基于单片机大屏幕显示设计论文.doc
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1、基于单片机大屏幕显示设计摘要:基于单片机( AT89C51) 介绍了一种 简单 的 16 16 LED汉字显示屏的设计与制作过程,内容包括LED汉字显示屏的硬件电路、PCB设计、汇编语言程序设计与调试等方面,涉及到单片机电子产品设计与制造过程中的各个环节,能帮助广大电子爱好者解汉字的点阵显示原理,认识单片机的基本结构、工作原理及应用方法,并提高单片机知识技术的运用能力。关键词:单片机;LED;点阵;汉字显示LED Chinese Character Display Screen Design and Making Based on Single Chip Abstract:This artic
2、le based on sigle chip( AT89C51)introduces a kind of simple 16*16 LED Chinese character dislay screen design and making process,it includes the hardware circuit of LED Chinese character display screen,design of print circult board,assemble language programmer design and debugging and SO on,it comes
3、down to each tache of the process of design and manufacture of sigle chip electronical manufacture It can help the general electronic loving knowing and understanding the principle of Chinese lattice displaying,also can help everybody to know the basic structure,the principle of work and the applica
4、tion method of MCU,and enhance the utilization ability of MCU knowledge and technology. Keywords:single chip;LED;lattice;Chinese character display 第1章 前言1.1 本课题的研究意义LED电子显示屏是运用光电显示技术、视频技术、多媒体技术、网络技术、计算机技术、自动控制技术,针对室内外各种使用环境而设计,显示各种信息元素的屏幕,使用专用的控制技术,用于显示文字、文本、图形、图像、动画、股票行情及各种多媒体信息以及电视、录像信号。它由LED器件阵列排
5、列组成的显示屏幕,具有高清晰度、色彩鲜艳、视角大、工作稳定、寿命长、功耗低等优点。由于采用单元模块化结构,屏体的大小可按用户要求灵活拼制。LED显示系统主要有:户内单色信息屏,双基色视频屏,全彩色,真彩色视频屏;户外单色信息屏,双基色、全彩色、真彩色视频屏;各种规格证券行情显示屏;条型显示屏;以及根据客户需要运用于各个行业的各种LED显示系统。LED显示系统广泛应用于政府 、军队、金融、厂矿企业、商业、智能交通、院校、医疗、服务业和体育场馆等,主要适用范围包括:查询类:医院、邮电通信业、工商局、税务局、出境局、保险业、法院、政府机构导购类:宾馆、商场、美容院、商业街、大型超级市场、展销会 票务
6、、数据查询类:航空公司售票处、国际游轮售票处、银行、证券交易所、期货市场、图书馆 导游类:公园、游乐场、旅行社、博物馆、纪念馆 导向类:机场、码头、火车站、写字楼、大型比赛 出版类:报刊、图书出版社、房地产介绍类光盘 LED显示屏的典型应用系统: 城市公众信息咨询系统 政府、企事业单位接待服务系统 工商、税务、海关、银行等行业业务查询系统 邮电、水电煤气等公用事业业务查询系统 大型商场商品信息查询系统 宾馆旅游指南系统 商务中心、智能化楼宇分布查询系统 人才市场、劳动力市场供求信息咨询服务系统 展览、交易会信息查询系统 医院导医系统查询 将来,触摸屏还要走入家庭。随着城市向信息化方向发展和电脑
7、网络在国民生活中的渗透,信息查询都已触摸屏-显示内容可触摸的形式出现。LED屏幕,作为新的媒体,运动的发光图文,更容易吸引人的注意力,信息量大,随时更新,有着非常好的广告和告示效果。LED屏比霓虹灯更加简单,容易安装和使用,效果变化更多,可以随时更新内容,是很好的户内外发视觉媒体。LED屏幕属于高科技电子产品,价格比较高,以前集中在政府和单位中使用。技术不断进步,价格不断降低,组装和维护更加简单。小型的LED条屏,因为价格便宜,安装和使用简单,慢慢被大众接受,逐步走进大小店铺,应用更加大众化,普及化。二、课题发展现状和前景展望1.发展现状LED显示屏是20世纪90年代出现的新型平板显示器件,由
8、于其亮度高、画面清晰、色彩鲜艳,使它在公众多媒体显示领域一枝独秀,因此市场空间巨大。LED显示屏市场随技术发展而攀升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
