基于单片机的LED电子显示屏的设计

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一、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WIFI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。

二、系统概述与总体设计方案

本文设计的是基于STM32单片机的LED点阵屏显示系统。采用STM32F103C8T6作为主控芯片，加了ESP8266串口WIFI模块来连接上位机与单片机通信，选用了PC机为上位机来控制显示屏显示的内容。
显示屏是用4块88的LED点阵屏组成的一块1616的LED点阵屏。LED点阵屏通过相对应点的LED器件发光来实现文字与图案的显示，并且最终以点阵的形式展示出来。
由于LED显示屏的工作场景比较多样性，所以对本系统的硬件质量要求会非常高。为了方便维修以及电路的设计，最普及的设计方法就是采用模块化设计。这样的设计不仅能够满足系统模块自身的功能需求，同时也能够与整个系统实现完美的兼容性。
系统硬件方案图如图2.1所示：

图2. 1系统硬件方案图

三、软件系统设计

系统软件方案
系统软件的设计首先要满足设计功能的实现，除此之外还要具有清晰简洁、规范、合理等特点。此次设计的软件程序可分为主程序、通信程序、静态显示子程序、特效显示子程序，具体结构如图2.8所示。

图4. 1软件功能结构框图

系统按照模块化设计思路设计，采用C语言编写。程序需要实现动态显示以及串口通信功能。串口WIFI模块与上位机建立连接，接收上位机数据，再由主程序经过处理最后经过控制程序选择想要显示的内容进行显示。
主程序工作流程图如图4.2：

图4. 2主程序流程图

五 、目录

目 录

摘 要 I
Abstract II
目 录 III
第1章 绪论 1
1.1 选题的背景、目的和意义 1
1.1.1选题背景 1
1.1.2选题目的和意义 2
1.2 国内外研究现状及趋势 3
1.3 本论文研究内容 6
第2章 系统概述与总体设计方案 7
2.1 硬件系统的总体设计方案 7
第3章 硬件系统设计 8
3.1 主控器及最小系统 8
3.2 ESP8266串口WIFI模块 10
3.3 上位机的选择 11
3.4 显示部分方案选择 12
3.4.1 LED点阵显示屏简介 12
3.4.2 LED点阵显示屏工作原理 12
3.4.3 显示方案 13
3.5 降压电路设计 15
3.6 启动方式 16
第4章 软件系统设计 18
4.1 系统软件方案 18
4.1.1编程语言的选择 18
4.1.2 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。 19
4.2 主程序设计 19
4.3 左移显示的设计 20
4.4 主要显示内容的编写 22
4.5 接收上位机命令，改变显示内容 23
第5章 系统调试 24
5.1 系统硬件调试 24
5.1.1短路与虚焊检测 24
5.1.2上电测试 24
5.2 系统软件调试 24
5.3 设计结果 25
5.4 设计不足 25
结 论 26
参考资料 27
致 谢 28