公交车LED显示屏设计

中北大学信息商务学院毕业设计开题报告

学生姓名：于丹学号：10050542X09 学院、系：信息商务学院、信息与通信工程系专业：自动化

设计题目：公交车LED显示屏硬件设计

指导教师:

2014 年月日

毕业设计开题报告

1．结合毕业设计情况，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

1.引言

当今社会环境污染问题越来越严重，每年的4月22日为世界地球日，每年的6月5日为世界环境日，可见人类对环境污染问题越来越重视。在城市中机动车的尾气成了污染环境的主要污染源，很多国家提倡人们乘坐公共汽车出行以减少污染，有的国家甚至设定某一天为禁止机动车日来告诫人们环境污染的严重性。由此看来，未来公共汽车将充当现代城市生活中的一个重要角色，而且无人售票的公共汽车成为了一个趋势。

在当今社会，即使在私家车越来越多的今天，公交车仍然是人们出行的首选，因为公交车具有方便、快捷、车票便宜等优点。公共汽车成为城市人们出行的必备选择后所面临的问题是乘客们如何能够在正确的车站下车，如何知道这辆车开向哪里，途中还会经过哪些车站。因此，LED显示屏显得尤为重要了[1]。

2 LED电子显示屏概述

点阵式LED组成的汉字显示屏在公共场所应用非常广泛。例如，车站发车时间提示、股票大厅中的股票价格显示板、商场的活动广告栏、候机厅的起飞时间表。点阵显示器的特点是可以按照需要的大小、形状和颜色进行组合，用单片机控制实行各种文字或图型的变化，达到广告宣传和提示的目的[2]。

2.1LED的的简介

LED是发光二极管Light Emitting Diode 的英文缩写。LED显示屏是由发光二极管排列组成的一显示器件。它采用低电压扫描驱动，具有耗电省、使用寿命长、成本低、亮度高、视角大、可视距离远、规格品种多等优点。

LED显示屏分类：

按显示颜色分为：单红色、单绿色、红绿双基色、红绿蓝三色

按使用功能分为：图文显示屏、多媒体视频显示屏、行情显示屏、条形显示屏

按使用环境分为：室内显示屏、室外显示屏、半户外显示屏[3]

LED显示屏技术特点：

A、效果卓越：采用动态扫描技术，画面稳定，无杂点，图像效果清晰，动画效果生动，多样；视频效果流畅；

B、内容丰富：可显示文字、图表、图像、动画、视频信息；

C、方式灵活：可由用户任意编排显示模式；

D、质量保证：采用进口发光材料、高品质IC芯片、无噪声大功率电源；

E、信息量大：显示的信息不受限制；

F、维修方便：模块化设计，安装，维护方便[4]；

2.2 点阵的概述

LED点阵显示，以发光二极管为像素，它用高亮度发光二极管芯阵列组合后，环氧树脂和塑模封装而成。具有高亮度、低功耗、引脚少，寿命长，视角大、耐湿、耐冷热、耐腐蚀等特点。点阵显示器有单色和双色两类，可显示红黄绿橙等。LED点阵有4X4,8X8,16X16,24X24等[5]。

2.3 LED的作用及市场前景

1.LED显示屏的作用

（1）起到商品宣传，吸引顾客的作用。

（2）起到店面装饰，提高企业档次的作用。

（3）起到照明，标新立异的作用。

（4）起到普及知识的作用（可用于播放企业产品的小信息，相关行业的知识等）。

（5）起到公告板的作用（促销，招聘信息发布等）。

（6）起到烘托气氛的作用。通过显示屏幕可播放上级领导及各种贵宾莅临参观、指导的欢迎词，各种重大节日的庆祝词等[6]。

2.LED的市场前景

目前由于LED显示屏造价昂贵，主要应用于比较高档的场所，主要集中在城市的繁华场所，作为多媒体广告的一部分。单双色LED显示屏主要应用于交通,高速公路,银行、证券交易等金融场所。随着科技的进步和人们生活水平的提高， LED显示屏将逐渐应用于各个行业[7-9]。

3 单片机概述

单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器[3]。通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O 接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片

机控制系统。单片机经过1、2、3、3代的发展，正朝着多功能、高性能、低电压、低功耗、低价格、大存储容量、强I/O功能及较好的结构兼容性方向发展。其发展趋势不外乎以下几个方面：

