LED电子流动屏的显示及其变换的研究毕业论文(设计)开题.doc

附件06贺州学院本科生毕业论文（设计）开题报告学生姓名吕柳红学号0810612232所在系物理与电子信息工程系专业电子信息工程指导教师曾繁政职称电路与系统论文题目LED电子流动屏的显示及其变换的研究一、毕业设计（论文）课题的意义、国内外现状及发展趋势 （1）课题意义大屏幕LED显示屏是以LED为像素，由计算机控制的将光、电、声融为一体，具有信息制作、处理和显示的功能，并能显示文字、图像、动画、视频等各种信息的大型显示装置。它以可靠性高，使用寿命长，环境适应能力强，价格性能比高，使用成本低等特点，在短短十年中，迅速成为平板显示的主流产品，在信息显示领域得到了广泛的应用。（2）国内现状我国的LED大屏幕控制器产业经过几年的发展，基本形成了一批具有一定规模的骨干企业。目前、我国已掌握了高清晰度、全彩色、全表贴式LED视频显示屏的研发技术，在嵌入式全彩色LED显示屏的控制技术领域已达到了国际先进水平。2008年，我国在北京奥运会开幕式展示出由高亮度LED构成的147m27m“画卷”式巨型显示屏，不仅能平移，还可升降，是历届奥运会科技含量最高的中心舞台。近年来，我的的LED显示屏的产量以年均35的速度迅速增长，年销售额已超过100亿元。目前，国产LED显示屏的市场占有率已接近100，产品还打入国际市场。（3）应用领域目前，各种国产显示屏已主泛用于车站、机场、商店等公用场所，以及新闻发布、金融或是股市行情、体育比赛、宣传广告、教学演示、模拟军事演习等领域，成为现代信息社会的一大标志。（4）国外现状近几年，同国内LED大屏幕控制器相比，国外发展并不迅速，其LED大屏幕控制器所专用的IC在国办外一直受到关注。国外的LED大屏幕控制器制造商相继推出一些用于LED大屏幕控制器的专用IC芯片，如TI公司推出的LED驱动器等，而在国办的中庆数字设备有限公司也在1997年推出了LED驱动专用集成电路ZQ9701。这类芯片比通用的集成度高，使设计简洁方便，功能上也有所提高，不过在成本上也相应增加。国外的制造商纷纷投入力量，研制开发设计适合自己发展的LED大屏幕控制器产品。（5）国内的发展趋势2001年以来，LED显示屏进入高速发展期。通过不断竞争，形成了LED显示屏新的产业格局，产品质量大幅度提高，产品价格形成了较完整的产业链，分工和配套大逐渐完善。2008年北京奥运会开幕式上大屏幕LED“画卷”的出色展示，给LED大屏幕显示在后面的几年里提供了很大的发展空间。预计在近年内，我国的LED大屏幕控制器产业将会有较大的调整和发展。高亮度，全彩化。预计在未来几年的发展中，全彩色LED大屏幕控制器在户外广告媒体中会起来越多的代替传统的灯箱、霓虹灯、磁翻版等产品，体育场馆的显示方面全彩色LED屏更会成为主流产品。标准化，规范化。预计后几年一批小规模LED大屏幕控制器厂商会逐步淡出，行业的发展趋于有序。产品结构多样化。预计大型或超大型LED大屏幕控制器的主流产品书面将会发生改变，适合于服务行业特点和专业性要求的小型LED大屏幕控制器会有较大提高，面向信息服务领域的LED大屏幕控制器产品门类和品总体系将更加丰富，部分潜在市场需求和应用领域将会有所突破，如公共交通等。（6）国外发展趋势正是由于LED大屏幕控制器行业的竞争越来越激烈，其部分国外知名企业为提高其产品在奥运会，世博会和未来中国市场的竞争力，正在实施本地化的策略，独资或合资在国内建立研发、生产基地。在未来三五年中，会形成几家主导国内市场、与国际接轨的颇具实力的企业。竞争交使国内LED大屏幕控制器产业逐步趋于成熟和相对稳定、规模化，品牌化将成为行业的趋势并成为未来竞争的主要手段。二、课题预期目标及主要工作（设计思想、拟采用的方法及手段） （1）本设计是基于ATMEL的控制芯片设计，控制LED大屏幕以实现汉字的显示装置。首先是研究控制LED大屏幕的基本原理，以AT89S51 单片机为基础，采用静态RAM 作为数据存储器，利用串行接口实现与PC 机的数据传输。可实现汉字、字符及数字等内容的显示。可以随时更新显示的内容。（2）主要工作1）硬件电路的设计，前期为理论分析2）从微处理器接收信号，进行LED动态显示。3）包括模拟电路，电源的设计要求将220V交流电转化为5V直流电，要求功率和电路的稳定性，并对大型LED电光显示板供电。