毕业论文浅谈LED在广告牌中的应用

1、毕 业 论 文课题名称： 浅谈LED在电子广告牌的应用 作 者： 学 号： 0901040116 系 别： 电子工程系 专 业： 电子信息工程技术 指导教师： 2012年3月29日浅谈LED在电子广告牌中的应用摘 要LED 是发光二极管 Light Emitting Diode 的英文缩写, 是一种能够将电能转化为可见光的半导体。LED 点阵是由发光二极管排列组成的显示器件, 在我们日常生活的电器中随处可见，极为普通也广为人知。它采用低电压扫描驱动，具有：耗电少、使用寿命长、成本低、亮度高、故障少、视角大、可视距离远、规格品、可靠耐用、应用灵活、安全、响应时间短、绿色环保、控制灵活种等特点。目

2、前 LED 显示屏作为新一代的信息传播媒体，已经成为城市信息现代化建设的标志。随着社会经济的不断进步，以及LED 显示技术的不断完善，因此，学习 LED 系统原理与工程技术很有必要。通过对点阵电路的学习和熟悉 LED 的使用对 LED 显示屏的认识将越来越深入，其应用领域将会越来越广。关键词：调制解调；点阵；编码译码目 录1 绪论22 LED屏幕广告牌系统设计32.1 硬件系统32.1.1 上位机42.1.2 手持发射机42.1.3 接收机42.1.4 显示屏42.2 软件系统42.2.1 上位机主控程序4发射机主控程序52.2.3 接收机主控程序63 LED广告屏的应用74 LED屏幕广告牌

3、系统的性能检测指标95 结论10参考文献11致谢121 绪论应用半导体P·N结发光源原理制成LED问世于20世纪60年代初，1964年首先出现红色发光二极管，之后出现黄色LED。自20世纪80年代后期开始，随着 LED 制造技术的不断完善，在国外得到了广泛的应用。在我国改革开放之后.特别是进入90 年代国民经济的高速增长，对公众场合发布信息的需求日益强烈。1990年以前是我国LED显示屏的成长形成时期。一方面，受LED材料器件的限制，LED显示的应用领域没有广泛展开；另一方面，显示控制技术基本上是通信控制方式，客观上影响了显示效果。这一时期的LED显示在国外应用较广，国内却很少，产品

4、以红、绿双基色LED显示屏为主，控制方式为通信控制，灰度等级为单点4级调灰，产品的成本比较高。 1991年-1995年，这一阶段是LED显示屏迅速发展的时期。进入上世纪90年代，全球信息产业高速增长，信息技术各个领域不断突破，在LED材料和控制技术方面也不断出现新的成果。1994年蓝色、绿色LED晶片研制成功，全彩色LED显示屏进入市场；电子计算机及微电子领域的技术发展，在显示屏控制技术领域出现了视频控制技术，显示屏灰度等级实现16级灰度和64级灰度调灰，显示屏的动态显示效果大大提高。这一阶段，LED显示屏在我国发展速度非常迅速，从初期的几家企业、年产值几千万元发展到几十家企业、年产

5、值几亿元，产品应用领域涉及金融证券、体育、机场、铁路车站、公路交通、商业广告、邮电电信等诸多领域，特别是1993年证券股票业的发展更引发了LED显示屏市场的大幅增长。LED显示屏在平板显示领域的主流产品局面基本形成，LED显示屏产业成为新兴的高科技产业。 1996年-2000年，1996年由日本Nichia公司（日亚）成功开发出白色LED,而我国LED显示产业的发展进入一个总体提高、产业格局调整完善的时期。这期间，LED显示产业内部竞争加剧，形成了许多中小企业，产品价格大幅回落，应用领域更为广阔，产品在质量、标准化等方面出现了一系列新的问题，有关部门对LED显示屏的发展予以重视并进行

6、了适当的规范和引导。到2000年，产业整体规模接近15亿元。2001年-2005年，我国LED显示产业稳步发展，整体规模逐年提升，2005年产业规模达到40亿元。这一时期，LED显示新技术、新产品不断出现，产业内部出现一定的专业化分工，专业控制系统、基础单元产品、专用集成电路等发展较快，技术规范和产品标准等工作受到普遍重视。这一时期，LED显示屏的显示颜色、亮度、视角等性能指标得到不断改善和提高，恒流驱动控制技术和LED专用驱动IC得到广泛应用。在产品结构工艺上，显示屏的平整度、散热和防护等级等受到厂家关注和重视。从市场方面，全彩色LED显示屏得到普及应用，LED显示屏产品形成了一定的出口规模

