基于单片机的LED点阵显示屏的设计精.doc

毕业设计（论文）文献综述论文题目： 基于单片机的LED点阵显示屏的设计 DESIGN OF LED DOT-MATRIX DISPLAY SCREEN BASED ON MCU 学 生 姓 名：陈 珂 学 号：0707070502102 二级学院名称：电子信息学院 专 业：电子信息工程 指 导 教 师：黄 暑 娟 职 称： 副教授 填表日期： 2011 年 2 月 20 日浙 江 传 媒 学 院 教 务 处 制引言随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到LED灯。在大型商场车站，地铁站以及各类办事窗口等越来越多的场所需要用LED点阵显示汉字或者图像。LED行业已成为一个快速发展的新兴产业，市场空间巨大，前景广阔。LED显示屏是利用发光二极管点阵模型或者像素单元组成平面的显示屏幕。不但拥有色彩丰富，组态灵活，能够适应室内外各种环境的特点，还具有发光效率高，使用寿命长的优势。LED显示屏经历了初期的不可更换显示内容，单色，双色的图文显示到如今的可随时更换显示内容，全彩色的视频显示，历经发展，LED显示屏得到了广泛的应用和发展。一、 国内外研究发展现状随着信息产业的高速发展，LED显示屏作为信息传播的一种重要手段成为现代信息化社会的一个闪亮标志。近年LED显示屏已广泛应用于室内外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所如银行、营业部、车站、机场、港口、体育场馆等信息的发布，政府机关政策、政令，各类市场行情信息的发部和宣传等。目前，对于那些需要显示的信息量不是很大，分辨率不是很高，又需要制造成本相对比较低的场合，使用大、小屏幕LED点阵显示器是比较经济适用的，它可以用单片机控制实现显示字符、数字、汉字和简单图形，可以根据需要使用不同字号、字型，根据不同的需求动态或静态显示。LED显示屏（LED panel）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，是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。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显示屏的发展可分为以下几个阶段：第一阶段为1990年到1995年，主要是单色和16级双色图文屏。用于显示文字和简单图片，主要用在车站、金融证券、银行、邮局等公共 场所，作为公共信息显示工具。 第二阶段是1995年到1999年，出现了64级、256级灰度的双基色视频屏。视频控制技术、图像处理技术、光纤通信技术等的应用将LED显示屏提升到了一个新的台阶。LED显示屏 控制专用大规模集成电路芯片也在此时由国内企业开发出来并得以应用。 第三阶段从1999年开始，红、纯绿、纯蓝LED管大量涌入中国，同时国内企业进行了深入的研发工作，使用红、绿、蓝三原色LED生产的全彩色显示屏被广泛应用，大量进入体育 场馆、会展中心、广场等公共场所，从而将国内的大屏幕带入全彩时代。具体的说，LED显示屏目前的发展现状如下：（1）产业发展初具规模我国的 LED 显示屏产业经过这些年的发展，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。在国内市场上，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、北京西客站、首都机场、浦东机场等，均由国内代表企业中标。（2）技术水平相对领先 我国 LED 显示屏产业在规模发展的同时，产品技术推陈出新，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内先进、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内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内形成的民族高科技产业。（3）应用领域广泛 LED 显示屏的应用涉及社会经济的许多领域，主要包括： 证券交易、金融信息显示。这一领域的 LED 显示屏占到了前几年国内 LED显示屏需求量的 50% 以上，目前仍为 LED显示屏的主要需求行业。上海证券交易所、深圳证券交易所及全国上万家证券、金融营业机构广泛使用了LED 显示屏。 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LED 显示屏产品。 港口、车站旅客引导信息显示。以 LED显示屏为主体的信息系统和广播系统、列车到发揭示系统、票务信息系统等共同构成客运枢纽的自动化系统，北京站、北京西站、南昌站、大连港等国内重要火车站和港口都安装了国内厂家提供的产品和系统。体育场馆信息显示。 LED 显示屏已取代了传统的灯泡及 CRT显示屏，四十三届世乒赛主场地天津体育中心首次采用了国产彩色视频 LED显示屏，受到普遍好评，上海体育中心、大连体育场等许多国内重要体育场馆相继采用了 LED显示屏作为信息显示的主要手段。 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。调度指挥中心信息显示。电力调度、车辆动态跟踪、车辆调度管理等，也在逐步采用高密度的 LED显示屏。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。遍布全国的服务领域均有国产 LED显示屏在信息显示方面发挥作用。 广告媒体新产品。除单一大型户内、户外显示屏做为广告媒体外，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。 （4）行业发展正在逐步规范 1995 年以前， LED 显示屏的生产无行业规范。 1996年原电子部委托蓝通公司制定 LED 显示屏通用规范， 1998 年 1月正式作为电子行业标准发布实施，使 LED 显示屏产业标准化工作开始走向规范。 1998年初，中国光协光电器件分会加强了 LED显示屏行业的管理和业务，在引导规范行业发展、开展光电器件与 LED显示屏产品技术及检测标准交流协调等方面积极开展工作，目前正在就标准体系和具体标准的建立组织力量进行有关工作。随着产品标准体系的形成和系列标准的实施， LED 显示屏产业在向健康有序的方向发展。 总之，目前，我国半导体照明产业已初步形成了珠三角、长三角、闽三角、北方地区四大布局相对合理的集中区域，并建设了七个产业化基地。