计算机专业的开题报告

1.毕业设计（论文）综述

1.1课题背景

发光二极管简称为LED。由含镓（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等的化合物制成。当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。LED经常在电路及仪器中作为指示灯，或者在商业上应用组成文字或数字显示。

随着时代的快速发展，人类社会进入了高度信息交流的时代这反映在在信息载体上就是它的形式是在迅速变化。从纸质的信息载体如报纸到电子化的信息载体如电子书等。而随着电子信息交流的普遍，其显示屏也成为人们日益关注的一个问题。LED电子显示屏就在这种情况下脱颖而出。LED电子显示屏因为它独特的耗能低，亮度高，寿命长，环保等特点已经成为了一个受人追捧的，快速发展的新兴产业，其市场空间巨大，研究前景广阔。随着信息产业的高速发展，LED显示作为信息传播的一种重要手段广泛应用于室内外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所，例如户内外公共场所的广告宣传、机场车站旅客引导信息、公交车辆报站系统、证券与银行信息显示、餐馆报价信息豆示、高速公路可变情报板、体育场馆比赛转播、楼宇灯饰、交通信号灯、景观照明等。显然，LED显示已成为城市亮化、现代化和信息化社会的一个重要标志。

1.2国内外相关研究情况

LED大约是在80年代中期开始在电子显示屏中使用的。进入90年代以后，半导体工业的迅猛发展，由此带动了LED制造材料和工艺的改进，使其在颜色与亮度方面都有了质的飞跃。近年来，随着高亮度发光二极管技术的发展，LED显示屏从室内走到室外，其显示内容也从没有层次的计算、文字、动画发展到能显示有层次的电视图像。我国在LED领域的研究开发工作成绩斐然，目前普绿和高亮度纯红LED已经实现商品化。

国内的LED显示屏发展经历了三个阶段：

1）1990年以前是是LED显示屏的成长形成期，受LED材料的限制，LED显示屏的应用领域没有广泛展开。而且，显示屏控制技术基木是通信控制方式・客上影响了品示效果。这一时期的LED显示屏在国外应用广泛，国内很少，产品以红、绿双色为主控制方式为通信控制，灰度等级为单点4级调灰，产品的成本比较高。

2）1990－1995年，这一阶段是LED显示屏迅速发展的时期。全球信息产业

告诉增长，信息技术在各个领域不断突破，LED显示屏在材料和控制技术方面不断出现新的成果。蓝色LED晶片研制成功，全彩色LED显示屏进入市场，LED显示屏在国内的发展非常迅速，LED显示屏在平板显示炼狱的主流产品局面基本形成。

3）1995年至今，LED显示屏应用领域更为广阔。全彩色LED显示屏、256级灰度视频控制技术等方面均有国内先进、达到国际水平的技术和产品出现。LED显示屏控制专用大规模集成电路已由国内企业发展并得到利用。我国LED显示屏产业在规模发展的同时，产品技术推陈出新，一直保持比较先进的水平。LED电子显示屏产业正成为我国电子信息产业的重要组成部分。

据不完全统计，世界上就至少有150家厂商生产全彩屏，其中产品齐全，规模较大的公司约有30家左右，主要分布在美国、欧洲、日本、中国台湾及大陆。随着我国经济的迅猛发展，对信息传播会有越来越高的要求。可以相信，LED电子显示屏会以其强大的优势，将在社会经济发展中扮演越来越重要的角色。二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代，LED显示屏作为平板显示的主导产品之一将有更大的发展。近年来，单片机已经成为科技领域的有力工具，人类社会生活的得力助手。它将再工业控制、机电应用、智能仪表、实时控制、航空航天、尖端武器等行业和领域的智能化、高精度化上进行广泛的应用，同时我们在日常生活中也将随处可见它的身影，它将成为信息化的新发展，将是高度发展的传递信息的新方式。

1.3研究意义

LED是取自 light emitting diode 三个字的缩写，中文译为“发光二极管”，顾名思义发光二极管是一种可以将电能转化为光能的电子器件具有二极管的特性。

八十年代以来出现了组合型LED点阵显示器，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、功耗低、引脚少、视角大、寿命长、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4×4、4×8、5×7、5×8、8×8、16×16、24×24、40×40等多种。同时因为它能耗少，高亮度使用寿命长的特点，如果进行大规模的投资发展将降低现在市场上的信息载体能耗，是一种环保型的产品。同时，我们显而易见的是现在在大型商场、车站、码头、地铁站以及各类办事窗口等越来越多的场所应用LED点阵显示屏作为信息的载体，同时

对LED点阵显示图形和汉字的需求量也越来越大。与其他行业相对比led行业已成为一个快速发展的新兴产业，其市场空间巨大，前景广阔。随着信息产业的高速发展，led显示作为信息传播的一种重要手段，已广泛应用于室内外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所，例如户内外公共场所广告宣传、机场车站旅客引导信息、公交车辆报站系统、证券与银行信息显示、餐馆报价信息豆示、高速公路可变情报板、体育场馆比赛转播、楼宇灯饰、交通信号灯、景观照明等。显然，LED显示已成为城市亮化、现代化和信息化社会的一个重要标志。

