基于STC-51单片机16x16点阵屏显示开题报告

课题名称：16*16点阵显示屏设计

系（部） 电子信息工程系 专 业 应用电子技术 班 级 11 电 子 姓 名 黄 勇 学号 110001035 指导教师 陈 桂 松 报告日期 2013年12月2日

1. 本课题所涉及的问题及应用现状综述（背景、研究意义及国内外相关研究情况） 当今世界，电子技术迅猛发展，点阵式显示器件作为现代信息显示的重要媒体，在金融证券、体育、机场、交通、商业、广告宣传、邮电电信、指挥调度、国防军事等许多领域中得到了广泛应用。因此点阵式显示器件的研制、生产也的到了迅速的发展，并逐步形成产业，成为光电子行业的新兴产业领域。 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。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。发光二极管是由p 型和n 型半导体组成的二极管。 在LED 的p - n 结附近,n 型材料中多数载流子是电子,p 型材料中多数载流子是空穴。p -n 结上未加电压时构成一定的势垒,当加正向偏压时,在外电场作用下,p 区的空穴和n 区的电子就向对方扩散运动,构成少数载流子的注入,从而在p - n结附近产生导带电子和价带空穴的复合,同时释放出相对应的能量hν(h 为普朗克常数,ν为光子频率)而发光。该能量相当于半导体材料的带隙能量Eg(Ev) ,其与发光波长λ(nm) 的关系为λ= 1239. 6PEg。 我国经济发展迅猛，对信息传播有越来越高的要求.可以相信，LED电子显示屏以其色彩鲜亮夺目、大的显示信息量、寿命长、耗电量小、重量轻、空间尺寸小、稳定性高、易于操作、安装和维护等特点，将在社会经济发展中扮演越来越重要的角色。 它的优点：1使用寿命长：发光二极管的使用寿命在10万小时以上； 2响应速度快：这是半导体器件共有的特点； 3可视距离远：LED的单点直径可达52mm，可视距离500米以上； 4规格品种多：LED显示屏有室内的、户外的，有单色的、双色的、全彩色的； 5数字化程度高：全数字化，可实现高分辨率图形方式； 6亮度高：可用于户外，如交通灯、防雾灯等。并且亮度可以根据晴天和阴天或上午、下午的不同亮度需求自动灵活调节； 随着LED显示屏的广泛应用，其控制系统也层出不穷。由于它的控制系统均是基于嵌入式微处理器开发，所以单片机在其中也占有一席之地。 2. 本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标的可行性分析 基于51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：两个74LS138作为4/16译码器、低电平译中，作为16行的行选通信号；74HC595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74HC595级联，作为16列的选通信号，通过51单片机来控制74HC595移位寄存器和74HC138译码器即可完成16×16点阵LED的驱动[6]。 利用51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阻值大小进行调节。 在实际中我们所用到的点阵屏一般情况下比我们所谓实验设计的点阵屏大很多倍，我们在处理数据显示的时候一般用到了上位机处理，而我们单片机在处理这样的数据的时候一般情况下不采用大面积的用到锁存器存数据，那样的花费比较大，通常采用的是利用动态扫描处理数据，利用人眼的视觉暂留效应让数据显示达到预期的效果。 动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行（比如16行）的同名列共用一套驱动器。具体就16ｘ16的点阵来说，把所有同1行的发光管的阳极连在一起，把所有同1列的发光管的阴极连在一起（共阳极的接法），先送出对应第一行发光二极管亮灭的数据并锁存，然后选通第1行使其点亮一定时间，然后熄灭；再送出第二行的数据并锁存，然后选通第2行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；以此类推，第16行之后，又重新点亮第1行，反复轮回。当这样轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就能够看到显示屏上稳定的文字显示了。 参考文献： [1] 张堔,耿标.16ｘ16点阵LED的设计.高科技产品研发,2010,(8): [2] 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 [3] 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 [4] 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 [5] 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 [6] 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 [7] 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 [8] 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 [9] 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 [10] 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 3. 完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写） 第1-2周：完成开题报告设计查阅相关资料。 第3-5周：设计点阵电路，利用仿真绘制电路图。 第6-10周：编程并在仿真电路中完成模拟。 第11-13周：与指导老师配合完成论文的撰写和修改。 第14-20周：做最后总结，准备参加答辩。 4. 指导教师审阅意见 指导教师(签字)： 年 月 日 5. 系（部）毕业设计（论文）领导小组审核意见 组长（签名）： （公章） 年 月 日