基于单片机的点阵式LED设计_开题报告

大学毕业论文开题报告学生姓名：学号：学院、系：机电工程学院控制工程系专业：探测制导与控制技术论文题目：点阵式LED广告牌设计指导教师:2011年2月27日毕业论文开题报告1．结合毕业论文情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文献综述一、研究背景及意义随着社会文化的不断发展，广告牌扮演着越来越重要的宣传角色，不论是汽车站，火车站，股市交易市场，还是学校都离不开它，然而传统的霓虹灯广告牌不论是在显示效果、耗电量还是可修改性上都无法满足当前社会的需求，传统的霓虹灯广告亟待改进。由于单片机技术的不断发展和高亮度LED发光管的出现,使得大屏幕高亮度电子广告屏成为可能。与传统的显示设备相比，LED显示设备具有明显的优势：LED屏色彩丰富，显示方式变化多样、亮度高；LED屏可以随意修改显示内容；LED显示屏可用来与计算机屏幕同步。另外，它以其超大画面、超宽视觉、灵活多变的显示方式等独居一格的优势，广泛应用于金融证券、银行利率、商业广告、文化娱乐等方面。二、国内外研究状况基于FPGA硬件LED点阵汉字滚动显示,以某种基于FPGA器件EP1C6Q240C8硬件及VHDL语言设计的LED点阵汉字滚动显示为例，该系统采用一种32路动态分时扫描技术，将4个8x8阵列的显示模块采用串行级联的方式构成一个32行8列的扫描结构，两个74LS154和一个反相器配合FPGA中的行扫描控制模块共同完成点阵显示模块的行扫描控制。FPGA中的只读存储器ROM中保存了要显示的多幅图像的数据,并以8位的数据宽度输出到LED阵显示模块的列端，配合行扫描控制共同完成显示[1,2]。基于ARM嵌入式处理器提出一种采用CPLD技术开发LED显示控制系统的设计，可实现全彩LED显示屏控制系统。以某种小型可脱机播放的彩色视频系统为例，对其视频系统的主要功能和技术指标归纳为：1、LED显示屏的分辨率:128行x256列；2、LED显示屏的刷新率:7OHz；3、实现灰度显示，灰度级为256级；4、LED显示屏的基色:R(红)、G(绿)、B(蓝)；5、系统控制器必须支持一般显示屏所需的与上位机实时通讯和全部显示功能[3]。同时，某基于ARM嵌入式系统的LED点阵，使用并行总线DMA数据传输技术简化了LED显示系统的软硬件设计，降低了系统成本，取得了很好的显示质量。在22.184MHz的系统时钟下，512×256单色点阵屏显示帧频达到250Hz，平均120ns传送1个字节，达到了使用单CPU系统代替多机系统控制LED显示系统的目的[4，5]。基于AVR单片机设计的LED显示屏，根据某16×16点阵设计实例，其一个LED点亮所需的驱动电流大约为10~20mA，由于各列LED并联，所以行驱动至少要提供16×10=160mA的电流；由于同列LED串列，所以列驱动只需提供本列的驱动电流即可，即大约10mA[6,7]。因此，该实例提出，最常用的驱动方法就是选用三极管扩流，其硬件说明为：74LS154为4/16译码器、低电平译中，作为16行的行选通信号；74LS595为8位可级联的串入并出的移位寄存器，所以在该实例中需要两片74LS595级联，作为16列的选通信号，通过AVR单片机来控制74LS595移位寄存器和74LS154译码器即可完成16×16点阵LED的驱动[6]。基于单片机AT89C51对广告显示屏系统进行系统的设计，以某双汉字LED广告牌为例，认为LED驱动模块是LED显示屏设计的关键部分,驱动电路设计的好坏直接关系到LED显示屏的亮度、稳定度等重要指标，其设计中LED的驱动是采用三极管和74LS154实现的，系统中驱动电路由74LS154和三极管组成，LED的行扫描端接到单片机89C51的P0口,列扫描端接置三极管的发射极[9]。为满足视觉暂留要求,若使用点扫描方式,其扫描频率必须大于16×64=1024Hz,周期小于1ms；若使用行或列扫描,则频率必须大于16×8=128Hz,周期小于7.8ms[8]。某汉字滚动显示器，在提供有1kHz时钟的实验板上，利用该时钟进行扫描,使每行扫描时间为1ms,实验结果显示亮度合适[2]。通过某基于单片机LED显示屏的汉字显示实例，扫描汉字“大”，由于单片机的总线为8位，其将一个字需要拆分为4个部分，即上下左右，分别由8×8点阵组成，可以得出汉字“大”的扫描代码数组里的值[10，11]。