基于单片机的LED点阵广告牌设计.docx

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1、基于单片机的1ED点阵广告牌设计摘要自从CoVID-19爆发以来，全球197个国家均受到不同程度的影响。在我国党和政府的有效管控下，我国疫情传播得到有效控制，中国社会经济逐步恢复,为进一步加快中国社会经济逐步恢复，激活消费领域潜能，因此需要运用广告效应引导消费者进行消费。随着时代的发展，电子信息技术已经与我们的生活融为一体，1ED屏幕得到了越来越多的应用。利用1ED屏幕制作广告宣传牌，具有亮度高、动态显示效果比较好、功耗低、显示内容和方式灵活多样等优势。针对传统的1ED广告内容数据传输和维护的问题，提出了一种新的广告板设计方案。利用蓝牙技术对广告牌进行了改进，并利用1ED点阵屏进行了显示。使用

2、蓝牙技术，可以利用手机APP进行广告牌显示的控制，从而节约大量的人力物力。关键词：蓝牙技术；单片机；广告目录引言1第一章背景及意义21.1 传统广告牌存在的问题21.2 1ED点阵广告牌21.3 蓝牙1ED点阵广告牌31.4 本文安排42主要模吼基本原理52.1 STC89C5单片机52.2 16x16点阵1ED屏62.3 驱动模块102.4 蓝牙通信模块11第3章基于单片机的1ED点阵屏广告牌设计133.1 总体设计方案133.2 硬件系统设计143.2.1 主控芯片AT89C51单片机设计143.2.2 1616点阵1ED屏及驱动模块电路设计153.2.3 蓝牙通信模块电路163.3 软件

3、系统设计17第四章系统测试214.1 硬件测试214.2 软件测试224.2.1 仿真与编译调试234.2.2 嵌入式软件测试234.2.3 移动终端手机APP通信测试26结论29参考文献31致谢超!未定义书签。引言自从COVID-19爆发以来，全球197个国家均受到不同程度的影响，导致GDP增长下行、失业人口增加和消费支出减少川。在我国党和政府的有效管控下,我国疫情传播基本得到遏制，中国社会经济逐步恢复，其中被认为是决定经济复苏的关键是消费领域经济的发展。为进一步加快中国社会经济逐步恢复，激活消费领域潜能，因此需要运用广告效应引导消费者进行消费。近些年，我国城市化进程不断前进，在城市的大街小

4、巷广告无处不在，如在城市街道上的公交车站广告、商场门口的广告等。但中广融信媒介在新冠肺炎疫情期间对中国数百家广告企业进行了问卷调查，结果显示：在全年的广告收入中，49.5%的公司预期下滑20%-50%,而18.7%的公司则预期下滑超过50%。如何在后疫情时代运用广告营销的方式激活持续低迷的消费经济市场，成为了当前社会经济发展亟待解决的问题图。第一章背景及意义1.1传统广告牌存在的问题传统的广告是多使用广告牌进行宣传，主要由展示画布、荧光灯、控制器等组成，如图1-1所示。图1-1传统广告牌目前，该模式的广告牌，虽然有大量的应用，但仍然存在一些问题：（1）位置固定。广告牌在安装完成后，不能根据人流

5、量的变化而变化，拆除成本、新建成本较高；（2）内容更新成本高昂。广告牌数量多，位置分布分散，更换一次广告图纸需要消耗大量的人力成本、时间成本；（3）宣传周期短。广告宣传有一定的时限性，广告牌宣传内容相对固定，对于时效性强的广告内容难以宣传。（4）能耗较高。在能源越发紧缺的当今，通过荧光发光器达到照亮广告的作用是一种高能源消耗、低回报的事情，不符合我国绿色发展的理念。1.2 1ED点阵广告牌随着时代的发展，电子信息技术已经与我们的生活融为一体，1ED屏幕得到了越来越多的应用。在广告市场，1ED广告牌也逐渐崭露头角。2018年，全球1ED广告牌市场规模从2014年的22.29亿美元增加到31.02

