基于protues点阵式LED滚动汉字屏幕设计开题报告.doc

毕业设计（论文）开题报告

学 生 姓 名：
顾洋
学 号：
12010248317
系别：
信息与计算机科学系
专 业：
电子信息工程
论文题目：
点阵式LED滚动汉字广告牌设计

指导教师:
李春树

2013 年 12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。[1]
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。[2]
二、国内外研究状况
全球五大LED厂商（日本的日亚化学和丰田合成、美国的Cree 以及欧洲的飞利浦和欧司朗）对 LED 的影响不仅体现在产品和收入上，更重要的是对技术的垄断。LED 核心技术指标主要包括功率、光效以及散热工艺。产业竞争的焦点集中在高功率下如何提升单芯片的光效和使用寿命，目前美国Cree 公司已经研发出了161lm/w高功率白光LED ，但距离400lm/w（理论值）还有很大提升空间。
我国大陆地区LED 起步较晚，从下游封装做起，逐步进入上游外延片生产。特别是在2000 年开始加大了对高亮度四元芯片和GaN 芯片的投资。随着厦门三安、大连路美等一批高亮度芯片生产企业的产能释放，国内高亮度芯片产量出现井喷式增长。[3]
三、相关理论
AT89C51单片机是ATMEL公司AT89C系列中性价比很高的一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器,由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中。[4]ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。[5]因此，应用89C51完全可以实现本次课题所要求的功能，节约硬件成本。
LED 就是Light Emitting Diode（发光二极管）的缩写。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。[6]PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。[7]发光二极管是由p 型和n 型半导体组成的二极管。
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。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。[8]
市场上有16ｘ16点阵，但价格很高，8ｘ8点阵价格却相对便宜，由4个8ｘ8点阵组成16ｘ16点阵可节约成本。与硬件电路设计相比，软件设计相对灵活。用Proteus软件仿真的电路图可以不加复位电路，不用外加晶振，只需要在为单片机添加程序文件时输入晶振频率就可以了，但在制作硬件时必须焊接上复位电路和外界晶振电路。[9]硬件搭建起后，我们就可以对单片机编写相应的程序来实现不同的显示功能，还可以添加很多的动态效果，比如卷入捐出、滚动，帘出帘入等等，只要程序可以办得到的它都能实现。[10]根据实验任务书，本次要实现的功能是滚动循环。
文字的字模是一组数字，它是用数字的各位信息来记载英文或汉字的形状，采用16×16点阵为单位，把文本区内的每个像素点都看成一个二维数组。[11]在通过硬件实现字模提取的技术中，有在单片机系统中增加汉字库的方法，主控器发送的汉字是其机器内码，用两个字节来表示一个汉字。根据机内码，显示单元控制模块从汉字库中查取显示字模，实现汉字显示。[12]
采用汇编语言对单片机控制口进行操作,实现对整个屏幕的行、列电极的扫描,我们设计的是依次显示“中北大学”这4个汉字。[13]一个汉字由32个16进制代码构成,每显示输出一个汉字后,调用延时子程序进行延时,直到256个代码依次从P0 、P2 端口输出,最终显示完毕。[14]
通过Proteus 仿真软件平台和相关硬件可以实现16ｘ16 点阵LED 汉字字幕显示屏，完成 “16ｘ16 点阵设计”字幕的循环移位显示，达到较好的设计效果。该仿真电路接近实际电路，可以直接由该电路利用相关软件设计印制电路板，加上电源电路和时钟电路，就可以制作出实际的点阵式LED 汉字显示屏。Proteus 的使用彻底改变了传统单片机的学习和开发方式，可在没有硬件条件的基础上进行逻辑控制电路设计，大幅缩短了开发周期，节约了开发成本。[15]
四、作者观点
本文按照提出问题、分析问题、解决问题的思路撰写，全文共分五个部分。第一部分对LED电子显示屏进行概述；第二部分提出LED广告牌的原理和总体设计方案；第三部分对LED显示屏电路系统硬件进行详细分析；第四部分简述字模的生成原理；第五部分对软件仿真的总体思路结构以及程序进行详细分析。通过以上理论分析，在设计中采用AT89C51、74LS138、74LS137、74HC154、三极管驱动、24个8ｘ8点阵显示器，做出具有滚动效果的LED广告牌实物。

参考文献:
[1] 刘飞,田承雷.单片机控制液晶显示器.矿业科学技术,2005,(2):92
[2] 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
[3] 中国高新投资集团公司业务发展部.LED行业研究报告. 2009.7
[4] 周诗虎. 单片机控制LED 点阵显示屏. 科技信息，2008.25
[5] 吴金戌,沈庆阳,郭庭吉.单片机实践与应用.北京:清华大学出版社,2006 :15
[6] 石长华,周杰.基于Proteus 的单片机汉字点阵显示设计与仿真.景德镇高专学报,2007,22 (4):223
[7] 杨延宁,刘立军,张志勇.基于Proteus 的单片机汉字点阵显示电路设计.液　晶　与　显　示,2009,24(1),98~102
[8] 王飞,靳桅,邬芝权.LED 大屏幕输出电路的优化设计液晶与显示, 2008 ,23 (1) :102~105
[9] 季晓芳. 双汉字16×16 LED 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] Takahashi, Tadokoro, Takeuti. LED array unit with silicon microreflector，1994，67
[11] 张堔,耿标.16ｘ16点阵LED的设计.高科技产品研发,2010,(8),64
[12] 田金云，张广超，孟艳霞，王玲玲. 基于单片机的LED 汉字点阵显示系统设计. 工业控制计算机，2008.6
[13] Sambandan， Nathan. Single-Technology-Based Statistical Calibration for High-Performance Active-Matrix Organic LED Displays. 2007，284~294
[14] 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
[15] 唐霞，谢利民. 基于单片机的LED 汉字显示屏的设计与Proteus 仿真. 电子技术，2009.2

毕 业 论 文 开 题 报 告
２．本课题要研究或解决和拟采用的研究手段（途径）：
一、本课题要研究内容：
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：

二、本课题的研究手段：
1、收集查阅相关技术资料与文献，提出设计方案，整理总体结构图；
2、利用proteus绘出工作原理图，设计出程序流程图；
3、将4个8ｘ8点阵连接成1个16ｘ16 点阵；
4、用89C51单片机控制多点阵，并能实现文字循环滚动。
毕 业 论 文 开 题 报 告
指导教师意见：

指导教师：
2013年12 月 27日
所在系审查意见：

系主任：
2013年12月27日