电子广告屏策划方案.doc 14页

'电子广告屏策划方案第1章课题背景1.1LED显示屏的发展史随着社会文化的不断发展，人们的消费标准不断改变，户外灯箱广告更是扮演着越来越重要的宣传角色，不论是汽车站，火车站，股市交易市场，还是学校都离不开它，然而传统的霓虹灯广告牌不论是在显示效果、耗电量还是可修改性上都无法满足当前社会的需求，传统的霓虹灯广告亟待改进。由于单片机技术的不断发展和高亮度LED发光管的出现使得大屏幕高亮度LED电子广告屏成为可能，与传统的霓虹灯广告在显示效果以及可修改性上都有着无法比拟的优势，而且单片机的日益平民化以及LED技术的不断创新，使得高亮度高清晰的LED点阵广告牌与传统霓虹灯广告牌的成本日益接近。另外，SMT技术的飞速发展，开关电源的大规模使用，使其无论在体积上还是在可靠性上都比传统的霓虹灯广告有明显的优势，为其在特殊领域的应用奠定了基础。这种新兴的大屏幕显示技术成为众人目光的焦点。与传统的显示设备相比，首先，LED显示屏色彩丰富，3基色的发光管的可以显示全彩色，显示显示方式变化多样（文字、图形、动画、视频、电视画面等）、亮度高，是集光电子技术、微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的高技术产品，可用来显示文字、计算机屏幕同步的图形。其次，LED显示屏的象素采用LED发光二极管，将多个发光二极管以序列的形式构成LED显示阵列，这种显示屏具有耗电省、成本低、亮度清晰度高、寿命长等优点，而且LED显示屏以其受空间限制较小，并可以根据用户要求设计屏的大小，具有全彩色效果，视角大，是信息传播设施划时代的产品。再次，LED显示屏应用广泛，金融证券、银行利率、商业广告、文化娱乐等方面，显示效果清晰稳定，越来越多的地方开始使用LED电子显示屏，有巨大的社会效益和经济效益。它以其超大画面、超宽视觉、灵活多变的显示方式等独居一格的优势，是目前国际上使用广泛的显示系统。1.2LED电子显示屏的分类1.2.1按颜色分类单基色显示屏: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。14 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一千六百多万种颜色。1.2.2按显示器件分类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。1.2.3按使用场合分类室内显示屏：发光点较小，一般Φ3mm--Φ8mm，显示面积一般零点几至十几平方米。室外显示屏：面积一般几十平方米至几百平方米，亮度高，可在阳光下工作，具有防风、防雨、防水功能。1.2.4按发光点直径分类室内屏：Φ3mm、Φ3.75mm、Φ5mm、室外屏：Φ10mm、Φ12mm、Φ16mm、Φ19mm、Φ21mm、Φ26mm室外屏发光的基本单元为发光筒，发光筒的原理是将一组红、绿、蓝发光二极管封在一个塑料筒内共同发光增强亮度。1.3广告屏的应用举例其中的LED点阵单色图文动态条幅屏，因为成本低廉、可靠性高、显示效果优良，所以成为点阵式LED汉字广告屏中的主流产品。14 第2章整体方案设计2.1数学模型对于点阵型LED显示可以采用共阴极或共阳极，本系统采用共阳极，其硬件电路如图2.1所示。当行上有一正选通信号时，列选端四位数据为0的发光二极管便导通点亮。这样只需要将图形或文字的显示编码作为列信号跟对应的行信号进行逐次扫描，就可以逐行点亮点阵。只要扫描速度大于24Hz，由于扫描时间很快，人眼的视觉有暂留效应，就可以看到显示的是完整的图形或文字。