西安交通大学城市学院
本科毕业论文开题报告
题
目 LED 点阵广告牌设计 电气信息工程
XXX 测控技术与仪器
所在系
学生姓名
专
业
班
级 测控 XXX 学号 XXXXXX
指导教师
XXXXXX
2014 年 3 月
本科毕业论文开题报告
对 题 目 的 陈 述
1 毕业论文课题情况 （1） 选题意义：
LED 点阵广告牌显示屏是集微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的大型显示屏系统。它以其色彩鲜艳动态范围广、亮度高寿命长、工作稳定可靠等优点而成为众多显示媒体以及户外作业显示的理想选择。受到体育场馆用 LED 显示屏需求快速增长的带动，近年来中国 LED 显示屏应用逐步增多。目前，LED 已经广泛应用在银行、火车站、广告、体育场馆之中。而随着奥运会、世博会的临近，LED 显示屏将广泛的应用在体育场馆以及道路交通指示中，LED 显示屏在体育广场中的应用将出现快速增长。 因此，本设计是很有必要的，之所以基于 FPGA 设计是因为现场可编程门阵列。FPGA 设计周期小、灵活度高，适合用于小批量系统、提高系统的可靠性和集成度。并且采用编写灵活的 VHDL，语言编写主程序。本设计可以方便的应用到各类广告宣传中。
（2） 国内外研究情况
近年来，中国 LED 显示屏应用逐步增多。目前，LED 已经广泛应用在银行、火车站、广告、体育场馆之中。而随着世博会的临近，LED 显示屏将广泛的应用在体育场馆以及道路交通指示中，LED 显示屏在体育广场中的应用将出现快速增长。目前，国内从事 LED 显示屏生产的企业众多 同时 受到外资企业 LED 显示屏价格过高的影响，在中国 LED 显示屏市场上多以本土企业为主。目前，本土 LED 显示屏生产企业除供应国内需求外，还不断把产品出口到国外市场。而近年来受到成本压力的影响，国际上一些知名的 LED 显示屏企业也逐步把 生产基地移到了中国， 如巴可在北京设立了显示屏生产基地、Lighthouse 在惠州也拥有生产基地Daktronics、莱茵堡都在国内设立了生产工厂。随着国际 LED 显示屏生产大厂不断把生产基地转移至国内，加之国内众多的 LED 显示屏本土企业，中国正在成为全球LED 显示屏的主要生产基地。 因此研究 LED 汉字滚动显示屏的设计方法具有重要的理论和现实意义。 随着我国经济的高速发展,对公共场合发布信息的需求日益增长，利用 LED 点阵滚动显示汉字的出现正好适应了这一市场需求 已经成为信息传播的一种重要手段。 采用传统方法设计的汉字滚动显示器。通常需要使用单片
机、存储器和制约逻辑电路来进行 PCB 板级的系统集成。尽管这种方案有单片机软件的支持较为灵活 但是由于受硬件资源的限制，未来对设计的变更和升级总是难以避免要付出较多研发经费和较长投放市场周期的代价。随着电子设计自动化、EDA 技术的进展，基于可编程 FPGA 器件进行系统芯片集成的新设计方法也正在快速地到代基于 PCB 板的传统设计方式。
（3） 主要研究内容
1. 设计一个以 16×16 的点阵 LED 显示屏为一个汉字显示单位的一行可显示 8 个汉
字的组合 LED 显示屏，通过对 C8051 单片机的应用完成对 LED 显示屏的控制。
2. 将单片机能够以串口的方式与 PC 进行连接，通过 PC 平台来对要显示的汉字内
容进行输入转码设计不同的显示方式等操作。
3. 在 PC 机上完成对所要显示汉字的砖模运算将每个汉字转成 ASCII 码，并将数据
传输到单片机的存储空间。
4. 要求在目测条件下 LED 显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示
图形和文字应稳定、清晰无花屏乱码现象。图形或文字显示有静止、滚动等显示方式。 2.课题研究的方案设计（方法、手段、技术路线、可行性论证） ①总框架图
②理论说明
从理论上说，不论显示图形还是文字，只要控制与组成这些图形或文字的各个点所
