毕业设计论文开题报告基于单片机的双色LED点阵的.doc

本科毕业设计(论文)开题报告浙江师范大学本科毕业设计(论文)开题报告学 院行知学院专业电子信息工程学生姓名学号08226166指导教师职称讲师合作导师职称论文题目双色LED汉字显示系统设计一选题背景和意义LED显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕。它具有高清晰度、色彩鲜艳、视角大、工作稳定、寿命长、低功耗等优点。1并广泛的应用于公交汽车，码头，商店，学校和银行等公共场合的信息发布和广告宣传。LED显示屏经历了从单色，双色图文显示屏到现在的全彩色视频显示屏的发展过程，自20世纪八十年代开始，LED显示屏的应用领域已经遍布交通、电信、教育、证券、广告宣传等各方面2。在信息社会中，LED显示屏是作为人机信息视觉传播媒体的显示产品和技术迅速发展，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息3。近年来，由于半导体材料的制备和工艺逐步成熟和完善，超高亮度的R、G、B LED的商品化，全色LED平板显示可以适用于室内外各种目的的应用。4本设计是基于AT89C52单片机的一种适用于室内的LED电子显示屏设计。LED显示可以很方便地在单片机系统中使用，并且和单片机的接口比较容易设计，可以在单片机的控制下进行包括汉字在内的多种图像显示，在某些需要传输信息的场合，LED显示的使用能大大简化人工操作，实现单片机资源的有效利用5。显示内容可以实现汉字的循环显示、上下左右滚动显示。考虑到所需原件的易购性，本设计实用8*8的点阵发光管模块，组成16*16发光点阵，显示待定的中文、字符及数字。导体发光二极管（LED）作为第三代导体照明光源。这种产品具有很多梦幻般优点：（1）光效率高：光谱几乎全部集中于可见光频率，效率可达到80-90%。而光效差不多的白炽灯可见光效率仅为10-20%.(2)光线质量高：由于光谱中没有紫外线和红外线，故没有热量，没有辐射，属于典型的绿色照明光源。（3）能耗小：单体功率一般在0.05-1W，通过集群方式可以量体裁衣的满足不同的需求，浪费很少。以其作为光源，在同样亮度下耗电量仅为普通白炽灯的1/8-1/10。（4）寿命长：光通量衰减到70%的标准寿命是10万小时。一个半导体灯正常情况下可以使用50年，即使长命百岁的人，一生最多也就用2只灯。（5）可靠耐用：没有钨丝，玻璃壳等容易损坏的部件，非正常报销率很小，维护费用极为低廉。（6）应用灵活：体积小，可以平明封装，易开发成轻薄短小的产品，做成点、线、面各种形式的具体应用产品。（7）安全：单位工作电压大致在1.5-5V之间，工作电流在20-70mA之间。（8）绿色环保：废弃物可回收，没有污染，不像荧光灯一样含有汞成分。（9）响应时间短：适应频繁开关以及高频运作的场合。（10）节能：LED灯具电光转换率高，LED日光管比传统日光省电75%-80%，寿命长，采用LED发光二级管作为光源寿命长达6万小时，是传统日光灯管寿命的10倍。没有叠影，不会产生眩晕，LED日光灯管PC壳经过特殊处理和LED光源的特殊排列方式根本上解决了这两大问题。近年来，由于LED市场不断扩大，国际高亮度LED市场从1995年起每年以58.5%的平均速度高速增长，行业进入了迅速反战阶段。很多照明也巨头瞄准了巨大的市场潜力，纷纷改变经营策略，向LED领域迈进，一时间，市场上出现群雄逐鹿的局面6。二、国内外研究现状、发展动态随着全球能源的日益枯竭，地表温度的不断上升，人类节能环保意识的逐步加强，具有节能环保概念的LED产业目前繁华似锦，在全世界都大放异彩。在欧洲由于欧洲人的环保和节能意识比较成熟，采用环保产品的接受度较高，加之欧盟最早提出的淘汰白炽灯的相关法律已经开始实施，各国政府在节能灯和LED灯的应用领域纷纷推出了补贴计划（补贴额达到了产品价格的30%55%），因此在全球领域，欧洲市场在LED照明方面的应用普及和推广率是较高的，目前在欧洲一些主要国家的超市已经开始有大批量的销售10W以下的LED灯泡及射灯类产品，欧洲照明巨头飞利浦和欧司朗已经在2010年法兰克福照明展上大规模亮相其应用产品系列，并开始了市场渠道的建设和推广。在技术上由于欧盟国家在制定统一标准时经常由于各国的利益和出发点不同，造成很多制度和规范出台较为迟滞，目前欧洲相关的市场准入标准和技术门槛相对宽松，CE在针对固态光源（SSL）方面的技术修订草案至目前仍然大部分参照传统光源的一些技术要求，并未有较大的改动。