我国经济发展迅猛，对信息的传播有来越高的要求，但是LED在实际应用中仍然存在功能单一、更改显示信息麻烦灵活性和可移动性差、可控制性差等缺点。因此设计一个新型实用的ED点阵显示屏系统是十分必要的。能实现汉字及图片的左、右、上、下滚动等多种显示效果，还可以显示时间、日期、温度等。同时具有计时功能、可以调节显示亮度。带有接口电路可以实现多个单元板的级联，进而组成大型显示系统方便在各种场合使用。

2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施

2.1主要研究内容

LED点阵显示是以单片机为控制核心，显示系统由硬件和软件两部分组成，根据LED点阵的显示原理，设计硬件系统为以STC90C516单片机为主芯片、电源模块为系统供电，以74HC595做为列驱动，用两个38译码器74LS138来作为行驱动和一片16*16LED点阵显示屏软件系统，软件系统是包含控制程序、显示程序、上下左右移动程序的方案。通过设计方案，来确定系统硬件的构图，完各模块的电路设计。通过硬件系统和软件系统的结合我们可以完成对单片机的程序进行编写实现单片机通过程序控制外围电路。其中对外围电路的控制是在利用串行的方式将要显示的数据发送给显示屏的同时从内存中取出一条指令，并指出下一条指令在内存中的位置。对指令进行译码和测试，并产生相应的操作控制信号，以便于执行规定的动作。指挥并控制CPU、内存和输入输出设备之间数据流动的方向来控制数据的分时显示。控制LED模块每个LED二极管的状态，从而让LED模块显示我们想要它呈现的汉字，本系统主要由上位机模块和单片机控制模块组成。上位机模块搭建在C语言编程系统，利用串行通信空间进行通信，将输入的文字信息转化成相应的数据代码，经电平转换电路传递出去。单片机通过串口中断接收PC机传来的数据（包括显示内容、显示方式和星示状态），经译码器构成的

扩展电路和八位串行输入并行/串行输出的移位寄存器构成的列驱动电路控制和驱动点阵显示屏。一般LED点阵显示屏是根据设计的需要将多个 LED 排在一起，就构成了 LED 点阵显示屏，在本设计中LED点阵模块选用8*8基础模块，每4块排列构成一个16*16（即十六行十六列）的点阵屏，能够以动态方式显示汉字。根据设计可知16* 16 的点阵共有 256 个发光二极管，所以用单片机端口控制是不现实的，一般会采用锁存器来扩展端口，以8位的锁存器来计算，16*16 的点阵需要 256 /8 = 32 个锁存器，但是在实际应用中的显示屏往往要比理论值大得多，所以更替锁存器的方法是采用动态扫描的显示方法——逐行或逐列轮流点亮 LED，可以实现多行的同名列或多列的同名行共用一套驱动器。同时程序设计采用模块化，将数据存放在接收缓冲区，经分析处理后按一定的规律放入数据存储区保存起来，然后再根据要求选择显示方式，如左移、上移和替换等，其显示的实现取决于从数据存储区取出数据放入显示缓冲区时取数的顺序，左移时每次从数据存储区取出一位数移入显示缓冲区，上移动时则每次取出一行数据移入，替换时每次取出整屏数据放入显示缓冲区，扫描显示时并不识别。显示缓冲区中的数据，只是依次从显示缓冲区中取出数据向显示屏发送，并送出相应的镜存、消隐和行值信号，完成一次扫描。同时设计一个功能系统和实时时钟电路系统，嵌入DS1302芯片，这样可以将实时时钟电路的信息迅速的转化成数据进行传递，再通过编译显示到LED屏幕上具有实时时间模块，这样可以给人们提高获取信息的便利。作为提供给整个系统的电源为∽220V±10％。

LED显示屏单片机主控部分电源部分

图1 系统总原理框图

2.2设计方案及可行性分析

方案1：采用通用的51单片机at89c51作为主控制器，at89c51是一种带4k字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能cmos8位微处理器。at89c2051是一种带2K 字节

闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用atmel高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的mcs-51指令集和输出管脚相兼容，且价格低廉。

采用74hc595作为列驱动，74hc595是硅结构的cmos器件， 兼容低电压ttl电路，遵守jedec标准。 74hc595是具有8位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。 移位寄存器和存储器是分别的时钟。8位串行输入/输出或者并行输出移位寄存器，具有高阻关断状态。这使列数据的准备和列数据的显示可以同时进行。十分适合本设计。

方案2：采用pic系列的pic17cxx单片机，其特点是速度快，所以适用于高速数字运算的应用场合中，加之它具备一个指令周期内(160ns)可以完成8×8(位)二进制乘法运算能力，所以可取代某些dsp产品。再有pic17cxx单片机具有丰富的i/o控制功能，并可外接扩展eprom和ram，使它成为目前8位单片机中性能最高的机种之一。所以很适用于高、中档的电子设备中使用。

采用74ls154与16个三极管来做驱动。74ls154是一个4-16译码器，它需要单片机的四个i/o口来控制，且自身不能完成驱动，需三极管来完成驱动部分。使用74ls154不仅浪费i/o口，而且使电路变得复杂。

方案3：采用通用的51单片机STC90C516作为主控制器，实现LED显示屏信息的显示。此系统由开关电源供电，有足够的驱动能力，ST090C51单片机有很好的稳定性，能够很好地实现各种信息的显示。本系统依赖稳定的硬件电路可以实现多种文字、简单图案信息的静态显示、上下左右移动等显示。