1、项目申请书姓 名 班 级 学 号 项目名称：基于单片机16*16汉字点阵显示 内容提要： 现代信息社会中，作为人-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更有很好的发展。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，预计在未来的几年的发展中，全彩色LED显示屏在户外广告媒体中会越来越多的代替传统的灯箱、霓虹灯等产品，体育馆的显示方面全彩色LED显示屏更会成为主流产品。全彩色LED显示屏的广泛
2、运用应用会是LED显示屏产业发展的一个新的增长点。 在短短十来年中，LED点阵显示屏就以高亮度、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成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，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。 此次设计是基于单片机16*16汉字点阵显示，主要可以分为五个部分：电源部分；以单片机AT89S52为控制核心部分；用74HC138译码器与74HC595组成数据处理部分；利用三极管驱动与四个8*8点阵组成显示部分；由单片机WT588D构成语音模块。该设计能实现数据换屏、翻转、滚动等多种花样，同时，可以有背景音乐输出
3、。 技术路线和技术关键： 1、 查阅资料，了解更多的点阵知识；2、市场调查，掌握产品在市场的需求与发展前景；3、购买元器件；4、做出产品硬件电路；5、调试电路。 技术关键是点阵驱动电路、单片机控制电路。 应用前景： 该产品是以一种小礼物出现在人们的眼中，以新颖为主。在现在社会中，小礼物供不应求，可以互赠朋友、同学等。指导老师意见：同意签名：5 月5日教研室意见：同意签名：5月5日 开题报告姓 名学号班级项目名称基于单片机16*16汉字点阵显示 主要研究（设计）内容：1、 采用51单片机作为微控制器；2、 通过4个8*8的点阵LED进行文字显示；3、 运用74HC138译码器与74HC595作为
4、数据处理；4、 运用单片机WT588D构成语音模块。方法及其预期目的：该设计能实现数据换屏、翻转、滚动等多种花样，同时，可以有语音输出。项目特色和重点难点： 该产品适用范围广泛，并具有工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定等优点。其重点难点是点阵屏的驱动电路和单片机控制电路。课题进度计划：5.13-5.18 提交项目申请书和开题报告5.19-5.24 用proteus isis软件对电路进行反复仿真分析5.25-6.7 做出硬件电路板6.8-6.14 电路调试6.15-6.18 答辩PPT的制作指导教师意见：同意开题 指导教师签字：5 月18 日前 言LED点阵显示屏作为一种新兴
5、的显示器件,是由多个独立的LED发光二极管封装而成。LED点阵显示屏可以显示数字或符号, 通常用来显示时间、速度、系统状态等。本设计是1个16*16点阵LED电子显示屏的设计。整机以美国ATMEL公司生产的40脚单片机AT89S51为核心，介绍了以它为控制系统的LED点阵电子显示屏的动态设计和开发过程。通过该芯片控制两个行驱动器74HC138和两个列驱动器74HC595来驱动显示屏显示。该电子显示屏可以显示各种文字或单色图像，全屏能显示1个汉字，采用4块8*8点阵LED显示模块来组成1个16*16点阵显示模式。显示采用动态显示，使得图形或文字能够实现静止、移入移出等多种显示方式。同时，还有背景
6、音乐播放。文中详细介绍了LED点阵显示的硬件设计思路、硬件电路各个部分的功能及原理、相应软件的程序设计，以及使用说明等。目 录前言1第一章 绪论31.1问题提出31.2课题背景4第二章 功能要求及方案论证62.1功能要求62.2显示模块方案论证62.3数据传输方案论证9第三章 系统硬件电路的设计113.1单片机系统及外围电路113.2列驱动电路133.3行驱动电路163.4 MP3播放模式193.5 电源20第四章 系统程序的设计214.1 C语言程序22第五章 调试及性能分析325.1 开发环境介绍325.2 系统调试32第六章 实物展示346.1 点阵屏显示34第七章 总 结352第一章
7、绪论1.1问题提出LED显示屏分为数码显示屏、图文显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组成。LED数码显示屏的显示器件为7段数码管，适于制作时钟屏、利率屏等，显示数字的电子显示屏。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：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。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、
8、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。近年来，单片机已经成为科技领域的有力工具，人类社会生活的得力助手。它的广泛应用，不仅仅体现在工业控制、机电应用、智能仪表、实时控制、航空航天、尖端武器等行业和领域的智能化、高精度化，而且在人类日常生活中也随处可见它的身影。目前，单片机正朝着高性能和多种方向发展，其趋势将进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展，其功能也将越来越丰富，速度也越来越快，甚至有些方面并不逊于ARM或DSP。3随着LED显示屏在广告传媒领域逐渐崭露头角，其控制系统也如雨后春笋，层出不穷。由于它的控制系统均是基于嵌
