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基于51单片机的LED点阵显示屏系统设计实施方案.docx

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基于 51 单片机的 LED点阵显示屏系统设计方案 第1章 绪 论 1.1 课题背景 1.1.1 选题背景 LED 显示屏是八十年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体,显示屏 由几万甚至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。 在短短的十来年中, LED点阵显示屏就以亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定的优点迅速成长为平板显示的主流产品,在信息显示领域得到了广泛的应用。 LED 的发展前景极为广阔,目前正朝着更高亮度、更高 耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性、可靠性、全色化方向发展。LED 显示屏的应用涉及社会经济的许多领域, 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息显示。 (8)广告媒体新产品等。 1.1.2 研究现状及发展趋势 ( 1)我国 LED产业发展现状 我国的 LED显示屏产业经过几年的发展, 基本形成了一批具有一定规模的骨干 企业。据不完全统计,至 1998 年底,年度销售总额在 1000 万元以上的企业有 20 多家,其销售总额达 6 亿元左右,占行业市场总额的 85%以上。全国从事 LED显示屏的各类企业有 100 余家,从业人员近 6000 人,行业年度销售总额近 8 亿元人民币, 1996 年、 1997 年的增长速度均保持 40%左右, 1998 年略有回落。在国市场上,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, 四十三届世乒 赛主会场天津体育中心、京九铁路、西客站、首都机场、浦东机场等,均由国代表 企业中标。技术水平相对领先 , 我国 LED 显示屏产业在规模发展的同时,产品技术推出新,一直保持比较先进的水平。 90 年代初即具备了成熟的 16 级灰度 256 色视 频控制技术及无线遥控等国际先进水平技术,近年在全彩色 LED显示屏、 256 级灰度视频控制技术、集群无经线控制、多级群控技术等方面均有国先进、达到国际水平的技术和产品出现; LED显示屏控制专用大规模集成电路也已由国企业开发生产 并得到应用。 LED显示屏产业培养形成了一批 LED显示屏科技队伍,在全国 LED显示屏行业的从业人数 6000 人中,科技人员有 2800 多人,将近 50%。 LED显示屏产业正成为我国电子信息产业的重要组成部分,也是平板显示领域唯一立足国形成的民族高科技产业。 2) LED显示屏的发展趋势 现代信息社会中,作为人一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。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。 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,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] ( 3)选题意义 该设计课题使我们能够掌握 LED 显示屏的基本显示原理和设计方法,对 LED 显示屏这个行业有了较为深刻的了解和认识。并且对大学期间所学习的一些理论进 行了实践,使我们对所学过的理论知识有了新的认识。并且通过该设计课题掌握了 51 单片机的的软硬件开发工具的使用方法, 为以后从事相关行业的工作积累了实际 工作经验。目前我国的信息行业发展迅速,作为主要平面显示媒介的 LED显示屏的作用也越练越广泛,相关的从业人员也会越来越紧缺。但同时应该清楚的认识到我 国的 LED技术虽然发展迅速但和世界先进水平还有一定的差距。 因此此课题不论是 对自己的就业还是对我国 LED显示技术的发展都有非常现实与积极的意义。 1.2 论文主要容 针对设计题目的特点,作者对论文的容和结构将做如下安排: 1)初步方案的论证和选择 搜集题目的有关资料,并参照目前通用的设计思想和设计方法拟定几套设计方 案进行分析比较。最终选定了以 PC 机为上位机,单片机为核心控制器件,外加译 码电路和驱动电路的设计方案。 2)方案实现 以设计方案为指导思想选择合适的器件来实现这一思想,选择器件时要从功能 和电气特性两方面来选择和论证。经过对比选择选定 AT89S51单片机为核心控制器 件,由串并转换器 74LS164 和锁存器 74LS373 为译码电路器件,三极管 8550 和 ULN2803为驱动电路器件。论文列出了详细的器件参数和在系统中的连接使用方法。 ( 3)软件编写 根据硬件特点和设计要求,软件选用 C语言编写。程序按功能分为静态显示、 动态显示、通信等几个功能上相对独立的模块。然后按照所划分的模块逐个编写和 调试,最后将独立的模块整合起来。 4)验证与测试 调试分为硬件调试、软件调试和系统联合调试几步来进行。在硬件调试中发现 有单片机端口驱动能力不足、驱动电路工作不稳定等问题。在软件调试中出现程序 整合工作不协调等问题。通过分析,查找找出了问题原因并设法将其解决。 5)结论 设计完成后对设计中所遇到的问题、经验教训、以及自己的想法进行总结。 第 2 章 方案论证与选择 2.1 系统硬件方案 大多数的 LED显示屏都在户外,所以对硬件的质量要求非常的高。为方便检修 和维护硬件电路设计时常常采用模块化的设计方法。硬件的设计采用模块化设计, 既要满足模块本身功能又要能够和整个系统兼容。如图 2-1 所示 , 根据显示系统的 功能特点确定系统硬件由显示屏部分,控制部分,通信系统及上位机四部分组成。 上位机通过通信部分向控制部分发送控制指令和显示容代码,控制部分执行显示指 令并将显示代码处理后控制显示部分的显示容和显示方式。 上位机 通信部分 控制部分 显示部分 图 2-1 系统硬件组成框图 2.1.1 显示屏主控制器 控制部分是整个系统的核心部分, 其功能为与上位机通信接收上位机发送的数 据和控制指令处理过后控制显示部分显示容。其常用的电子设计方法有单片机、 DSP、及 EDA技术。几种设计方法比较各有其特点: ( 1)单片机 单片机是集成了 CPU,ROM, RAM和 I/ O 口的微型计算机。它有很强的接口性 能,非常适合于工业控制 , 因此又叫微控制器 (MCU)。单片机品种齐全

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