LED显示屏不一样的标准 开题报告.doc

1课题的背景和意义当今世界，电子技术迅猛发展，点阵式显示器件作为信息显示的重要媒体，在金融证券、体育、邮电电信、指挥调度、国防军事等许多领域中得到了广泛应用。因此点阵式显示器件的研制、生产也得到了迅速的发展，并逐步形成产业，成为光电子行业的新兴产业领域。由于LED电子显示屏具有所显内容信息量大，外形美观大方，操作使用方便灵活，适用于火车、汽车站、码头、金融证券市场、文化中心、信息中心体育设施等公共场所。该设计广泛涉及了计算机及电子技术中的电源技术，单片机技术，数据通信技术，显示技术，存储技术，系统软件技术，接口及驱动等技术。我国经济发展迅猛，对信息传播有越来越高的要求，可以相信，LED电子显示屏以其大的显示信息量，寿命长，耗电量小，重量轻，空间尺寸小，稳定性高，易于操作，安装和维护等特点，将在社会经济发展中扮演越来越重要的角色。本设计利用单片机对整个系统进行总体控制，进行显示所要显示的汉字和字符。其中显示字模数据有单片机输入显存，点阵的点亮过程有程序控制，由驱动电路完成。点阵采用单色显示，该显示器电路的特点是：点阵的动态显示过程占用时间比较短，亮度均匀。 2国内外研究现状2.1 LED显示屏发展经历了三个阶段1）1990年以前LED显示屏的成长形成时期这一时期的LED显示屏在国外应用较广，国内很少，产品以红、绿双基色为主，控制方式为通讯控制，灰度等级为单点4级调灰，产品的成本比较高。2）1990-1995年，这一阶段是LED显示屏迅速发展的时期LED显示屏在LED材料和控制技术方面也不断出现新的成果，电子计算机及微电子领域的技术发展，在显示屏控制技术领域出现了视频控制技术。这一阶段，LED显示屏在平板显示领域的主流产品局面基本形成，LED显示屏产业成为新兴的高科技产业。3）1995年以来，LED显示屏的发展进入一个总体稳步提高产业格局调整完善的时期。1995年以来，LED显示屏产业内部竞争加剧，形成了许多中小企业，产品价格大幅回落，应用领域更为广阔，产品在质量、标准化等方面出现了一系列新的问题，有关部门对LED显示屏的发展予以重视并进行了适当的规范和引导，目前这方面的工作正在逐步深化。 2.2 我国LED显示屏的发展现状LED显示屏的应用涉及社会经济的许多领域，主要包括：1）机场航班动态信息显示民航机场建设对信息显示的要求非常明确，LED显示屏是航班信息显示系统FIDS(Flight information Display system)的首选产品，首都机场、上海浦东国际机场、海口美兰机场、珠海机场、厦门高崎机场、深圳黄田机场、广州白云机场及全国数十家新建和改扩建机场都选用了国产的LED显示屏产品。2）道路交通信息显示智能交通系统（ITS）的兴起，在城市交通、高速公路等领域，LED显示屏作为可变情报板、限速标志等，替代国外同类产品，得到普遍采用。3）广告媒体新产品除单一大型户内、户外显示屏作为广告媒体外，国内一些城市出现了集群LED显示屏广告系统；列车LED显示屏广告发布系统也已在全国数十列旅客列车上得到采用并正在推广。2.3 LED显示屏发展趋势现代信息社会中，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显示屏作为平板显示的主导产品之一无疑会有更大的发展，并有可能成为二十一世纪平板显示的代表性主流产品。1）高亮度、全彩化 蓝色及纯绿色LED产品自出现以来，成本逐年快速降低，已具备成熟的商业化条件。基础材料的产业化。使LED全彩色显示产品成本下降，应用加快。同时，由于全彩色显示屏价格性能比的优势，预计在未来几年的发展中，全彩色LED显示屏在户外广告媒体中会越来越多地代替传统的灯箱、霓红灯、磁翻板等产品，体育场馆的显示方面全彩色LED屏更会成为主流产品。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。2）产品结构多样化信息化社会的形成，信息领域愈加广泛，LED显示屏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求的小型LED显示屏会有较大提高，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、小型化的标准系统LED显示屏在LED显示屏市场总量中将会占有多数份额。3课题基本内容和拟解决的主要问题 本设计采用单片机作为点阵液晶显示屏的控制系统。该系统需要6大部分来实现：上位PC机、串行通信接收器、单片机、外存储器、LED显示屏行列驱动电路和4个16*16的LED点阵显示屏。 本课题设计一个电子显示屏，拟解决的主要问题：1）要求采用51单片机作为微控制器；2）通过四个1616的点阵LED进行文字显示；3）在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足、稳定、清晰无串扰。 4）文字显示具有每排字有滚动和逐排等显示方式。4研究方法及措施4.1 LED点阵显示屏的原理及基本内容设计一个用1664的点阵LED显示屏，要求在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形和文字应稳定、清晰无串扰。图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式。从理论上说，不论显示图形还是文字，只要控制与组成这些图形或文字的各个点所在的位置相对应的LED器件发光，就可以得到我们想要的显示结果，这种同时控制各个发光点亮灭的方法称为静态驱动显示方式。1664的点阵共有1024个发光二极管，显然单片机没有这么多的端口，如果我采用锁存器来扩展端口，按8位的锁存器来计算，1664的点阵需要1024/8=128个锁存器。这个数字很庞大，因为我们仅仅是1664的点阵，在实际应用中的显示屏往往要大得多，这样在锁存器上花的成本将是一个很庞大的数字。