论文总字数：45167字

摘 要

当今文字LED点阵显示屏得到广泛的使用，其价格低、寿命长、亮度高、工作稳定等优势用于宣传和通告能够起到很好的效果。现有的LED点阵显示方案在改字和选择效果上不够便捷，往往需要通过更改硬件或在无线或有线控制该设备的计算机中进行操作更改。

考虑到安卓手机市场普及度高，自带蓝牙功能，本文提出一种基于Android蓝牙控制LED显示的策略。用户在手机设备上决定显示模式、编辑文字内容，利用字库芯片，系统可以实现在16*16LED屏上的常用中文、英文和符号的显示，显示内容可以实时更新。本文主要分析了如何将蓝牙通信应用到LED显示控制中，以及字库芯片的功能与使用操作。系统的主要组成是Android应用、蓝牙模块BT04-A、单片机STC12C5A60S2、字库芯片GT21L16S2W和LED驱动模块。

本文给出了一个硬件电路搭建方案，以及相关代码的编程思路。测试结果证明了该系统的可靠性。整个系统硬件上结构安排合理；用户操作界面简单可靠、功能清晰；原理上可扩展性强，为实现不同文字大小以及不同大小点阵屏上显示提供了好的思路；较好地满足了用户的使用需要。

关键词：Android开发，蓝牙通信，字库芯片，LED显示

Abstract

Nowadays，LED character matrix screen has gained great popularity. With its low price, long lifespan, high brightness and stability, LED matrix screen can perform well for propaganda and notice. Most of LED screen designs at present lack convenience in terms of changing words and selecting display modes. Usually, we need to change hard disc or perform the operation by the computer which uses wire telecommunication or wireless telecommunication to control the device.

Considering that Android mobile phones enjoy a considerable market share, and they mostly have Bluetooth modules, the author proposes a control strategy for LED screen based on Android Bluetooth. Users can determine display modes and edit context on smart phones. And then with the help of a character library chip, the system can display Chinese characters, English characters and daily symbols on 16*16 matrix LED screen. Beside, the display context can be changed immediately. The author focuses on how to apply Bluetooth communication to LED display control, and how to operate the character library chip. The system mainly contains an Android Application, a Bluetooth module BT04-A, a single chip microcomputer STC12C5A60S2, a character library chip GT21L16S2W and the LED drive module.

The author gives a hardware circuit design and the programming methods of relative codes. The testing result conform the reliability of this system which owns reasonable hardware structure design, a simple, reliable user interface and distinctive functions. Its principles can enlighten others to realize the display of different-size character and on different-size screen. This system can satisfy users’ common demands.

KEY WORDS: Android developing, Bluetooth communication, Character library chip, LED display

目录

摘要 1

Abstract 2

第一章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 LED应用和无线控制的研究现状 1

1.2.1 LED应用 1

1.2.2 无线控制 2

1.3 主要研究内容 3

第二章 相关原理及技术 4

2.1 Android开发简介 4

2.2 无线通信方式及相应通讯芯片的选择 4

2.2.1 无线通信技术的比较 4

2.2.2 蓝牙的系统结构介绍 4

2.2.3 蓝牙模块的选择 5

2.3 字库调用方案的选择 6

2.4 LED显示原理 6

第三章 LED显示控制软件设计 9

3.1 系统方案设计 9

3.2 模块搭建 9

3.2.1 蓝牙模块 9

3.2.2 LED显示硬件 13

3.3 程序开发 18

3.3.1 控制界面的设计 18

3.3.2 蓝牙功能实现 19

3.3.3 字符串获取与指令转换 22

3.4 LED显示系统测试 23

3.4.1 元件及设备清单 23

3.4.2 测试方法 23

3.4.3 测试结果 24

第四章 总结与展望 25

4.1 总结 25

4.2 展望 25

参考文献 27

附录A. APP界面程序 28

附录B. APP主程序 31

绪论

研究背景及意义

LED 灯在低电压下即可工作，它有耗电量少、成本低廉、亮度较高、视角广阔、显示清晰、寿命长、工作稳定等优点，有着广泛的应用。在各种应用中，LED点阵显示屏集合微电子技术、微机技术、信号处理，可选颜色丰富，动态范围较大，显示效果稳定清晰，工作故障少，是众多宣传媒体以及中小型商家的合适选择之一，可用于商场导购信息显示、新闻与通告显示、车站机场班次时间资讯显示、店面布置与装饰等。也正因为LED 显示屏功能多样，内容需要实时更新，所以需要有便捷、易于上手的维护手段。市面上广泛采用的是预烧录文字，或是通过电脑USB连接改字的方法。前者依靠硬件扫描驱动进行显示，购买时向商家定制文字，商家将文字点阵信息写入相应程序段，烧入设备，其优点是成本低，即开即用。缺点是受存储器本身容量限制，往往难以显示特殊字符，显示内容也不能及时更改。通过电脑USB连接改字的方法常用有线连接，弥补了内容不能及时更改的缺点，也能实现更多动态显示效果。但购买后需要商家派专业人员进行安装，必须有电脑这一设备才能进行控制，且LED显示屏的安装位置也会受连线的限制。

目前，智能手机得到了广泛的普及，越来越多的人在日常生活中倾向于使用手机，而非电脑。手机应用注重界面的友好，操作的简洁，可以给一般大众良好的使用体验。智能手机主流系统为Android系统和IOS系统，考虑到Android系统开源、兼容性强、发布门槛低等特点，本文选择Android应用开发平台，提出一种利用智能手机和单片机，通过无线连接对LED显示系统进行控制的方式。该方法可以实时控制和修改显示内容（含特殊字符），并提供诸如静止、滚动、测试等多种显示功能。无需专业人员安装，用户安装APP后，即可通过手机自带的蓝牙设备，对LED显示设备进行简单的参数调整。

LED应用和无线控制的研究现状

在几种常见的照明中，白炽灯电光转换率低，容易发热，功耗高，且亮灭需要一定缓冲时间；荧光灯功耗低，但是寿命短，也会产生高热。相比之下，LED通过半导体内部电子迁徙来发光，不发热，节能，环保，寿命长，并且体积小，适合组成显示屏，具有很大的优势。目前对于LED应用主要分为用于照明和用于显示两个方向。下文第一部分将简单介绍LED应用的研究方向。无线连接有多样的选择，例如 WIFI、ZigBee，蓝牙等，下文第二部分将简单概括利用这几种方式的相关研究。

LED应用

在照明方面研究者们考虑对LED照明进行优化，以达到更省电，更环保，更智能，寿命更长的目的，主要思路有根据环境智能调节亮度；搭建远程监控照明使用情况的系统；软启动和软关闭；根据人的需求来设置灯光模式，比如会客模式，影院模式等。^[1]为了实现人性化的操作，常利用传感器得到光照度、温度、气压、相对湿度等数据对 LED 照明进行调控，并且根据不同的环境也会有灯光颜色的转变。远程监控照明系统则需要结合监控摄像头，将各LED的使用情况进行汇总实现对LED 整体的管理和控制。

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