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纪莫
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1 崑山科技大學電子工程系學生專題製作報告廣告字幕機 LED Display 指導教授 : 曾清標莊昌霖專題組員 : 黃正宇學號 :4980K057 李晨暉 4980K008 中華民國 102 年 06 月

3 廣告字幕機黃正宇李晨暉崑山科技大學電子工程系摘要資訊的傳遞除了廣播外, 最普遍的就是經由電視新聞廣告等來告知社會大眾未來顯示器包含液晶螢幕以及 LED 顯示看板的應用市場由 19% 成長到 36.9% LED 顯示看板, 在大尺寸的液晶螢幕價格還無法普及的情況下,LED 室內顯示看板為目前成長的主要因素本專題是利用單晶片與 4 塊 8*8 的點矩陣組合, 使其可以呈現圖形以及字型的效果, 目前 LED 在市場上廣為應用, 所以我們利用此專題呈現崑山科技大學電子工程系. 等的圖樣與字樣 Ⅰ

4 致謝在大學畢業前都會面對重要的畢業專題, 在眾多老師與學長的資訊得知, 每個人都需要找位老師並在實驗室左出個人的專題成品, 在各種機緣下我們有了機會可以在曾清標老師的實驗室下學習, 不光是在專業領域上的學問, 在跟老師與學長的交流與互動, 其實並不只是單純學習學術的知識, 也學到很多團體的認知與做人做事的學識, 因為老師常常跟大家提倡, 實驗室就像大家的另一個家一樣, 有事沒事都可以去, 因為想要營造成一個大團體, 學長學弟能更像好朋友一樣, 這樣的學習是快樂的也是最能沒有拘束的, 所以很感謝老師與學長們的指導, 雖然大家都各忙各的, 但是老師和學長們也都很熱心地督促我們的專題, 也提供良好的環境設備讓我們運用, 當我們有問題時也都會引導我們, 讓我們能繼續學習下去 Ⅱ

5 目錄頁數中文摘要 I 致謝 Ⅱ 目錄 Ⅲ 圖目錄 Ⅵ 一緒論前言研究動機二系統架構 *8 點矩陣原理 *8 掃描原理圖 *16 掃描原理圖硬體流程圖硬體元件硬體元件 74LS 硬體元件 74LS S51 燒錄器電路圖實體電路圖軟體流程圖軟體程式三成品實體圖四五結論 & 未來展望參考文獻 Ⅲ

6 圖目錄頁數圖 2.1 8*8 點矩陣 LED 圖 2.2 8*8 點矩陣字幕內部結構圖圖 2.3 此圖是以掃描線 a1 到 a8 所顯示的圖圖 2.4 此圖是以掃描線 a1 到 a8 所顯示的圖圖 2.5 硬體流程圖圖接腳圖 (1) 圖接腳圖 (2) 圖 2.8 硬體元件 74LS 圖 LS154 內部構造圖圖 2.10 硬體結構 74LS 圖 LS373 內部構造圖圖 S51 燒錄器電路圖圖 2.13 實體電路圖 ( 正面 ) 圖 2.14 實體電路圖 ( 反面 ) 圖 2.15 軟體流程圖圖 3.1 點矩陣字型模擬圖圖 3.2 實體圖正面圖 3.3 實體圖反面圖 3.4 崑字型亮燈展示圖 3.5 電字型亮燈展示圖 3.6 外包裝實體圖 Ⅳ

7 一緒論 1.1 前言未來大尺寸的顯示看板普及後, 在戶外的場所, 更是大型的 LED 顯示看板的天下, 因為液晶螢幕無法做到如此的尺寸, 而且效果不佳, 大型 LED 顯示看板在許多交通要道商圈更是可以見到其蹤影, 例如 : 捷運站的班車抵達資訊店家的促銷優惠資訊... 等日常生活中所能見到的廣告看板 ; 如果都將替換成 LED 顯示看板, 形狀大小可多變化, 字幕顯示更清晰,LED 的壽命更長更省電, 相對效益會更高 1.2 研究動機現今社會中許多的看板都超脫以往的方式表現, 以現在最主流的 LED 技術而言, 相較於 HID 和高功率白熾燈相比,LED 更省電更長壽, 相對效益增高, 成本降低, 本次的做作品就以 LED 架構來完成廣告字幕機, 廣告字幕機的優點在於它的便利性與客製化效果佳, 依照不同業主的需求製造出不同大小陣列, 在後端管理的部分也能用程式輕易地去改變 LED 的顯示方式, 而 LED 在夜間的效果最佳, 不僅能當照明使用, 更能讓大家去注意到要宣傳或者應注意的事項, 因此以此題目為本次的專題研究所發展的方向 1

