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沈阳航空工业学院电子工程系毕业设计论文

第1章整体方案设计与论证

1.1题目分析

此次设计的题目要求为利用单片机和串行移位输入、八位并行带锁存输出芯片的基本

功能设计出驱动LED组成大屏幕显示屏，实现对需要参数的显示。

在单片机市场上51系列仍占据主导地位，使用也最为广泛，所以本设计应该选择51

系列单片机。此外，本设计涉及到LED的显示，而LED显示又可以通过许多种不同的方

法实现，所以必须选择一种适合于毕业设计的方法，使硬件电路尽量简单，以便于读者的

理解。

1.2设计方案论证

本设计以单片机为核心，外部由控制电路、扫描电路、显示电路等组成。最终完成LED

大屏幕的显示。

方案一：

利用计算机直接控制显示屏的扫描和显示，不需要间接的方法。利用可编程逻辑器件

设计一种接收数据、控制显示屏的电路，再增加通讯接口电路，就构成了采集卡。再利用

设计显示屏的控制、场扫描、行扫描电路，配通讯接口电路构成主控制板电路。采集卡从

多媒体卡上接收显示数据，场和行信号，通过接口电路将信号传送到带LED显示模块的显

示板。也就是主控制板接收到数据。直接进行显示控制。这种控制方式的显示屏是将全屏

整行显示模块进行串行连接，以便于主控制板进行扫描控制。直接扫描方式没有间接控制

过程。

方案二：

把系统硬件分为三个部分：控制电路、扫描电路、显示电路。首先，通过独立式的键

盘来控制预先存储在单片机内部的显示内容，然后通过单片机的I/O口把数据传递出去。

其次，把从单片机的I/O口输出的数据分别接到行扫描电路和列扫描电路上。最后，把行

扫描电路的输出端接到LED点阵显示屏的行控制端，把列扫描电路的输出端接到LED点

阵显示屏的列控制端完成显示，设计框图如图1.1所示。其中，列选信号用芯片74hc595

来控制，74hc595是一个具有串行输入、并行输出并且带锁存功能的非常实用的移位寄存

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器。但是，这种方式对带有LED显示模块的显示电路板的设计要求比较高，数据传送驱动

电路性能要好。这种方式是显示屏设计的发展方向，随着电路器件的减少，显示屏的可靠

性增加了。

图1.1LED点阵显示屏设计框图

方案采纳：

由于方案一的硬件电路复杂、烦琐，而且设计的成本较第二种方案又高，相比之下，

选择方案二，利用单片机进行软件编程，通过简单的扫描电路进行控制，通过16*16的LED

点阵显示屏完成显示。

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第2章硬件电路设计

2.1基于单片机的大屏幕LED显示系统的组成

大屏幕LED显示屏包括LED图文显示屏、LED图像显示屏和视频LED显示屏。本文所

说的大屏幕LED指的是LED图文显示屏。LED图文显示屏并没有一个公认的严格的定义，

一般把显示图形及文字的LED显示屏称为图文屏。

LED图文屏的主要特征是指控制LED点阵中各发光器件的通断，而不控制LED的发光

强弱。不论显示图形还是文字，都是与组成这些图形或文字的各个点像素所在位置相对应

的LED器件是否发光有关。

2.1.1大屏幕LED显示系统组成

由图2.1可看出，该系统是由PC机和多台单片机组成的群显示LED显示系统，PC机在

控制中心作为上位机，下位机采用单片机。基于单片机的LED显示屏控制电路是系统的核

心，完成对LED显示屏的动态扫描控制，PC机用于后级管理和控制。PC机与单片机之间采

用RS232/485通信标准，由上位机发送信号，各个下位机同时接收。当各个图文屏需要显

示不同内容时，可以通过对不同编号的下位机传送不同的显示数据的方法来实现。