【正文】 ............. 21 上移程序設(shè)計 ................................................................................................................ 22 掃描程序設(shè)計 ................................................................................................................ 24 第五章 系統(tǒng)調(diào)試與實驗 .............................................. 26 實驗平臺 ....................................................................................................................... 26 軟件平臺 ....................................................................................................................... 27 字模提取 ........................................................................................................... 27 實驗方案 ....................................................................................................................... 29 ..................................................................................................... 29 LED顯示部分測試 ............................................................................................... 29 第六章 結(jié)束語 ...................................................... 31 參考文獻 .......................................................... 32 附 錄 ............................................................ 33 外文資料 .......................................................... 46 中文翻譯 .......................................................... 52 謝 辭 ............................................................ 57 天津 **大學(xué)本科畢業(yè)論文 1 第一章 緒 論 課題的背景和意義 隨著我國社會經(jīng)濟文化等的不斷發(fā)展，民眾的消費標準也在發(fā)生著不斷的變化 ,戶外燈箱廣告更是扮演著越來越重要的宣傳角色，在車站、商場、學(xué)校單位等場合都會見到霓虹燈之類的廣告。 電子控制技術(shù)的高速發(fā)展和 LED發(fā)光二級管制造工藝的進展為高亮度大屏幕的誕生創(chuàng)造了條件。 這一種剛剛興起的 led 大屏幕技術(shù)成為了廣大民眾目光的聚焦焦點?？梢杂脕盹@示各種文字圖形，并且可以與計算機相連接同步顯示計算機屏幕的信息，相當(dāng)于投影儀。最后， LED 顯示屏應(yīng)用范圍很廣，金融證券、股票炒股、銀行利率等信息顯示、商業(yè)廣告播放、文化娛樂等方面，顯示的效果亮度高且清晰穩(wěn)定，越來越多的地方開始使用 LED電子顯示屏，有巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。 相關(guān)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 LED 顯示屏發(fā)光效率高，能夠很好的適應(yīng)室內(nèi)室外等應(yīng)用區(qū)域的環(huán)境，自上世紀 90天津 **大學(xué)本科畢業(yè)論文 2 年代前期開始，隨著 LED 制造業(yè)的技術(shù)水平有了新的進展，理論等相關(guān)技術(shù)框架基本形成，在國外得到大范圍多領(lǐng)域的應(yīng)用。在 LED 顯示屏快速發(fā)展的過程中，從開始 出現(xiàn)到大范圍多領(lǐng)域的應(yīng)用也是經(jīng)歷了一個過程，總的來說， LED 顯示屏經(jīng)歷了單色、雙色到紅綠藍三基色全彩多灰度級顯示的一個過程。相關(guān)理論也日臻完善。 LED 顯示屏的成長歷程： LED 顯示屏的成長形成時期，或者說是 LED 顯示屏的幼年時期，各方面理論技術(shù)還不成熟。在這個時期，國外的 LED 顯示屏應(yīng)用很是廣泛 ，在我們中國則很少見，出現(xiàn)的為數(shù)不多的相關(guān)產(chǎn)品也是以單紅色、紅綠雙基色為主，控制技術(shù)也幾乎全是通過通信數(shù)據(jù)傳輸而實現(xiàn)的控制方法，顯示的灰度等級就目前的現(xiàn)狀來看，當(dāng)時的灰度級是很小很小的，當(dāng)時只可以實現(xiàn)單點的 4 個灰度級，而現(xiàn)在至少也是 256灰度級，并且當(dāng)時產(chǎn)品的成本也是相當(dāng)高的。藍色發(fā)光二級管晶片研制成功，從此， LED 顯示屏進入了全彩色顯示的新紀元；電子技術(shù)以及單片微型計算機等控制技術(shù)的快速發(fā)展，在顯示屏控制領(lǐng)域有了更進一步的發(fā)展，相關(guān)工作人員研究開發(fā)出來了視頻控制卡，顯示屏灰度等級也有了很大的提高，實現(xiàn) 16 級灰度等級和 64 級灰度等級的調(diào)灰，顯示屏的在顯示動畫方面的效果得到了空前的提高。 LED 顯示屏在平面媒體顯示領(lǐng)域天津 **大學(xué)本科畢業(yè)論文 3 逐漸成為主流產(chǎn)品，這樣的局面已經(jīng)逐漸形成， LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)也自然而然地成為新興的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。我們國家的相關(guān)部門通過及時調(diào)整，對 LED 顯示屏的發(fā)展過程中出現(xiàn)的問題進行了適當(dāng)?shù)囊?guī)范和引導(dǎo)。相關(guān)的標準規(guī)定等也在不斷完善。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。 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(dāng)?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。 LED 顯示屏的發(fā)展趨勢 據(jù) CCID 微電子研究所預(yù)計，在未來的 5 年時間內(nèi)，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(lǐng)域不斷開拓市場，尋求新的發(fā)展空間以及應(yīng)用領(lǐng)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。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(yīng)用速度加快。 、規(guī)范化 這個產(chǎn)業(yè)最近幾年的發(fā)展， 該市場內(nèi)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(guān)產(chǎn) 品價格幾乎達到了均衡，因而市場競爭的焦點轉(zhuǎn)移到了產(chǎn)品的質(zhì)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。