【正文】 ...................... 18 附錄：程序代碼 ............................................................. 19 參考文獻(xiàn) ................................................................... 22 致 謝 ...................................................................... 23 1 第一章 緒論 課題背景 LED 顯示屏的發(fā)展可分為以下幾個(gè)階段： 第一階段為 1990 年到 1995 年，主要是單色和 16 級(jí)雙色圖文屏。用于顯示文字和簡(jiǎn)單圖片，主要用在車站、金融證券、銀行、郵局等公共場(chǎng)所，作為公共信息顯示工具。 第二階段是 1995 年到 1999 年，出現(xiàn)了 64 級(jí)、 256 級(jí)灰度的雙基色視頻屏。視頻控制技術(shù)、圖像處理技術(shù)、光纖通信技術(shù)等的應(yīng)用將 LED 顯示屏提升到了一個(gè)新的臺(tái)階。 LED顯示屏控制專用大規(guī)模集成電路芯片也在此時(shí)由國(guó) 內(nèi)企業(yè)開發(fā)出來并得以應(yīng)用。 第三階段從 1999 年開始，紅、純綠、純藍(lán) LED 管大量涌入中國(guó)，同時(shí)國(guó)內(nèi)企業(yè)進(jìn)行了深入的研發(fā)工作，使用紅、綠、藍(lán)三原色 LED 生產(chǎn)的全彩色顯示屏被廣泛應(yīng)用，大量進(jìn)入體育場(chǎng)館、會(huì)展中心、廣場(chǎng)等公共場(chǎng)所，從而將國(guó)內(nèi)的大屏幕帶入全彩時(shí)代。 隨著 LED 原材料市場(chǎng)的迅猛發(fā)展，表面貼裝器件從 2020 年面世，主要用在室內(nèi)全彩屏，并且以其亮度高、色彩鮮艷、溫度低的特性，可隨意調(diào)整的點(diǎn)間距，被不同價(jià)位需求者所接受，在短短兩年多時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)品銷售額已超過 3 億元，表面貼裝全彩色 LED顯示屏應(yīng)用市場(chǎng)進(jìn)入新世紀(jì)。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前，我國(guó)半導(dǎo)體 LED 作為節(jié)能、環(huán)保的主要技術(shù)，已被納入國(guó)家長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃與“十一五”國(guó)家“ 863”高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重大項(xiàng)目，并得到了大力支持。我國(guó) LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)在規(guī)模發(fā)展的同時(shí)，產(chǎn)品技術(shù)推陳出新，一直保持比較先進(jìn)的水平。 90年代初即具備了成熟的 16 級(jí)灰度 256 色視頻控制技術(shù)及無線遙控等國(guó)先進(jìn)水平技術(shù)，近年在全彩色LED 顯示屏、 256 級(jí)灰度視頻控制技術(shù)、集群無經(jīng)線控制、多級(jí)群控技術(shù)等方面均有國(guó)內(nèi)先進(jìn)、達(dá)到國(guó)際水平的技術(shù)和產(chǎn)品出現(xiàn)； LED 顯示屏 控制專用大規(guī)模集成電路也已由國(guó)內(nèi)企業(yè)開發(fā)生產(chǎn)并得到應(yīng)用。我國(guó)的 LED 顯示應(yīng)用產(chǎn)業(yè)近年將持續(xù)保持高速增長(zhǎng)，未來發(fā)展空間巨大，但產(chǎn)業(yè)發(fā)展的風(fēng)險(xiǎn)和機(jī)遇并存，關(guān)鍵核心技術(shù)的提升、市場(chǎng)環(huán)境的規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的建立等影響產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素仍需要我們?cè)趯?shí)踐中繼續(xù)努力改進(jìn)和完善。 目前國(guó)際上從事照明 LED 標(biāo)準(zhǔn)化研究的標(biāo)準(zhǔn)組織有國(guó)際電工委員會(huì)、國(guó)際照明委員會(huì)和各國(guó)對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化組織及相關(guān)企業(yè)。