1、 1 毕业论文文献综述 电子信息工程 基于单片机控制的 LED 点阵显示屏系统 摘要： 由于 LED点阵屏 亮度高 、 功耗小、寿命长 和 性能稳定 等一系列优点，在国内外都得到了广泛的注目和发展。目前， LED 点阵屏被广泛地应用于 广告宣传、证券交易、交通、金融、体育等各个领域，成为了现代重要的信息发布媒体之一。为了适应不同的要求，人们开发了各种 LED显示屏的控制技术， 本文将着重讨论目前使用的控制 LED 显示屏的各种方法，以及它们之间的优劣。 关键词： LED 显示屏；单片机； FPGA 一 、 LED 显示屏及其发展简介 LED(Light Emitting Diode)显示屏由一
2、系列发光二极管均匀排列组成，通过控制发光二极管的颜色和亮灭来达到显示图像，文字的效果 。 点阵式 LED组成的汉字显示屏在公共场所应用非常广泛。例如，车站发车时间提示、股票大厅中的股票价格显示板、商场的活动广告栏、候机厅的起飞时间表。点阵显示器的特点是可以按照需要的大小、形状和颜色进行组合，用单片机控制实行各种文字或图型的变化，达到广告宣传和提示的目的 1。 LED显示屏按颜色基色分类可以分为单基色显示屏：单一颜色 (红色或绿色 )；双基色显示屏：红和绿双基色， 256级灰度， 可以显示 65536种颜色；全彩色显示屏：红、绿、蓝三基色， 256级灰度的全彩色显示屏，可以显示 1600多万种颜
3、色。按显示器件分类可以分为 LED数码显示屏：显示器件为 7段码数码管。适于制作时钟屏、利率屏等显示数字的电子显示屏； LED点阵图文显示屏：显示器件是由许多均匀排列的发光二极管组成的点阵显示模块。适于播放文字、图像信息； LED视频显示屏：显示器件是由许多发光二极管组成，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 2。除这 2种分类方法外还有按使用场合、放光点直径、显示方式、显示性能等分类方法，在选用何种 LED点阵屏时可以根据自己具体的需要按不同的分类方法来进行选择。 随着现代科学技术
4、的不断发展和 LED器件的各种优越性能， LED产业得到了各国的高度重视，其规模也得到了进一步的扩大和发展，而 LED显示屏作为 LED的一个重要应用产品，也取得了显著的增长。其中主要的原因有 半导体照明的发展热潮有力推动了 LED器件基础材料的技术进步， LED显示应用产品的性价比提升，应用领域更加广阔，市场规模不断提升。同时， LED显示 产品从大屏幕产品扩展到了各种显示应用产品，景观显示、广告显示等发展尤其迅速，北京奥运会等重大工程建设为 LED显示产业带来生机 3。 截止 2008年 11月加入中国光协 LED显示应用分会的会员单位为 204家，全国具有比较正规的专业性生产单位 300
5、400家，从事 LED显示应用产品的生产企业超过 1000家，2 从事 LED显示应用产品包括销售、生产、配套服务等企业估计不少于 3000家 4 。 二 、 LED 显示屏控制技术及其比较 随着科技的不断进步， LED点阵屏的控制技术也在不断的发展和进步，如单片机控制，微机控制，主 从控制，无线控制等。 (1)使用单片机作为主控芯片。 在文献 5中，作者 采用以 AT89C51单片机为核心芯片的电路来实现对 LED点阵屏的控制，主要由AT89C51芯片、时钟电路、复位电路、列扫描驱动电路 (74HCl54)、 16 16LED点阵 5部分组成。该电路的特点是体积小、硬件少、电路结构简单及容易
6、实现等，能帮助我们更好的了解汉字的点阵显示原理，认识单片机的基本结构、工作原理及应用方法，并提高单片机知识技术的运用能力，但其存储容量有限。为了弥补这一不足，故需要单片机具有较大的程序存储量和控制能力，所以可 选择存储量为 8K的 AT89S52单片机 6 。在文献 7中，作者采用 AT89C52单片机作控制器，系统外扩一片 Flash存储器 29F040为数据存储器，可用来存储由 PC机串口送来的点阵信息 (通过软件将图像或文字转换成与 LED显示屏的像素相对应的点阵信息 )，并采用 MAX232完成 RS232与 TTL电平的转换以便使 PC机与单片机交换信息。该系统具有设计简单、字符清晰
