LED16*64点阵显示.doc

发布时间：2022-05-30 发布人：admin 分类：说明书资料大小：5.14M 资料格式：doc 举报版权申诉

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第1章绪论

1.1 课题背景

1.2 研究现状及发展趋势

1.3 论文主要内容

1.4 设计完成的工作

第2章LED点阵显示系统的设计方案论证

2.1 硬件部分方案论证

2.1.1主控制器件的选择

2.1.2 显示部分设计

2.1.4 温度采集部分方案选择

2.1.5 显示模块芯片的选择

2.1.6 串口通讯芯片的选择

2.1.7 电源模块的选择

2.1.8在线下载模块介绍

2.2 软件部分方案论证

2.2.1 单片机编程语言选择

2.2.2系统软件编译器介绍

2.2.3 上位机控制传输软件选择

第3章LED点阵显示系统设计功能分析

3.1 时间日期显示功能分析

3.2上位机软件设计介绍

3.3上位机功能介绍

3.3.1上位机设置时间、日期、星期功能分析

3.3.2上位机读取时间、日期、星期及温度功能分析

3.3.3上位机控制LED显示功能分析

3.3.4上位机控制串口开关功能分析

第4章LED点阵显示系统硬件设计

4.1 控制单元设计

4.1.1 主单片机控制系统设计

4.1.2 从单片机控制系统设计

4.2 主单片机单元设计

4.2.1 DS12887实时时钟硬件设计

4.2.2 DS18B20温度传感器硬件设计

4.2.3 RS232串行通信系统硬件设计

4.3 从单片机单元设计

4.3.1 显示单元设计

4.3.2 列驱动电路设计

4.3.3 行驱动电路设计

4.4 主从单片机间并行通信系统硬件设计

4.5 LED点阵显示系统硬件系统整体电路设计

4.6 LED点阵显示系统硬件实物图

第5章LED点阵显示屏系统软件设计

5.1上位机软件设计步骤说明

5.1.1上位机功能实现说明

5.2主单片机软件设计

5.2.1时间读写模块设计

5.2.2温度模块设计

5.2.3命令解析软件设计

5.2.4命令执行软件设计

5.3从单片机软件设计

5.3.1显示原理分析

5.3.2显示模式设计

5.3.3流动显示设计

5.3.3.1静态显示设计

5.3.3.2左移显示设计

5.3.3.3上移或下移显示设计

5.4 串口通信设计

5.4.1上位机与单片机串口通信

5.4.2 单片机与显示屏串口通信

5.4.3 自定义串口通信控制协议

5.4.3.1上位机对单片机的通信协议

5.4.3.2单片机对上位机的通信协议

5.5主从单片机间并行通信系统软件设计

第6章系统调试

6.1硬件调试及其注意事项

6.1.1 硬件静态的调试

6.1.1.1短路与虚焊检测

6.1.1.2上电测试

6.1.1.3串口调试

6.1.2 系统联合调试及结果

6.2调试结果分析

6.3 LED点阵显示系统的运行

结论

参考文献

致谢

附录1 部分上位机源程序代码

附录2 单片机与上位机通信源程序代码

附录3 DS12887 时钟日历源程序代码

附录4 从机扫描显示屏源程序代码

附录5 LED点阵显示屏系统设计PCB板图

湖南工业大学本科毕业设计（论文）摘要随着科学技术的快速发展，LED 点阵显示技术将在实际生活中的应用越来越广。本文设计了一套 16*64 点阵数字时钟显示系统，该系统是一种基于 AT89S52 单片机为核心的低成本、微型化的数字显示系统,它根据人眼视觉暂留原理, 以 DS12887 为时钟芯片, 应用单片机技术和动态扫描技术来显示时间日期等信息。该系统主要由主控制器模块、实时时间模块、显示扫描模块和上位机模块等四个模块构成。设计利用 MC-51 单片机系统的 I/O 口，使用标准 RS232 串口方式与上位机通信，使用读写外数据存储器方式采集和修改时间数据，使用串口移位寄存器方式将数据循环发送到显示屏，实现了上位机修改时间日期，上位机读取系统时间日期并显示在上位机软件中，上位机控制显示内容，LED 动态显示等功能。可实现时间显示，日期显示，闹钟显示，星期显示，时间日期等自动切换显示，文字信息显示等功能。通过硬件和软件的制作和调试，达到了上位机控制，数字时钟 LED 显示的预期效果。关键词：AT89S52 单片机， LED 点阵显示，数字时钟，串行通信 I

湖南工业大学本科毕业设计（论文） ABSTRACT Along with the science and technology fast development,the LED dot matrix display technology more and more will be in the Real life and technology application .This study introduces a 16 * 64 Dot Matrix Digital Clock Display System based on the AT89S52 single-chip computer as the core low cost and the microminiaturized Digital Display System. The system is based on human visual principle of temporary stay in order for the clock DS12887 chip, single-chip technology applications and dynamic scanning technology to display information such as time and date. The system is mainly includes the main controller module, real-time module, display module and the PC module. This design use the MC-51 single-chip microcomputer system of the I / O port, using a standard RS232 serial communication with the host computer, the use of external data memory read and write methods of data collection and revision of the time, make use of serial shift register circulatory sent data to display, implement the PC changes time and date, PC read the system date and time, displayed on the PC software, the host computer control display, LED dynamic display and other functions. Time and date can be unaided shown, alarm clock shows and week showed at different times , and time and date automatic switching display, text information display function and so on. Through production of hardware and testing of software, achieved the desired effect of the PC control, and LED digital clock display. Key words: AT89S52 Micro Controller Unit，lattice LED’s panel display ，Digital Clock，serial communication II

