基于单片机的LED

-附件2：大连民族学院“太阳鸟”计划项目申请书项目名称：基于单片机的LED多功能书写屏的设计与制作项目主研人：金相宇所在学院：机电信息工程学院学号：2012024108年级、专业：测控121班联系电话：[phone]E-mail:[e-mail]项目组成员：金相宇、柏合、李显凤项目指导教师：张秀峰申报日期：2014年06月18日大连民族学院学生处填表说明一、申请书按照表格的要求，逐项认真填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨，空缺处要填“无”。二、“所属学科”按一级学科列出，跨学科最多写三个。三、“项目组成员”人数原则上为3-5人。四、材料规格：用A4纸双面打印（复印），左侧装订。项目名称基于单片机的LED多功能书写屏的设计与制作项目性质□发明、设计□基础性研究√应用性研究□社会调研项目来源√自主立题□教师指导选题所属学科单片机应用方向项目组成员姓名学号院系、年级、专业项目中主要承担任务金相宇2012024108机电信息工程学院测控121单片机程序设计柏合2012024201机电信息工程学院测控122光笔测试模块的设计与制作调试李显凤2012024204机电信息工程学院测控122显示驱动、存储模块的设计与制作调试导师姓名张秀峰单位大连民族学院职务/职称副院长/副教授电话E-mail一、申请理由（包括项目背景及自身具备的知识、素质、能力和已参加过科研项目的条件）项目背景：随着信息产业的高速发展，LED点阵显示屏以其发光效率高、使用寿命长、色彩丰富以及工作性能稳定等优点，已广泛用于各种公共场合，成为信息传送的重要手段。对于现行的显示屏设计方案而言，想要更改显示屏的内容就必须要通过修改单片机的内部程序来完成，极为不便。而本次设计的LED书写显示屏，除了可以像普通显示屏一样作为信息输出设备，还可以通过光笔在显示屏上直接进行信息输入，使得普通的显示屏也具有了“手写”功能。基于工作室的实验环境，本团队提出了此项课题的研究。团队成员都是机电信息工程学院的在校本科生，对科学有较高的求知欲望。目前，团队成员已深入的学习过数电模电的相关课程，并且做过相关的课程设计，以及研究过钢轨检测、飞思卡尔智能车等项目。此次课题以集成电路为专业基础，通过对单片机的研究学习设计出一套完整的LED手写屏系统。此套系统中要求硬件设计的精确和程序算法的严谨与周密。目前，团队已有较好项目研究条件，有学校相关老师的支持，依托工作室的实验环境，特此申请此课题的研究。二、项目设计论证提要（限2000字以内）1．选题的理论意义和实际意义。现在市场上各类基于LED的显示屏较多，但大部分产品为单一模式的LED显示屏，其在显示内容的更换及显示屏的重组等方面都存在不便之处。但随着信息化社会的迅速发展，LED显示屏在向显示内容丰富，信息更改方便等方面发展。因此制作一款多功能的LED显示屏是非常有意义的。本研究即以AT89C51单片机为核心，采用串行输入、动态扫描技术，制作一款拥有PC机通信功能的模块化LED多功能显示屏。2．本课题研究的主要观点、主要内容和研究方法。2.1项目简介基于32×32点阵LED模块的书写显示屏，在控制器的管理下，LED点阵模块显示屏工作在人眼不易觉察的扫描微亮和人眼可见的显示点亮模式下；当光笔触及LED点阵模块表面时，先由光笔检测触及位置处LED点的扫描微亮以获取其行列坐标，再依据功能需求决定该坐标处的LED是否点亮至人眼可见的显示状态，从而在屏上实现“点亮、划亮、反显、整屏擦除、笔画擦除、连写多字、对象拖移”等书写显示功能。