9、入式微处理器开发，所以单片机在其中也占有一席之地。但是，由于LED显示屏控制较复杂，特别是对于显示特殊效果，如循环移动、覆盖霓虹灯效果，要求处理器运算速度快、执行效率高，所以很多控制卡生产厂家采用高端嵌入式系统进行设计。这样做虽然能在一定程度上提高数据处理速度，但是并不能完全满足所有显示效果要求，而且开发和产品成本也会随之成倍增加，甚至由于其设计不当可能在显示时出现抖动、闪烁、重影等现象。归根结底，LED显示屏控制卡的设计中硬件是一方面因素，同时还要考虑到显示数据组织方式，通过软硬件结合的方法才能设计出一款性价比较高的控制卡。本论文提出基于普通51系列单片机实现LED显示屏控制的原理及方法。1
10、.2课题背景 LED显示屏的发展可分为以下几个阶段： 第一阶段为1990年到1995年，主要是单色和16级双色图文屏。用于显示文字和简单图片，主要用在车站、金融证券、银行、邮局等公共场所，作为公共信息显示工具。 第二阶段是1995年到1999年，出现了64级、256级灰度的双基色视频屏。视频控制技术、图像处理技术、光纤通信技术等的应用将LED显示屏提升到了一个新的台阶。LED显示屏控制专用大规模集成电路芯片也在此时由国内企业开发出来并得以应用。 第三阶段从1999年开始，红、纯绿、纯蓝LED管大量涌入中国，4同时国内企业进行了深入的研发工作，使用红、绿、蓝三原色LED生产的全彩色显示屏被广泛应
11、用，大量进入体育场馆、会展中心、广场等公共场所，从而将国内的大屏幕带入全彩时代。 随着LED原材料市场的迅猛发展，表面贴装器件从2001年面世，主要用在室内全彩屏，并且以其亮度高、色彩鲜艳、温度低的特性，可随意调整的点间距，被不同价位需求者所接受，在短短两年多时间内，产品销售额已超过3亿元，表面贴装全彩色LED显示屏应用市场进入新世纪。为了适应2008年奥运会的“瘦身”计划，利亚德开发了表面贴装双基色显示屏，大量用于训练馆和比赛计时计分系统。在奥运场馆全彩屏方面，为紧缩投资，全彩屏大部分采用可拆卸方式，奥运期间可作为实况转播工具，赛事结束后可用于租赁，作为演出、国家政策发布等公共场合应用工具，
12、通过这种方式可尽快收回成本。 单片机可以从以下几个方面分类： （1）按应用领域可分为：家电类、工控类、通信类和个人信息终端类等； （2）按通用性可分为：通用型和专用型；（3）按总线结构可分为总线型和非总线型。第二章 功能要求及方案论证2.1功能要求 本方案设计一个电子显示屏，具体要求满足以下条件： （1）要求采用51单片机作为微控制器； （2）通过四个16*16的点阵LED进行文字显示； （3）在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足、稳定、清晰无串扰；（4）文字内容显示运用换屏显示方式；（5）显示字体时，有背景音乐播放。如下图2-1所示为本设计中的16*16点阵模块实物图图2-1 16*1
13、6点阵模块实物图2.2显示模块方案论证四个8*8的点阵构成一个16*16的点阵。行和列的交叉处有一个LED，共由256个LED构成，如果LED的阳极与行相连，而阴极与列相连，那么只要给该LED对应的行以高电平，列以低电平，那么对应的LED就发光。图2-2画出了室内直插式8*8点阵双基色LED模块实物图。这种模块由64个发光LED芯片以8*8的形式构成一个正方形模块，然后用2列8针引脚将内部电路接口引出，供驱动电路使用。图2-2 LED 点阵显示原理图行对应的给LED的阳极，先给第一行以高电平，如果送给16列的代码为EFFF，则第一行的第4个LED被点亮，再给第二行以高电平，如果送给16列的代码
14、为EF07，则第二行的第4、9、10、11、12、13个被点亮，接着给第三行以高电平，同时给列以驱动代码，这样不断地进行行行的扫描，只要速度够快，由于人的视觉暂留作用，就不会感觉到明显的闪烁感。点阵上会看到一个清晰的“机”字。如图2-3所示，为8*8点阵结构图图2-3 8*8点阵结构图 LED数码管结构简单，价格便宜。本文所述的是LED的数据显示方式，这种方式通常使用8段LED或者16段LED。在实际应用中，点亮LED数码管的方式有静态和动态2种方法。本文以8段LED数码管作为示例来论证方案。（1）静态显示方式静态显示方式，即8段LED数码管在显示某一个数码时，加在数码管上的段码保持不变，直至
15、换显其他数码为止。这样数码管的每一段均应由一条输出线来控制，每显示以为数码需要8根输出线，当N位显示则需N*8根输出控制线。占用较多I/O资源。（2）动态显示方式为解决静态显示占用较多I/O资源的问题，在多位显示时通常采用动态显示方式，动态显示是将所有数码管的段码线对应并联在一起，由一个8位的输出口控制，每位数码管的公共端分别出一位I/O线控制。显示不同数码时，由位线控制各位轮流显示。位线控制某位选通时，该位应显示数码的段码同时加在段码线上，即每一时刻仅仅有一位数码管是被点亮的，当轮流显示的速度较快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，看起来就像所有位同时显示一样，这时，我们就能看到稳定的图像了。由于单片机的特性，我们
