旋转式点阵LED屏的驱动与控制系统开题报告.doc

南京师范大学毕业设计（论文）开题报告姓 名： 殷鹏 学 号： 07080527 学 院： 物科院 专 业 电子信息工程 题 目： 旋转式点阵LED屏的驱动与控制系统 指导教师： 吴栋 2012 年 2 月 29 日开题报告填写要求1开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及院、系审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网址上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2005年4月26日”或“2005-04-26”。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1本课题的目的及研究意义LED 就是Light Emitting Diode（发光二极管）的缩写。LED简单的理解，就是半导体发光二极管，半导体固体发光器件为近几年兴起的第四代照明器件，是目前世界上最先进的照明器件。LED并非灯丝加灯泡的“老面孔”，而是以半导体芯片为材料的固态光源，直接把电能转换成光能。目前，LED照明技术日趋成熟，LED将会在照明行业内得到普及，进而引发人类照明史上的第四次革命。半导体照明光源的发展将会对相关应用领域产生革命性的技术推动作用，特别是在户外照明技术上的突破会使应用产生质的飞跃，从而加速推动市场的爆发性增长。首先，它非常节能、无污染。直流驱动，超低功耗（单管0.030.06W）电光功率转换接近100%，相同照明效果比传统光源节能80%以上。LED环保效益更佳，光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量也没有辐射，眩光小，而且废弃物可回收，没有污染不含汞元素，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。其次，LED寿命长，使用寿命可达6万10万小时，比传统光源寿命长10倍以上，有人称它为长寿灯。最后，高新尖、智能化也是LED的“特长”。LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理，在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度，并任意混合，即可产生256256256=16777216种颜色，形成不同光色的组合，变化多样，实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。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。2本课题的国内外的研究现状LED显示屏发展经历了三个阶段（1）1990年以前LED显示屏的成长形成时期这一时期的LED显示屏在国外应用较广，国内很少，产品以红、绿双基色为主，控制方式为通讯控制，灰度等级为单点4级调灰，产品的成本比较高。（2）1990-1995年，这一阶段是LED显示屏迅速发展的时期LED显示屏在LED材料和控制技术方面也不断出现新的成果，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。这一阶段，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。（3）1995年以来，LED显示屏的发展进入一个总体稳步提高产业格局调整完善的时期1995年以来，LED显示屏产业内部竞争加剧，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了适当的规范和引导，目前这方面的工作正在逐步深化。国内研究概况我国的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显示屏的市场占有率近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。 国外研究概况 Cree公司建于1987年，位于美国加利福尼亚洲。研制开发并生产基于碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、硅（Si）和相关化合物的材料与设备。公司的产品包括绿光、蓝光和紫外光LEDs，近紫外激光、射频和微波半导体设备，电源转换设备和半导体集成芯片。这些产品的目标应用包括固态照明、光学存储、无线基础和电路转换等。公司的大部分利润来自于LED产品和SiC、GaN材料的生产，产品销往北美、欧洲和亚洲。目前Cree460nmLED,外部量子效率47%，白色发光效率80lm/W。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告3本课题的研究内容研究内容：设计一个旋转的点阵LED显示屏，要求在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形和文字应稳定、清晰无串扰。用电动机带动LED转动，用单片机控制LED点亮和熄灭来形成文字的，这些文字一看上去，就象悬浮在空中的文字，上下左右无牵无挂，给人以美好的回忆和享受。