设计思想：通过近期对资料的研究以及在现实生活中的观察，发现很多厂商使用的是开发专用集成芯片的方法，把数据的传输与显示控制集成在一起，但这种方法有几个不足之处，它的开发难度高，模块化不强，缺乏灵活性，所以本课题设计了一种具有通信功能，可以受PC控制，可以组网的点阵显示系统。这样可以实现高显示频率和灵活的显示方式。LED大屏幕显示系统原理：1） LED器件发光的基本原理：发光二极管（LED），是一种把电能变成光能的特种器件，当电流通过它时，可以产生可视的光。发光二极管的结构主要由PN结芯片，电极和光学系统构成。发光二极管是一种能量转换现象。当系统受到外界激发后，会从稳定的低能态跃迁到不稳定的高能态，当系统由不很定的高能态重新回到稳定的低能态时，能量差以光的形式辐射出来，就会产生发光现象。2） LED器件的驱动：从LED器件的发光机理可以知道，当向LED器件施加正向电压时，流过器件的正向使其发光。因此LED的驱动就是要使它的PN结处于正人为偏置，同时为了控制它的发光强度，还要解决正向电流的调节问题。具体的驱动方式有直流驱动、恒流驱动、脉冲驱动和扫描驱动等。 拟用的方法及手段：显示屏控制器的硬件电路部分主要由三个部分组成：外部存储器的扩展、串行通信接口和LED 点阵显示驱动及接口电路。一般来说要显示的内容比较多，所以必须要扩展外部数据存储器。静态数据存储器成本低、功耗小，读写速度快，我们使用二片静态RAM62256 数据存储器（共64KB）。把要显示的内容代码全部存放到62256 里面。62256 与单片机的相接，显示的内容代码通过串行接口下载到62256 中。串行通信通过MAX232E 跟 PC 机的串行口连接。LED 显示驱动电路，控制信号通过缓冲器74LS245 后分两路，一路由CD4515 译码后经TIP127 驱动点阵的行；另一路由数据移位寄存器74HC595 驱动点阵的列。当多个显示单元级联时只需相应地把下一级输入接到上一级的输出即可。软件程序是整个控制系统的核心部分。整个软件设计主要分为两大部分：显示部分和通信部分。显示部分采用动态扫描的方式，实现对显示屏要显示的汉字、图像、字符等数据信息进行传输控制以及显示等功能。程序中将数据存储器分为三个区：显示缓冲区、数据存储区和接收缓冲区。单片机通过串口中断接收PC 机传来的数据，暂时存放在接收缓冲区，经分析处理后按一定的规律放入数据存储区保存起来，然后再根据显示方式依次从数据存储器中取出数据放入显示缓冲区中用于显示。显示采用逐行扫描的方式。与PC 机的实时通信部分主要是利用单片机串口中断接收数据信息，实现与计算机的数据信息传输。通信部分的上位机软件采用Visual Basic(简称VB)编程，使用VB 提供具有强大功能的通信控件MSCOMM，该控件可对串口状态及串口通信的信息格式和协议进行设置，直接利用PC 机的串口发送数据。为实现单片机与PC 机的可靠通信，须保证双方具有相同的数据格式和波特率。三、预计设计过程中可能遇到的问题以及解决的方法和措施（1）电源要求的问题电源要求220V交流电转化为5V直流电，为LED大屏幕供电，其器件7805要求输入电压必须高于输出电压2V以上，这样，如输入电压太大将会烧坏器件。解决方法：7805器件应配上板。（2）驱动问题控制LED的灰度主要是采用占空比法，将显示一贞的时间分为不同的时间长度子贞，8度共256个灰度等级，把时间分8个不相等的赶时间区，解决方法：如此复杂的时序逻辑功能只能由大规模集成电路平实现，通常LED显示屏的数据传输控制、灰度控制、系统控制等。（3）点阵字库编写问题为了弄清汉字的点阵组成规律，首先通过列扫描方法获取汉字的代码。这种列扫描方法虽然能够让我们弄清汉字点阵代码的获取过程，但是依靠人工方法获取汉字代码是一件非常繁琐的事情。解决方法：在此次设计中采用字库软件查找字符代码，软件打开后输入汉字，点“检取”，十六进制数据的汉字代码即可自动生成，把我们所需要的竖排数据复制到程序中即可。四、参考文献1 沙占友，王彦明.LED数显仪表设计与应用实例.北京：中国电力出版社.2011，12 魏学业，于冬.绿色环保LED应用技术.北京：机械工业出版社.2011，13 阎石.数字电子技术基础.第四版.北京：高等教育出版社.1998作进度及具体时间安排起止日期主要研究内容2012