6、亿美元,到2025年将达到51.66亿美元，2019年-2025年复合年增长率为7.52%。用1ED屏幕制作广告宣传牌，与传统的显示媒介相比较，有亮度高、动态显示效果好、功耗低、显示的形式灵活多样等优点。根据不同需求，人们开发出不同控制方式的1ED平面系统，传统的包含以下三种形式：(1)单片机控制：操作简单，价格实惠，但是显示的内容编辑起来较为麻烦，广告内容不方便修改，日常使用不太便利；(2)计算机控制：主要依赖于计算机强大的计算能力，虽然功能性较强，方便编辑，数据储存起来非常便捷，但是成本费用高，并且日常维护不方便；(3)红外遥控：虽然和前两种相比在控制能力上更加灵活，并且不受机器限制，然而

7、没有办法从本质上对1ED屏幕予以有效控制。因此现有1ED广告显示屏仍存在需要有线传输、数据更新困难、仅能使用静态展示以及维护成本高等问题o(1)数据通信问题1ED广告显示屏的内容由Pe机通过数据线传送，这样并不方便，一旦PC机出现了问题，就会影响内容的显示。所以在使用时多有不便；选择脱机屏不方便进行信息管理与存储，需要更换芯片，会造成不必要的人力物力的浪费；选择连机屏虽然方便进行实时监控和管理，但是通信线的费用比较高，一般和信息显示屏与上位机的距离成正比，所以也是一个很令人头疼的问题。(2)可维护性问题因为受到通信方式所带来的限制，对1ED屏幕以及计算机的控制还有着较高的要求，一台计算机只可以

8、控制一个显示屏，还需要专人进行监管，人力成本高，同时按照具体情况对控制方案进行设计，对施工现场的员工需求较大，因此,可以表明，目前的1ED屏幕在控制系统这一方面的不足，为了能够将上述不足予以有效解决，主要采取蓝牙控制进行解决。1.3 蓝牙1ED点阵广告牌蓝牙(BIUetOOth),是一种用来为固定与移动设备建立通信环境的无线通讯技术，可以短距离内传输资料，然后形成个人局域网(PAN)。蓝牙技术可分为两种类型：第一种是基础率/增强数据率(BR/EDR),第二种是低耗能(1E)口叫基础率/增强数据率指的是采用点对点的网络拓扑结构，实现一对一的通信；低耗能型包括点对点（一对一）、广播（一对多）和网格

9、（多对多）等。它在音频传输、数据传输、位置服务、设备网络系统等方面已经得到广泛应用。蓝牙模块对比传统的串口数据传输数据更换广告内容的方式，可以通过无线网络进行配置，大大加快了数据传输的效率，增强广告时效性，并且蓝牙模块价格十分低廉,在2023年的市场中,经过调查统计,该模块的市场价格通常为10-30元不等，比使用GPRS通信的无线网络价格降低三分之一，并无后续使用费用。本文为解决1ED广告牌数据更新难的问题，拟采用蓝牙模块进行数据传输,通过手机APP编辑广告内容，将传输的数据存储至MCU存储器中，利用51单片机进控制，采用1ED点阵屏进行信息展示，以达到快速更新数据、有效展示数据的目的，甚至实

10、现根据广告推广情况实时调整内容，获得广告功能的最大效率。1.4 本文安排本文内容以解决现有1ED广告牌内容更新困难为出发点，运用基于单片机的1ED点阵广告牌的设计，拟到达成本最小化、广告推广效应最大化，本篇文章为分析以上问题，共分了五个部分，分别为：第一章背景及意义，首先介绍了广告的背景与意义；其次阐述了在发展过程中传统广告牌留有的问题；然后，提出利用蓝牙技术的解决方式；最后，阐述本文安排并进行本章总结。第二章主要模块及基本原理，本章中主要介绍了单片机STC89C51的结构、16x16点阵1ED点阵屏、行列驱动模块、ATK-HC05蓝牙模块这四大模块。第三章基于单片机的1ED点阵屏广告牌设计，

