摘 要：伴隨著當今高度發展的信息時代，傳統的移動車庫門顯示屏控制系統已經不能滿足人們對信息顯示的需要。當今涉及電子電路、集成電路、信息圖象處理、信息傳輸及電子產品安裝工程等相關技術的LED顯示屏在信息領域顯得尤為活躍，在各行業的應用和普及方面也取的了長足的進步。
本文設計了壹款基於AT89S51單片機的簡易LED顯示屏。該顯示屏系統采用PC機加單片機組成的上下位機方式。其中PC機用於更新信息數據，單片機用於控制硬件掃描及顯示電路，上下位機之間采用RS-232通信標準。系統軟件是由用C++ Builder 編寫的上位PC控制及通信軟件和C語言編寫的顯示屏控制軟件兩部分組成。硬件處理器選用AT89S51。顯示屏可以顯示1個16×16點陣漢字，顯示方式有上移、下移、左移、右移、替換。
關鍵字：單片機；LED點陣；RS-232；
The design of the control system about the mobile garage door display screen
Abstract：With the high development of communication in our society, the traditional display system of mobile garage door does not meet the need of people to information display. Nowadays, LED large screen include so many kinds of technique such as electrocicruit, integrate circuit, image manipulation，information transfers and electronic manufacture technology and engineering has become more and more active in the information field, and so make a great progress with application and popularization in every walk of life.
This paper design a project of a simple LED display screen system based on AT89S51 MCU. The display system mainly consists of PC and MCU, the communication data is renovated by PC, the hardware scan circuit and display circuit are controlled by MCU. The communication depends on RS232C interface standard. The system’s software consists of two parts, one is used to control and communication which is based on C++ Builder language, another is used to control the display which is based on C language. Hardware is based on AT89S51. The display screen can display a Chinese character with the lattice of 16×16. Display way includes up, down, left, right and replacing.
Key words: MCU, LED dot-matrix, RS-232
目 錄
第1章 緒 論 1
1.1 課題的背景及意義 1
1.1.1 課題的背景 1
1.1.2 課題的目的和意義 1
1.2 國內外研究現狀及發展趨勢 1
1.2.1 國外研究現狀 1
1.2.2 國內研究現狀 2
1.2.3 發展趨勢 2
1.3 論文的主要內容 3
第2章 LED顯示屏系統原理 4
2.1 LED器件的工作原理 4
2.1.1 LED發光二級管的基本原理 4
2.1.2 LED器件的驅動 4
2.2 基於LED顯示屏的大屏幕顯示系統的組成 5
2.2.1 大屏幕LED顯示系統的組成 5
2.2.2 主要組成部分功能介紹 6
2.3 簡易LED顯示屏系統的硬件組成 7
2.4 簡易LED系統的軟件系統 9
第3章 系統硬件設計 10
3.1 整體設計分析 10
3.2 處理器選取原理及功能介紹 11
3.2.1 芯片選取原理 11
3.2.2 處理器系統功能介紹 11
3.3 行驅動電路設計 14
3.4 列驅動電路設計 15
3.4.1 列驅動方案比較 15
3.4.2 列驅動方式選擇 17
3.5 數據存儲器接口設計 18
3.5.1 數據存儲器芯片介紹 18
3.5.2 數據存儲器接口連接 19
3.6 串行接口電路 20
第4章 系統軟件設計 22
4.1 上位機系統軟件設計 22
4.2 下位機系統軟件設計 23
4.2.1 顯示屏控制軟件設計 24
4.2.2 LED動態掃描程序設計 24