8 二系統架構 2.1 8*8 點矩陣原理 8*8 點矩陣若要在同一時間內呈現出一個字型或圖案, 必須要有 64 個控制 LED 亮與暗的輸出點, 通常單晶片無法一次提供那麼多的輸出, 所以就採用掃描式, 以節省輸出埠 8*8 點矩陣是由 8 條掃描線與 8 條資料線所構成, 其掃描的方式有逐列掃描和逐行掃描下圖 2.1 是 8*8 點矩陣 LED: 圖 2.1 8*8 點矩陣 LED 點矩陣的形式可分為共陽極與共陰極, 而其中以顏色區分還可分為單色雙色三色等 2

圖 2.2 8*8 點矩陣字幕內部結構圖 2.1-1 8*8 掃描原理圖圖 2.

9 圖 2.2 8*8 點矩陣字幕內部結構圖 *8 掃描原理圖圖 2.3 8*8 點矩陣 LED 此圖是以掃描線 a1 到 a8 為 ( B) 和資料線 b1 到 b8 為 ( B) 所顯示的圖型 3

圖 2.4 8*8 點矩陣 LED 此圖是以掃描線 a1 到 a8 為 (00000010B) 和資料線 b1 到 b8 為 (01001000B) 所顯示的圖型 2.

10 圖 2.4 8*8 點矩陣 LED 此圖是以掃描線 a1 到 a8 為 ( B) 和資料線 b1 到 b8 為 ( B) 所顯示的圖型 *16 掃描原理圖掃描輸出 : 由於點矩陣字幕需要多點輸出, 採用掃描輸出方式, 解碼擴充接點以節省輸出阜輸出方式 : 共陽型與共陰型 ( 輸出準位正反向 ) 顯示圖案 / 自行編碼 : 單色字幕機, 每個 LED 需要一個位元的資料 8*8 字幕機每列 8 個點需要一個位元組的資料共計 8 列需要八位元的資料,16*16 則需 32 位元的編碼資料 4

11 2.3 硬體流程圖圖 2.5 硬體流程圖硬體元件是 INTEL 公司開發相當成功的單晶片, 在教育界中用來當作單晶片學習的入門首選, 由於其使用的普及, 因此目前有好幾家設計半導體晶片的公司也有製造與 8051 相容的單晶片, 而有些公司所製造出來的單晶片其執行的速度更快, 可以高達 40MHz, 若使用者想加快單晶片系統的執行速度時可以選用此一類型的 8051 晶片由於 8051 在教育界的大量使用, 業界也有不少的使用, 所以未來的市場還是相當被看好無怪乎還有眾多的廠商紛紛推出相容的單晶片, 及支援 8051 程式的發展工具目前市面上還有一種名為 AVR 的單晶片 ( 由 ATMEL 公司所開發及生產 ) AVR 系列單晶片擁有 8051 及 PIC 的特色 AVR 單晶片是精簡指令集電腦 (RISC) 的微控制器 (MCU), 所有執行效能較 8051 好, 但是卻有複雜指令集電腦 (CISC) 有較多較好用的指令可以用, 以及原廠提供的完整開發工具, 將使 AVR 單晶片更有競爭力 5

12 功能簡介 1 專為控制應用所設計之八位元 CPU 2 加強了布林代數( 單一位元的邏輯 ) 之運算功能 3 32 條雙向且可被獨立定址之 I/O 4 晶片內部有 128 位元組可供儲存資料的 RAM 5 內部有兩個 16 位元計時器 (8052 有三個 ) 6 具全雙工 UART 7 5 個中斷源, 且具有兩層 ( 高 / 低 ) 優先權順序之中斷結構 8 晶片內有時脈(Clock) 振盪器線路 9 晶片內有 4K(8K/8052) 位元組的程式記憶體 (ROM) 10 程式記憶空間可達 64K 位元組 11 資料記憶體空間可定址到 64K 位元組 8051 接腳圖 -1 圖接腳圖 (1) 6