9、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。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,在短短两年多时间内,产品销售额已超过3亿元,表面贴装全彩色LED显示屏应用市场进入新世纪。为了适应2008年奥运会的“瘦身” 计划,利亚德开发了表面贴装双基色显示屏,大量用于训练馆和比赛计时计分系统。在奥运场馆全彩屏方面,为紧缩投资,全彩屏大部分采用可拆卸
10、方式,奥运期间 可作为实况转播工具,赛事结束后可用于租赁,作为演出、国家政策发布等公共场合应用工具,通过这种方式可尽快收回成本。就市场而言,中国加入WTO、北京申奥成功等,成为LED显示屏产业发展的新契机。国内LED显示屏市场保持持续增长,目前在国内市场上,国产LED显示屏的市场占有率近95%。国际上LED显示屏的市场容量预计以每年30%的速度在增长。目前,LED显示屏的主要制造厂商集中在日本、北美等地,我国LED制造厂商出口的份额在其中微不足道。据不完全统计,世界上目前至少有150家厂商生产全彩屏,其中产品齐全,规模较大的公司约有30家左右。国产LED显示屏技术差距在哪,随 着LED显示屏市
11、场的不断扩大,目前国内全彩色市场逐步被划分为三个档次。第一档为巴可、松下等国际知名企业生产的高档产品;第二档为国内大型企业研制的 采用日亚高品质LED生产的产品;第三档为采用我国生产的LED制作的显示屏。这三种档次的LED显示屏在价格和功能上也存在着较大区别。在技术上,LED显示屏的发展要紧跟世界一流企业的品质特点,目前国产的高品质LED显示屏与国外顶尖产品在图像处理技术、前端视频处理技术等方面差别不大,主要差距在于以下两个方面:1单点颜色确认“单点颜色确认”技术能够确保逼真的色彩显示,可持续长达数年之久不变。目 前国内的产品只能做到单元模块和单元箱体的调节,不能做到真正的单点调节,因此在色彩
12、和亮度一致性上有差别,特别是在经过维修更换了显示单元后,由于 LED的参数可能发生了变化,显示效果很难跟原屏保持一致,而这项工作在国外是由专用的大型设备完成的,而国内没有这类因产品特性而开发的设备,也希望社 会相关行业和设备制造企业能够给予关注。目前这项工作在巴可利亚德是这样做的:模块内,每个像素点中的LED灯管都有其各自的颜色、亮度 的数值,这些发光二极管在工厂安装时均要被精确测量过,这些数据同时被储存到每个模块中的EEPROM,而当显示信号被处理时,数字处理仪 (DIGITIZER)将从每个EEPROM中读取该信息,并对LED的亮度、颜色差别加以修正,以保证显示效果达到一致的最佳状态。2结
13、构工艺目前国内产品的箱体外壳基本上都是采用单件钣金加工,加工工艺差,精度不高,外观不美观,防水性也不十分好,特别是在室外恶劣环境下,易造成系统不稳定。巴可的箱体适应恶劣工作环境,所有箱体的外部硬件都装在具备IP65标准的铝合金铸件包装箱内。箱体所采用的专门密封措施足以防止雨水、尘土的进入。数字“5”是防止液体渗入的等级,也是设计要求之一,这样显示系统就可以在雨天、无积水的环境下正常工作。2.展望LED的发展首先,全彩色显示屏将成为LED显示屏行业新的增长点,蕴含着极大的市场。随着LED器件材料性能的不断提高,全彩色显示屏的成本下降,应用增加。到2003年底,全国范围内的全彩色LED显示屏达到6
14、00多块。就全彩色显示屏的综合水平来说,国内的全彩色LED显示屏除了价格和本地化服务的优势外,在技术深度、生产工艺等方面与国外产品的差距正在逐步缩小。采用SMD表贴技术的室内全彩色LED显示屏得到迅速发展并将成为今后室内显示屏的主导发展产品。其次,半导体照明的发展,也将为LED显示屏产业的总体提升形成新的发展机遇。在LED显示屏大范围应用的同时,LED作为新型照明光源材料的发展近年也取得了突破性发展。传统的照明淘汰主要是白炽灯和荧光灯,在可靠性、耗电、使用寿命等方面不尽如人意。近年,LED作为光源材料制作的装饰灯、城市景观灯等产品不断推出,LED光源材料的照明灯具的市场正在形成并呈上升趋势。特
15、别是在城市景观、危险区域、紧急应急等方面的使用潜力更为巨大。第三,交通信号、汽车等特种领域的LED应用前景广阔。超高亮、大功率的LED器件,在城市交通信号灯中已得到广泛的采用。LED信号灯有高亮度、高可靠性、低使用成本、长寿命等特点。1.3 研究思路LED显示屏系统采用发光二极管LED阵列作发光体,显示屏阵列的基本元件是LED 点阵模块,根实际需要拼装互连就组成了整个显示屏。对于大幕显示屏采用静态显示占用端口多、译码电路复、硬件成本高、功耗大。因此,当显示位数较多,采用动态显示可以解决这些问题。所谓动态显示,就是利用视觉暂留效应,使显屏显示的内容在一定周期内刷新一次,实际中只使显示屏每个发光管
16、在1 秒时间内亮24 次,其余间熄灭,视觉上不会感觉到显示屏的闪烁而且显屏的功耗会大幅度下降,寿命也会延长。通过调导通的时间与电流,可实现高亮度稳定的显示。1. LED单元电路及整个显示屏的设计方案与扩展LED 外围电路。通过单片机串行口TXD 端输出的移位脉冲将RXD 端输出的数据逐位移入移位寄存器,在整个数据移完后,控制电路产生一个锁存信号将此数据锁存供显示。此时相应的扫描控制信号轮流通过对应的驱动管使相应行的LED管被点亮。标准LED 单个模块是由8 8 与阵列构成的电路。行线为逻辑0,列线为逻辑1时,对应的行列坐标下的LED 管被点亮。为了能够清晰显示图像或汉字,在组成显示屏时,采用4
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