【正文】 ...........................................................................35 系統(tǒng)單片機(jī)軟件調(diào)試與仿真測試 ..........................................................................36 硬件測試 .....................................................................................................................37 系統(tǒng)軟硬件的聯(lián)合調(diào)試 .............................................................................................39 軟硬件調(diào)試小結(jié) .........................................................................................................40 8 結(jié)束語 ............................................................................................................................41 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................42 致 謝 ............................................................................................................................43 附錄 1 基于 AVR 單片機(jī)的雙色 LED 顯示屏控制系統(tǒng)控制器 原理圖 .....................44 附錄 2 基于 AVR 單片機(jī)的雙色 LED 顯示屏控制系統(tǒng)控制器 PCB 圖 .....................45 附錄 3 基于 AVR 單片機(jī)的雙色 LED 顯示屏控制系統(tǒng)控制器 下位機(jī)源程序 .........46 附錄 4 基于 AVR 單片機(jī)的雙色 LED 顯示屏控制系統(tǒng)控制器 上位機(jī)源程序 .........57 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（ 2020） 1 基于 AVR 單片機(jī)的雙色 LED 顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計 1 概 述 課題研究的背景 近 幾年 LED 電子顯示屏發(fā)展迅猛，由于其具有耗電少、成本低、清晰度高、壽命長、顯示內(nèi)容信息量大 、 外形美觀大方、操作使用方便靈活、用戶可隨時自行編輯修改顯示內(nèi)容、顯示方式圖文并茂等優(yōu)點(diǎn)，因此成為了目前公共場所最廣泛應(yīng)用的信息設(shè)備。 LED?？梢噪S時通過 232通訊連接 PC機(jī) 修改顯示內(nèi)容，也可以通過 SD卡更新顯示內(nèi)容。該系統(tǒng)可以和市面上標(biāo)準(zhǔn) LED電子顯示屏接口（ 0 12接口 ） 連接，實(shí)現(xiàn)至少 19232（雙色）點(diǎn)陣大小的控制。 介紹了一種 針對雙色 LED顯示屏 的 異步控制系統(tǒng)。 畢業(yè)設(shè)計說明書 基于 AVR單片機(jī)的雙色 LED顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計 專業(yè) 電氣工程 及其自動化 學(xué)生姓名 周 格 倫 班級 B 電氣 061 班 學(xué)號 0610610126 指導(dǎo)教師 張 美 琪 完成日期 2020 年 6 月 8 日 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（ 2020） 1 基于 AVR單片機(jī)的雙色 LED顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 : LED電子顯示屏是近年來發(fā)展最為迅速的信息設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于商場、學(xué)校、銀行、郵局、車站等公共場所?，F(xiàn)在越來越多的街頭店鋪也開始使用 LED電子條屏來顯示 產(chǎn)品信息、促銷活動，可以說 LED電子顯示屏的市場前景十分廣闊。 該控制系統(tǒng) 使用 高 性價比的ATmega16單片機(jī)作為主控芯片， 采用并串結(jié)合的數(shù)據(jù)輸出方式，成本低廉 但 卻 能驅(qū)動 較 大面積 的雙色 LED顯示屏?？