13 8051 接腳圖 -2 圖接腳圖 (2) 硬體元件 74LS154 圖 2.8 硬體元件 74LS154 7

14 74LS154,4 線 ~16 線譯碼器 / 解調器, 將四個二進制編碼輸入譯成 16 個彼獨力輸出之一, 將數據從一個輸入線分配到 16 個輸出的任一個而實現解調功能, 輸入嵌位二級管簡化了系統設計, 與大部分 TTL 和 DTL 電路完全兼原理 : 這種單片 4 線 ~16 線譯碼器非常適合用於高性能存儲器譯碼器圖 LS154 內部構造圖硬體元件 74LS373 圖 2.10 硬體結構 74LS373 8

15 74LS373 是閂鎖器, 顧名思義是將資料保存的 IC,Enable G=0 時, 輸出保持不變 Enable G=1 時, 輸出等於輸入,OutputControl=0 時, 正常輸出,Output contral=1, 輸出腳段路圖 LS373 內部構造圖 S51 燒錄器電路圖圖 S51 燒錄器電路圖 9

16 2.3-5 實體電路圖 ( 正面 ) 圖 2.13 實體電路圖 ( 正面 ) 10

17 實體電路圖 ( 反面 ) 圖 2.14 實體電路圖 ( 反面 ) 11

18 2.4 軟體流程圖程式開始進行宣告自行陣列變數與函數, 進行讀取陣列做栓鎖 Hi Lo 輸出掃描信號做掃描行數, 再依序進行次數掃描字型, 掃描完畢迴圈進行陣列輸出掃描信號圖 2.15 軟體流程圖 12

19 2.4-1 軟體程式 #include <reg52.h> #define ROWP P2 #define COLP P0 #define repeat 60 sbit Hi = P3^7; // 宣告 Hi 栓鎖信號位置 sbit Lo = P3^6; // 宣告 Lo 栓鎖信號位置 //============== 字型 ================== unsigned char code d[20][2][16]={ { { 0x40, 0xe0, 0xf0, 0xf8, 0x78, 0x70, 0xe4, 0xce, // 校徽 0x9f, 0x3e, 0x1c, 0x88, 0xc0, 0xe0, 0x40, 0x00}, { 0x60, 0xf0, 0xf9, 0x7c, 0x3e, 0x1e, 0x1c, 0x39, 0x73, 0xe7, 0xe7, 0xf3, 0x79, 0x3c, 0x1e, 0x0c} }, { { 0x00, 0x00, 0x00, 0x1c, 0xf0, 0xb0, 0xb0, 0xb0, // 崑 0xbf, 0xb0, 0xb0, 0xb0, 0xf0, 0x1c, 0x00, 0x00}, { 0x00, 0x00, 0x00, 0x90, 0x93, 0x92, 0x92, 0xfe, 0x02, 0x92, 0x92, 0x92, 0x93, 0xfc, 0x00, 0x00} }, { { 0x00, 0x00, 0xc0, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, // 山 0xfc, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xc0, 0x00}, { 0x00, 0x00, 0x1f, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x1f, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x1f, 0x00} }, { { 0x00, 0x00, 0x00, 0xfe, 0x00, 0x48, 0x24, 0x12, // 科 0x40, 0x40, 0xc2, 0xfc, 0xc8, 0x50, 0x40, 0x00}, { 0x00, 0x01, 0x01, 0x7f, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x02, 0x01, 0x00, 0x7f, 0x00, 0x01, 0x02, 0x00} }, { { 0x00, 0x90, 0x90, 0x90, 0xfe, 0x90, 0x90, 0x90, // 技 0x00, 0x90, 0xfe, 0x10, 0x10, 0x00, 0x00, 0x00}, { 0x00, 0x40, 0x21, 0x12, 0x0c, 0x0c, 0x12, 0x20, 0x00, 0x00, 0x7f, 0x22, 0x04, 0x00, 0x00, 0x00} }, { { 0x00, 0x00, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x90, // 大 0x7f, 0x90, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x00}, { 0x00, 0x20, 0x10, 0x08, 0x04, 0x02, 0x01, 0x00, 13