1、多功能

单片机中尽可能地把所需要的存储器和I/O口都集成在一块芯片上，使得单片机可以实现更多的功能。比如A/D、PWM、PCA（可编程计数器阵列）、WDT（监视定时器---看家狗）、高速I/O口及计数器的捕获/比较逻辑等[4]。有的单片机针对某一个应用领域，集成了相关的控制设备，以减少应用系统的芯片数量。例如，有的芯片以51内核为核心，集成了USB控制器、SMART CARD接口、MP3解码器、CAN或者I*I*C总线控制器等，LED、LCD或VFD显示驱动器也开始集成在8位单片机中[5]。

2、高效率和高性能

为了提高执行速度和执行效率，单片机开始使用RISC、流水线和DSP的设计技术，使单片机的性能有了明显的提高，表现为：单片机的时钟频率得到提高；同样频率的单片机运行效率也有了很大的提升；由于集成度的提高，单片机的寻址能力、片内ROM （FLASH）和RAM的容量都突破了以往的数量和限制。由于系统资源和系统复杂程度的增加，开始使用高级语言（如C语言）来开发单片机的程序。使用高级语言可以降低开发难度，缩短开发周期，增强软件的可读性和可移植性，便于改进和扩充功能[6]。

3、低电压和低功耗单片机的嵌入式应用决定了低电压和低功耗的特性十分重要。

由于CMOS等工艺的大量采用，很多单片机可以在更低的电压下工作（1.2V或0.9V），功耗已经降低到uA级。这些特性使得单片机系统可以在更小电源的支持下工作更长的时间[10-15]。

参考文献：

[1] 郭强.液晶显示应用技术[M].北京：电子工业出版社.2000.

[2]阎石数字电子技术基础高等教育出版社 1998.12

[3] 王桂馨数字电子技术中国铁道出版社 2002.2

[4] 蔡明生电子设计高等教育出版社 2003.9

[5] 候建军数字电子技术基础高等教育出版社 1998.2

[6] 李哲英电子技术及其应用基础（数字部分）高等教育出版社 2003.8

[7] 赵长德.微型计算机原理与接口技术[M].北京：机械工业出版社，1999

[8] 苏平.单片机的原理与接口技术[M].北京:电子工业出版社，2006

[9] 王忠民.微型计算机原理[M].西安:西安科技大学出版社，2003

[10] 胡戴明.计算机组成原理[M].北京:经济科学出版社，2005

[11] 纪宗南.单片机外围器件使用手册[M].北京:北京航空航天大学出版社，2005

[12] 周雪.模拟电子技术[M].西安: 西安电子科技大学出版社，2005

[13] 左金生.电子与模拟电子技术[M].北京:电子工业出版社，2004

[14] 尹勇.单片机开发环境μVision2的开发指南[M]. 北京:北京航空航天大学出版社，2004

[15] 张斌武.单片机系统Proteus设计与仿真[M]. 北京:电子工业出版社，2005

毕 业 设 计 开 题 报 告

２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：

LED 汉字滚动显示屏设计与制作是利用单片机的控制技术，通过程序控制LED 的显示所要显示的内容。技术线路为通过程序控制AT89C51芯片输出高低电平，通过高低电平分别控制LED 的亮和灭，最终达到所要显示的内容。 1系统结构图

本设计介绍一种实用的汉字滚动显示屏的制作，显示屏通过四块8*8LED 点阵屏组合成16*16LED 显示屏，通过程序控制所要显示的汉字，实际使用时可根据需要显示的汉字改写程序。

汉字显示通过行扫描和列扫描，把行列总线接在单片机的I/O 口，然后把扫描代码送入总线。如果将LED 点阵的行列端口全部直接接入AT89C51单片机，则需要使用32条I/O 口，这样会造成I/O 资源的耗尽，系统也再无扩充的余地，因此，我在设计中将LED 点阵的16条行线与两片74HC595的并行输出端之间通过4.7k Ω的电阻连接，列选扫描信号由4-16线译码器74HC154来选择控制，这样一来列选控制和行选控制共使用了单片机的8个I/O 口，节约了很多I/O 资源，为系统扩展提供了条件。

单

片

机

列驱动器

LED 显示点阵

电 源

2 系统流程图

开始

系统

初始化

设定

显示模块

读取预显

示内容

送扫描

脉冲

送显示点

阵数据

显示完毕？

结束Yes

no

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指导教师意见：

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系主任：

年月日