图2.14*4共阳极LED点阵例如，若要图中所示16个LED显示一个“口”字的方框，则首先在列1～4上写入列编码信号，接着应将对应的行上加选通信号，即在行、列的信号端分别加上如表2.2所示数据：列1列2列3列4行10000行2011014 行30110行40000表2.2在点阵上所加的行信号以及列选择信号这样，当第一行选通时列信号为0000；第二行选通时列信号为0110；第三行选通时列信号为0110；第四行选通时列信号为0000；再选通第一行送列信号0000……如此循环下去，当刷新频率足够高时（大于24Hz），由于人眼的视觉暂留特性，便可观察到稳定的方框。2.2显示屏电路分析2.2.1显示屏电路框图图2.2.1显示屏电路框图硬件电路大致上可以分成单片机系统及外围电路、列驱动电路和行驱动电路以及LED点阵阵列三大部分。14 2.2.2列驱动电路图图2.2.2列驱动部分电路图该电路有16个74HC595，控制16个4*8的矩阵模块。2.2.3行驱动电路图行驱动由四个APM4953级联而成，其中7、8脚连接起来，控制两行，5、6脚连接起来，控制两行，从而实现行的控制。14 第3章系统硬件的设计与分析3.1广告屏电路及元器件的作用电阻若干作用：在电路中起到限流分压的作用。用R表示，单位欧姆（Ω）。在像素的产品中电阻多用于限制电流大小.例：要求用5V点亮某LED时，则LED必须串接一个电阻，防止过流烧坏。电阻Rled=（5-Uled）/Iled，Uled是LED正向压降，Iled是通过LED的电流，一般电流不允许大于20mA.电容104和电容47uf16V作用：隔直流通交流的作用，在像素的产品中多用于滤波。用C表示，单位（F）法。例：常见的0805封装的104PF的电容，是用于滤除电路中的较高频率的电压纹波，电解电容470UF/16V，用于滤除较低频率的电压纹波。都是起到滤除干扰信号，提高电路的抗干扰能力，使电路稳定工作。74HC138功能是8选1译码器，输出为8行。控制行数据。各引脚如图第8脚GND，电源地。第16脚VCC，电源正极第1-3脚A、B、C，输入脚。第4-6脚选通输入端，（一般第5脚为EN）9-15脚和第7脚输出端。14 74HC245功能是放大及缓冲。各引脚如图20和1接电源(+5V)19脚和10脚接电源地(GND)当电源是以上接时：输入脚分别为2、3、4、5、6、7、8、9。输出脚分别为11、12、13、14、15、16、17、18注：2脚输入时，18脚输出。其它脚以此类推。74HC595功能是8位串入串、并出移位寄存器。控制列数据。各引脚如图16脚和10脚接电源（+5V），13脚和8脚接电源地（GND）。列信号输出脚：1、2、3、4、5、6、7、15。第一列输出脚为7脚，以此类推。另第八列输出脚为15脚。数据信号输入脚（Din）为14，数据信号输出脚（Din）为9。锁存信号脚（L）为12脚，移位信号脚为11脚。74HC0414 功能是六带缓冲反相器，控制使零信号（EN）。各引脚如下图15脚接电源（+5V），7脚电源地（GND）。信号输入脚为：1、3、5、9、11、13。信号输出脚为：2、4、6、8、10、12。APM4953行管功能是开关作用，每个行管控制2行。1脚和3脚接电源（+5V）。信号输入脚：2、4。信号输出脚：5、6、7、8。5脚和6脚为一组输入，7脚和8脚、5脚和6脚为一组输出。3.2单片机系统及外围电路的设计与分析由于LED点阵显示屏由单片机控制部分和显示驱动部分组成，单片机我选择最常见的ATMEL公司的AT89C51单片机。此单片机与MCS-51产品指令系统完全兼容，由4K字节可重擦写Flash闪速存储器，128*8字节内部RAM，32个可编程I/O口线，2个16位定时/计数器和6个中断源。并且该单片机经济实用，使用广泛。我们使用的是AT89C51的最小系统电路，包括：电源、时钟脉冲、复位电路和程序存储器设定电路，暂时只是显示很少的几十个汉字，不用外接存储扩展。14 时钟脉冲电路AT89C51单片机的最高时钟脉冲频率已经达到了24MHz，它内部已经具备了振荡电路，只要在AT89C51的两个引脚（即19、18脚）连接到简单的石英振荡晶体的2个管脚即可，同时晶体的2个管脚也要用30pF的电容耦合到地。