电子显示屏开题报告.doc

通信工程学院毕业设计开题报告题目：大型显示屏设计专 业：自动化学 号：学 生 姓 名：指导教师姓名：指导老师职称：博士 日期：2009年1月26日 一、 毕业设计题目背景和目的1.1课题研究的背景LED电子显示屏作为一个城市、一个地区的商业发达程度的标志之一，已广泛地出现于车站、码头、大型商场等公共场所，是一个理想的新闻、广告和信息媒体。其中大型的LED文字屏由于功能比较专一、工作稳定可靠等诸多优点。本论文设计的是通用型LED显示屏，该屏可适用于室内外，其工作温度为4085。该屏显示能力灵活多变，显示模式多样，显示单元为单色点阵LED模块。LED就是light emitting diode ，发光二极管的英文缩写，简称LED。LED的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源，它有着广泛的用途。它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，其大概的样子就是由很多个通常是红色的小灯组成，靠灯的亮灭来显示字符。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。 LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组成。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于金融、税务、工商、邮电、体育、广告、厂矿企业、交通运输、教育系统、车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。 LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像；不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。 纵观LED的发展历史，其之所以具有巨大的市场吸引力，根本在于：LED的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源，它有着广泛的用途和无可比拟的优点。1.2 LED的特点1.体积小：LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常的小，非常的轻。2.耗电量低：LED耗电非常低，一般来说LED的工作电压是2-3.6V。工作电流是0.02-0.03A。这就是说：它消耗的电不超过0.1W。3.使用寿命长：在恰当的电流和电压下，LED的使用寿命可达10万小时。4.高亮度、低热量：比HID或白炽灯更少的热辐射。5.环保：LED是由无毒的材料作成，不像荧光灯含水银会造成污染，同时LED也可以回收再利用。红光LED含有大量的As（砷），剧毒6.坚固耐用：LED是被完全的封装在环氧树脂里面，它比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分，这些特点使得LED可以说是不易损坏的。 7.可控性强：可以实现各种颜色的变化。8.LED光源的特点8.1电压： led使用低压电源，供电电压在6-24v之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。8.2 效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少 80% 8.3 适用性：很小，每个单元 led小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境 8.4 稳定性： 10万小时，光衰为初始的50% 8.5 响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级， led灯的响应时间为纳秒级 8.6.对环境污染：无有害金属汞 8.7颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的 led，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色 8.8价格：led的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只led的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上300500只二极管构成本次课题设计目的是由PC机通过串行口将数据送入单片机系统，再由单片机进行扫描显示，其有硬件系统设计，软件系统设计和联机通信设计组成。二、毕业设计主要内容及要求本次设计的目的就是设计一款单色LED显示屏，LED阵列分辨率以64128为例，即64行128列，应用动态扫描方式进行驱动。考虑到实际应用的需求，在设计的过程中将根据产品的使用环境，显示内容的多少，动态效果，能耗要求等技术指标进行元件选择和软硬件设计。力求在实际需求与制造成本之间找到一个平衡点，提高性价比。做到符合要求，价格低廉，节能环保，以提高产品在市场上的竞争力。本次设计的具体内容有：（1）LED显示屏的总体结构设计，方案论证。（2）硬件电路设计。在设计时应注意以下三个要点：首先，由于大屏幕LED显示屏的数据流量很大，所以方案应选用高速单片机。其次，为了提高产品的抗干扰性，应使用抗扰能力强的差动传输电路对控制信号进行传输。再者，应该考虑产品在室外环境中的应用，选用工业级的元件。