《学术论文写作》课程论文
基于Arduino的一种电子显示屏控制系统设计
   
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自动化
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基于arduino的一种简易电子显示屏设计
摘要：LED显示屏因其工作稳定可靠、寿命长、亮度高等优点，在许多场合中应用广泛。加强显示屏控制系统的可靠性研究意义重大。基于Arduino单片机，研究设计了一种新的电子显示屏控制系统。以PC机为上位机，向单片机发送显示代码和控制命令，单片机控制显示驱动模块驱动LED点阵显示屏进行扫描显示。PC机与单片机之间的通信采用ISP下载编程器来实现。利用按键模块通过单片机对显示屏的显示内容进行翻页和更新控制。
关键词：显示屏；可靠性；Arduino；控制
The Design of Electronic Display Control System based on Arduino
Abstract: LED displays is widely used in many occasions because of its advantages such as stable, reliable and long life. It is of great significance to strengthen the research of the reliability of electronic display control system. Here introduces a new kind of electronic display control system based on Arduino microcontroller. System uses PC as upper computer.PC send control commands and display code it has stored to the Arduino microcontroller. And arduino microcontroller receives and deals with control command and display c
ode which are from PC. Then drives scan display of the display screen. Communication between PC and the microcomputer can be implemented by using ISP download programmer. At last, page and update the content which is displayed of the billboard by using the key module and all is based on the single chip microcomputer.
Keywords: electronic display; reliability; Arduino microcontroller
1.系统整体设计
本系统硬件的设计采用模块化设计，既能满足模块本身功能又要能够和整个系统兼容，如图1.1所示。系统硬件由Arduino控制系统，显示扫描电路，显示屏，键盘扫描电路及数据传输部分以及上位机六部分组成。上位机通过数据传输部分向MCU系统发送显示代码和控制命令，MCU系统执行显示命令并将显示代码处理后控制显示部分的显示内容和显示方式。而按键也可以通过键盘扫描电路对显示进行控制。
图1.1  系统硬件组成框图
2.控制系统设计
  控制系统的核心是Arduino单片机。Arduino是一个基于开放原始码的软硬件平台，具有使用类似Java、C语言的Processing/Wiring开发环境。Arduino UNO是系列的一个版本。UNO的处理器核心是ATmega328，具有14路数字IO口（其中6路可作为PWM输出），6路模拟输入，一个16MHz晶体振荡器，一个USB口，一个电源插座，一个ICSP header和一个复位按钮。选定一定数量的IO口作为控制口，控制外部的各种器件和数据的输出【2】。根据功能选择一定的单片机端口添加外围的器件，具体电路如图2.1所示。
在该系统中，数字接口主要用作LED显示数据的行控制输出以及矩阵键盘的控制。具体接法为：矩阵键盘的x1、x2、x3、x4、y1、y2、y3、y4分别接10、11、12、A0、A1、A2、A3、A4接口，点阵模块的连接如图2.2所示。
图2.1 控制部分电路图
图2.2  点阵—单片机连接图
3.驱动单元
3.1 行驱动单元
arduino字符串转数组
译码电路的功能是为了解决单片机I/O端口不足。行译码所用器件为串并转换器74HC138和锁存器74HC573。四个138级联成8线-32线译码器，三级管Q1-Q16接显示屏H1-H8解决了显示屏供电不足的问题。锁存器573的Q3,Q7分别接138的G2B，G2A使能端，实现对138的使能控制，达到锁存功能，Q4,Q5,Q6分别接138的A,B,C端，A,B,C为138译码器的三个地址输入。具体电路如图3.1所示
图3.1 行驱动单元电路
行译码采用的是芯片74HC138。如果不采用译码电路完全依靠单片机的端口输出来控制LED显示屏显示，需要很多个端口。而采用了译码电路后仅仅需要少量端口便可实现控制显示。大大减少了I/O口的占用数目，为单片机扩展其他功能预留下来了空间。
74HC138译码器可接受3位二进制加权地址输入（A0,A1和A2），并当使能时，提供8个互斥的低有效输出（Y0至Y7）。74HC138特有3个使能输入端：两个低有效（E1和E2）和一个高有效（E3）【4】。除非E1和E2置低且E3置高，否则74HC138将保持所有输出为高。

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