7、。2005年，全国LED显示屏产品的40亿元市场总额中，全彩色LED显示屏占到近50%，LED显示屏出口达到5亿元以上。2006年2009年，我国LED显示产业进入又一个新的历史发展阶段，产业规模提升幅度加快。2007年产业总体增幅达到44%，产业的集约化发展效应也比较明显，基本形成了华南、华东两大主要基地。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。2009年随着LED显示产业的发展，LED电子显示屏被广泛应用到交通，酒店，医院，个体商户以及各行业。随

8、着新的政策法规的出现，目前青岛，北京等地已经明确规定户外广告必须使用LED电子显示屏。相信不久的将来，LED电子显示屏将迎来一个崭新的开始。2 LED屏幕广告牌系统设计LED显示屏，又叫电子显示屏或者飘字屏幕，是由LED点阵组成，通过灯珠的亮灭来显示文字、图片、动画、视频，内容可以随时更换，各部分组件都是模块化结构的显示器件。通常由显示模块、控制系统及电源系统组成。显示模块由LED灯组成的点阵构成，负责发光显示；控制系统通过控制相应区域的亮灭，可以让屏幕显示文字、图片、视频等内容，恒舞动卡主要是播放动画的；电源系统负责将输入电压电流转为显示屏需要的电压电流。LED屏幕广告牌系统也分为硬件系统与

9、软件系统。2.1 硬件系统整个系统由四个相对独立的子系统组成，即上位机、手持发射机、接收机和显示屏系统。其结构框图如图1所示4。2.1.1 上位机上位机直接选用通用PC机，其任务是完成显示信息的录入和编辑，再经过点阵抽取和移动算法将显示信息转换为LED显示屏对应的点阵数据，并通过PC机的串行口将点阵数据转存到手持发射机中。2.1.2 手持发射机发射机由单片机、键盘、编码器、发射器、串行通信接口和UPS供电系统组成。其作用是将上位机传来的点阵数据和面板键盘上接收到的命令经编码、调制后，以码分多址通信方式转发给户外的用户群，并可现场设置和调试显示屏的显示格式。 2.1.3 接收机接收机和显示模块由

10、接收器、译码器、单片机、显示驱动及供电系统组成。其作用是将接收到的高频信号经放大整形、解调译码后，再并行输出给单片机，由单片机对接收数据进行识别、转存，实时改变显示方式和显示内容，并驱动LED显示屏。2.1.4 显示屏显示屏LED屏，主要负责责接收来自计算机串行口或DVI接口的画面及视频显示信息，置入帧存储器，按分区驱动方式生成LED显示屏所能识别的串行显示数据和扫描控制时序。2.2 软件系统本系统的软件主要由三大模块组成，即上位机主控程序、发射机主控程序和接收机主控程序。2.2.1 上位机主控程序上位机主控程序实际上包括显示信息生成程序、显示点阵转换程序和串口通信程序，是三大主控程序中结构最

11、复杂的一部分。显示信息生成程序完成显示图像和文字的录入、编辑及动画效果设计。该程序首先采用WINDOWS平台下的主控程序与底层通信软件结合，通过串行及并行通信口完成用户对源文件、INTERNET接口及其他输入设备的多参数录入。在此基础上用VisualC语言设计了主控软件，生成动画，并通过界面和对话框的形式实现了对整个上位机系统的可视化控制。显示点阵转换程序就是将生成的显示信息通过点阵抽取和移动算法将显示信息转换为LED显示屏对应的点阵数据。对于彩色显示屏，需要将图像信息的RGB三基色数据分别抽样，并分块存储、顺序转发；对于连续的动画图像，要按帧分别计算偏移量，关键是背景图像与动画文字要同步5。

12、该部分的软件在TURBOC3.0的环境下编写的。上位机主控程序的功能流程如图2所示。发射机主控程序发射机主控软件的功能是通过串行口接收上位PC机发送来的图像点阵，读取键盘命令，并向编码器串行发送操作命令或显示数据。该部分的软件是在KeilC51环境下编写的，它可以将C语言直接翻译成汇编语言，生成二进制码写入单片机，这样编写效率高一些。程序是依靠中断方式来工作的，开机后等待串行口和INT0的触发。当串行口触发，则表明PC机有图像点阵数据传来，单片机立即接收点阵数据存于RAM中；当INT0触发，表明键盘有动作，立即接收键值判断命令的类别，并向接收机发送图像点阵数据或者操作命令。其功能流程如图3所示

