基于单片机的LED电子显示屏的设计.docx

摘要摘要：随着科技的发展，LED显示屏在人们生活中的重要性也是越来越得到体现，作为一种非常重要的信息传播方式，我们时常在生活中见到他，例如娱乐场所、体育场馆、金融证券、火车站、店铺广告牌等。LED显示屏的广泛应用让LED显示屏的研发工作也显得格外重要。而点阵显示屏具有的亮度高、寿命长、视角大、节能、成本低等优点另其被广泛应用。本文针对基于STM32单片机的LED电子显示屏，介绍了系统的总体设计方案、硬件电路设计以及软件编程方法。本系统采用STM32F103C8T6作为主控芯片，LED电子显示屏选用的是16*16的点阵显示屏，另外还使用了ESP8266这一WIFl串口模块连接单片机与上位机通信。使用在电脑中编写的上位机通过串口通信对烧录在STM32单片机中的信息进行选择，最后将选择的信息内容在LED点阵显示屏上显示出来，并且不停滚动。关键词：STM32F103C8T6；ESP8266；LED点阵显示屏；串口通信AbstractAbstractzWiththedevelopmentoftechnology,theimportanceofLEDdisplayscreensinpeople'slivesisincreasinglybeingreflected.Asaveryimportantwayofinformationdissemination,weoftenseethemindailylife,suchasentertainmentvenues,sportsvenues,financialsecurities,trainstations,shopbillboards,etc.ThewidespreadapplicationofLEDdisplaysmakestheresearchanddevelopmentofLEDdisplaysparticularlyimportant.Theadvantagesofdotmatrixdisplayscreens,suchashighbrightness,longlifespan,largeviewingangle,energyconservation,andlowcost,havemadethemwidelyused.Thisarticleintroducestheoveralldesignscheme,hardwarecircuitdesign,andsoftwareprogrammingmethodoftheLEDelectronicdisplayscreenbasedonSTM32microcontroller.ThissystemusesSTM32F103C8T6asthemaincontrolchip,andtheLEDelectronicdisplayscreenusesa16*16dotmatrixdisplayscreen.Inaddition,ESP8266,aWIFIserialportmodule,isusedtoconnectthemicrocontrollerandtheuppercomputerforcommunication.UsetheuppercomputerwritteninthecomputertoselecttheinformationburnedintheSTM32microcontrollerthroughserialcommunication,andfinallydisplaytheselectedinformationcontentontheLEDdotmatrixdisplayscreen,continuouslyscrolling.Keywords:STM32F103C8T6;ESP8266;LEDdotmatrixdisplayscreen;Serialcommunication摘要IAbstractII目录III第1章绪论11.1 选题的背景、目的和意义11.1.1 选题背景11.1.2 选题目的和意义21.2 国内外研究现状及趋势31.3 本论文研究内容6第2章系统概述与总体设计方案72.1 硬件系统的总体设计方案7第3章硬件系统设计83.1 主控器及最小系统83.2 ESP8266串口WIFI模块103.3 上位机的选择113.4 显示部分方案选择123.4.1 LED点阵显示屏简介123.4.2 LED点阵显示屏工作原理123.4.3 显示方案133.5 降压电路设计153.6 启动方式16第4章软件系统设计184.1 系统软件方案184.1.1 编程语言的选择184.1.2 选用的编译器的介绍18该软件系统的设计采用C语言进行编程，使用KEIL作为编译工具，编写控制模块、通信模块和显示模块的程序。194.2 主程序设计194.3 左移显示的设计204.4 主要显示内容的编写224.5 接收上位机命令，改变显示内容23第5章系统调试245.1 系统硬件调试245.1.1 短路与虚焊检测245.1.2上电测试245.2 系统软件调试245.3 设计结果255.4设计不足25结论26参考资料27致谢28第1章绪论1.1 选题的背景、目的和意义1.1.1 选题背景随着信息化时代的到来，各种信息传播手段层出不穷，其中LED电子显示屏凭借其独特的优势成为了一种重要的信息传播媒介。在交通、广告、体育赛事、舞台演出等多个领域，LED电子显示屏具有广泛的应用。然而，传统的LED显示屏受到硬件设备限制，导致系统复杂、成本较高、操作困难等问题。为了解决这些问题，研究人员开始尝试将单片机技术引入LED显示屏的设计中。单片机技术是近年来在嵌入式系统领域迅速发展的一种技术，它将微处理器、存储器、定时器、中断控制器、输入输出接口等功能集成在一个芯片上，具有体积小、成本低、易于开发、可编程性强等特点。