【毕业设计】基于单片机控制的led点阵显示系统设计——基于主控电路设计部分.doc

共27页，1.25万余字。

摘要

本文介绍了一种应用于室内的大型LED显示系统的设计和研制。该系统采用高性能32位ARM微处理器为主控芯片，并由其实现LED显示屏刷新及动态显示效果的控制。系统通过RS-232串口和主控芯片进行数据通信，LED显示屏的行、列驱动信号分别由ARM处理器的GPIO口输出。工作原理是：系统与上位机的通信由LPC2148的UART0口与RS232接口电路完成，上位机仅需将要显示的数据发送到ARM芯片，再由芯片来输出所要显示的字模数据。显示屏采用1/16动态逐次行扫描方式，先将GPIO口中的字节数据依此串行移入对应的16组74HC573列驱动电路并锁存。随后启动行驱动电路的选通信号，完成一行的LED显示。依次类推，逐次的显示LED屏的各行，完成一帧的显示。系统具有硬件结构简单、LED显示刷新速度快、系统可靠、成本适宜等特点。方案经实际测试验证，证明设计是成功的。

关键词 ：LED ；ARM ；微处理器 ；GPIO。

Abstract

A large-scale application of the indoor LED Display System Design and Development is introduced in this article. The high-performance 32-bit ARM microprocessor chip to control is used in this system, and the realization of LED display refresh and dynamic effect of control. System communicates with microprocessor chip through the RS-232 serial port for data communications. Driver signals of LED display row and column are supplied by the ARM processor’s GPIO(General Purpose I/O Port). The working principle is: PC system and the communication from the UART0 of LPC2148 and RS232 interface circuit completed, Pc need to sent the date that will display to the ARM chip, and then from the chip to output data to show Zimo. Display is completed by 1 / 16 dynamic successive line scanner, the bytes of data from GPIO port so serially import into the corresponding 16 Group 74 HC573 out drive circuit and latches. Then the signal that can enable the each row date of LED to display is started, in this way, the work of displaying one row is completed. By the same way, successive LED display screen of the trip, the completion of a frame show. Hardware of system is characterized of simple structure, LED display refresh faster, the system reliable, cost-appropriate, and some others. Through the practical application of the test, the proof is that the design is successful.

Keywords: LED; ARM ; Microprocessor ; GPIO.








目录
1 绪论 1
2 背景知识 1
2.1 LED的结构及发光原理 1
2.2 单色光LED的种类及其发展历史 1
3 设计任务及意义 2
3.1 设计任务 2
3.2 设计意义 2
4 设计方案及实现 4
4.1 设计方案的比较 4
4.1.1 基于STC89S52单片机的实现方案 4
4.1.2 基于ARM7芯片的实现方案 4
4.2 系统分析 4
4.2.1 对显示模块的控制及连接 4
4.2.2 系统中的关键技术 5
4.2.3 ARM微处理器的选型 5
4.3 系统的硬件设计 5
4.3.1 系统整体设计方案 6
4.3.2 电源电路设计 6
4.3.3 时钟电路设计 7
4.3.4 复位电路设计 7
4.3.5 串口通信电路设计 8
4.3.6 显示模块电路设计 8
4.3.7 逐行扫描显示控制电路设计 9
4.3.8 显示数据锁存控制电路设计 10
4.3.9 显示模块的驱动电路设计 11
4.3.10 显示数据缓存电路设计 12
4.3.11 显示模块级联电路设计 12
4.4 ARM的软件开发 13
4.4.1 ADS集成开发环境 13
4.4.2 ADS集成开发环境的组成 14
4.4.3 AXD调试器 15
4.4.4 系统的软件设计 15
5 系统测试与总结展望 17
5.1 系统测试 17
5.2 设计总结 20
5.2.1 设计成果 20
5.2.2 设计中的不足及改进方向 20
5.3 设计展望 20
致谢 21
参考文献 22


1 绪论

当前，信息化建设在各地蓬勃发展，作为信息发布的终端显示设备，LED显示屏己经广泛应用于工作和生活的各个方面，主要用于显示文字、图像、动画等。LED显示屏的应用涉及社会的许多领域，主要包括：金融证券、体育场馆、道路交通、邮政电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示。
LED是发光二极管的简称(Light Emitting Diode)。由于它具有亮度高、响应速度快、低电压、功耗小、耐震动、寿命长等优点，使其成为室内外信息显示终端的主要发光器件。
LED屏体是将LED模块或像素管按照实际需要大小拼装排列成矩阵，配以专用显示电路，直流稳压电源，软件，框架及外装饰等，即构成一台LED显示屏。
LED显示屏是20世纪90年代出现的新型平板显示器件，由于其亮度高、画面清晰、色彩鲜艳，使它在公众多媒体显示领域一枝独秀，因此市场空间巨大。
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大量涌入中国，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。
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参考文献

[1]周立功等，深入浅出ARM7－LPC213x/214x（上册），北京：北京航空航天出版社，2005年6月出版，119-303页。
[2]周立功等，深入浅出ARM7－LPC213x/214x（下册），北京：北京航空航天出版社， 2006年1月出版，4-89页。
[3] 阎石编著，数字电子技术基础，北京：高等教育出版社，1998年11月出版，132-352页。
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[15] Victor P. Nelson ，Digital Logical Circuits Analysis & Design ， Prentice Hall，2003年6月出版，46-94页。
[16] John F. Wakerly ，Digital Design (Third Edition)，北京：高等教育出版社，2002年月出版，67-92页。