光伏LED屏幕系统设计(课程汇报)

类型：课程设计

名称：光伏LED屏幕系统设计关键词：LED屏幕；太阳能；电路模块

引言

LED显示屏是利用发光二极管点阵模块组成的显示屏幕，是20世纪80年代在全球迅速发展起来的一种新型的信息传播媒体工具。它是根据要显示的文字、图形、图像、视频等各种信息，来选择相应的发光二极管的亮灭情况，从而实现显示的目的。LED显示屏以其发光效率高、可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、价格性能比高、使用成本低等优点，迅速成长为平板显示的主流产品之一，广泛应用于商场、学校、银行、邮局、机场、车站、码头、金融证券市场、文化中心等公共场所，进行广告宣传、新闻发布和信息提示。LED显示屏应用广泛，发展前景极为广阔，具有一定学习意义和研究价值。

发光二极管是一种能将电能转化为光能的固态的半导体器件。半导体PN结发光现象的发现，要追溯到上世纪二十年代。不过真正的商用LED却出现于四十年后。随着Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体在材料制备与器件工艺技术上的发展，人们终于成功的研制出具有实用价值的发射红光的发光二级管，并被GE公司大量生产用作仪器表指示。此后，橙、黄、黄绿等各种色光的LED器件也逐步涌现于市场。

LED显示屏的核心技术主要集中在控制系统上。一般来说，对于小屏幕的LED显示屏的控制多是采用MCS51系列单片机作为主控芯片，其控制流程基本如下：首先由单片机发出要显示的文字数据信息和相应的控制信息，存储到RAM中。再由单片机根据文字数据信息查找ROM中的汉字，并同扫描控制信号，通过单片机P2口，驱动LED显示屏。P1口通过地址锁存器与RAM和ROM地址总线相连，用于对显示数据的读写操作。ROM主要用于存放汉字字库和程序。单片机P2总线驱动器产生两路LED显示屏驱动信号，一路传给行译码器，一路传给列驱动器。当行、列驱动信号分别加载到LED点阵上时，就可以将要显示的信息在LED显示屏上显示出来。

采用MCS51系列单片机作为主控芯片有以下优点：电路结构简单，设计成本低廉。缺点主要有：硬件资源有限，晶振只能接受12MHZ，扫描频率低，只能带载小面积的显示屏。

对于超大面积的LED显示屏幕的显示而言，要求显示的像素更多且通信距离更远，多采用基于ARM+CPLD的LED显示屏控制系统。该系统主要PC机、通信模块、ARM主控芯片、CPLD和LED显示屏等五部分构成。PC机在控制中作为上位机，系统工作时，利用上位机编辑显示信息，通过接口、串口将显示信息传输给微处理器，微处理器接收数据信息后写入FLASH存储器。在显示时，微处理器读取FLASH中的数据，通过总线将数据并行发送给CPLD，待CPLD处理后，将数据传输到LED显示屏显示。

用CPLD可编程逻辑器件来完成电路功能，不仅能够满足LED大屏幕高刷新的要求，而且使扫描控制电路设计更加简洁，设计中可以随时根据实际需要的功能来修改相应VHDL程序，而不用更改硬件电路，缩短了设计周期，降低了成本。同时采用基于ARM的微处理器，解决了系统的运行速度、寻址能力和功耗等问题，使得大分辨率的LED显示屏的驱动成为可能。该系统不仅能显示文字信息，而且支持视频的显示。但这种控制系统的缺点是系统设计比较复杂，特别是底层硬件驱动复杂，且编程规模大，调试难度大。

第一章课题背景

1.1选题背景

LED显示屏是八十年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体，显示屏由几万……几十万个半导体发光二极管像素点均匀排列组成。利用不同的材料可以制造不同色彩的LED 像素点。目前应用最广的是红色、绿色、黄色。而蓝色和纯绿色LED的开发已经达到了实用阶段。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。在短短的十来年中，LED 点阵显示屏就以亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定的优点迅速成长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。LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的平光均匀性、可靠性、全色化方向发展。LED显示屏的应用涉及社会经济的许多领域，主要包括：（1）证券交易、金融信息显示。

（2）机场航班动态信息显示。

（3）港口、车站旅客引导信息显示。

（4）体育场馆信息显示。（5）道路交通信息显示。

（6）调度指挥中心信息显示。

（7）邮政、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示。

（8）广告媒体新产品等。

1.2研究现状及发展趋势

1.2.1我国LED产业发展现状

我国的LED显示屏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。据不完全统计，至1998年底，年度销售总额在1000万元以上的企业有20多家，其销售总额达6亿元左右，占行业市场总额的85%以上。全国从事LED显示屏的各类企业有100余家，从业人员近6000人，行业年度销售总额近8亿元人民币，1996年、1997年的增长速度均保持40%左右，1998年略有回落。在国内市场上，国产LED显示屏的市占有率近100%，国外同类产品基本没有市场，四十三届世乒赛主会场天津体育中心、京九铁路、北京西客站、首都机场、浦东机场等，均由国内代表企业中标。技术水平相对领先,我国LED显示屏产业在规模发展的同时，产品技术推陈出新，一直保持比较先进的水平。90年代初即具备了成熟的16级灰度256色视频控制技术及无线遥控等国际先进水平技术，近年在全彩色LED显示屏、256级灰度视频控制技术、集群无经线控制、专用大规模集成电路也已由国内企业开发生产并得到应用。LED显示屏产业培养形成了一批LED显示屏科技队伍，在全国LED显示屏行业从业人数6000人中，科技人员有2800多人，将近50%。LED显示屏产业正成为我国电子信息产业的重要组成部分，也是平板显示领域唯一立足国内形成的民族高科技产业。

1.2.2LED显示屏的发展趋势

现代信息社会中，作为人一机信息视觉传播媒体的显示产品和技术得到迅速发展，进入二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代，LED显示屏作为平板显示的主导产品之一无疑会有更大的发展，并有可能成为二十一世纪平板显示的代表性主流产品。高亮度、全彩化蓝色及纯绿色LED产品自出现以来，成本逐年快速降低，已具备成熟的商业化条件，基础材料的产业化。使LED全彩色显示产品成本下降，应用加快。LED产品性能的提高，使全彩色显示屏的亮度、色彩、白平衡均达到比较理想的效果，完全可以满足户外全天候的环境条件要求，同时，由于全彩色显示屏价格性能比的优势，预计在未来几年的发展中，全彩色LED显示屏在户外广告媒体中会越来越多地代替传统的灯箱、霓红灯、磁翻板等产品，体育场馆的显示方面全彩色LED屏更会成为主流产品。全彩色LED显示屏的广泛应用会是LED显示屏产业发展的一个新的增长点。未来LED显示屏会向着标准化、规范化，产品结构多样化的方向发展。

1.2.3选题意义

该设计课题使我们能够掌握LED显示屏的基本显示原理和设计方法，对LED显示屏这个行业有了较为深刻的了解和认识。并且对大学期间学习的一些理论进行了实践，使我们对所学过的理论知识有了新的认识。并且通过该设计课题掌握了51单片机的的软硬件开发工具的使用方法，为以后从事相关行业的工作积累了实际工作经验。目前我国的信息行业发展迅速，作为主要平面显示媒介的LED显示屏的作用也越练越广泛，相关的从业人员也会越来越紧缺。但同时应该清楚的认识到我国的LED技术虽然发展迅速但和世界先进水平还有一定的差距。因此此课题不论是对自己的就业还是对我国LED显示技术的发展都有非常现实与积极的意义。