預(yù)測在不長的幾年時間內(nèi)，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。因此，相關(guān)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 顯示屏顯示原理 LED 點陣屏的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分為共陰極和共陽極兩種，本設(shè)計采用的是共陽型的 LED點陣屏。紅、綠、藍三種顏色只需要三個 I\O口就可以輕松實現(xiàn)。當(dāng)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。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(guān)的編碼，再將編碼數(shù)據(jù)根據(jù)相關(guān)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。調(diào)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。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(xué)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。對 led 顯示屏的工作原理過程有了更深入的認識。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(jié)果總不能達到預(yù)期的效果，經(jīng)過多次調(diào)試之后最終得以實現(xiàn)。其次是通過自己的親身制作很的提高了我的動手能力。從而實現(xiàn)簡單動畫的顯示。硬件電路主要包括供電電源電路的設(shè)計、單片機控制單元的設(shè)計、顯示電路的設(shè)計等。 本設(shè)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。 每一列的數(shù)碼管數(shù)量較多所以列驅(qū)動的設(shè)計要滿足大電流輸出的要求，本設(shè)計應(yīng)用 場效應(yīng)管 4953 來驅(qū)動列數(shù)碼管，場效應(yīng)管 4953 可以輸出 安培的電流，足以滿足本設(shè)計的需要。 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。根據(jù)軟件分層次設(shè)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(xué)本科畢業(yè)論文 6 一層是底層的顯示驅(qū)動程序，第二層是上層的系統(tǒng)應(yīng)用程序。顯示驅(qū)動程序由顯示子程序?qū)崿F(xiàn)，系統(tǒng)環(huán)境設(shè)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(diào)用子程序來實現(xiàn)。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(qū)動程序先要關(guān)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。此系統(tǒng)由開關(guān)電源供電，有足夠的驅(qū)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。 主要需求如下： 1． 靜態(tài)顯示功能，可以做小型廣告牌，本設(shè)計可以應(yīng)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。并且穩(wěn)定性高、用電量低、亮度大。傳統(tǒng)廣告牌色彩單一，此設(shè)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。 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(shè)計可實現(xiàn)動態(tài)顯示。系統(tǒng)主要分為供電模塊、顯示模塊、控制模塊等。 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)的結(jié)構(gòu)框圖如圖21所示： 天津 **大學(xué)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 。 將工作電源即開關(guān)電源接通以后，整個系統(tǒng)首先進入上電復(fù)位狀態(tài)?？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。以三基色 LED 點陣屏為基礎(chǔ)，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。 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)的工作過程 將工作電源即開關(guān)電源接通以后，整個系統(tǒng)首先進入上電復(fù)位狀態(tài)?？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(xué)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。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(yīng)用的加入提供了條件。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。即先將編碼信號輸送至列信號端，再掃描相應(yīng)的行。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(yīng)的字時只需要按照相應(yīng)的順 序調(diào)用改字數(shù)組中的各個元素即可。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(yù)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。 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。 每一列的數(shù)碼管數(shù)量較多所以列驅(qū)動的設(shè)計要滿足大電流輸出的要求，本設(shè)計應(yīng)用場效應(yīng)管 4953 來驅(qū)動列數(shù)碼管，場效應(yīng)管 4953可以輸出 安培的電流，足以滿足本設(shè)計的需要。 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。根據(jù)軟件分層次設(shè)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(qū)動程序，第二層是上層的系統(tǒng)應(yīng)用程序。顯示驅(qū)動程序由顯示子程序?qū)崿F(xiàn)，系統(tǒng)環(huán)境設(shè)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(diào)用子程序來實現(xiàn)。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(qū)動程序先要關(guān)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。各個程序順序之行完畢之后主程序結(jié)束。之后裝載兩行數(shù)據(jù)，在一個循環(huán)中將數(shù)據(jù)發(fā)送完畢再進行行掃描，這一步完成之后將字模取模變量加 1即可向上移動一步。 天津 **大學(xué)本科畢業(yè)論文 11 第三章 基于 51 單片機的 LED 顯示屏系統(tǒng)設(shè)計 硬件系統(tǒng)總體設(shè)計