湖南工业大学本科毕业设计（论文）目录第 1 章绪论 ............................................................1 1.1 课题背景 ........................................................1 1.2 研究现状及发展趋势 ..............................................1 1.3 论文主要内容 ....................................................2 1.4 设计完成的工作 ..................................................3 第 2 章 LED 点阵显示系统的设计方案论证 ............................. 4 2.1 硬件部分方案论证 .................................................4 2.1.1 主控制器件的选择 ............................................. 4 2.1.2 显示部分设计 ................................................. 5 2.1.4 温度采集部分方案选择 ......................................... 6 2.1.5 显示模块芯片的选择 ........................................... 6 2.1.6 串口通讯芯片的选择 ........................................... 6 2.1.7 电源模块的选择 ............................................... 7 2.1.8 在线下载模块介绍 ............................................. 7 2.2 软件部分方案论证 .................................................8 2.2.1 单片机编程语言选择 ........................................... 8 2.2.2 系统软件编译器介绍 ........................................... 8 2.2.3 上位机控制传输软件选择 ....................................... 8 第 3 章 LED 点阵显示系统设计功能分析 .......................... 9 3.1 时间日期显示功能分析 .............................................9 3.2 上位机软件设计介绍 ............................................... 9 3.3 上位机功能介绍 .................................................. 11 3.3.1 上位机设置时间、日期、星期功能分析 .......................... 11 3.3.2 上位机读取时间、日期、星期及温度功能分析 .................... 12 3.3.3 上位机控制 LED 显示功能分析 .................................. 12 3.3.4 上位机控制串口开关功能分析 .................................. 12 第 4 章 LED 点阵显示系统硬件设计 .............................. 13 4.1 控制单元设计 ...................................................13 III

湖南工业大学本科毕业设计（论文） 4.1.1 主单片机控制系统设计 ....................................... 13 4.1.2 从单片机控制系统设计 ....................................... 14 4.2 主单片机单元设计 ...............................................15 4.2.1 DS12887 实时时钟硬件设计 ................................... 15 4.2.2 DS18B20 温度传感器硬件设计 ................................. 17 4.2.3 RS232 串行通信系统硬件设计 ................................. 17 4.3 从单片机单元设计 ...............................................18 4.3.1 显示单元设计 ............................................... 18 4.3.2 列驱动电路设计 .............................................. 19 4.3.3 行驱动电路设计 .............................................. 20 4.4 主从单片机间并行通信系统硬件设计 ...............................20 4.5 LED 点阵显示系统硬件系统整体电路设计 ........................... 21 4.6 LED 点阵显示系统硬件实物图 ..................................... 21 第 5 章 LED 点阵显示屏系统软件设计 ............................ 23 5.1 上位机软件设计步骤说明 .......................................... 23 5.1.1 上位机功能实现说明 .......................................... 25 5.2 主单片机软件设计 ................................................ 26 5.2.1 时间读写模块设计 ............................................ 26 5.2.2 温度模块设计 ................................................ 27 5.2.3 命令解析软件设计 ............................................ 29 5.2.4 命令执行软件设计 ............................................ 30 5.3 从单片机软件设计 ................................................ 31 5.3.1 显示原理分析 ................................................ 31 5.3.2 显示模式设计 ................................................ 32 5.3.3 流动显示设计 ................................................ 32 5.4 串口通信设计 ....................................................34 5.4.1 上位机与单片机串口通信 ...................................... 35 5.4.2 单片机与显示屏串口通信 ...................................... 35 5.4.3 自定义串口通信控制协议 ...................................... 36 5.5 主从单片机间并行通信系统软件设计 ................................ 37 第 6 章系统调试 ............................................. 39 IV

湖南工业大学本科毕业设计（论文） 6.1 硬件调试及其注意事项 ............................................ 39 6.1.1 硬件静态的调试 .............................................. 39 6.1.2 系统联合调试及结果 .......................................... 40 6.2 调试结果分析 .................................................... 41 6.3 LED 点阵显示系统的运行 .......................................... 41 结论 ........................................................ 43 参考文献 .................................................... 45 致谢 ........................................................ 46 附录 1 部分上位机源程序代码 ................................. 47 附录 2 单片机与上位机通信源程序代码 ......................... 50 附录 3 DS12887 时钟日历源程序代码 ........................... 52 附录 4 从机扫描显示屏源程序代码 ............................. 53 附录 5 LED 点阵显示屏系统设计 PCB 板图 ........................ 54 V

湖南工业大学本科毕业设计（论文）第 1 章绪论 1.1 课题背景 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……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[1]。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。 1.2 研究现状及发展趋势（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 1998 年底，年度销售总额在 1000 万元以上的企业有 20 多家，其销售总额达 6 亿元左右，占行业市场总额的 85%以上。全国从事 LED 显示屏的各类企业有 100 余家，从业人员近 6000 人，行业年度销售总额近 8 亿元人民币，1996 年、 1997 年的增长速度均保持 40%左右，1998 年略有回落。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，四十三届世乒赛主会场天津体育中心、京九铁路、北京西客站、首都机场、浦东机场等，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、 [1] 殷晓安,吴明亮. 基于单片机的 LED 点阵显示条屏控制系统设计[J].《世界科技研究与发展》2008,30(2):80-85. 1

湖南工业大学本科毕业设计（论文）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 6000 人中，科技人员有 2800 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，进入二十一世纪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[2]。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。 1.3 论文主要内容针对设计题目的特点，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 [2] 侯坤,徐志永. MCS—51 控制的 LED 点阵显示系统[J]. 《科技情报开发与经济》2006 ,16 (14): 56-60. 2

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