【文章內容簡介】 對 LED 顯示屏的發(fā)展過程中出現(xiàn)的問題進行了適當?shù)囊?guī)范和引導。國家多個部門聯(lián)合出臺了相關的文件規(guī)范使得LED 顯示屏走向標準化、規(guī)范化。相關的標準規(guī)定等也在不斷完善。 我國 LED 顯示屏的發(fā)展現(xiàn)狀 我國 LED 產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了十余年的成長歷程， LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)中，一些支柱型企業(yè)相繼誕生。據(jù)行業(yè)協(xié)會給出的統(tǒng)計信息來看，自十九世紀九十年代末，我國 LED 顯示屏行業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大，產(chǎn)業(yè)鏈不斷擴大完善。就整個 LED 顯示屏系統(tǒng)而言，我國的 led 顯示屏技術已經(jīng)達到了國際先進水平并處于領先地位，這也得力于國內產(chǎn)品在性價比方面所具有的得天獨厚的優(yōu)勢，市場占有率在 90%以上，國外的相關產(chǎn)品幾乎不能夠進入中國市場。 2020 年 LED 顯示屏行業(yè)整體的發(fā)展速度相比之前要快很多 ，很多企業(yè)都已經(jīng)具有相當?shù)囊?guī)模并還在逐漸增多，產(chǎn)業(yè)布局發(fā)展也在走向成熟。 04年至 07 年之間，隨著北京奧運會的臨近，各地城區(qū)城市化的步伐也逐漸加快，全國 LED 顯示屏市 場依然活力不減保持著快速增長的趨勢，年平均增長率仍然能夠保持在百分之三十五左右。 LED 顯示屏的發(fā)展趨勢 據(jù) CCID 微電子研究所預計，在未來的 5 年時間內，我國 LED 顯示屏將在電信、郵政、金融系統(tǒng)、商業(yè)系統(tǒng)、交通系統(tǒng)、體育場館等領域不斷開拓市場，尋求新的發(fā)展空間以及應用領域，與此同時 LED 顯示屏在市場上的需求正以大約平均每年 30%的速度遞增，發(fā)展趨勢如下： 、全彩化 在藍色及純綠色的 led 顯示屏出現(xiàn)以后， LED 顯示屏的成本在隨著時間的推移越來越低，已具備成熟的商業(yè)化條件?；A材料也逐漸向 成熟的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。這種情況使得LED 三基色全彩色顯示屏幕成本有大幅下滑，應用速度加快。 LED 顯示屏等產(chǎn)品的性能也不斷提高，三基色全彩色顯示屏的色彩、白平衡等已經(jīng)能夠實現(xiàn)很理想的效果了，能天津 **大學本科畢業(yè)論文 4 夠全天候在室外環(huán)境下工作，很好的滿足了用戶的相關需求，因為三基色 led 全彩色顯示屏幕性價比很高，預測在未來發(fā)展的相當長的一段時間內，三基色全彩 LED 顯示屏在在室內外顯示媒體領域逐漸代替了傳統(tǒng)的燈箱、霓紅燈等產(chǎn)品。 、規(guī)范化 這個產(chǎn)業(yè)最近幾年的發(fā)展， 該市場內存在的競爭主要是在價格方面的競爭， 在幾次價格戰(zhàn)之后相關產(chǎn) 品價格幾乎達到了均衡，因而市場競爭的焦點轉移到了產(chǎn)品的質量以及整個系統(tǒng)的可靠性，這就對 LED 顯示屏的標準化和規(guī)范化有了較高要求，一些大的企業(yè)相繼實施 ISO9000 系列標準。行業(yè)規(guī)范和標準體系的形成，對 LED 產(chǎn)品以后的發(fā)展有著很好的基礎，在這樣熱大潮中，那些相對落后的企業(yè)相繼被淘汰，整個業(yè)界的質量水平會得到一個整體的提升，也有利于 LED產(chǎn)品的標準化、規(guī)范化。預測在不長的幾年時間內，小規(guī)模企業(yè)將被淘汰，該行業(yè)的發(fā)展也會井然有序。 在這個信息化的時代，信息傳遞在生活工作中占據(jù)著愈來愈重要的作用，信息也廣泛存在于生活工作的各個方面， LED 顯示屏幕自然而然的有了很多用武之地。