由于欧盟国家在制定统一标准时经常由于各国的利益和出发点不同，造成很多制度和规范出台较为迟滞，目前欧洲相关的市场准入标准和技术门槛相对宽松，CE在针对固态光源（SSL）方面的技术修订草案至目前仍然大部分参照传统光源的一些技术要求，并未有较大的改动。在美洲由于金融危机的影响，美国人开始拿起计算器斤斤计较其支出费用，对于LED照明产品价格高于传统照明的现实，一向出手大方的美国有些犹豫和观望，因此在各大市场和超市暂时还看不到LED照明应用产品上架和大规模的推广，偶尔零星能看到的也只是一些低电压的手电筒和小夜灯类的产品。在技术上美国人在市场准入方面非常严格，除了能源之星标准以外，针对固态光源的UL标准草案也在制定和陆续出台，同时还伴随着其他准入标准也在陆续制定和协商中，虽然LED应用产品被欧美做芯片的公司忽悠的风生水起，大有立刻扑向全世界消费市场的势头，但由于UL等认证费用的高昂和繁琐，LED固态照明市场在北美市场的真正启动估计将在2012年以后。在亚洲地区超高亮度的LED蓝光技术是由日本人于八十年代搞出来的，所以日本社会对LED照明应用抱有全世界最高的热情，所以日本市场对LED应用的支持力度非常大，随着近些年政府强力推出积分换购LED产品的计划，LED产品在日本市场的销售增长率一直遥遥领先于其他国家；而对于韩国和台湾地区由于拥有较为成熟的半导体制造和研发技术，目前全世界70%的中高端LED芯片制造都是在这个区域完成的，就连日本日亚西铁城欧司朗美国bridgeluxsemileds等几乎大部分都是在台湾代工生产的。目前在中国随着节能减排压力的增大，中国政府已经在2007年前后启动了对LED产业的各种扶持政策和措施，现在已经具备规模或即将具备规模的上游中低端芯片生产企业已经超过了三十家，而以中低端封装产品为主体的企业大部分集中在珠三角和长三角地区，其产能已经占据了全世界总产量的60%,而下游终端应用产品则更加庞大，估计仅深圳地区的LED大大小小的封装和应用企业就高达近3000家，随着政府政策的进一步误导，内地招商引资的浮夸风气，加上大型国企上市企业、风投以及有钱老板的推波助澜，LED企业现在已呈现出风起云涌，前赴后继的强大势头，各位行内人士只要稍稍留心就能注意到所谓建立全国乃至全球“最大”的光电产业园在近两年内至少有50处之多，更有甚者，连一些三四级的县市都宣称要建立全球最大的光电产业园区，我们无法预知5年后，这些所谓“最大”的企业命运，但让笔者担忧的是这种一哄而上的结果将会是尸横片地，惨烈的价格竞争，到头来不但将形成巨大的人力材料资源土地的浪费和一哄而散的结局，而最终从血泊里杀出的优胜者则会轻轻松松的被国际照明巨头或国际资本所攫取，LED产业到头来是否在为他人做嫁衣裳还未可知7。三、研究的内容及可行性分析方案一：采用单片机I/O口直接驱动，再加一个74LS154横驱动，这个方案由于是单片机直接驱动所以驱动能力强，原理也简单，操作方便，但是由于单片的I/O口有限只能适合小型的LED驱动，如果要大一点的LED显示屏就需要I/O口扩展你，所以本设计并没有采用这个方案。方案二：采用通过SPCE061A单片机编写程序显示要求汉字。 SPCE061A是凌阳科技公司µ，nSPTM（microcontroller and signal processor）系列产品中的16位微控制芯片，内置32闪存，其较高的处理速度芯片能够非常容易、快速地处理复杂的数字信号，适用于数字语音识别等领域。 图2-1-1 SPCE061A显示8×8双色LED点阵电路图如图2-1-1，用行驱动和列驱动可以亮点LED点阵模块。图中RCOL1ECOL8分别控制8×8LED的每一列显示成红色，成为红色LED的列驱动，低电平有效；而GCOL1GCOL8分别控制着8×8LED的每一列显示成绿色，成为绿色LED的列驱动，同样是低电平有效；COM1COM8使他们的数据口，当送入一个口高电平时，相应的LED被点亮，而当送入其中一个低电平时，相应的LED就会被熄灭，所以也成为行驱动。比如，当想要第一行（从下到上）的第一个LED显示成红色的时候，只需要送RCOL1一个低电平，而且送COM1一个高电平即可，也即选中红色的第一列（从右到左），并给第一行（从下到上）送一个高电平，就可以使得第一行第一列（同前）的LED显示成红色。此方案也是有单片机直接驱动，性能稳定，驱动能力强，简单方便，但是由于我们系主要学习的是51系列单片机对于这一款新的单片机再去学习了解可能时间不够，故此方案也被放弃了。