从理论上说，不论显示图形还是文字，只要控制与组成这些图形或文字的各个点所在的位置相对应的LED器件发光，就可以得到我们想要的显示结果，这种同时控制各个发光点亮灭的方法称为静态驱动显示方式。例1616的点阵共有256个发光二极管，显然单片机没有这么多的端口，如果我采用锁存器来扩展端口，按8位的锁存器来计算，1616的点阵需要256/8=32个锁存器。这个数字很庞大，因为我们仅仅是1616的点阵，在实际应用中的显示屏往往要大得多，这样在锁存器上花的成本将是一个很庞大的数字。因此在实际应用中的显示屏几乎都不采用这种设计，而采用另外一种称为动态扫描的显示方法。动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行（比如16行）的同名列共用一套驱动器。具体就1616的点阵来说，把所有同1行的发光管的阳极连在一起，把所有同1列的发光管的阴极连在一起（共阳极的接法），先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1行使其燃亮一定时间，然后熄灭；再送出第二行的数据并锁存，然后选通第2行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；以此类推，第16行之后，又重新燃亮第1行，反复轮回。当这样轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就能够看到显示屏上稳定的图形了。采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。但是，串行传输过程较长，数据按顺序一位一位地输出给列驱动器，只有当一行的各列数据都以传输到位之后，这一行的各列才能并行地进行显示。这样，对于一行的显示过程就可以分解成列数据准备（传输）和列数据显示两部分。对于串行传输方式来说，列数据准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下留给行显示的时间就太少了，以致影响到LED的亮度。解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的方法。即在显示本行各列数据的同时，传送下一列数据。为了达到重叠处理的目的，列数据的显示就需要具有锁存功能。对于列数据准备来说，它应能实现串入并处的移位功能；对于列数据显示来说，应具有并行锁存的功能。这样，本行已准备好的数据打入并行锁存器进行显示时，串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。本课题研究时用32个LED灯，扫描原理参照动态扫描原理。电动机旋转时带动电路板进行圆周转动，让板上LED发光二极管做圆周运动。单片机32个IO口分别控制16个红LED和16个绿LED；一个红外发射管，一个红外接收管，板上的红外接收管每转动一圈就会导通一次，让单片机知道从哪一点开始播放字符或者图象(转完第一圈，单片机输出字的最左一点，再转一圈，输出第二点，依次，最后就可以看见一个完整的字)。 4本课题的实行方案、进度及预期效果C51单片机底座无线供电LED显示电机旋转红外发射与接收直流电源字模软件实行方案：进度安排：（1）开题报告 （前4周）（2）硬件设计 (第5，6两周)（3）软件设计（第7，8两周）（4）系统调试（第9,10两周）（5）撰写论文（第11周）（6）答辩预期效果：用电动机带动LED转动，用单片机控制LED点亮和熄灭来形成文字的，这些文字一看上去，就象悬浮在空中的文字，上下左右无牵无挂，给人以美好的回忆和享受。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告5、已查阅参考文献：1李骐 刘全，基于51系列单片机的LED显示屏开发技术 北京航空航天大学出版社2陈永真 陈之勃， 实用LED驱动电路的设计详解 机械工业出版社 3王雅芳，LED驱动电路设计与应用 机械工业出版社4张毅刚，单片机原理及应用。高等教育出版社，2004年。5李海滨，单片机技术课程设计与项目实例。中国电力出版社。6楼然苗，单片机课程设计指导。北京航空航天大学出版社。7周润景，基于PROTEUS的电路及单片机设计与仿真。北京航空航天大学出版社，2007。8侯丽玲，基于AT89S52单片机的LED点阵显示屏控制系统设计。9韩志军，单片机应用系统设计。机械工程出版社，2004。10孙占辉，MCS51单片机原理与应用。北京：清华大学出版社，1998。11刘增环，范慧贤， LED显示屏系统的设计J。 微计算机信息， 2009。 12猴玉宝，基于PROTEUS的51系列单片机设计与仿真电子工业出版社 。2008年。13张靖武，单片机系统的PROTEUS设计与仿真。电子工业出版社。14谭海，中应文，陈俊杰，肖可伟，嵌入式关键技术及其实现。太原理工大学，2003.5。15关珝，电子元器件检索及选用指南。哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,1986指导教师意见 指导教师： 年 月 日院（系）审查意见 学院领导（公章）： 年 月 日