因此，相關的 LED 產(chǎn)品也會因為市場的需要而相繼推出，小型的 LED 顯示產(chǎn)品在 LED 顯示屏市場將會占越來越多的份額。 LED顯示屏應用領域的突破體現(xiàn)了該類產(chǎn)品向著多樣化發(fā)展的趨勢。 LED 顯示屏顯示原理 LED 點陣屏的內部結構可以分為共陰極和共陽極兩種，本設計采用的是共陽型的 LED點陣屏。為了節(jié)省單片機的 I\O口 ,利用了以種專門為點陣屏開發(fā)的串行輸入并行輸出的芯 片 SM16126,該芯片可以一個串行口輸入 ,16位并行輸出 ,極大程度的減少了單片機I\O口的使用 ,為其他應用的加入提供了條件。紅、綠、藍三種顏色只需要三個 I\O口就可以輕松實現(xiàn)。完成顯示時，只需要三種顏色的數(shù)據(jù)輸入端和控制信號輸入端協(xié)同工作就可以完成顯示。當顯示屏的行選信號被選通時，列選端四位數(shù)據(jù)給低電平的發(fā)光二極管就會被點亮。即先將編碼信號輸送至列信號端，再掃描相應的行。利用這個原理，要顯示文字或圖形信息時，只需要將要顯示的信息進行相關的編碼，再將編碼數(shù)據(jù)根據(jù)相關算法按照一定的順序發(fā)送到顯示屏，逐行點亮就 可以顯示出想要顯示的信息。編寫程序時，編碼信號利用字模提取軟件進行編碼提取，再將這些編碼組成一個二維數(shù)組，每個字有 16 個元素，在顯示相應的字時只需要按照相應的順序調用改字數(shù)組中的各個元素即可。調用每個元素之后，再將該元素的 8 位編碼數(shù)據(jù)一位一位的送入到 SM16126 的輸入寄存器。數(shù)據(jù)輸入信號以后再將掃描控制信號輸入，這樣按照預定的順序進行數(shù)據(jù)輸入和掃描即可顯示穩(wěn)定的畫面。根據(jù)人眼的視覺暫留原理，將每一次數(shù)據(jù)更新掃描的天津 **大學本科畢業(yè)論文 5 時間控制在 20ms 左右就可以看到穩(wěn)定的文字圖像。 課題研究的目的 本設計讓我對 LED 產(chǎn) 業(yè)整個發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢有了更加深入的了解，了解到了不同型號 LED 顯示屏的應用領域和使用范圍。對 led 顯示屏的工作原理過程有了更深入的認識。我想通過本次設計所取得成果是巨大的而深遠的，對以后的工作會有很大的幫助，在完成整個設計的過程中， 遇到了很多問題，在遇到問題之后利用現(xiàn)有的各種資源通過不同的渠道去解決問題，在這個過程中學會了解決問題的方法。這個過程中最大的問題就是軟件編程的實現(xiàn)，每一次編寫完成之后進行下載運行，發(fā)現(xiàn)運行的顯示結果總不能達到預期的效果，經(jīng)過多次調試之后最終得以實現(xiàn)。本設計使我重新體會了發(fā) 現(xiàn)問題，解決問題的這個過程，在電子設計方面得到了很大的提高。其次是通過自己的親身制作很的提高了我的動手能力。 本 設計實現(xiàn)的是 16 64 像素的 LED 點陣屏，要求 LED 顯示屏可以有足夠的亮度，能夠穩(wěn)定的顯示要求的文字圖像等信息，并實現(xiàn)文字圖像等的移動顯示、多種顏色顯示等。從而實現(xiàn)簡單動畫的顯示。 課題的主要工作 課題的工作主要可以分為兩大部分，一個主要部分是硬件電路設計，另一個主要部分是軟件程序設計。硬件電路主要包括供電電源電路的設計、單片機控制單元的設計、顯示電路的設計等。軟件部分主要是靜態(tài)顯示、動態(tài)顯示、多種顏色顯示、上移顯示的程序編寫等。 本設計利用 51 單片機對整個系統(tǒng)進行總體控制，進 行顯示所要顯示的漢字和字符。其中顯示字模數(shù)據(jù)由單片機對字模數(shù)組進行讀取，之后發(fā)送到 SM16126 的輸入寄存器中 ，點陣的點亮過程有程序控制，由驅動電路完成。 每一列的數(shù)碼管數(shù)量較多所以列驅動的設計要滿足大電流輸出的要求，本設計應用 場效應管 4953 來驅動列數(shù)碼管，場效應管 4953 可以輸出 安培的電流，足以滿足本設計的需要。