LED大屏幕显示系统设计

LED点阵显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕。它具有发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对室内外环境适应能力强等优点。并广泛的应用于公交汽车，码头，商店，学校和银行等公共场合的信息发布和广告宣传。LED显示屏经历了从单色，双色图文显示屏到现在的全彩色视频显示屏的发展过程，自20世纪八十年代开始，LED显示屏的应用领域已经遍布交通、电信、教育、证券、广告宣传等各方面。

LED点阵显示屏可以显示数字或符号，通常用来显示时间、速度、系统状态等。文章给出了一种基于MCS-51单片机的4个8*8点阵LED显示屏的设计方案。包括系统具体的硬件设计方案,软件流程图和部分汇编语言程序等方面。在负载范围内, 只需通过简单的级联就可以对显示屏进行扩展,是一种成本低廉的图文显示方案。

本设计主要以AT89C51单片机为核心，采用串行传输、动态扫描技术，制作一款拥有PC机通信功能的，模块化LED多功能显示屏。

关键词：LED；发光二级管；单片机；显示屏

摘要 (1)

目录 (2)

绪论 (3)

第一章概述 (4)

1.1 选题的背景和意义 (4)

1.2 课题发展现状和前景展望 (4)

1.3 研究思路 (6)

1.4 需要实现的功能 (7)

第二章 LED大屏幕显示系统结构 (8)

第三章基本元器件介绍 (10)

3.1 AT89C51简介 (10)

3.2 LED点阵简介 (15)

3.3 74HC595简介 (17)

第四章系统硬件电路设计 (18)

4.1 主控模块 (18)

4.2 硬件扫描 (19)

4.3 显示部分设计 (19)

第五章系统软件设计 (22)

5.1 PROTEUS仿真软件概述 (22)

5.2 Protues的结构体系图表 (22)

5.3 Protues的主要功能 (22)

5.4 程序流程设计 (23)

总结 (26)

参考文献 (27)

附录A (28)

附录B (29)

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。在实际应用中的显示屏由于成本和可靠性的因素常采用一种称为动态扫描的显示方法。

LED点阵显示屏的构成型式有多种，其中典型的有两种。一种把所需展示的广告信息烧写固化到EPROM芯片内，能进行固定内容的多幅汉字显示，称为单显示型；另一种在机内设置了字库、程序库，具有程序编制能力，能进行内容可变的多幅汉字显示，称可编程序型。

目前，国内的LED点阵显示屏大部分是单显示型，其显示的内容相对较少，显示花样较单一。一般在产品出厂时，显示内容就已写入显示屏控制系统中的EPROM芯片内，当需要更换显示内容时就非常困难，这样使该类型的显示屏使用范围受到了限制。国内的另一种LED显示屏——可编程序型LED显示屏，虽然增加了显示屏系统的编程能力，显示内容和显示花样都有所增加，但也存在着更换显示内容不便的缺点。随着社会经济的迅速发展，如今的广告牌都存在着显示内容丰富、信息量大、信息更换速度快等特点。因此传统的LED显示屏控制系统已经越来越不能满足现代广告宣传业的需要。而利用PC机通信技术控制LED显示屏，则具有显示内容丰富，信息更换灵活等优点。本设计是基于单片机(AT89C51)讲述了16×16 LED汉字点阵显示的基本原理、硬件组成与设计、程序编译与下载等基本环节和相关技术。

第一章概述

1.1选题的背景和意义

LED电子显示屏是运用光电显示技术、视频技术、多媒体技术、网络技术、计算机技术、自动控制技术，针对室内外各种使用环境而设计，显示各种信息元素的屏幕，使用专用的控制技术，用于显示文字、文本、图形、图像、动画、股票行情及各种多媒体信息以及电视、录像信号。它由LED器件阵列排列组成的显示屏幕，具有高清晰度、色彩鲜艳、视角大、工作稳定、寿命长、功耗低等优点。由于采用单元模块化结构，屏体的大小可按用户要求灵活拼制。

LED显示系统主要有：户内单色信息屏,双基色视频屏,全彩色,真彩色视频屏;户外单色信息屏，双基色、全彩色、真彩色视频屏；各种规格证券行情显示屏；条型显示屏；以及根据客户需要运用于各个行业的各种LED显示系统。

LED显示系统广泛应用于政府、军队、金融、厂矿企业、商业、智能交通、院校、医疗、服务业和体育场馆等。

LED屏幕，作为新的媒体，运动的发光图文，更容易吸引人的注意力，信息量大，随时更新，有着非常好的广告和告示效果。LED屏比霓虹灯更加简单，容易安装和使用，效果变化更多，可以随时更新内容，是很好的户内外发视觉媒体。LED屏幕属于高科技电子产品，价格比较高，以前集中在政府和单位中使用。技术不断进步，价格不断降低，组装和维护更加简单。小型的LED条屏，因为价格便宜，安装和使用简单，慢慢被大众接受，逐步走进大小店铺，应用更加大众化，普及化。

1.2课题发展现状和前景展望

1.2.1 发展现状

LED显示屏是20世纪90年代出现的新型平板显示器件，由于其亮度高、画面清晰、色彩鲜艳，使它在公众多媒体显示领域一枝独秀，因此市场空间巨大。

国产LED显示屏技术差距在哪，随着LED显示屏市场的不断扩大，目前国内全彩色市场逐步被划分为三个档次。第一档为巴可、松下等国际知名企业生产

的高档产品；第二档为国内大型企业研制的采用日亚高品质LED生产的产品；第三档为采用我国生产的LED制作的显示屏。这三种档次的LED显示屏在价格和功能上也存在着较大区别。

在技术上，LED显示屏的发展要紧跟世界一流企业的品质特点，目前国产的高品质LED显示屏与国外顶尖产品在图像处理技术、前端视频处理技术等方面差别不大，主要差距在于以下两个方面：

1>单点颜色确认

“单点颜色确认”技术能够确保逼真的色彩显示，可持续长达数年之久不变。

目前国内的产品只能做到单元模块和单元箱体的调节，不能做到真正的单点调节，因此在色彩和亮度一致性上有差别，特别是在经过维修更换了显示单元后，由于 LED的参数可能发生了变化，显示效果很难跟原屏保持一致，而这项工作在国外是由专用的大型设备完成的，而国内没有这类因产品特性而开发的设备，也希望社会相关行业和设备制造企业能够给予关注。

2>结构工艺

目前国内产品的箱体外壳基本上都是采用单件钣金加工，加工工艺差，精度不高，外观不美观，防水性也不十分好，特别是在室外恶劣环境下，易造成系统不稳定。

1.2.2 展望LED的发展

首先，全彩色显示屏将成为LED显示屏行业新的增长点，蕴含着极大的市场。

随着LED器件材料性能的不断提高，全彩色显示屏的成本下降，应用增加。到2003年底，全国范围内的全彩色LED显示屏达到600多块。就全彩色显示屏的综合水平来说，国内的全彩色LED显示屏除了价格和本地化服务的优势外，在技术深度、生产工艺等方面与国外产品的差距正在逐步缩小。

其次，半导体照明的发展，也将为LED显示屏产业的总体提升形成新的发展机遇。在LED显示屏大范围应用的同时，LED作为新型照明光源材料的发展近年也取得了突破性发展。