在点亮功能下当光笔接触屏上某点LED时，能即时点亮该LED；在划亮功能下当光笔快速划过时，能同步点亮划过的各LED，其速度要求2S内能划过并点亮40点LED；在反显功能下能对屏上显示的信息实现反向显示；在屏幕擦除功能下能实现对屏上所显示信息整屏擦除；在笔画擦除功能下，能用光笔擦除屏上所显汉字的笔画；在连写多字功能下，能结合自选的擦除方式，在30S内以划亮方式写出四个汉字且存入机内；在对象拖移功能下，能用光笔将选定显示内容在屏上进行拖移，先用光笔以划亮方式在屏上圈定欲拖移显示对象，再用光笔将该对象拖移到屏上另一位置；当光强改变时，能自动连续调节屏上显示亮度；当光笔连续未接触屏面的时间超过1-5MIN时，自动关闭屏上显示，并使系统进入休眠模式。该设计可以通过以下几个模块来实现：（1）、核心控制模块（2）、光笔检测模块（3）、显示模块（4）、点阵模块（5）、驱动模块整体框图：2.2研究方法单片机系统与数电、模电知识的综合应用3重点难点分析该设计的重难点是核心控制模块与光笔测试模块3.1核心控制模块系统实现的基础模块，是设计中的重点和难点所在核心控制模块是系统的大脑，控制着系统的所有输入输出、计算、判断与决策。“LED点阵书写显示屏”检测精度要求高且数据存储容量大，选择适合的控制模块，能确保其快速是实现稳定及达到系统要求的基本条件。使用STC系列单片机，该系列单片机是高集成单片机，功能和性能都要比51系列强大很多。比如STC11F32是1T单片机，速度是AT89S51的12倍。而且内部集成了内置振荡器和复位，EEPROM、ADC、PWM、四态I/O接口。但程序内涉及的分块比较繁琐复杂，算法需要极为精确，是本次设计的一大难点3.2光笔测试模块光笔测试模块采用光敏三极管，其工作原理与光敏二极管相似。但光敏三极管除了具有光敏二极管能将光信号转换成电信号的功能外，还有对电信号放大的功能。所以其灵敏度更高，响应时间快。但是三极管的参数选择与测试是一大难点三、特色与创新点（200字以内）本课题主要体现以下几方面的特色与创新点。1、实现了LED多功能显示，可以方便的对信息进行修改和输入；2、有效地节省了以修改程序来实现信息改变的时间，操作方便快捷；3、能够根据环境光强的变化，自动连续调节显示屏上显示的亮度，在生活应用中，有很强的实际意义。四、项目进度安排（查阅资料、选题、自主设计项目研究方案、实验研究、数据统计、处理与分析、研制开发、填写结题表、撰写研究论文和总结报告等）起止时间开展内容2014年6月至2014年7月学习所需要的基本知识，完成初步认识。2014年7月至2014年9月软件与硬件部分的设计。2014年9月至2014年10月仿真调试2014年10月至2015年1月硬件部分的制作与调试、总结资料、结题五、拟利用资源（实验室、研究所、实训基地、仪器设备、资料等）单片机原理与接口技术的书籍与资料关于LED显示原理的书籍与资料ＤＳＰ工作室等六、所需经费及使用计划（购置实验材料、试剂、药品、加工测试、图书资料、复印、调研、交通等经费开支）支出科目经费预算调研200资料费400交通费100购买相关芯片与元器件1000七、预期研究成果形式：1.□调查报告2.□研究论文3.□开发软件4.√设计5.√硬件研制；6.□申请专利7.□其他名称：基于单片机的LED多功能书写屏的设计与制作八、项目诚信承诺本项目全体成员慎重承诺，本项目研究将遵守学校有关规定，恪守学术规范，不抄袭他人成果，不弄虚作假，先诚实做人，再诚信做学问和研究，按项目研究进度保质保量完成各项研究任务。如有违规行为，愿承担一切责任，接受学校的处理。项目组成员签名：2014年6月18日导师意见：（从项目学术性、创新性、可行性、研究性、可操作性和成效性加以评价）该组成员分工明确,动手能强,能够积极合作学习,掌握学习,知识能力强,能够完成该项目.指导教师（签字）：年月日学院意见：学院负责人（签字）：（盖章）年月日学校主管部门意见：负责人（签字）：（盖章）年月日