國(guó)際電工委員會(huì) ( IEC) 和國(guó)際照明委員會(huì) (CIE) 都非常關(guān)注 LED 的發(fā)展及相關(guān) LED 器件的標(biāo)準(zhǔn)化工作。 CIE 曾經(jīng) 發(fā)表過 LED 檢測(cè)方法的技 2 術(shù)報(bào)告 ,由于近年來 LED 產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展迅速 ,CIE 目前正在對(duì)測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂。IEC 近兩年也加大了對(duì) LED 標(biāo)準(zhǔn)的研究 ,相繼對(duì) LED 模塊、 LED 連接件及 LED 控制件提出了標(biāo)準(zhǔn)草案。 選題目的及意義 單片機(jī)自 20 世紀(jì) 70所以應(yīng)用很廣，發(fā)展很快。單片機(jī)的特點(diǎn)是體積小、集成度高、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)環(huán)境要求不高，價(jià)格低廉，可靠性高，靈活性好，開發(fā)較為容易。正因?yàn)閱纹瑱C(jī)有如此多的優(yōu)點(diǎn)，因此其應(yīng)用領(lǐng)域之廣，幾乎 到了無孔不入的地步。在我國(guó)，單片機(jī)已被廣泛地應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化控制、自動(dòng)檢測(cè)、智能儀表、智能化家用電器、航空航天系統(tǒng)和和國(guó)防軍事、尖端武器等各個(gè)方面。 我們可以開發(fā)利用單片機(jī)系統(tǒng)以獲得很高的經(jīng)濟(jì)效益。更重要的意義是單片機(jī)的應(yīng)用改變了控制系統(tǒng)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和方法。以前采用硬件電路實(shí)現(xiàn)大部分控制功能，而現(xiàn)在正在用單片機(jī)通過軟件方法來實(shí)現(xiàn)。這種以軟件結(jié)合硬件或取代硬件并能提高系統(tǒng)性能的控制技術(shù)稱為微控制技術(shù)。本文所要論述的就是通過單片機(jī)來控制 LED 點(diǎn)陣顯示。 生產(chǎn)需求狀況 信息化社會(huì)的到來，促進(jìn)了現(xiàn)代信息顯 示技術(shù)的發(fā)展，形成了 CRT、 LCD、 PDP、 LED、 EL、 DLP 等系列的信息顯示產(chǎn)品，縱觀各類顯示產(chǎn)品，各有其所長(zhǎng)和適宜的市場(chǎng)應(yīng)用需求。隨著 LED 材料技術(shù)和工藝的提升， LED 顯示屏以突出的優(yōu)勢(shì)成為平板顯示的主流產(chǎn)品之一，并在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，其生產(chǎn)需求主要包括： （ 1）證券交易、金融信息顯示 :這一領(lǐng)域的 LED 顯示屏占到了前幾年國(guó)內(nèi) LED顯示屏需求量的 50%以上，目前仍有較大的需求。 （ 2）機(jī)場(chǎng)航班動(dòng)態(tài)信息顯示 :民航機(jī)場(chǎng)建設(shè)對(duì)住處顯示的要求非常明確， LED 顯示屏是航班住處顯 示系統(tǒng) FIDS（ Flight information Display system）的首選產(chǎn)品。 （ 3）體育場(chǎng)館信息顯示 :LED 顯示屏作為比賽信息顯示和比賽實(shí)況播放的的主要手段已取代了傳統(tǒng)的燈光及 CRT 顯示屏，在現(xiàn)代化體育場(chǎng)館成為必備的比賽設(shè)施。 （ 4）道路交通信息顯示 :智能效通系統(tǒng)（ ITS）的興起，在城市效通、高速公路等領(lǐng)域， LED 顯示民間作為可變情報(bào)板、限速標(biāo)志等，得到普遍采用。 （ 5）郵政、電信、商場(chǎng)購物中心等服務(wù)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)宣傳及信息顯示。 （ 6）廣告媒體新產(chǎn)品 :除單一大型戶內(nèi)、戶外 LED 顯示屏做為廣告媒體外，集群 LED顯示屏廣告系統(tǒng)、列車 LED 顯示屏廣告發(fā)布系統(tǒng)等也已得到采用并正在推廣。 （ 7）演出和集會(huì) :大型 LED 顯示屏越來越普遍的用于公共和政治目的的視頻直播，如 3 在我國(guó)建國(guó) 50 周年大慶、世界各地的新千年慶典等重大節(jié)日中，大型 LED 顯示屏在播放實(shí)況和廣告信息發(fā)布方面發(fā)揮了卓越的作用。 LED 電子顯示屏概述 LED 電子顯示屏（ Light Emitting Diode Panel）是由幾百到幾十萬個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光二極管構(gòu)成的像素點(diǎn)，按矩陣均勻 排列組成。