20 0x00, 0x00, 0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20} }, { { 0x00, 0x00, 0x00, 0xfe, 0x2a, 0x2a, 0x00, 0xaa, // 學 0x44, 0xaa, 0x00, 0x2a, 0x2a, 0xfe, 0x00, 0x00}, { 0x00, 0x00, 0x07, 0x01, 0x11, 0x11, 0x13, 0x17, 0xfb, 0x53, 0x13, 0x11, 0x11, 0x01, 0x07, 0x00} }, { { 0x00, 0x00, 0x3c, 0x05, 0x2d, 0x2d, 0x2d, 0x05, // 電 0xbf, 0x05, 0x2d, 0x2d, 0x2d, 0x05, 0x3c, 0x00}, { 0x00, 0x00, 0xe0, 0x80, 0xbf, 0xa9, 0xa9, 0xa9, 0xff, 0x29, 0x29, 0x29, 0x3f, 0x00, 0x00, 0x00} }, { { 0x00, 0x80, 0x80, 0x81, 0x83, 0x85, 0xe9, 0x91, // 子 0x81, 0x81, 0x81, 0x81, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00}, { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xff, 0x80, 0x40, 0x20, 0x10, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00} }, { { 0x00, 0x00, 0x00, 0x02, 0x02, 0x02, 0x02, 0x02, // 工 0xfe, 0x02, 0x02, 0x02, 0x02, 0x02, 0x00, 0x00}, { 0x00, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x1f, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10} }, { { 0x00, 0x1e, 0x52, 0x92, 0x92, 0x92, 0x1e, 0x00, // 程 0x40, 0x40, 0x42, 0xfc, 0x48, 0x50, 0x40, 0x00}, { 0x40, 0x48, 0x48, 0x7f, 0x48, 0x48, 0x40, 0x00, 0x04, 0x02, 0x01, 0x7f, 0x01, 0x02, 0x04, 0x00} }, { { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0x11, 0x21, 0x63, // 系 0xa5, 0x29, 0x31, 0x21, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x48, 0x24, 0x16, 0x04, 0xfc, 0x45, 0x16, 0x24, 0x40, 0x00, 0x00, 0x00} }, { { 0x00, 0x00, 0x00, 0x80, 0x44, 0x24, 0x14, 0x04, // 李 0xff, 0x04, 0x14, 0x24, 0x44, 0x80, 0x00, 0x00}, { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x08, 0x08, 0x09, 0x0b, 0xff, 0x49, 0x29, 0x08, 0x08, 0x00, 0x00, 0x00} }, { { 0x00, 0x00, 0x40, 0x5f, 0x55, 0x55, 0x55, 0x55, // 晨 0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0x5f, 0xc0, 0x00, 0x00}, { 0x00, 0x00, 0x00, 0x05, 0x85, 0x4d, 0x35, 0x15, 0x0d, 0x25, 0x45, 0xfd, 0x00, 0xff, 0x00, 0x00} }, { { 0x07, 0x01, 0xe9, 0x29, 0x29, 0xfd, 0x29, 0x29, // 暉 0xe9, 0x01, 0x07, 0xf8, 0x08, 0x08, 0xf8, 0x00}, { 0x00, 0x20, 0x2f, 0x29, 0x29, 0xff, 0x29, 0x29, 0x2f, 0x20, 0x00, 0x3f, 0x21, 0x21, 0x3f, 0x00} }, 14

21 { { 0x00, 0x00, 0x20, 0x22, 0xa2, 0xa2, 0xaf, 0xaa, // 黃 0xaa, 0xaa, 0xaf, 0xa2, 0xa2, 0x22, 0x20, 0x00}, { 0x00, 0x00, 0x00, 0x40, 0x2f, 0x1a, 0x0a, 0x0a, 0x0f, 0x0a, 0x0a, 0x1a, 0x2f, 0x40, 0x00, 0x00} }, { { 0x00, 0x00, 0x82, 0x82, 0x82, 0x82, 0x82, 0xfe, // 正 0x02, 0x02, 0x02, 0x02, 0x82, 0x02, 0x00, 0x00}, { 0x00, 0x20, 0x20, 0x20, 0x20, 0x20, 0x20, 0x3f, 0x20, 0x20, 0x20, 0x20, 0x3f, 0x20, 0x20, 0x00} }, { { 0x00, 0x1c, 0x04, 0x84, 0x94, 0x94, 0x94, 0xf4, // 宇 0x96, 0x95, 0x94, 0x84, 0x04, 0x1c, 0x00, 0x00}, { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x7f, 0x40, 0x20, 0x10, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00} }, { { 0x00, 0x00, 0x00, 0xff, 0x40, 0x00, 0x3e, 0x00, // 製 0xe2, 0x2a, 0x2a, 0xff, 0x2a, 0x2b, 0xe2, 0x04}, { 0x00, 0x00, 0x00, 0x88, 0x52, 0x22, 0x12, 0x0b, 0x07, 0x23, 0x42, 0x86, 0xfa, 0x12, 0x20, 0x00} }, { { 0x08, 0x48, 0x48, 0x48, 0x48, 0xfa, 0x21, 0x08, // 作 0x00, 0x02, 0x04, 0xf8, 0x10, 0x20, 0x00, 0x00}, { 0x00, 0x02, 0x02, 0x02, 0x02, 0x24, 0x3f, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x3f, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00} }}; void delay1ms(int); // 宣告延遲函數 //============== 主程式 ================== main() // 主程式開始 { int i,j,scan; // 宣告變數 while (1) // 無窮盡迴圈 { for (i=0;i<20;i++) for (j=0;j<repeat;j++) // 重複掃瞄 repeat 次 { for (scan=0;scan<20;scan++) // 掃瞄迴圈 { ROWP =0xFF; // 關閉 LED( 防殘影 ) Hi=1;Hi=0; // 栓鎖 Hi 信號 Lo=1;Lo=0; // 栓鎖 Lo 信號 COLP = scan; // 輸出掃瞄信號 ROWP = ~d[i][0][scan];// 輸出 Hi 部分 Hi=1; Hi=0; // 栓鎖 Hi 信號 ROWP = ~d[i][1][scan];// 輸出 Lo 部分 Lo=1; Lo=0; // 栓鎖 Lo 信號 COLP = scan; // 輸出掃瞄信號 15