根据某8×8LED点阵模块设计的显示实例，使用动态扫描时显示方式采用复用技术，即如果P路复用，则每P个像素需要一套驱动电路，单个像素仅需n×m/P套驱动电路，且在动态扫描时，P越大，驱动电路越少，成本越低。同时，该实例程序主要由主程序与清屏、查表、送数、循环扫描、延时几个部分组成。根据该程序，如果想显示更多的汉字,只需将汉字计数寄存器中的参数重新设置即可实现。同理,根据所显示的内容,也可设计实现任意汉字动态字符滚动的显示方式,丰富显示效果[12~15]。根据以上参考文献可以得出，虽然FPGA、AVR以及ARM均可作为LED显示屏的控制器，但根据本次设计任务而言，使用89C51单片机不仅可以降低外部电路设计难度与硬件成本，而且其完全满足设计要求。通过使用单片机控制点阵式LED广告牌的设计，可以加深自身对相关芯片的应用技能，锻炼自身理论知识学习和实际设计相结合的能力。参考文献:[1]张旭,朱志甫.基于FPGA的LED点阵显示系统的设计.湖南农机，2010，37（5）：41~42[2]孙振华,唐征兵.基于FPGA控制的LED汉字滚动显示器设计.现代电子技术,2010,(13):152~155[3]王丽萍,周珍艮.ARM在LED显示控制系统中的应用与设计.铜陵学院学报，2010,(4):62~63[4］Zhangmingbo．DesignofmatrixLEDdisplaysystembaseinMCU.EmbeddedSystem&SOC,2007,2(2):85~86[5]葛超,张景春,孙艳彬.基于ARM嵌入式系统的LED点阵屏设计.液晶与显示，2010,25(5):743~746[6]张堔,耿标.16ｘ16点阵LED的设计.高科技产品研发,2010,(8):64[7]花海安.点阵LED显示屏的设计与实践.江淮水利科技,2009，(3):20~21[8]龙安国.基于单片机的LED汉字显示屏设计与制作.现代电子技术,2007,30(13):186~188[9]季晓芳.双汉字16×16LED点阵广告屏的制作.安徽水利水电职业技术学院学报,2010,(10):60~61[10]阳进.基于单片机的LED显示屏的汉字显示.中国科技信息,2005,(12):112[11]翟淑霞.基于单片机的LED显示屏的汉字显示.今日科苑,2006,(9):114[12]刘永军.单片机控制LED点阵显示原理及Proteus仿真.电脑知识与技术，2010,27(6):7651~7653[13]罗云松，于娟.基于Proteus的单片机点阵LED汉字显示.机械与电子，2009，(17):60~61[14]杨延宁,刘立军,张志勇.基于Proteus的单片机汉字点阵显示设计.液晶与显示,2009,24(1):98~102[15]钟蔚,袁臣虎,林志贵.点阵式LED滚动汉字显示屏的Proteus仿真设计.微计算机信息，2008,24(62):106~107毕业论文开题报告２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：一、本课题要研究的内容与解决的问题：对点阵式LED广告牌进行整体性设计，也就是利用单片机通过驱动模块控制点阵式LED显示模块，其中，LED驱动模块的设计是本课题首要解决的问题。二、本课题的研究手段：利用单片机对整个系统进行总体控制，进行显示所要显示的字符。其中显示字模数据由单片机输入显存，点阵的点亮过程有程序控制，由驱动电路完成，点阵采用单色显示，该显示器电路的特点是：点阵的动态显示过程占用时间比较短，亮度比较高，而且亮度可以改变电阻进行调节。其相关的设计结构图为：1、对于单片机的I/O口连接电路而言，P1口作为连接74HC154的片选使能和译码数据端，P0作为连接74HC595的时钟端、数据端、清零端和使能端的分配。按键用P2口P2.0、P2.1、P2.2分别实现点阵屏停止移动，开关显示和速度的加减功能。2、LED驱动模块采用动态扫描方式，通过三极管驱动并联在一起的LED发光管的一端，LED发光管的另一脚接通用I/O口，控制其亮灭。其中，行驱动使用74HC154芯片，列驱动使用74HC595芯片。该方法能驱动较多的LED,控制方式较灵活,而且节省单片机的资源。毕业论文开题报告指导教师意见：指导教师：2011年3月10日所在系审查意见：系主任：2011年3月13日