复位电路89C51的复位引脚（RESET）是第9脚，当此引脚连接高电平超过2个机器周期，即可产生复位的动作。以24MHz的时钟脉冲为例，每个时钟脉冲为0.5μS，两个机器周期为1µS，因此，在第9脚上连接一个2μS的高电平脉冲，即可产生复位动作。最简单的就是只有一个电阻跟一个电容就可可靠复位的电路，电阻一般选择10K，电容一般选择10µF，如图2.2所示。图3.2.1通电瞬间复位电路程序及数据存储器设定因为单片机内部数据存储器只有128Byte，非常有限，运行大一点的程序就显得捉襟见肘；而且程序存储器空间也只有4K，大一点的程序就存储不下，尤其是在存储汉字点阵信息的时候，每个汉字32Byte，100个汉字就到了3.1KB，程序也只有不到1KB的容量了。14 在这时候必须外接存储器来扩展，那单片机怎么知道我们当前使用的是内部程序存储器还是外部程序存储器呢？所以就需要设定单片机是使用外部程序存储器还是内部程序存储器，89C51把31脚设定为此功能，如果把31脚接地，则采用外部程序存储器，如果把31脚接VCC，则默认采用内部程序存储器。我们暂时只是显示几十个汉字研究原理，所以仅仅用内部存储器就足够了，所以把31脚接高电位，就仅仅使用内部的4K程序存储空间。如图2.3所示。但是在现实大屏幕显示应用中，一般要扩展RAM，比如HY62256A（32K*8bitRAM），因为大量的数据是有电脑传送过来的，每个单片机只是负责自己控制的一行字符，这些数据是要随时更新的，采用RAM可以随时更新内容；而且一般的显示程序优化以后的代码4K也够用了。图3.2.289C51的基本外部电路14 第4章系统软件的设计与分析4.1显示驱动程序显示驱动程序查询当前燃亮的行号，从显示缓存区内读取下一行的显示数据，并通过串口发送给移位寄存器。为消除在切换行显示数据的时候产生拖尾现象，驱动程序先要关闭显示屏，即消隐，等数据发送完毕后输出74HC595的锁存信号，将显示数据打入输出锁存器并锁存，然后再输出新的行号，并打开显示。图3.1为显示驱动程序(显示屏扫描函数)流程图。图4.1显示驱动程序流程图14 4.1系统主程序系统主程序开始以后，首先是对系统环境初始化，包括设置串口，端口以及一些参数；然后以分屏效果显示“勤奋求实开拓创新桂林工学院电子与计算机系毕业设计电子信息工程02-3班张涛制作。谢谢各位老师！”；关闭屏3秒钟，再静止显示“勤奋求实开拓创新”停留约3秒，接着开始左跑马滚动显示“勤奋求实开拓创新桂林工学院电子与计算机系毕业设计电子信息工程02-3班张涛制作。谢谢各位老师！”。设置系统程序不断地循环执行上述显示效果。图3.2是系统主程序的流程图。开始系统初始化分屏显示左移显示图4.2系统主程序流程图14 第5章总结在此LED点阵显示系统中，由于我采用了AT89C51系列单片机芯片，并且采用串行移位寄存器74HC595作列线驱动，采用AM4953作为行驱动，自设控制电路，根据汉字的ASCII码用单片机输入数字信号控制显示屏的行与列，从而显示汉字。本设计充分利用了单片机的E2PROM、SPI等片上资源，节约成本的同时使外围电路简洁美观，故障率降低。创新设计是大学生必须面临的一项综合素质的考验，如果说在大学四年里一个大学生没有一点创新的意识的话，那么他的大学生活肯定是失败的。在进行创新设计的活动中，我们可以很好的将理论与实践结合起来，并能培养我们的自学能力和人际交往能力。我们有艰辛的付出，当然更多的是丰收的喜悦。知识固然得到了巩固和提高，但我相信在实践中的切身体会将会使我在以后的工作和学习中终身受用。在我们艰辛付出的背后也有老师和同学默默的支持，我无法用言语来表达我对他们的感谢，我只能用一一句普普通通的话语来结尾：谢谢你们的帮助！14 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