利用不同的半導(dǎo)體材料可以制造不同色彩的 LED像素點(diǎn)。目前應(yīng)用最廣的是紅色、綠色、黃色。而藍(lán)色和純綠色 LED 的開發(fā)已經(jīng)達(dá)到了實(shí)用階段。 LED 顯示屏是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的亮度的方式，來顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫、行情、視頻、錄像信號(hào)等各種信息的顯示屏幕。 LED 顯示屏分為圖文顯示屏和條幅顯示屏，均由 LED 矩陣塊組成。圖文顯示屏可與計(jì)算機(jī)同步顯示漢字、英文文本和圖形；而條幅顯示屏則適用于小容量的字符信息顯示。 LED顯示屏因?yàn)槠湎袼貑卧侵鲃?dòng)發(fā)光的，具有亮度高，視角廣、工作電壓低、功耗小 、壽命長(zhǎng)、耐沖擊和性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。因而被廣泛應(yīng)用于車站、碼頭、機(jī)場(chǎng)、商場(chǎng)、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場(chǎng)、建筑市場(chǎng)、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場(chǎng)所。 LED 顯示屏的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高氣候耐受性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色化方向發(fā)展。 4 第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與論證 從控制電路到列驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并行方式或串行方式。 ：采用并行方式時(shí)，數(shù)據(jù)的各個(gè)位同時(shí)傳送，可以字或字節(jié)為單位并行進(jìn)行。并行通信速度 快，但控制電路到列驅(qū)動(dòng)器的線路數(shù)量大，相應(yīng)的硬件數(shù)目多。當(dāng)列數(shù)很多時(shí)，成本也就更高，并列傳輸?shù)姆桨甘遣豢扇〉摹? ：采用串行傳輸?shù)姆椒?，控制電路可以只用一根信?hào)線，將列數(shù)據(jù)逐位地傳往列驅(qū)動(dòng)器，在硬件方面無疑是十分經(jīng)濟(jì)的。但是，串行傳輸過程較長(zhǎng)，數(shù)據(jù)按順序逐位地輸出給列驅(qū)動(dòng)器，只有當(dāng)一行的各列數(shù)據(jù)都已傳輸?shù)轿恢?，這一行的各列才能并行地進(jìn)行顯示。這樣，對(duì)于一行的顯示過程就可以分解成列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備（傳輸）和列數(shù)據(jù)顯示兩部分。對(duì)于串行傳輸方式來說，列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時(shí)間可能相對(duì)要長(zhǎng)一些，在行掃描周期確定的情況下，行 顯示的時(shí)間就會(huì)縮短，以致影響到 LED 的亮度效果。 解決串行傳輸中列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和列數(shù)據(jù)顯示的時(shí)間矛盾問題，可以采用重疊處理的方法來解決。即在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時(shí)，傳送下一行的列數(shù)據(jù)。為了達(dá)到重疊處理的目的，列數(shù)據(jù)的顯示就需要具有鎖存功能。經(jīng)過上述分析，可以歸納出列驅(qū)動(dòng)器電路應(yīng)具有的主要功能；對(duì)于列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備來說，它應(yīng)能實(shí)現(xiàn)串入并出的移位功能；對(duì)于列數(shù)據(jù)顯示來說，應(yīng)具有并行鎖存的功能。這樣，本行已準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)打入并行鎖存器進(jìn)行顯示時(shí)，串并移位寄存器就可以準(zhǔn)備下一行的列數(shù)據(jù)，而不會(huì)影響本行的顯示。 圖 21 顯示屏電路框圖 5 大多數(shù)的 LED 顯示屏都在戶外，所以對(duì)硬件的質(zhì)量要求非常的高。為方便檢修和