基于单片机的LED显示系统

摘要

LED显示屏(Light Emitting Diode panel)是高亮度的发光二极管的点阵排列 在一定的控制方式下来显示文字、数字、图形等各种信息。LED显示屏具有造 价低但亮度高，功耗小等特点。近些年，很多的公共场所已取代原始的霓虹灯类 广告牌匾,开始使用LED显示屏作为新的宣传牌匾，并且很多大屏幕也由视觉角 度单一的液晶显示屏转变为发射球面波全角度的LED显示屏。

随着单片机的飞速发展，单片机已进入生活的各个领域，从家用电器到航空 航天，无一不见单片机的身影，可见单片机的应用之广泛。于此同时，LED的 出世成为了显示届一颗瞩目的新星，与传统的广告显示屏相比，LED的高亮度， 低功耗有着不可比拟的优势。当然，LED的自身特点决定了它的优势。它的兴 起自然地带动了LED的显示控制研发行业。当前市面上有各种各样的显示屏控 制系统核心。一般全彩的LED显示多是基于FPGA的控制系统，其它双色或单 色LED显示多采用以ARM为核心的器件。以至于以单片机为控制核心的使用 率越来越低，但是单片机具有的某些优势却是其它器件所无法替代的。例如 STC15系列单片机在我国普及程度非常高，而且价格低廉，性能稳定，若以它为 系统的核心控制，可以大幅度降低研发成本和时间。

本文设计了一套LED显示屏及上位机界面系统。本文为满足用户设计了一 款LED显示系统,该系统不仅能显示文字，还可以显示时间，日期，温度等信息。 本文详述了LED显示屏的硬件设计和上位机系统。

本文详细介绍了单片机与上位机传输数据的2种方式和Lab VIEW上位机的 界面以及基于Lab VIEW的字模提取部分 、串口通信部分。LED显示屏是基于 以STC15F2K60S2单片机为核心开发的控制器,使用一片 74HC154芯片扩展 接口控制行扫描，使用多片 74HC595串行转并行移位寄存器芯片驱动各列。本 系统中LED显示屏是半户外单基色显示屏,基础模块尺寸为16*32的点阵，显示 屏由两个基础模块拼接而成,尺寸为16*64。

本系统时钟电路使用DS12887芯片,实时显示时间及日期 ,本文同时介绍了 读取时钟的程序设计。本系统可一静态显示4个图文数字，但动态显示中可以显 示多个文字，在单片机与计算机通信过程中,可以实时更改显示屏内容,也可更换 字体变化。

关键词：

LED显示屏；单片机；Lab VIEW

目 录

第1章 绪论..................................................................................................................................1

1.1研究背景概述.....................................................................................................................1

1.2 LED显示系统研究现状...................................................................................................2

1.3本文的主要研究内容.........................................................................................................3

第2章 显示屏控制整体设计.........................................................................................................4

2.1系统整体结构.....................................................................................................................4

2.2主控芯片---单片机.............................................................................................................4

2.2.1单片机概述..............................................................................................................4

2.2.2 STC15F2K60S2系列单片机..............................................................................5

2.2.3单片机最小应用系统.............................................................................................6

2.2.4 STC15F2K60S2管脚图......................................................................................6

2.3 LED显示屏行列驱动.......................................................................................................7

2.3.1行扫描电路.............................................................................................................8 2.3.2列驱动电路............................................................................................................9 2.4时钟电路...........................................................................................................................13 2.5温度传感电路..................................................................................................................16 第3章 单片机与PC机的通信方式.............................................................................................21

3.1串口通信..........................................................................................................................21 3.2 WIFI通信........................................................................................................................23

3.2.1 IEEE 802.11b协议.............................................................................................23 3.2.2 WIFI传输的优点.................................................................................................23 3.2.3 nRF24LE1无线模块..........................................................................................24 3.3 USB存储模块............................................................................................................28 第4章 上位机整体设计..............................................................................................................31

4.1上位机软件......................................................................................................................31 4.2 汉字字模提取.................................................................................................................32 4.3 LabVIEW中的串口........................................................................................................33 第5章 总结与展望.................................................................................................................37 参考文献......................................................................................................................................39 附录 LED主控制卡和显示屏...................................................................................................41 致 谢.....................................................................................................................................42