根据所选择元器件的电气特性及工作原理，设计硬件电路。（3）系统软件设计。对LED的控制系统进行程序设计，使其能够实现静态、动态内容的显示。（一）方案比较 1、控制系统 LED点阵电子显示屏的设计一般有两种方案： 方案一：采用可编程逻辑器件作为核心控制器产生LED点阵的行、列驱动信号。由于该系统不仅要实现信息的显示，还要具备键盘控制器、显示亮度连续可调、实时时钟显示、与PC机通讯等功能及其他发挥功能，这就要求需要用中大规模的PLD，设计多个接口电路，开发周期长，不易进一步扩展，同时系统的成本会急剧上升（相对于第二种方案）。因此，本设计并未采用这种方案。 方案二：采用单片机系统来实现。鉴于SPCE061A单片机比传统的51系列8位单片机具有更加丰富的资源，而且数据处理速度快，同时“61板除了具备单片机最小系统电路外还包括有电源电路、音频电路（含MIC输入部分和DAC音频输出部分）、复位电路等，体积小，可靠性高。本系统的设计采用双单片机系统，一个主要用于完成多功能显示控制功能，另一个主要用于实时时钟显示、实时温度检测显示、无线通讯以及其他的扩展发挥部分功能，这样提供了充足的内部空间和更多的外部接口；同时由于安装和调试工作可以并行进行，极大地缩短了总体设计和制造的时间。 2、点阵信息提取方案 要用LED点阵来显示数字、字母和汉字等信息，首先要能够提取出其字模数据，即一个16*8的点阵数字、字母的字模数据共有16个字节，一个16*16的点阵汉字的字模数据共有32个字节。首先要确定点阵信息提取方案。 方案一：固定汉字显示，就是将要显示的语句中全部汉字的字母数据依次提取出来，按顺序存放在存储器中，当有显示任务时，直接取出字模数据送至显示器即可。这种方法占用空间少，程序实现简单，显示速度快。本系统中对10组预存信息的点阵信息的提取和存储就是采用这种方案。但是，要想显示大量的汉字信息或直接对显示信息进行更新，则几乎是不可能的事。因此，要实现这样的功能就要采用第二种方案。 方案二：将标准的点阵信息字模数据的字库文件（本系统中采用汉字库文件HZK16、ASCII码库文件ASC16）装入外扩ROM存储器，采用与PC机相同的编码（机内码），先进行基于PC机的预处理，提取需显示内容的机内码，通过串口发给单片机，单片机首先进行判断，若是ASCII码，则直接计算出起始地址，在ASC16文件中指定位置取出连续的16个字节即为其字模信息；若为汉字，单片机将机内码转换为区码和位码，再计算出起始地址，在HZK16文件中指定位置取出连续的32个字节即为其字模信息，然后送到显示器去显示。另外，PC机与单片机之间串口通信只是传输机内码，而不是传输字模信息，传输信息量小，不需要复杂的通信协议。这样既可以减轻单片机的负担，而且可以根据要求随时改变显示内容，非常简单灵活。 3、显示驱动电路 常用的显示驱动方式有三种： 方案一：串行控制驱动，这种方式的好处是单元内的线路连接简单，给印刷电路板的设计带来方便，减少了布线的密度，方便以后的制作与调试，而且相对提高了每个单元的可靠性； 方案二：并行控制驱动，将显示数据通过并行(一般为8位)方式送入驱动电路，这样的好处是：相对于串行控制而言，数据的刷新速度快，在处理同等数量的数据时，对处理速度要求可以大大降低，从而提高了系统的稳定性，但也正因为“并行”使单元内的数据线路的连接更加复杂，布线后的排错难度大大增加； 方案三：采用专用集成电路（ASIC）直接驱动，由于这种专用集成电路是集行控制、列控制和外围驱动于一体，使系统的稳定性更为可靠，特别适合户外的大型或者超大型显示屏。因为这种类型的显示屏对图像显示要求高，不仅要保证图像的一致性，而且要保证图像的稳定、高亮。 本次设计的显示屏仅为16行*64列，更适合采用串行控制这种方式，这样做既省去了并行控制驱动在制版过程中十分复杂的布线，又因为没有采用专用集成电路在一定程度上降低了整个系统的成本。 三、设计实现及技术难点本毕业设计涉及理论研究较多，包含单片机，微机接口技术，电路等方面的知识，但可实现具体实物的制作，价格在可接受成本的范围之内。具体制作过程比较耗时耗力，需团队合作。该设计的技术难点在于系统的调试，要注意模块之间的时序配合问题。四、毕业设计进度表时 间任 务2008年10月-2009年01月撰写文献阅读报告及开题报告；2009年01月-2009年03月完成系统总体设计2009年03月-2009年04月完成系统硬件设计2009年04月-2009年05月完成系统软件设计2009年05月-2009年06月写毕业论文，绘制图纸2009年06月准备答辩五、阅读文献1 郝国法,杨姣. LED大屏幕控制电路设计方案研究J电视技术, 2005,(11) 2 李志东. LED显示屏控制系统及驱动程序的研究与设计D吉林大学, 2005 3 陈君霞,黄跃华,甘文. 大屏幕LED点阵显示系统J. 可编程控制器与工厂自动化, 20074 张飞碧,陈宏庆. LED大屏幕显示技术J. 演艺设备与科技, 2007, (04)5 郝国法,杨姣. LED大屏幕控制电路设计方案研究J电视技术, 2005,(11)6 罗秀冬. LED显示屏系统原理J. 哈尔滨铁道科技, 2004, (01)7 陈玉华,陈新一种实用的LED大屏幕显示电路的设计J. 自动化与仪器仪表, 2002, (01)8 郑刚,李宇成. LED大屏幕显示系统的设计J. 北方工业大学学报, 2001, (03)8 陈君霞,黄跃华,甘文. 大屏幕LED点阵显示系统可编程控制器与工厂自动化, 2007, (03)9 龙安国. 基于单片机的LED汉字显示屏设计与制作J. 现代电子技术, 2007, (13)10 翟淑霞. 基于单片机的L