7、、可靠性高等特点。而且通过和 PC机的通信，可以不用变动硬件而更改显示的内容。为了进一步提高系统的性能，在文献 8中，作者采用稳定性强、性价比 较高的单片机 VRS51L3074作为 LED显示屏控制核心，利用其运算速度快、 I/O口资源丰富和高速 SPI接口的优点，使其控制 LED显示屏面积远远超过 51系列和相同档次单片机的控制能力。为了发布多变的实时信息或进行广告宣传，在文献 9中，作者采用上一下位机的结构构建，上位机 PC可通过串行通信接口实现对下位机 LED显示系统显示参数的设定，下位机以 LED屏的显示电路和单片机控制电路为核心，实现点阵 LED屏以多样化的方式显示各种信息的功能除
8、了使用单片机做主控芯片外，我们也可采用 ARM或 FPGA作为主控芯片 10。 (2)使用 FPGA作为主控芯片。 在文献 11中，作者 介绍了一种基于 FPGA的 LED显示屏控制系统的设计方法 ,系统由一片 FPGA芯片 、 LED显示及接口驱动电路模块组成。采用 Altera公司的 EP2C35F672C8 FPGA芯片并使用 Nios II软核微处理器 。 PC上位机与 FPGA核心板采用 RS232串口通信和 JTAG下载线。 FPGA核心板的输出通过显示驱动模块点亮 LED点阵。串口通信电路接口电路采用 MAX232芯片。 驱动电路使用 4片 74HC595移位寄存器 。 与传统的
9、单片机控制 LED显示系统相比 ,本 系统具有外围电路简单 、 升级容易 、 稳定性好的优点 。 (3)使用 ARM作为主控芯片。 在文献 12中，作者在分析 LED显示控制原理、灰度级实现以及彩色显示实现原理的基础上，制定了 ARM+FPGA的 LED点阵显示控制方案，采用三星公司 S3C2410芯片上的 LCD显示接口，设计了显示数3 据重组、非线性占空比 反校正等逻辑，结合 FPGA技术实现了高性能的 LED点阵显示控制：同时研究了嵌入式 Linux操作系统，在实验基础上详细论述基于 Linux操作系统的帧缓存设备模块加载模式下的控制技术，并开发基于 ARM平台的 LED显示屏播放以及管
10、理应用程序。 (4)远程控制技术 在大型显示及广告宣传中如果采用有线方式传输显示数据 ,将会给 LED点阵屏的安装和更换带来不便，而且也会增加相应的费用。为了能够更新显示信息，不增加安装的复杂性并当作为控制的计算机离 LED显示屏有一定距离时仍能够传输信息给单片机使其更新内容，在文献 13中，作者提出基于公共电话网络的远程 LED显示屏控制技术，该技术是采用信息技术改造传统产业的典型模式。并着重介绍接口板电路设计和接收微处理器的收、发软件设计。该系统大大减少了人流、物流、工作流极大的加快了信 息流，减少了使用管理费用，扩大了 LED显示屏的应用范围，操作者可以在办公室内通过公共电话线分时更新多
11、台 LED显示屏的显示内容。 三 、 LED 显示屏规模及控制技术展望 随着各国对 LED产业的重视，人们对 LED的不断了解及应用和科学技术的不断提高， LED器件材料性能必将得到不断的提高， LED产业规模也会不断变大，而作为其核心控制电路的技术也将随着社会的各种需要而不断提升， LED显示屏必将得到广泛的应用。相信未来的生活将伴随着 LED的发展而变得更加美好。 参考文献 1 钟蔚 ,袁臣虎 ,林志贵 ,李现国 .点阵式 LED滚动汉字显示屏的 Proteus仿真设计 J.微计算机信息 ,2008,24(17):79107. 2 毕建伟 .LED 显示屏技术及其在交通领域的应用与发展 J
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