技术状况 LED汉字显示的控制系统主要有输入接口电路、信号控制、转换和数字化处理电路及其输出接口电路等，虽然包括的相关技术比较多，但关键技术是串行传输与并行传输技术、动态扫描和静态锁存技术等。 1.2.1 串行传输与并行传输技术 LED汉字显示屏的数据传输方式有串行和并行两种。，目前主要采用的是串行控制技术，即显示屏每个单元内部的不同驱动电路和各级联动单元之间，每个时钟只传送一位数据，此方式可有效减少显示单元的数据传输驱动元件，从而提高整个系统的可靠性和性价比。 1.2.2 动态扫描与静态锁存技术 LED汉字显示屏实现显示信息的刷新技术有动态扫描和静态锁存两种方式。安装在室内的显示屏一般宜采用动态扫描技术，也即是一行放光二极管共用一行驱动寄存器，根据共用一行驱动寄存器的发光二极管像素数目，可以分为1/4,1/16扫描等等。而安装在室外的显示屏大多使用静态锁存技术，也就是每一个发光一级管都对应一个驱动寄存器，这样就不需要分时工作，保证了每一个发光一级管的亮度占空比为100%。因为动态扫描法可以有效减少控制器的I/O口，应用广发，本毕业设计也采用动态扫描。 1.2.3 自动检测与远程控制控制技术 LED汉字显示屏的构成复杂，安装位置，供电、周围亮度、环境温度等条件都直接影响着显示屏的正常工作与否。所以，在LED汉字显示屏的控制系统中，不但需要对以上条件进行自动检测控制，还要实现能够远程对显示屏的亮度，色度，垂直位置，显示内容和工作方式的转换的控制。 2 总体方案论证及设计 本毕业设计要求利用单片机设计出LED汉字显示屏的控制系统，本设计由四个部分构成：LED点阵显示条屏（LED驱动模块）、译码驱动电路和移位寄存系统（数据存储模块）、单片机控制系统（PC机通信模块）。下面对各个模块的设计逐一进行论证比较。 2.1 LED驱动模块 方案一：采用静态锁存方式，每一个LED发光管的一端接至单片机的一个I/O口，另一端通过电阻连接到电源。此方案可以直接驱动LED，原理简单，驱动能力很强，LED的亮度也可以通过限流电阻进行适当的调节，非常方便，但此方案过于浪费单片机的I/O口，只适合适用于较小的系统。 方案二：采用动态扫描方式，通过三极管驱动并联在一起的LED发光管的一端（共阴或者共2端），LED发光管的另一脚连接通用I/O口，来控制LED亮灭。这种方法能同时驱动较多的LED，方式灵活，可以节省单片机的I/O口资源。 比较两种方案，本设计采用方案二。 2.2 数据存储模块 方案一：采用静态RAM存储需要显示的内容，尽管静态存储器具有存储内容大，传输速度快的优点，但是断电后，其存储的数据就会消失，所以不适合用于存储固定或者长时间不变的数据。 方案二：采用ROM存储需要显示的内容，ROM可以长时间的存储信息，并且掉电后数据不丢失，此种方案适合存储不变的数据。 方案三：采用串行EEPROM存储需要显示的内容。串行EEPROM技术几乎拥有了所