13、。接收机主控程序该部分软件的功能是完成对接收数据的识别、存储、变换和显示驱动，并可实现本地本机的自检，显示固化图像。当接收装置的译码芯片有输出时，单片机就中断当前的显示，接收标志字，然后判断此标志字的内容，确定将接收的是图像点阵，还是操作控制命令。若是点阵数据，就将其连续接收存放到一个显示缓冲数据库中，按当前的方式显示。若是命令，则立刻改变显示方式。其中，关键的是图像上、下、左、右移动的实时实现。具体实现方法如下： （1）图像的上下移动将一图像点阵中的上一行数据赋给BUF中对应的下一行，直到一个图像的移完为止；再移下一个图像的点阵。上移的过程类似。(2)图像的左右移动将一图像的每一行数据向左移

14、位（使用C语言的移位指令），将移位后的点阵存放于BUF之中，即可显示。右移的过程类似。接收机主控程序的功能流程如图4所示。3 LED广告屏的应用led广告屏构成的灯LED广告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。 LED广告屏之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：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。 LED广告屏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、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展：证券交易、金融

15、信息显示。这一领域的LED广告屏占到了前几年国内LED广告屏需求量的50%以上，目前仍为LED广告屏的主要需求行业。上海证券交易所、深圳证券交易所及全国上万家证券、金融营业机构广泛使用了LED广告屏。 机场航班动态信息显示。民航机场建设对信息显示的要求非常明确，LED广告屏是航班信息显示系统FIDS(Flight information Display system)的首选产品，首都机场、上海浦东国际机场、海口美兰机场、珠海机场、厦门高崎机场、深圳黄田机场、广州白云机场及全国数十家新建和改扩建机场都选用了国产的LED广告屏产品。 港口、车站旅客引导信息显示。以LED广告屏为主体的信息系统和广播

16、系统、列车到发揭示系统、票务信息系统等共同构成客运枢纽的自动化系统，北京站、北京西站、南昌站、大连港等国内重要火车站和港口都安装了国内厂家提供的产品和系统。 体育场馆信息显示。LED广告屏已取代了传统的灯泡及CRT显示屏，四十三届世乒赛主场地天津体育中心首次采用了国产彩色视频LED广告屏，受到普遍好评，上海体育中心、大连体育场等许多国内重要体育场馆相继采用了LED广告屏作为信息显示的主要手段。 道路交通信息显示。智能交通系统（ITS）的兴起，在城市交通、高速公路等领域，LED广告屏作为可变情报板、限速标志等，替代国外同类产品，得到普遍采用。 调度指挥中心信息显示。电力调度、车辆动态跟踪、车辆调

17、度管理等，也在逐步采用高密度的LED广告屏。 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。遍布全国的服务领域均有国产LED广告屏在信息显示方面发挥作用。 广告媒体新产品。除单一大型户内、户外广告屏作为广告媒体外，国内一些城市出现了集群LED广告屏系统。4 LED屏幕广告牌系统的性能检测指标一般户外LED屏幕广告应满足以下参数要求：图像录入功能扫描仪、摄像头、数码相机、图像源文件；文字录入功能键盘、WORD/TEXT源文件；动画设计功能文字或图形相对于背景移动、缩放；发射机设置功能接收机序列号、图像移动命令、自检命令、发射命令；接收机自检功能显示蓝草坪背景和“欢迎光临”移动字符； 发

18、射机待机时间120h；发射机遥控距离250m；发射机缓存空间8MByte；LED显示屏320×640DIP；接收显示系统功耗4kW。LED屏幕广告牌动画设计功能文字或图形相对于背景移动、缩放自然，发射机设置功能、接收机自检功能正常，发射机待机时间、遥控距离、缓存空间、接收显示系统功耗等均满足以上参数要求才能通过测试。遥控型LED屏幕广告牌增强了广告牌的实用性与稳定性，使信息显示灵活，容易人工控制。5 结论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。 LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：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。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、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。毋庸置疑，LED显示屏有很大的市场空间，特别是LED照明领域，对商家来说，既是机遇，更是挑战。参考文献1徐新艳，数字电路。电子工业出版社,2009年2何立民，MCS-51系列单片机应用系统设计。北京北京航空航天大学出版社,1990年3董少明，单片机原理与应用，中国铁道出版社，20