每個 4953 可以驅動兩列數(shù)碼管， 16 行顯示需要 8 個芯片，這 8 個芯片的片選信號則個芯片的片選信號則由74HC138 譯碼器實現(xiàn)。 點陣采用多顏色顯示，該顯示器電路的特點是：點陣的動態(tài)顯示過程占用時間比較短，亮度均勻。 顯示屏軟件的主要功能是向顯示屏提供顯示數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生各種控制信號，使屏幕按設計的要求顯示。根據(jù)軟件分層次設計的原理，可把顯示屏的軟件系統(tǒng)分成兩大層：第天津 **大學本科畢業(yè)論文 6 一層是底層的顯示驅動程序，第二層是上層的系統(tǒng)應用程序。顯示驅動程序負責向點陣屏傳送特定組合的顯示數(shù)據(jù)，并負責產(chǎn)生行掃描信號和其它控制信號，配合完成 LED 顯示屏的掃描顯示工作。顯示驅動程序由顯示子程序實現(xiàn)，系統(tǒng)環(huán)境設置（初始化）由系統(tǒng)初始化程序完成，顯示效果處理等工作，則由主程序通過調用子程序來實現(xiàn)。 顯示驅動程序查詢當前燃亮的行號，從顯示緩存區(qū)內讀取下一 行的顯示數(shù)據(jù)，并通過串口發(fā)送給移位寄存器。為消除在切換行顯示數(shù)據(jù)的時候產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象，驅動程序先要關閉顯示屏，即消隱，等數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后輸出 SM16126 的鎖存信號，將顯示數(shù)據(jù)打入輸出鎖存器并鎖存，然后再輸出新的行號，并打開顯示。 天津 **大學本科畢業(yè)論文 7 第二章 系統(tǒng)總體設計 需求分析 本系統(tǒng)名為基于 51單片機的 LED 顯示屏，即用 STC90c516RD+單片機作為主控芯片實現(xiàn) LED 顯示屏信息的顯示。此系統(tǒng)由開關電源供電，有足夠的驅動能力，而且 STC90C51單片機有很好的穩(wěn)定性，能夠很好地實現(xiàn)各種信息的顯示。本系統(tǒng)依賴穩(wěn)定的硬件 電路可以實現(xiàn)多種文字、簡單圖案信息的靜態(tài)顯示、上下左右移動等顯示。 主要需求如下： 1． 靜態(tài)顯示功能，可以做小型廣告牌，本設計可以應用在大小店鋪顯示各種商品信息，要求系統(tǒng)能夠顯示文字、簡單圖像信息。足以滿足大小店鋪的顯示需求。并且穩(wěn)定性高、用電量低、亮度大。 2． 多種顏色顯示功能。傳統(tǒng)廣告牌色彩單一，此設計豐富了傳統(tǒng)的顯示方式，用三基色顯示模塊，可以顯示豐富的色彩，很好的增加了廣告牌的吸引力。增強了效果。 3． 各種動態(tài)顯示，目前常見的顯示屏多為靜態(tài)顯示，并無動畫，此設計可實現(xiàn)動態(tài)顯示。 系統(tǒng)組成及功能描述 基于 51單片機的 LED顯示屏設計主要是利用視覺暫留原理通過行掃描和列掃描的方式點亮點陣屏上的任意一點從而顯示設定信息。系統(tǒng)主要分為供電模塊、顯示模塊、控制模塊等。系統(tǒng)的核心部分是 51單片機控制模塊，它負責外圍所有器件的控制。 系統(tǒng)的硬件組成主要包括控制模塊、電源模塊、顯示部分。 系統(tǒng)的軟件組成包括控制程序、顯示程序、移動顯示程序等。系統(tǒng)的結構框圖如圖21所示： 天津 **大學本科畢業(yè)論文 8 L E D 顯 示 屏單 片 機 主 控部 分電 源 部 分 圖 21 系統(tǒng)原理框圖 系統(tǒng)的功能描述 本系統(tǒng)實現(xiàn)了文字、簡單圖像的靜態(tài)及動態(tài)顯示功能，通過單片機控制，從而實現(xiàn)顯示的功能 。即基于 51 單片機的 led顯示系統(tǒng)。 將工作電源即開關電源接通以后，整個系統(tǒng)首先進入上電復位狀態(tài)。首先是三種基本顏色的行掃描顯示以檢測顯示模塊是否能夠正常工作以及檢測是否有壞點從而保證系統(tǒng)的正常工作?？刂茊卧膯纹瑱C將控制信號及顯示信息的編碼數(shù)據(jù)通過串行的方式發(fā)送到點陣屏，再通過控制行掃描信號顯示全部信息。 