在的位置相对应的 LED 器件发光，就可以得到我们想要的显示结果，这种同时控制各个发光点亮灭的方法称为静态驱动显示方式。16ｘ16 的点阵共有 256 个发光二极管，显然单片机没有这么多的端口，如果我采用锁存器来扩展端口，按 8 位的锁存器来计算，16ｘ16 的点阵需要 256/8=32 个锁存器。这个数字很庞大，因为我们仅仅是 16ｘ16 的点阵，在实际应用中的显示屏往往要大得多，这样在锁存器上花的成本将是一个很庞大的数字。因此在实际应用中的显示屏几乎都不采用这种设计，而采用另外一种称为动态扫描 ２ 的显示方法。 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管亮灭的数据并锁存，然后选通第 1 行使其燃亮一定时间，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，又重新燃亮第 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图形了。 采用扫描方式进行显示时，每一行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个驱动器。显示数据通常存储在单片机的存储器中，按 8 位一个字节的形式顺序排放。显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去，这就存在一个显示数据传输的问题。从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并列方式或串行方式。显然， 采用并行方式时，从控制电路到列驱动器的线路数量大，相应的硬件数目多。当列数很多时，并列传输的方案是不可取的。 采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。但是，串行传输过程较长，数据按顺序一位一位地输出给列驱动器，只有当一行的各列数据都以传输到位之后，这一行的各列才能并行地进行显示。这样，对于一行的显示过程就可以分解成列数据准备（传输）和列数据显示两部分。对于串行传输方式来说，列数据准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下留给行显示的时间就太少了，以致影响到 LED 的亮度。 解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的方法。即在显示本行各列数据的同时， 传送下一列数据。为了达到重叠处理的目的，列数据的显示就需要具有所存功能。经过上述分析，就可以归纳出列驱动器电路应具有的功能。对于列数据准备来说， 它应能实现串入并处的移位功能；对于列数据显示来说，应具有并行锁存的功能。这样，本行已准备好的数据打入并行锁存器进行显示时，串并移位寄存器就可以准 备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。图为显示屏电路实现的结构框图。 3 . 主要进度安排 3 月 4 日至 3 月 13 日：写出开题报告； 3 月 14 日至 3 月 29 日：组建可实现汉子滚动显示的 LED 点阵驱动设计总体结构框图； 3 月 30 日至 4 月 10 日：根据设计要求，通过理论分析和计算选择电路参数； 4 月 11 日至 4 月 25 日：根据操作功能要求，确定键盘控制功能，按要求确定显示方式、指示类型和单位； 4 月 26 日至 5 月 10 日：采用单片机编写应用程序并调试通过； 5 月 18 日至 5 月 20 日：对系统进行测试和结果分析； 5 月 30 日至 5 月 30 日：写出论文； 6 月 14 日至 6 月 10 日：论文答辩； 6 月 15 日：提交毕业设计成绩。 4. 参考文献目录 《51 系列单片机及 C51 程序设计》王建校，杨建国，宁改娣，危建国编.1著。 北京：科学出版社，2002 《数字电子技术基础》 .2张克农主编 高等教育出版社，2003 《现代测试技术及系统设计》 申忠如等编著 .3西安交通大学出版社， 2006 4 . .5《电子系统设计与实践》王建校，张虹，金印彬编写。轻印，2007 《单片机实验指导书》王建校，张虹编写。轻印，2007 清华大学出版社，2006 年 月 日 学生（签名）： 对开题报告的审查意见 《单片机 .6C 语言开发技术》 龚运新编著 指导教师意见 1. 对“文献综述”的评语； 2. 对研究方案的评价和对研究结果的预测： 综述写作较为认真，所述方案可以实现，可以达到毕业设计要求。 指导教师（签名）： 金印彬 2014 年 3 月 28 日
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