方案三：本方案采用 AT89S52 单片机为核心, 由四个 8×8 点 阵 模 块 组 成 16 行 16 列 的 显屏,过四个通74HC595级联 控制点阵的16列 和 颜 色 , 个一74HC154 控制点阵的 16 行, 数据由单片机的串口发送, 串口发送数据有一个缺点: 发送速度慢, 容易造 成文字的闪烁, 程序控制比较吃力, 但使用串口, 大大节约了IO口,无需要对 IO 口的扩展, 直接就可使 用, 十分方便。四、论文拟解决的关键问题及难点1.关键问题：2.难点：五、研究方法与技术路线 用 AT89S52 单片机为核心, 由四个 8×8 点 阵 模 块 组 成 16 行 16 列 的 显屏,过四个通74HC595级联 控制点阵的16列 和 颜 色 , 个一74HC154 控制点阵的 16 行, 数据由单片机的串口发送。 一、硬件设计（1）由于本显示屏只用到5V电源，故外加一个9W12V的变压器，经三端稳压管7805整流滤波后，直接给单片机供电。为防止电源接反造成对三端稳压管的损坏，在设计中加了两个硅二极管。（2）LED点阵模块：LED点阵模块采用四个8*8模块组成16行16列的显示屏，为解决传输中列数据准备和列数据显示之间的矛盾，我们采用了四个位移寄存器74HC595作为列驱动。因为74HC595具有一个8bit的串乳并出的位移寄存器和一个8bit输出锁存器结构，而且为寄存器和输出锁存器各自独立。这使得行数据准备和列输出显示可以同时进行。由单片机的P1口输出4bit二进制信号，经一个4/16译码器74HC154，生成16条选通信号线，再和16个9012PNP型三极管实现对点阵的行扫描。同时也节约了单片机的喝多IO口资源，为单片机系统扩充使用功能提供了条件。由于单片机的TTL输出口的驱动能力非常有限，所以在每个输出口都加一个三极管，增加I/O口的驱动电流，用来驱动LED显示的韩信号。详细接法如图2-1-2. 图5-1-1 LED点阵模块 本设计的软件编程我采用C语言编写，C语言是在国内外广泛使用的一种语言。自20实际90年代以来，C语言在国内迅速普及，不仅为计算机专业工作者所使用，而且为广大计算机应用人员（包括大量原来是非计算机专业的使用计算机的人们）所喜爱和使用。8 单片微型计算机，简称单片机n.jiushi将微处理器（CPU）、存储器（存放总线或数据的ROM和RAM）、总线、定时器/计数器、输入/输出接口（I/O口）和其他多种功能器件集成在一块芯片上的微型计算机。具有可靠性高、便于扩展、控制功能强、低电压、低功耗等优点。9二、软件设计软件设计用C怨言完成，包括主程序、模块子程序、中断服务程序。采用单片机的串口发送数据，占用IO口少，容易编程。在程序中，把汉字的二进制编码存放啊一个码表中，让74HC154循环扫描点阵的第一到第十六行，紧接着利用单片机的串口位移寄存器把数据值分两步发送给74HC595，先发左边屏数据，再发右半屏数据。对于颜色的控制，我们我们用两块74HC595控制红色，另外两块74HC595控制绿色，如果需要哪种颜色，直接选通相应的74HC595的使能信号即可，我门把控制两种颜色的74HC595的使能信号同时打开时，显示屏立刻显示出第三种颜色，这样就实现了三种颜色的显示（虽然只要求显示双色）。开始系统初始化提取程序定时中断器生成下一个字的段码送段码到显示屏显示汉字 图5-2-1 主程序流程图六、论文的进度安排2011.09 下达任务书2011.092012.12 完成选题和资料收集，准备开题2012.01.07 开题2012.012012.02 完成硬件设计和软件编程2012.022012.03 进行调试2012.032012.04 撰写论文准备答辩七、主要参考文献1.梁勇，马兴平.单片机实现的LED点阵图文显示系统设计J.中国科技信息，2009,9,99100.2.陈俊，郑文，徐海英.双汉字16×16 LED点阵广告屏D.浙江师范大学数理与信息工程学院，2005.3.谢平，李俊.LED双色点阵显示屏J.西昌学院学报·自然科学版，2009,23（2）：4548.4.陈文彬，蒋泉，吴援明，杨刚，张磊，钟健.双色8×8点阵LED的动态显示J.实验与科学技术，2008,6（4）：35.5.李启飞，郭维树.计算机常见故障诊断及排除J.电脑知识与技术，2008，（13）：697-699.6.LED显示屏概况及发展趋势EB/OL.7.LED行业的国内外现状EB/OL.8.谭浩强.C语言程序设计M.清华大学出版社，2008,67.9.张鑫.单片机原理及应用M.电子工业出版社，2006,1.10.凌峰.LED技术推广的必要性j.科技和产业，2009,9（8）：9395.八、指导教师意见签名： 年 月 日九、开题审查小组意见开题审查小组组长签名： 20 年 月 日9