本設計以 STC90C516RD+作為核心控制單元，實現(xiàn)了 16*64 LED 點陣屏的圖文顯示，在目測條件下 LED 顯示屏各 點亮度均勻、充足，顯示色彩鮮艷，豐富。以三基色 LED 點陣屏為基礎，以 51單片機為控制單元，實現(xiàn)了多種顏色、多種方式的豐富顯示效果。圖形或文字顯示可以靜態(tài)顯示、動態(tài)顯示、移動顯示等。 LED 顯示屏由多個共陽極點陣模塊組成，通過 90c51 單片機控制掃描顯示。系統(tǒng)的復位部分為系統(tǒng)在開機時自動復位，也可以手動復位。 系統(tǒng)的工作過程 將工作電源即開關電源接通以后，整個系統(tǒng)首先進入上電復位狀態(tài)。首先是三種基本顏色的行掃描顯示以檢測顯示模塊是否能夠正常工作以及檢測是否有壞點從而保證系統(tǒng)的正常工作?？刂茊卧膯纹瑱C將控 制信號及顯示信息的編碼數(shù)據(jù)通過串行的方式天津 **大學本科畢業(yè)論文 9 發(fā)送到點陣屏，再通過控制行掃描信號顯示全部信息。 本設計采用的是共陽型的 LED點陣屏。為了節(jié)省單片機的 I\O口 ,利用了以種專門為點陣屏開發(fā)的串行輸入并行輸出的芯片 SM16126,該芯片可以一個串行口輸入 ,16位并行輸出 ,極大程度的減少了單片機 I\O 口的使用 ,為其他應用的加入提供了條件。紅、綠、藍三種顏色只需要三個 I\O口就可以輕松實現(xiàn)。完成顯示時，只需要三種顏色的數(shù)據(jù)輸入端和控制信號輸入端協(xié)同工作就可以完成顯示。當顯示屏的行選信號被選通時，列選端四位數(shù)據(jù)給低電平的發(fā)光二極管就會被點亮。即先將編碼信號輸送至列信號端，再掃描相應的行。利用這個原理，要顯示文字或圖形信息時，只需要將要顯示的信息進行相關的編碼，再將編碼數(shù)據(jù)根據(jù)相關算法按照一定的順序發(fā)送到顯示屏，逐行點亮就可以顯示出想要顯示的信息。編寫程序時，編碼信號利用字模提取軟件進行編碼提取，再將這些編碼組成一個二維數(shù)組，每個字有 16個元素，在顯示相應的字時只需要按照相應的順 序調用改字數(shù)組中的各個元素即可。調用每個元素之后，再將該元素的 8 位編碼數(shù)據(jù)一位一位的送入到 SM16126的輸入寄存器。數(shù)據(jù)輸入信號以后再將掃描控制信號輸入，這樣按照預定的順序進行數(shù)據(jù)輸入和掃描即可顯示穩(wěn)定的畫面。根據(jù)人眼的視覺暫留原理，將每一次數(shù)據(jù)更新掃描的時間控制在 20ms 左右就可以看到穩(wěn)定的文字圖像。 利用 51 單片機對整個系統(tǒng)進行總體控制，進 行顯示所要顯示的漢字和字符。其中顯示字模數(shù)據(jù)由單片機對字模數(shù)組進行讀取，之后發(fā)送到 SM16126 的輸入寄存器中 ，點陣的點亮過程有程序控制，由驅動電路完成。 每一列的數(shù)碼管數(shù)量較多所以列驅動的設計要滿足大電流輸出的要求，本設計應用場效應管 4953 來驅動列數(shù)碼管，場效應管 4953可以輸出 安培的電流，足以滿足本設計的需要。每個 4953 可以驅動兩列數(shù)碼管， 16行顯示需要 8 個芯片，這 8 個芯片的片選信號則個芯片的片選信號則由 74HC138 譯碼器實現(xiàn)。 點陣采用多顏色顯示，該顯示器電路的特點是：點陣的動態(tài)顯示過程占用時間比較短，亮度均勻。 顯示屏軟件的主要功能是向顯示屏提供顯示數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生各種控制信號，使屏幕按設計的要求顯示。根據(jù)軟件分層次設計的原理，可把顯示屏的軟件系 統(tǒng)分成兩大層：第一層是底層的顯示驅動程序，第二層是上層的系統(tǒng)應用程序。顯示驅動程序負責向點陣屏傳送特定組合的顯示數(shù)據(jù)，并負責產(chǎn)生行掃描信號和其它控制信號，配合完成 LED 顯示屏的掃描顯示工作。顯示驅動程序由顯示子程序實現(xiàn)，系統(tǒng)環(huán)境設置（初