4.3 特效顯示程序設計 25
4.3.1 上移方式顯示 26
4.3.2 下移方式顯示 26
4.3.3 左移方式顯示 27
4.3.4 右移方式顯示 28
4.4. 漢字提取程序設計 29
第5章 系統調試 31
5.1 硬件調試 31
5.1.1 LED顯示屏調試 31
5.1.2 驅動電路調試 31
5.1.3 串口通信電路調試 32
5.2 軟件調試 32
5.2.1 下位機軟件調試 32
5.2.2 上位機軟件調試 33
結 論 34
致 謝 35
參考文獻 36
附錄1 系統實物圖 37
附錄2 硬件電路圖 38
附錄3 程序代碼 39
第1章 緒 論
1.1 課題的背景及意義
1.1.1 課題的背景
電子顯示屏是以發光二極管為顯示材料，結合計算機控制技術與圖像處理技術的高亮度顯示設備。發光二極管簡稱LED（Light Emitting diode），是利用半導體P-N結電致發光原理產生紅、綠、藍等顏色。LED具有高亮度、色彩鮮艷、穩定性好、功耗低、發光效率高、壽命長等優點。
LED電子顯示屏作為繼電視、廣播、報紙、雜誌之後的“第五大媒體”，且因為它與電視墻、等離子顯示器、磁翻板、霓虹燈等媒介相比具有上述優點，而廣泛應用於各類場所。早期的LED只有紅色或綠色，因此只有單色或雙基色。1993年，本亞化學工業株式會社（NICHIA）開發出煉色高亮度發光二極管，從此顯示屏開始進入全彩色時代[1]。
LED顯示屏顯示畫面色彩鮮艷，立體感強，靜如油畫，動如電影，廣泛應用於車站、碼頭、機場、商場、醫院、賓館、銀行、證券市場、建築市場、拍行、工業企業管理和其它公***場所。
因此，LED顯示屏具有非常強大的市場空間和前景，現在國內外很多公司也在大力研發和生產LED顯示屏。
1.1.2 課題的目的和意義
本課題主要目的是設計壹款基與51單片機的簡易LED顯示屏，實現漢字的上、下、左、右和靜態顯示。通過該課題，可以學習到有關51單片機、LED顯示屏、串口通信等知識。了解LED顯示屏的行業動態和發展趨勢。可以提高動手能力、編程能力、自學能力等。同時，通過具體的畢業設計項目，對大學學習的知識也是壹個很好的檢驗機會。
1.2 國內外研究現狀及發展趨勢
1.2.1 國外研究現狀
在2007年3月的德國漢諾威CeBIT 2007展會上，三星公司正式向外界展示了壹款全新的30英寸LED顯示器，這款型號為三星SyncMaster XL30的LED顯示器擁有高達123%的色域值，成為名副其實的全球最佳色彩平板顯示器。
壹般的平板顯示器都使用CCFL（冷陰極熒光燈管）作為背光源，受到物理特性的局限，色域值通常難以突破100%，而這款三星XL30采用LED燈管作為背光源，光線的波長達到了顯示更純凈、更真實色彩的要求，可以顯示更加自然的色彩範圍，所以它的色域值也最大，尤其能夠表現出更大範圍的綠色、紅色和更加純粹的黑色。
Adobe RGB色彩標準已經成為了數碼攝像和數碼打印的行業標準，大多數的液晶顯示器都無法表現出完整的sRGB色彩空間，與之相比，三星XL30 LED顯示器的表現已經完全覆蓋並且超越了sRGB和Adobe RGB色彩空間。
三星XL30LED顯示器內置了三星專業的“FPGA”處理芯片，能夠完美再現高速的14BIT圖像。隨機配置的自然色彩專家（Natural Color Expert）軟件允許用戶根據需求自行改變顯示器的設置，另外Calibration軟件則能夠在數碼設備、Gamma值、色溫和白平衡的設置之間提供統壹標準，可令所顯示的色彩完全對等於真實色彩[1]。
1.2.2 國內研究現狀
我國LED顯示屏產業自90年代以來，在規模迅速發展的同時，產品技術也推陳出新，壹直保持了在該領域內比較先進的水平。早在90年代初，國產的LED顯示屏就具備了成熟的16級灰度、256色視頻控制技術和無線遙控等代表了當時的國際先進水平的技術。近幾年，在全彩色LED顯示屏、256級灰度視頻控制技術、集群無線控制、多級群控技術等方面，國內企業均擁有了居行業先進技術水平的產品。
這些產品被廣泛應用於交通警車、汽車、車站、碼頭、體育、廣告、銀行、證券、商場、郵政電訊、機關單位等領域，具有良好的收益前景[2]。
1.2.3 發展趨勢
（1) 高亮度、全彩化
藍色及綠色超高亮度LED產品出現以來，成本逐年快速降低，使LED全彩色顯示屏產品成本下降，推廣速度加快。同時，隨著控制技術的發展和屏體穩定性的提高，使全彩色LED顯示屏的亮度、色彩、白平衡均達到比較理想的效果，完全可以滿足戶外全天候的環境條件要求。
(2) 產品結構多樣化
隨著信息化社會的形成，信息領域愈加廣泛，LED顯示屏應用前景更為廣闊。預計大型或超大型LED顯示屏為主流產品的局面將會發生改變，適合於服務行業特點和專業性要求的小型LED顯示屏會有較大提高，面向信息服務領域的LED顯示屏產品門類和品種體系將更加豐富，部分潛在市場需求和應用領域將會有所突破，如公***交通、停車場、醫院等綜合服務方面的信息顯示屏需求量將有更大的提高，大批量、小型化的標準系統LED顯示屏在LED顯示屏市場總量中將會占有多數份額[2]。
1.3 論文的主要內容
本論文以LED大屏幕顯示系統設計思路為前提，提出了基於51單片機的LED點陣簡易顯示屏設計方案。論文詳細論述了簡易LED顯示屏的硬件設計原理，LED顯示屏掃描驅動原理，單片機控制電路的軟件設計方法，PC上位機控制及通信軟件的設計，以及特效顯示方式軟件的設計方法。