因此在实际应用中的显示屏几乎都不采用这种设计，而采用另外一种称为动态扫描的显示方法。动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行（比如16行）的同名列共用一套驱动器。具体就1664的点阵来说，把所有同1行的发光管的阳极连在一起，把所有同1列的发光管的阴极连在一起（共阳极的接法），先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1行使其燃亮一定时间，然后熄灭；再送出第二行的数据并锁存，然后选通第2行使其点亮相同的时间，然后熄灭；以此类推，第16行之后，又重新燃亮第1行，反复轮回。当这样轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就能够看到显示屏上稳定的图形了。采用扫描方式进行显示时，每一行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个驱动器。显示数据通常存储在单片机的存储器中，按8位一个字节的形式顺序排放。显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去，这就存在一个显示数据传输的问题。从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并列方式或串行方式。显然，采用并行方式时，从控制电路到列驱动器的线路数量大，相应的硬件数目多。当列数很多时，并列传输的方案是不可取的。采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。但是，串行传输过程较长，数据按顺序一位一位地输出给列驱动器，只有当一行的各列数据都以传输到位之后，这一行的各列才能并行地进行显示。这样，对于一行的显示过程就可以分解成列数据准备（传输）和列数据显示两部分。对于串行传输方式来说，列数据准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下留给行显示的时间就太少了，以致影响到LED的亮度。解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的方法。即在显示本行各列数据的同时，传送下一列数据。为了达到重叠处理的目的，列数据的显示就需要具有所存功能。经过上述分析，就可以归纳出列驱动器电路应具有的功能。对于列数据准备来说，它应能实现串入并处的移位功能；对于列数据显示来说，应具有并行锁存的功能。这样，本行已准备好的数据打入并行锁存器进行显示时，串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。4.2 系统硬件设计控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并列方式，图4.2 基于51单片机的LED点阵显示屏的系统结构框图1）行驱动器为C9012三极管和74LS154的4线-16线译码器。2）列驱动器为74HC595。3）单片机为89C51RC。4）LED显示屏控制LED显示屏控制电路。整个电路由单片机AT89C51、列驱动电路、行驱动电路、移位寄存器及附属电路组成。该电路所设计的电子屏可显示4个汉字，需要4个16×16 LED点阵模块。5研究工作进度安排1）2012年春季学期第2周前接受毕业设计任务书，课题为点阵LED显示屏动态显示系统的设计，学习毕业设计（论文）要求及有关规定。2）2010年春季第3周-4周阅读指定的参考资料及文献（包括10万个印刷符号外文资料），提出系统的设计方案，基本完成开题报告、外文翻译等任务。3）2012年春季第5周-6周进一步的修订和完善开题报告、外文翻译，使其在内容和格式上符合毕业设计（论文）规范要求。4）2012年春季第7周-第8周阅读关于点阵LED显示屏动态显示的相关资料，了解各部分的工作原理, 熟悉电路proteus等相关软件，构思主控制电路的设计。5）2012年春季第9周查阅点阵LED显示屏动态显示系统的构成及其工作原理的相关资料，完成主电路和控制电路的设计论分析。6）2012年春季第10周对所设计电路进行仿真和调试; 完善电源电路。7）2012年春季第11周-12周整理相关电路和数据，并进行分析；撰写毕业论文并打印分析鉴定、系统的可扩展性及可优化性报告。8）2012春季第13周完成毕业设计（论文），使其在内容和格式上符合毕业设计（论文）规范要求。上交指导老师。9）2012年春季第14周毕业答辩。6、参考文献1毛谦敏，单片机原理及应用系统设计  国防工业出版社。2谭浩强，C程序设计（第三版）  清华大学出版社。3郭天祥 ，新概念51单片机C语言教程 子工业出版社。4李海滨，单片机技术课程设计与项目实例。中国电力出版社。5楼然苗，单片机课程设计指导。北京航空航天大学出版社。6韩志军等，单片机应用系统设计。机械工程出版社，2004。7孙占辉，MCS51单片机原理与应用。北京：清华大学出版社，1998。8刘增环，范慧贤， LED显示屏系统的设计J。 微计算机信息， 2009，(02) 。 9猴玉宝等，基于PROTEUS的51系列单片机设计与仿真电子工业出版社 。2008年。10张靖武，单片机系统的PROTEUS设计与仿真。电子工业出版社。11万光毅，严毅。单片机实验与实践教程（一）。北京：北京航空航天大学出版社，2007。12石小法，谢利民。电子技术。北京：高等教育出版社，2005。13王洪庆，微型计算机控制技术。机械工业出版社，2006年。 14Zhang mingboDesignof matrix LED display system base in MCU. Embedded System&SOC,2007,2(2):858615葛超,张景春,孙艳彬.基于ARM嵌入式系统的LED点阵屏设计.液晶与显示，2010,25