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1、长春工业大学毕业设计(论文) 电子信息工程专业 目 录第一章 绪论1第一节 什么是LED显示屏1第二节 LED显示屏的广泛应用1第三节 LED显示屏的发展1第四节 LED显示屏的特点2第五节 LED显示屏的分类2第六节 LED显示屏发展趋势3第七节 小结4第二章 方案论证5第三章 硬件设计部分7第一节 系统的工作原理7第二节 单片机外部扩展电路8第三节 数据输出电路19第四节 时钟脉冲电路21第五节 移位寄存电路22第六节 显示电路25第四章 软件设计部分26第一节 串行通讯26第二节 串行口工作方式26第三节 波特率的设置26第四节 编程思想27结束语29致 谢30参考文献31附录A 流程图
2、及程序32附录B 电路原理图38第一章 绪论第一节 什么是LED显示屏LED电子显示屏是由几万-几十万个半导体发光二极管像素点均匀排列组成。利用不同的材料可以制造不同色彩的LED像素点。目前应用最广的是红色、绿色、黄色。而蓝色和纯绿色LED的开发已经达到了实用阶段。LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像;不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境,具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。第二节 LED显示屏的广泛应用信息化社会的到来,促进了现代信息显示技术的发展,形成了CRT、LCD、PDP、LED、EL、DLP等系列的信息显示产品,纵观各类显示产品,各有其所长和适宜的市场应用需求。
3、随着LED材料技术和工艺的提升,LED显示屏( led panel )以突出的优势成为平板显示的主流产品之一,是集光电子技术、微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的高技术产品,他是通过一定的控制方式,用于显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的LED器件阵列组成的显示屏幕。以其独具一格的优势,成为信息传播的重要媒体,在社会经济的许多领域得到广泛应用,主要包括:(1)证券交易、金融信息显示(2)机场航班动态信息显示(3)港口、车站旅客引导信息显示(4)体育场馆信息显示。(5)道路交通信息显示(6)调度指挥中心信息显示(7)邮政、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信
4、息显示(8)广告媒体新产品(9)演出和集会(10)展览会第三节 LED显示屏的发展随着大规模集成电路和计算机技术的高速发展,led得到了飞速发展,从93年至今,全国LED市场保持持续增长,国产LED显示屏的市场占有率近100%,国外同类产品基本没有市场。在2001年全国LED显示屏市场销售额中,LED显示屏专业委员会成员单位占80%,有16亿多。国内LED显示屏产品及市场发展迅速,厂家众多,但目前主导骨干企业群尚在形成之中,处于群雄逐鹿的时代。随着LED显示产品行业的竞争逐步变得有序,市场即将转入规模化、品牌化竞争,当逐步形成实力占据市场分额50%以上的三到五家企业时,显示屏市场将趋于成熟。
5、根据LED显示屏专业委员会的统计,2001年成员单位的出口额约为4亿元人民币,这是LED显示屏走向国际市场的良好迹象。国产LED显示屏走出国门加入国际市场将使LED产业得到大的提升。我国近年LED显示屏市场增长率如图所示 (单位:亿元人民币) 第四节 LED显示屏的特点LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展,是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是:1) 发光亮度强,在可视距离内阳光直射屏幕表面时,显示内容清晰可见. 超级灰度控制 具有1024-4096级灰度控制,显示颜色16.7M以上,色彩清晰逼真,立体感强. 2) 2)静态扫描技术,采用静态锁存扫描方式,大功率驱动,充分保证发光
6、亮度. 3) 3)自动亮度调节 具有自动亮度调节功能,可在不同亮度环境下获得最佳播放效果.4) 4)全面采用大规模集成电路,可靠性大大提高,便于调试维护. 5) 5)全天候工作,完全适应户外各种恶劣性环境,防腐,防水,防潮,防雷,抗震整体性能强、性价比高、显示性能好,像素筒可采用P10mm、P16mm等多种规格. 6) 6)先进的数字化视频处理,技术分布式扫描,BSV液晶拼接技术高清显示,模块化设计/恒流静态驱动,亮度自动调节,超高亮纯色象素,影像画面清晰、无抖动和重影,杜绝失真。视频、动画、图表、文字、图片等各种信息显示、联网显示、远程控制. 作为新一代的显示媒体,已广泛应用于各行各业。以其
7、现代化、智能化的姿态用于企、事业单位形象宣传和公共场所信息显示,已成为不可或缺的显示窗口,成为信息传播的重要媒体。第五节 LED显示屏的分类一、按颜色基色可以分为:单基色显示屏:单一颜色(红色或绿色)。双基色显示屏:红和绿双基色,256级灰度、可以显示65536种颜色。全彩色显示屏:红、绿、蓝三基色,256级灰度的全彩色显示屏可以显示一千六百多万种颜色二、按显示器件分类:LED数码显示屏:显示器件为7段码数码管,适于制作时钟屏、利率屏等,显示数字的电子显示屏。LED点阵图文显示屏:显示器件是由许多均匀排列的发光二极管组成的点阵显示模块,适于播放文字、图像信息。三、按使用场合分类:室内显示屏:发