中国的LED应用市场十分光明，但就目前形势来说，LED室内照明还没有显示出想国外的那种狂热程度，国外对节能减排的提倡更加促使了LED的发展与应用，随着LED原材料市场的迅猛发展，表面贴装器件从2001年面世，主要用在室内全彩屏，并且以其亮度高、色彩鲜艳、温度低的特性，可随意调整的点间距，被不同价位需求者所 接受，国内市场面向的主要是室外广告、室内电子牌等，而室内照明应用就显得相对来说比较欠缺。二、 现阶段已有技术及其优缺点现阶段，对LED点阵显示屏的设计主要涉及的模块有四个： LED驱动模块、移位寄存系统（数据存储模块）、单片机控制系统模块、LED显示模块。虽然包括的相关技术比较多，但关键技术是串行传输与并行传输技术、动态扫描和静态锁存技术、数据存储技术等。（一） 串行传输与并行传输技术串行传输：显示屏每个单元内部的不同驱动电路和各级联动单元之间，每个时钟只传送一位数据，此方式可有效减少显示单元的数据传输驱动元件，从而提高整个系统的可靠性和性价比。并行传输：控制电路用信号线分别对各行各列进行数据传输，线路数量大，相应的硬件数目多。在列数多时，不宜采用。（二） 动态扫描与静态锁存技术静态锁存方式：每一个LED发光管的一端接至单片机的一个I/O口，另一端通过电阻连接到电源。此方案可以直接驱动LED，原理简单，驱动能力很强，LED的亮度也可以通过限流电阻进行适当的调节，非常方便，但此方案过于浪费单片机的I/O口，只适合适用于较小的系统。动态扫描方式：通过三极管驱动并联在一起的LED发光管的一端（共阴或者共2端），LED发光管的另一脚连接通用I/O口，来控制LED亮灭。这种方法能同时驱动较多的LED，方式灵活，可以节省单片机的I/O口资源。（三） 数据存储技术采用静态RAM存储需要显示的内容，尽管静态存储器具有存储内容大，传输速度快的优点，但是断电后，其存储的数据就会消失，所以不适合用于存储固定或者长时间不变的数据。采用ROM存储需要显示的内容，ROM可以长时间的存储信息，并且掉电后数据不丢失，此种方案适合存储不变的数据。采用串行EEPROM存储需要显示的内容。串行EEPROM技术几乎拥有了所有类型存储器的优点：不易丢失、可更新、高性价比、低功耗。普遍适合应用于各类工业测控系统。在速度要求不是很高的情况下，串行EEPROM（暂定使用24C256）是比较理想的选择。三、 现阶段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。从以下几方面来进行分析：（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。以全彩色户外 26 显示屏为例， 1996年的产品市场价格每平方米在 12 万元左右， 1999 年已降至 7 8 万人民币 /m2， 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）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显示屏发展的一个新趋势。近几年业内的发展，市场竞争在传统产品条件下是以价格作为主要的竞争手段，几番价格回落调整达到基本均衡，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，业内一些骨干企业已开始在企业实施 ISO9000系列标准。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，生产条件差、技术性不强、售后服务体系不完善的企业将受到市场的淘汰，预计今后几年内一批小规模LED 显示屏厂商会逐步淡出，行业的发展趋于有序。 （3） 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 。特别是在现代社会中各种信息时刻的出现在人们的生活视线中，想让大家更好的，方便的获得这样的信息，LED显示屏发挥了很大的作用，包括在商场门口、公交站台、会议室、商店、售票大厅、银行等场所，各种信息都可以通过LED显示屏显示，让客户、路人、顾客更多的获取他们想要的信息，这相对于传统的静态广告牌的来说无疑是一次质的跨越，它必将在人们的生活工作中发挥越来越重要的作用。因此，对于我选的题目电子跑马屏的制作，具有现实意义。四、 参考文献1 李萍，张驰，张勃AT89S51单片机原理、开发与应用实例M北京：中国电力出版社，20082 张毅刚，彭喜元，董继成.单片机原理及应用M.北京：高等教育出版社，20033 周志敏, 周纪海, 纪爱华. LED驱动电路设计与应用M. 北京: 人民邮电出版社, 2006.4 李骐,靳桅, 邬芝权.基于单片机的LED显示屏控制系统设计J.微计算机信息, 20095 梁纯，王军. 基于MCS51单片机的LED点阵图文显示J.工矿自动化2005(6：9091。6 张仁朝.浅谈MCS51单片机的LED点阵图文显示屏设计J.福建电脑，2009年第七期7 侯坤，徐志永.MCS51控制的LED点阵显示系统J.Science Information Development & Economy:2006年第14卷第16期。8 李秀忠.基于单片机的LED显示屏的控制电路设计J.现代电子技术：2010年第15期9 Liang Yong,Ma Xingping.The design of LED dot-matriax graphic display system by using the single-chip computerJ.China Science and Technology Information,2009,pp.99-10010 Ding Yanchuang, Guo Jinying . LED Display Screen Design and Proteus Simulation Based on Single-Chip MicrocomputerJ.Information Engineering and Computer Science (ICIECS, 2010 2nd International Conference on , vol., no. pp.1-4, 25-26 Dec. 201011 金炯泰.如何使用KEIL C51编译器M.北京：航空航天大学出版社.2002.12 詹新生，张江伟.基于单片机的16*64点阵显示屏的设计J.电子元器件应用.2009年第08期.13 常敏，王涵，范江波.51单片机应用程序开发与实践M.北京：电子工业出版社，2009.14 翟震，张春玲. 用74HC595 芯片驱动LED 的电路设计J.机床与液压2004(12.15 张凯.LED介绍完全手册M.北京：北京航空航天大学出版社，2000.