基于单片机的LED电子显示屏可以充分发挥单片机的优势，实现高性能、低成本、低功耗的显示系统。一方面，基于单片机的LED显示屏可以提供更高的性能。由于单片机具有较强的可编程性，研究人员可以根据需要设计各种显示效果和功能，满足不同场景下的显示需求。此外，单片机可以实现对显示系统的精确控制，从而提高显示效果和稳定性。同时，单片机的高度集成化特点可以大大减小显示系统的体积，降低系统的成本。另一方面，基于单片机的LED显示屏可以实现更丰富的功能。例如，通过与传感器、GPS,无线通信模块等设备的连接，可以实现实时信息采集和远程控制等功能。此外，基于单片机的LED显示屏还可以与计算机、手机等智能设备进行互动，实现信息的实时更新和多样化显示。这些功能的实现，可以使LED显示屏在各个领域发挥更大的作用。为了设计出一款性能优越、功能丰富的基于单片机的LED电子显示屏，研究人员需要在硬件设计和软件设计两个方面进行深入研究。在硬件设计方面，需要选择合适的单片机、LED显示模块、驱动电路、电源电路和通信模块等组件，并对这些组件进行优化设计，以实现高性能、低功耗、低成本的目标。在软件设计方面，需要编写合适的单片机程序，实现显示内容的控制和更新策略，以满足不同场景下的显示需求。为了验证基于单片机的LED电子显示屏的性能和功能，研究人员还需要进行系统实现和测试。在系统实现过程中，需要搭建硬件平台，并编写相应的软件程序。在系统测试过程中，需要对显示效果、通信模块、系统稳定性等方面进行测试，以确保系统的性能和功能达到预期目标。同时，针对测试过程中出现的问题，研究人员还需要提出相应的优化方案，以进一步提高系统的性能。随着社会的发展，信息化的需求不断提高，基于单片机的LED显示屏将在各个领域发挥越来越重要的作用。研究基于单片机的LED电子显示屏的设计，有助于提高显示系统的性能、降低成本、提高显示效果，满足不同场景下的显示需求。通过深入研究和开发这种显示系统，可以进一步推动LED显示屏技术的发展，为人们的生活带来更多便利。在未来，随着科技的进步，单片机技术将不断发展，性能将更加优越。基于单片机的LED电子显示屏也将在各个领域得到更广泛的应用，进一步提高信息传播的速度和质量。同时，随着物联网、大数据、人工智能等技术的发展，基于单片机的LED显示屏将与这些技术相结合，实现更加智能化、个性化的信息显示，为人们的生活带来更多便利和乐趣。1.1.2 选题目的和意义选题的目的和意义在于研究和设计一种基于单片机的LED电子显示屏，以满足不同场景下的显示需求，提高显示效果，降低成本，并推动LED显示屏技术的发展。具体而言，本选题具有以下几个方面的目的和意义：提高显示效果和功能丰富性：传统的LED显示屏通常通过硬件电路来实现显示功能，这种方法不仅增加了系统的复杂性，而且限制了显示效果的多样性。而单片机具有较强的可编程性，可以轻松实现各种显示效果和功能，满足不同场景下的显示需求。此外，单片机可以实现对显示系统的精确控制，从而提高显示效果和稳定性。因此，研究基于单片机的LED电子显示屏有助于提高显示效果和功能丰富性。降低系统成本和能耗：单片机将多种功能集成在一个芯片上，可以减少外围电路的数量，从而降低系统的成本。同时，由于单片机具有较低的功耗，可以节省能源，降低运行成本。这些优点使得基于单片机的LED显示屏在市场上具有较高的竞争力。因此，研究基于单片机的LED电子显示屏有助于降低系统成本和能耗。提高系统的兼容性和可扩展性：随着市场需求的多样化和个性化，LED显示屏需要具有良好的兼容性和可扩展性，以适应各种应用场景。基于单片机的LED显示屏可以方便地与其他设备或系统相互配合，实现更丰富的功能。例如，通过与传感器、GPS、无线通信模块等设备的连接，可以实现实时信息采集和远程控制等功能。此外，基于单片机的LED显示屏还可以与计算机、手机等智能设备进行互动，实现信息的实时更新和多样化显示。因此，研究基于单片机的LED电子显示屏有助于提高系统的兼容性和可扩展性。推动LED显示屏技术的发展：随着科技的发展，基于单片机的LED显示屏将在各个领域发挥越来越重要的作用。通过深入研究和开发这种显示系统，可以进一步推动LED显示屏技术的发展，为人们的生活带来更多便利。同时，随着物联网、大数据、人工智能等技术的发展，基于单片机的LED显示屏将与这些技术相结合，实现更加智能化、个性化的信息显示，为人们的生活带来更多便利和乐趣。因此，研究基于单片机的LED电子显示屏具有重要的理论意义和实际价值。培养创新人才和促进产业发展：研究基于单片机的LED电子显示屏可以培养具有创新精神和实践能力的人才，为相关产业提供技术支持。通过对单片机技术和LED显示屏技术的深入研究，可以不断提高研究人员的技术水平，为国家和社会培养一批熟悉前沿技术的高素质人才。此外，基于单片机的LED显示屏在各个领域的广泛应用，可以推动相关产业的发展，为国家经济增长做出贡献。综上所述，研究基于单片机的LED电子显示屏具有重要的理论意义和实际价值。通过深入研究和开发这种显示系统，可以提高显示效果、降低成本、满足不同场景下的显示需求，推动LED显示屏技术的发展，培养创新人才，促进产业发展，为人们的生活带来更多便利。1.2 国内外研究现状及趋势随着LED技术的发展和单片机技术的成熟，国内LED电子显示屏的研究已经有着较为成熟的理论体系和技术支撑。在LED电子显示屏的硬件设计方面，不少学者提出了各种不同的设计思路和方案。例如，电子显示屏控制系统中，研究者王乐平等人（2015）提出了一种基于嵌入式控制技术的异步显示屏控制系统设计。该设计采用了ATMELSAM3S数据处理器作为控制器，实现了LED电子显示屏的互动显示。另外，章德剑等人（2014