22 delay1ms(1); // 延遲 1ms } // 完成掃瞄一個字型 } // 完成重複 repeat 次 (j 迴圈 ) } // while 結束 } // 主程式結束 //============== 延遲函數 ================== void delay1ms(int x) { int i,j; // 宣告變數 for (i=0;i<x;i++) // 外迴圈 for (j=0;j<120;j++);// 內迴圈 } // 延遲函數結束三. 成品實體圖圖 3.1 點矩陣字型模擬圖 16

23 圖 3.2 實體圖正面 17

24 圖 3.3 實體圖反面 18

25 圖 3.4 崑字型亮燈展示 19

26 圖 3.5 電字型亮燈展示 20

27 圖 3.6 外包裝實體圖 21

28 四. 結論 & 未來發展此塊字幕機可以運在各店家宣傳廣告用途, 亦可留言以及記事, 在有限的平面空間隨意編輯喜歡的任何圖示也可以顯示各種文字與符號利用 89S52 晶片來顯示 16*16 點矩陣, 使其呈現字體效果, 目前 LED 廣告面板為市場廣為應用, 所以希望未來能夠做的更大型使用外接觸控面板與鍵盤或者是語音控制呈現更多字型變化與圖形的結合 22

29 五. 參考文獻 %BE%AE%E8%99%95%E7%90%86%E6%A9%9F/Homepage%E7%B6%B2%E9%A0%81/pr oject/tue/team07/team07.htm m=isch&tbo=u&source=univ&sa=x&ei=qbslubgziyzckwxckihadw&ved=0cduqsaq& biw=1440&bih=775#facrc=_&imgrc=9cib6dyrsc_pjm%3a%3bhlsxlp3qe9gynm%3bhtt p%253a%252f%252fdelphi.ktop.com.tw%252floadfile.php%253ftopicid%253d %2526CC%253D426153%3Bhttp%253A%252F%252Fktop.no-ip.org%252Ftopic.asp %253FTOPIC_ID%253D60881%3B800%3B 單晶片 C 語言設計實務 / 楊明豐著 / 出版社碁豐 / 23

30 2.5cm ( 民國 ) 1cm cm 製作報告學士專題報告題目廣告字幕機所名著者姓名 3cm 1cm 2cm 3cm 電子工程系崑山科技大學黃正宇李晨暉撰 24

<4D6963726F736F667420576F7264202D20B9F9B0EABBCDBBAFAB48DEB3B4C1A5BDB3F8A7692E646F63>

<4D6963726F736F667420576F7264202D20B9F9B0EABBCDBBAFAB48DEB3B4C1A5BDB3F8A7692E646F63> 臺北市立松山高級工農職業學校資訊科專題製作報告題目 : 反彈空間指導老師 : 余耀銘學生 : 廖國銓趙信瑋中華民國 102 年 5 月摘要在這高速科技的起飛下, 科技都建立起於基礎, 有些人把這基礎轉為理論, 教給大眾學習 ; 有些人利