梢则?qū)動 LED顯示屏靜態(tài)顯示圖形、文字，可以實(shí)現(xiàn)圖形、文字的多種動態(tài)效果。 關(guān)鍵 詞 : Atmega16； LED； 點(diǎn)陣 ； SD卡 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（ 2020） 2 Design on control system of twocolor LED display based on AVR microcontroller Abstract: LED electronic display is the fastest growing in recent years, as information devices, are widely used in shopping malls, schools, banks and post offices, railway stations and other public places. More and more shops have begun to use LED electronic screen to show the information of products and sales. The market prospects of LED electronic display are brighter. A twocolor LED display asynchronous control system is introduced in this paper. The control system using costeffective ATmega16 microcontroller as the main control chip, and the way of bining data output, low cost but can drive a large twocolor LED display. The control system can be connected to the standard LED electronic display interface(0 12 interface) to achieve the control of at least 192 32 (twocolor) lattices. The system can drive LED display show the static picture, text and the dynamic picture, text. The system can be connected to the puter by 232 to change the display content. You can also update the display content through the SD card. Key words: ATmega16。 lattice。而正是由于 LED 電子顯示屏的迅速普及， LED 電子顯示屏產(chǎn)業(yè) 得到了 迅速 發(fā)展 ，顯示屏制造工藝正趨于成熟 ， LED 電子顯示 屏控制技術(shù)日趨完善 。所以 LED 顯示屏的顯示效果主要就取決于顯示屏控制器的設(shè)計。 目前 市場上的 LED 顯示屏控制器 種類繁多 ，采用了很多種不同的設(shè)計方案。同步顯示 控制 器 主要針對的是全彩的大型 LED 顯示屏或需顯示大量實(shí)時信息的文字屏，比較高端，方案也較為固定，通常采用 ARM+FPGA 的設(shè)計方案，或是采用專業(yè)的顯示驅(qū)動芯片。對于長度較長的 LED 電子條屏往往采用多塊控制器進(jìn)行分區(qū)控制。 課題研究的意義 較早的 LED 顯示屏 控制 器 一般采用基于 MCS51 內(nèi)核的單片機(jī)作為 主控芯片 ，如 8051。即使通過種種方式來優(yōu)化，或是采用更快的增強(qiáng)型的MCS51 內(nèi)核單片機(jī)， LED 顯示 屏能顯示的文字個數(shù)還是有限，越來越難以滿足中高端客戶的需求。市場需要具有更高性價的 LED 顯示屏控制器 。該控制 器 采用ATmega16+74HC165 的解決方案，至少可以實(shí)現(xiàn) 192 32（雙色）點(diǎn)陣的控制，基于 AVR 單片機(jī)的雙色 LED 顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計 2 可以直接驅(qū)動市面上長 寬 單紅 LED 電子條屏。采用了 Atmel 公司推出的高性能 AVR 系列單片機(jī)，設(shè)計一個高性價比的雙色 LED 點(diǎn)陣顯示屏的控制系統(tǒng)。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（ 2020） 3 2 LED 顯示屏的介紹及顯示原理 LED 顯示屏概述 LED 電子顯示屏是由幾百 至 幾十萬個半導(dǎo)體發(fā)光二極管 作為像素點(diǎn) 按矩陣規(guī)則 排列組成。 LED 顯示屏是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的亮度的方式，來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。 