8、光点较小,一般3mm-8mm,显示面积一般几至十几平方米。 室外显示屏:面积一般几十平方米至几百平方米,亮度高,可在阳光下工作,具有防风、防雨、防水功能。四、按发光点直径分类:室内屏:3mm、3.75mm、5mm、室外屏:10mm、12mm、16mm、19mm、21mm、26mm室外屏发光的基本单元为发光筒,发光筒的原理是将一组红、绿、蓝发光二极管封在一个塑料筒内共同发光增强亮度。尽管LED显示屏的种类很多,而且发展更迅速、更先进,但由于知识储备的限制,和个人能力有限,我选择单色显示屏作为这次设计的主要设计方案。第六节 LED显示屏发展趋势一、高亮度、全彩化蓝色及纯绿色LED产品自出现以来,成
9、本逐年快速降低,已具备成熟的商业化条件。全彩色LED显示屏将是LED显示屏的重要发展方向。LED产品性能的提高,使全彩色显示屏的亮度、色彩、白平衡均达到比较理想的效果,完全可以满足户外全天候的环境条件要求,全彩色LED屏将会成为主流产品。全彩色LED显示屏的广泛应用会是LED显示屏产业发展的一个新的增长点。二、标准化、规范化材料、技术的成熟及市场价格的基本均衡之后,LED显示屏的标准化和规范化将成为LED显示屏发燕尾服的一个新趋势。在市场竞争条件下,产品质量,系统的可靠性等将成为主要的竞争因素,这就对LED显示屏的标准化和规范化有了较高要求,业内骨干企业已开始在企业实施ISO9000系列标准,
10、行业规范和标准体系的形成,对产品的检测有了相对统一的认识和评判依据,待业的发展将趋于有序。三、产品结构多样化信息化社会的形成,LED显示的应用前景更为广阔。预计大型或超大型LED显示屏的主流产品局面将会发生改变,适合于服务行业特点和专业性要示诉小型LED显示会有较大提高,面向信息服务领域的LED显示屏产品门类和品种体系将更加丰富,部分潜在的市场需求和应用领域将会有所突破,如公共交通、停车场、餐饮、医院等综合服务方面的信息显示屏需求量将有更大的提高,大批量、小型化的标准系列LED显示屏在LED显示屏市场总量中将会占有多数份额。LED的发展前景广阔,目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光均匀
11、性、更高的可靠性、全色化方向发展。第七节 小结现代信息社会中,作为人-机信息视觉传播媒体的显示产品和技术得到迅速发展,进入二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代,LED显示作为平板显示的主要产品之一无疑会有更大的发展。813 第二章 方案论证 LED大屏幕显示从显示方式来分,可分为静态显示和动态显示两种。从它显示的方式来看有两种方案可以选择,下面通过对这两种方案的比较讨论,从而选择更为合适的方案进行设计。方案一:静态显示是由单片机一次输出显示后,就能保持该显示结果,直到下次送新的显示模型为止。这种显示每一个象素需要一套驱动电路,如果显示屏为n*m各象素屏,则需n*m套驱动电路;以8*8点阵为例
12、,则需要64套驱动电路。之所以称之为静态显示,是由于显示屏中的各点相互独立,而且各点的显示情况已经确定,相应锁存器的输出将维持不便,直到显示另一种情况为止。也正因为如此,静态显示器的亮度都较高。这种显示方式接口,编程容易,管理也简单,且占用机时少,显示可靠,付出的代价是占用口线资源较多。但采用静态显示技术,画面稳定,无杂点,图像效果细腻、清晰;动画效果生动、多样;视频效果流畅、逼真高亮度,色彩鲜艳,视角大,寿命长(大于10万小时),稳定性高,响应速度快等特点方案二:动态显示采用多路复用技术,如果是p路复用的话,则每p个象素需一套驱动电路,n*m个象素仅需n*m/p套驱动电路。以大屏幕显示器为8
13、*64点阵为例,可将大屏幕分成8个8*8点阵的LED显示块拼装而成。将8个块的行线相应的并接在一起,形成8路复用,经由p1口输出的行扫描信号进行驱动。8个块的列线分别经由各串入并出移位寄存器的输出进行驱动。采用此方式,在某一时刻,只让某一行的行选线处于选通状态,而其他各点的行选线处于关闭状态,列选线同样一列选通而其他关闭,这样就可选通一点亮,以此方式循环下去,就可以显示各点的显示情况,虽然这些点的现实情况是在不同时刻出现的,而且同一时刻只有一位显示,其他各位熄灭,但由于人眼视觉暂留现象,只要每点显示间隔足够短,则可造成多点同时亮的假象,达到显示目的。对动态显示而言,P愈大驱动电路就愈少,成本也
14、就愈低,引线也大大减少,更有利于高密度显示屏的制造。但采用动态显示占用机时长,只要单片机不执行显示程序就立刻停止。且存在闪烁、抖动等缺点,况且较静态显示亮度较弱。由以上两个方案比较可知,当系统中LED数量较多时,采用动态显示的方法较为经济,但从设计要求来看,显示屏是192*576的超大屏,系统中LED的数量远远超过数百只,如果仍采用动态显示的方法,会使系统变得较为复杂,可靠性降低,且成本下降有限。且动态显示后的亮度不够使大屏幕不足够清晰,为此选用静态扫显示法。 从显示更新的方式来看,可分为动态扫描和静态扫描两种方式。因为此设计总体思路是将大屏幕划分为24块,每块24列,逐块刷新,而不是整个大屏幕的点阵同时显示,故不是静态扫描方式而是动态扫描方式,所以总的来说采用的是动态扫描,静态驱动方式对系统进行设计。13 第三章 硬件设计部分 本设计做的题目是大屏幕控制系统,它由上位机和下位机组成,本设计主要实现下位机的功能,由单片机以串行方式接收从计算机串行口232发送来的要显示的图形,并存储在片外RAM中。根据系统命令要求将显示内容送向大屏幕,即根据不同要求可以以不同的方式显示图象,逐行刷新、逐列刷新、隔行隔列刷新,也可以以图形方式如扇形,百叶窗形等等,这里我们选择实现大屏幕逐块刷新。系统大