11、在这一章节中，详解的阐述了本设计的大致方案、以及软、硬件的系统设计。第四章系统测试。在本章节中，对本文设计的可行性与稳定性进行了测试，主要分为仿真与编译调试、硬件测试和软件测试三个部分。第五章总结与展望。在这一章中，我们将对全文作一个全面的概括，并指出今后的发展趋势。2主要模块及基本原理2.1 STC89C5单片机单片机是一种集成电路芯片，其组成包括可以处理数据的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM,以及多种I/O和中断系统，还有定时器/计数器等功能，通过采用很大规模集成电路技术将上述部分装在一块硅板上，从而组成一个微小但完整的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用口1。单片机

12、也就是单片微控制器，这种芯片不是用来实现逻辑功能的，而是在一块晶片上整合一台计算机，就好像一台微小的计算机，只是缺少I/O装置而已。12o目前，单片机已经应用到了我们生活的很多领域当中，有常见的家具产品,也有精密的航天器材等各，生活中到处可见单片机的应用，由此可见它已经深深的植入我们的生活。本设计选用的ATC89C51单片机有低电压、高性能、反复编写、性价比高的优点。由三大模块组成，分别是中央处理器（CPU）、存储器、I/O接口，如图2-1所示，其强大的功能已经为家用电器、汽车、工业控制等领域提供了稳定、高效、快速的应用方案口刀。ATC89C51是一种以8051核心为核心的ISP的芯片，它工作

13、时候的时钟频率为80MHz,此单片机芯片中含有通用的CPU和ISP存储器，通过PC端的软件，可以把用户的程序代码直接下载到MCU中，这样就不需要采购通用的编程器，并且运行起来更加快捷。单片机ATC89C51的存储器由两部分构成，第一部分是4K字节ROM（只读程序存储器），第二部分是128字节的RAM（随机存取数据存储器），该单片机具有稳定安全的存储功能和反复编写程序的功能。并且该系统还有32个I/O接口、3个16位定时7计时器、1个6向量2级中断结构、1个全双工串行口，还有片内振荡器和时钟，并且频率能降到0赫兹进行静态逻辑操作口引。该单片机还具有智能节电的功能，当计算任务处于闲置状态时，进入空

14、闲节电模式，在此模式下，单片机的中央处理器将会停止运行，但是随机存取数据存储器，定时/定时器，串口通信系统和中断系统将仍然保持运行状态。图2-1STC89C51单片机引脚图2.2 16x16点阵1ED屏8x8模块是最小的模板，在其原理基础上由4个8x8级联组成，采用共阴接线来实现1616的功能，具有更灵活的控制模式，并节约了单片机的资源。图2-2为8x8点阵1ED的外观及引脚图，它的等效电路如图2-3所示，8x8点阵是由8条行线、8条列线组成，在每个行列线条相交处放置一个二极管，因此每个88点阵1ED屏都要求64个发光二极管具有不同的高、低电平来满足亮灭要求,在这些1ED中，对点阵某一行给予1

15、电平（高电平），点阵某一列给予。电平（低电平），那么相应位置上的二极管便会亮起来；比如说要点亮第一个点，则给1脚置高电平，给a脚置低电平即可；我们使用动态扫描的方法，可使点阵显示出不同的字形。假如说要点亮好几个二极管，就可以通过在这些点对应的行和列上设置相应的电平状态来实现。OOOOOOOO0DF3AiGHOOOOOOOO6/腑阵焊接IH1引脚0OOOOOOO26E7C64OOOOOOOOOO:OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOooOooOooOooOooOooOooOoo图2-288点阵1ED外观及引脚图8X8点阵1EI:落效电路图2-388点阵1ED屏等效电路图当需要在8x8点阵1ED屏上显示内容时,通常使用点阵1ED的动态扫描法,具体可以分为以下三种：(1)点扫描点扫描是以点进行控制，通过对每一个发光二极管进行编程来控制1ED的电平状态，从而实现显示屏的显示功能。(2)行扫描(竖直扫描)行扫描是将88点阵1ED屏看做8个行向量，对八个向量进行分别输入不同的向量数据，从而达到1ED显示屏幕的显示。例如，将单片机选中第一行中的第一个发光二极管点亮，那么对应行端口给出的电平状态为10000000o(3)列扫描(水平扫描)列扫描是将88点阵1ED屏看做8