LED点阵汉字显示屏的设计与实现.doc

目 录摘 要1ABSTRACT2前 言3第一章绪 论41.1 课题的内容41.2 课题的内容41.3 开发目标51.4 课题的意义5第二章 背景知识62.1 单片机应用概述62.2 LED显示屏介绍7第三章 硬件设计83.1 概要设计83.2 系统原理及器件选用103.3 硬件连接及分析14第四章 单片机方程序设计164.1主程序设计164.2串行通信子程序设计174.3串行移动的子程序204.4显示子程序设计22第五章 PC机方程序设计275.1汉字字库的提取275.2串口通信的简介与软件设计285.3 PC机方软件界面32第六章 总结与展望336.1 课题总结336.2 进一步开发的展望33参考文献34致 谢35摘 要本文介绍了LED点阵汉字显示屏的设计与实现过程。文中从显示原理和显示屏驱动电路设计，到计算机软件的全部过程都分别做了分析和阐述，并给出了整套系统的解决方案。该系统以单片机为主来控制整个系统的运行，采用动态扫描方式驱动显示屏主要包括三大部分：底层硬件的设计、硬件驱动程序设计、PC机方的主控程序。显示屏的驱动电路设计是整个系统的关键，它的质量优劣直接关系到显示的效果和系统的稳定性。如何获得最优良的显示效果，如何降低硬件借口复杂度提高系统稳定性，如何降低硬件成本等一系列问题成为设计显示屏系统的重点。显示屏的控制板是整个显示系统的中枢机构，它是衡量系统的性能的重要指标。它不仅仅是简单的文字显示功能，而且要表现各种各样的显示效果，还要配合计算机来更新显示信息。计算机端的软件是控制整个系统的运行控制和信息的加工，它包括信息点阵的提取、参数的设置和信息的传输。关键字：LED点阵显示屏，驱动电路，点阵信息作者：李娟梅指导老师：王宜怀ABSTRACTThis article introduces how to design and make a display screen system of LED. And the article separately describes the principle of displaying, the design of drive circuit, the application on the computer and figure out the scheme of the whole system.The primary part of system is MCU which controls system running and adopts dynamic scan methods to drive screen. The system includes the design of bottom hardware, the driver application and control application on the computer. The driver circuit is the key in the system, whether it is adaptive decides the effect of display and the stability of the system. The emphases to design this system is , how to get the most optimal effect of display, how to debase the complexity interface of hardware and improve the stability, how to reduce the costs and so on. MCU is the nerve center of the whole system, and it decides performance of the system. It not only displays the characters, but also controls the mode for displaying and cooperates with computer to update the characters to show. The application on the computer controls the function of system and processes the information that means pick up the matrix information, sets up the parameter and transmits the information.Keywords: LED display screen, the driver circuit, matrix information Written by Li JuanmeiSupervised by Wang Yihuan前 言LED点阵显示屏是集微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的大型显示屏系统。它以其色彩鲜艳，动态范围广，亮度高，寿命长，工作稳定可靠等优点而成为众多显示媒体以及户外作业显示的理想选择。同时也可广泛应用到军事、车站、宾馆、体育、新闻、金融、证券、广告以及交通运输等许多行业。目前大多数的LED点阵显示系统自带字库。其显示和动态效果(主要是显示内容的滚动)的实现主要依靠硬件扫描驱动，该方法虽然比较方便，但显示只能按照预先的设计进行。而实际上经常会遇到一些特殊要求的动态显示，比如电梯运行中指示箭头的上下移动、某些智能仪表幅值的条形显示、广告中厂家的商标显示等。这时一般的显示系统就很难达到要求。另外，由于受到存储器本身的局限，其特殊字符往往难以显示，同时显示内容也不能随意更改。因此就提出了一种利用PC机和单片机控制的LED显示系统通信方法。该方法可以对显示内容进行实时控制，从而实现诸如动态显示效果。同时用户也可以在PC机上进行显示效果的预览，显示内容亦可以即时修改。本文的结构如下：第一章介绍了开发系统的目标、任务以及实现LED点阵系统的意义。第二章简要讲述了单片机和LED点阵显示屏的相关的背景知识。第三章主要介绍了系统的硬件设计和原理。第四章介绍了单片机方的程序设计。第五章介绍了PC机方的程序设计。第六章总结了本课题并提出了后续的工作内容。绪 论1.1 课题的提出单片机的出现将近有三十年的历史，在我国得到广泛应用和推广也有二十多年了，可以说单片机技术已成为当今科学技术现代化的重要工具。单片机课程是实践性和实用性很强的专业课，而在单片机教学过程中，实验的例子都是针对单片机的各个模块，或者是连接有一两个其它芯片的简单实验，相互间并没有太多关联，需要设计一个综合性的应用系统加强对单片机技术的理解。因此，通过LED点阵显示屏系统的制作而去了解系统设计的流程，对系统开发有宏观的把握。而近年结合了单片机技术的LED点阵显示屏由于内容更新方便、显示方式多样和视觉效果理想，倍受用户欢迎。可见，制作LED点阵显示屏有更多的现实意义。本课题制作一个可显示3个汉字(48*16点阵)的大LED点阵显示屏，目的是可以用于实验室内上课时，在每个实验桌上显示学生姓名，也可以提供教学演示使用。1.2 课题的内容本课题的主要内容是设计一个LED点阵显示屏系统，在PC机方提供一个输入界面，供用户输入需要显示的汉字。PC机程序将待显示的汉字字模(点阵数据)通过串行口送往以单片机为核心的LED点阵显示屏系统。具体来说，课题要实现的内容包括如下几个方面：(1) LED点阵显示屏的硬件设计，硬件设计首先要进行系统的规划，在分析确定好功能需求后再选择性价比高的通用元器件，必要时要对各个没有把握的器件或模块进行搭试、功能检验和性能测试。从模块到系统找到相对优化的方案。(2) 单片机在LED点阵显示系统中主要负责数据的接收，存储和扫描显示LED点阵屏。(3) PC机方的程序设计主要有两个方面：一个是对汉字字库的提取显示；另一个是串口通信，主控计算机对显示屏的控制显示功能主要是通过计算机的串口实现。此外，PC机方还要完成文字的预显功能。(4) 进行软硬件综合测试。1.3 开发目标本课题的开发目标主要包括如下三个方面：(1) LED点阵显示屏的外壳要求美观，显示要稳定：显示电路采用串行驱动的方式；LED点阵屏用逐行扫描的方式，即从屏幕的第一行开始顺次扫描到最后一行，这样整个屏幕不会随着屏幕扩展而降低刷新频率，造成图文显示的闪烁。(2) 单片机方要求尽量使用MC68HC08JL8的功能，减少外围元件的使用：本系统所使用的是MC68HC08JL8，其I/O口数量、RAM和FLASH的大小都能满足LED点阵显示屏的设计要求。(3) PC方界面要求美观，操作方便：PC方的程序是用VB实现的，可以由用户输入想要显示的文字，控制显示的方式，此外，还有文字的预显功能，简单明了，易于操作。1.4 课题的意义(1) LED在通讯产品、显示器、车用和照明等方面有着广泛的用途，尤其是LED点阵显示屏，它的制作已经形成一种产业，正处于高速发展中，而且LED点阵显示屏的制作有相当的技术含量，特别是大型全彩色视频显示屏集中了多级灰度视频控制技术