圖文顯示屏 一般由雙基色或三基色 LED矩陣塊組成 ，通常連接同步控制卡， 可與計算機(jī)同步顯示漢字、英文文本和圖形 ， 而條幅顯示屏則適用于小容量的字符信息顯示 ，通常由單紅 LED矩陣塊組成 ，其控制系統(tǒng)屬于異步控制 。 B. 按 LED顯示屏 的生產(chǎn)工藝 分 類，可分為：組模封裝屏和直插封裝屏。這種模塊使用方便，可靠性高，易于組裝。但由于成本過高，以及亮度有限等問題，目前的大屏系統(tǒng)中已很少使用。由于其生產(chǎn)便捷，成本低廉，顯示亮度高，點(diǎn)陣間距可靈活調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)，近幾年得到了快速的發(fā)展，尤其是在單紅 LED條屏，以及偽彩色 LED顯示屏中的到了大量的應(yīng)用。本課題中使用的控制對象是組模屏，由兩塊雙色 96 32點(diǎn)陣模塊級聯(lián)而成。室內(nèi)屏 發(fā)光點(diǎn) 直徑 較小，一般 為 3mm8mm， 發(fā)光點(diǎn)間距也不大，顯示面積一般 為 零點(diǎn)幾至十幾平方米 。半戶外屏一般以單紅條屏為主，主要置于商鋪屋檐下，用于顯示店鋪信息。戶外屏 面積一般幾十平方米至幾百平方米，亮度高，可在陽光下工作，具有防風(fēng)、防雨、防水功能 。本課題中使用的控制對象為室內(nèi)屏，發(fā)光點(diǎn)間距為 ，采用 1/16掃描方式。 靜態(tài)顯示原理簡單 ，就是通過相應(yīng)的驅(qū)動電路根據(jù)需要獨(dú)立控制 LED 顯 示屏中每一個發(fā)光點(diǎn)的亮滅，從而實(shí)現(xiàn)顯示文字、圖形的目的。 動態(tài)顯示 采用 了掃描驅(qū)動 的 方式 工作， 由峰值較大的窄脈沖電壓 驅(qū)動 ，從上到下逐次不斷地對顯示屏的各行進(jìn)行選通，同時又向各列送出表示圖形或文字信息的列數(shù)據(jù)信號，反復(fù)循環(huán)以上操作，就可顯示各種圖形或文字信息。將連續(xù)的 行 畫面高速的循環(huán)顯示，只要行掃 描 高于 55Hz(約 18ms)，人眼看起來就是一個完整的，相對靜止的畫面。下面以 88 單色 LED 模塊為例，說明一下 動態(tài)顯示的控制方法和過程 。相鄰兩行線間絕緣。 這時 若在某行線上施加高電平（用 “1”表示），在某列線上施加低電平（用 “0”表示）。比如，Y7 為 1， X0 為 0,則右下角的 LED 點(diǎn)亮。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（ 2020） 5 現(xiàn) 假設(shè) X,Y 為兩個 8 位寬的字節(jié)型數(shù)據(jù)， X 的每位對應(yīng) LED 模塊的 8 根列線 X7X0，同樣 Y 的每位對應(yīng) LED 模塊的 8 根行線 Y7Y0。 如果按照合適的時間間隔，在 X,Y 上分別輸出相應(yīng)的數(shù)據(jù) ，如圖 22 所示。 圖 22 用動態(tài)掃描顯示字符 “ B” 的過程 在 實(shí)際運(yùn)用的時候，行線通常不止 8 位， 如 果 N 行 LED 共用一列數(shù)據(jù)， 就稱其為 1/N 掃描方式， N 常取 16。 N 越小，掃描的速度越快，顯示越亮，閃爍越不明顯。對于實(shí)際應(yīng)用的 LED 顯示屏， 一般室內(nèi)屏采用 1/16掃描方式 ， 戶外屏采用 1/4 掃描方式。 LED 顯示屏驅(qū)動方式 LED 顯示屏的驅(qū)動方式有串行控制驅(qū)動、并行控制驅(qū)動和集成專用芯片驅(qū)動三種。 而并行控制驅(qū)動方式就是顯示的數(shù)據(jù)是通過并行方式送入點(diǎn)（列）驅(qū)動電路的，每送入一個字節(jié)就完成一個模塊的單行數(shù)據(jù)輸入。由于成本問題， 現(xiàn)在市面上的 LED 顯示屏多以串行驅(qū)動方式為主，本項(xiàng)目使用的 LED 顯示屏就是采用的串行控制方式。 串行控制驅(qū)動方式的特點(diǎn)是相鄰顯示模塊之間的線路連接簡單，這給印刷電路板的設(shè)計帶來了方便，同時也降低了印刷電路板的布線密度，從而為生產(chǎn)和調(diào)試帶來了有利得一面，當(dāng)然，單元模塊的可靠性也相應(yīng)提高了。但是由于其驅(qū)動能力有限，只能驅(qū)動一個發(fā)光二極管，在實(shí)際使用過程中只用于列驅(qū)動電路，而使用基于 AVR 單片機(jī)的雙色 LED 顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計 6 功率驅(qū)動芯片作為行驅(qū)動。本課題所使用的 LED 顯示屏就是采用4953+74HC595 作為驅(qū)動，電路如 圖 23 所示。對于 1/16 掃描方式的 LED 顯示屏，一般采用兩片74HC138 構(gòu)成四 十六譯碼器的方式或直接使用 74HC154 芯片。考慮到每個信號的傳輸延遲，為保證控制時序的正確運(yùn)行，一般在信號接口后面接 74HC245 芯片，以增強(qiáng)信號驅(qū)動能力。 本課題采用的是 96 3