1、畢 業 論 文課題名稱： 淺談LED在電子廣告牌的應用 作 者： 學 號： 0901040116 系 別： 電子工程系 專 業： 電子信息工程技術 指導教師： 2012年3月29日淺談LED在電子廣告牌中的應用摘 要LED 是發光二極管 Light Emitting Diode 的英文縮寫, 是一種能夠將電能轉化為可見光的半導體。LED 點陣是由發光二極管排列組成的顯示器件, 在我們日常生活的電器中隨處可見，極為普通也廣為人知。它采用低電壓掃描驅動，具有：耗電少、使用壽命長、成本低、亮度高、故障少、視角大、可視距離遠、規格品、可靠耐用、應用靈活、安全、響應時間短、綠色環保、控制靈活種等特點。目

2、前 LED 顯示屏作為新一代的信息傳播媒體，已經成為城市信息現代化建設的標志。隨著社會經濟的不斷進步，以及LED 顯示技術的不斷完善，因此，學習 LED 系統原理與工程技術很有必要。通過對點陣電路的學習和熟悉 LED 的使用對 LED 顯示屏的認識將越來越深入，其應用領域將會越來越廣。關鍵詞：調制解調；點陣；編碼譯碼目 錄1 緒論22 LED屏幕廣告牌系統設計32.1 硬件系統32.1.1 上位機42.1.2 手持發射機42.1.3 接收機42.1.4 顯示屏42.2 軟件系統42.2.1 上位機主控程序4發射機主控程序52.2.3 接收機主控程序63 LED廣告屏的應用74 LED屏幕廣告牌

3、系統的性能檢測指標95 結論10參考文獻11致謝121 緒論應用半導體P·N結發光源原理制成LED問世于20世紀60年代初，1964年首先出現紅色發光二極管，之后出現黃色LED。自20世紀80年代后期開始，隨著 LED 制造技術的不斷完善，在國外得到了廣泛的應用。在我國改革開放之后.特別是進入90 年代國民經濟的高速增長，對公眾場合發布信息的需求日益強烈。1990年以前是我國LED顯示屏的成長形成時期。一方面，受LED材料器件的限制，LED顯示的應用領域沒有廣泛展開；另一方面，顯示控制技術基本上是通信控制方式，客觀上影響了顯示效果。這一時期的LED顯示在國外應用較廣，國內卻很少，產品

4、以紅、綠雙基色LED顯示屏為主，控制方式為通信控制，灰度等級為單點4級調灰，產品的成本比較高。 1991年-1995年，這一階段是LED顯示屏迅速發展的時期。進入上世紀90年代，全球信息產業高速增長，信息技術各個領域不斷突破，在LED材料和控制技術方面也不斷出現新的成果。1994年藍色、綠色LED晶片研制成功，全彩色LED顯示屏進入市場；電子計算機及微電子領域的技術發展，在顯示屏控制技術領域出現了視頻控制技術，顯示屏灰度等級實現16級灰度和64級灰度調灰，顯示屏的動態顯示效果大大提高。這一階段，LED顯示屏在我國發展速度非常迅速，從初期的幾家企業、年產值幾千萬元發展到幾十家企業、年產

5、值幾億元，產品應用領域涉及金融證券、體育、機場、鐵路車站、公路交通、商業廣告、郵電電信等諸多領域，特別是1993年證券股票業的發展更引發了LED顯示屏市場的大幅增長。LED顯示屏在平板顯示領域的主流產品局面基本形成，LED顯示屏產業成為新興的高科技產業。 1996年-2000年，1996年由日本Nichia公司（日亞）成功開發出白色LED,而我國LED顯示產業的發展進入一個總體提高、產業格局調整完善的時期。這期間，LED顯示產業內部競爭加劇，形成了許多中小企業，產品價格大幅回落，應用領域更為廣闊，產品在質量、標準化等方面出現了一系列新的問題，有關部門對LED顯示屏的發展予以重視并進行

6、了適當的規范和引導。到2000年，產業整體規模接近15億元。2001年-2005年，我國LED顯示產業穩步發展，整體規模逐年提升，2005年產業規模達到40億元。這一時期，LED顯示新技術、新產品不斷出現，產業內部出現一定的專業化分工，專業控制系統、基礎單元產品、專用集成電路等發展較快，技術規范和產品標準等工作受到普遍重視。這一時期，LED顯示屏的顯示顏色、亮度、視角等性能指標得到不斷改善和提高，恒流驅動控制技術和LED專用驅動IC得到廣泛應用。在產品結構工藝上，顯示屏的平整度、散熱和防護等級等受到廠家關注和重視。從市場方面，全彩色LED顯示屏得到普及應用，LED顯示屏產品形成了一定的出口規模

7、。2005年，全國LED顯示屏產品的40億元市場總額中，全彩色LED顯示屏占到近50%，LED顯示屏出口達到5億元以上。2006年2009年，我國LED顯示產業進入又一個新的歷史發展階段，產業規模提升幅度加快。2007年產業總體增幅達到44%，產業的集約化發展效應也比較明顯，基本形成了華南、華東兩大主要基地。半導體照明的發展熱潮有力推動了LED器件基礎材料的技術進步，LED顯示應用產品的性價比提升，應用領域更加廣闊，市場規模不斷提升。同時，LED顯示產品從大屏幕產品擴展到了各種顯示應用產品。2009年隨著LED顯示產業的發展，LED電子顯示屏被廣泛應用到交通，酒店，醫院，個體商戶以及各行業。隨

8、著新的政策法規的出現，目前青島，北京等地已經明確規定戶外廣告必須使用LED電子顯示屏。相信不久的將來，LED電子顯示屏將迎來一個嶄新的開始。2 LED屏幕廣告牌系統設計LED顯示屏，又叫電子顯示屏或者飄字屏幕，是由LED點陣組成，通過燈珠的亮滅來顯示文字、圖片、動畫、視頻，內容可以隨時更換，各部分組件都是模塊化結構的顯示器件。通常由顯示模塊、控制系統及電源系統組成。顯示模塊由LED燈組成的點陣構成，負責發光顯示；控制系統通過控制相應區域的亮滅，可以讓屏幕顯示文字、圖片、視頻等內容，恒舞動卡主要是播放動畫的；電源系統負責將輸入電壓電流轉為顯示屏需要的電壓電流。LED屏幕廣告牌系統也分為硬件系統與

9、軟件系統。2.1 硬件系統整個系統由四個相對獨立的子系統組成，即上位機、手持發射機、接收機和顯示屏系統。其結構框圖如圖1所示4。2.1.1 上位機上位機直接選用通用PC機，其任務是完成顯示信息的錄入和編輯，再經過點陣抽取和移動算法將顯示信息轉換為LED顯示屏對應的點陣數據，并通過PC機的串行口將點陣數據轉存到手持發射機中。2.1.2 手持發射機發射機由單片機、鍵盤、編碼器、發射器、串行通信接口和UPS供電系統組成。其作用是將上位機傳來的點陣數據和面板鍵盤上接收到的命令經編碼、調制后，以碼分多址通信方式轉發給戶外的用戶群，并可現場設置和調試顯示屏的顯示格式。 2.1.3 接收機接收機和顯示模塊由

10、接收器、譯碼器、單片機、顯示驅動及供電系統組成。其作用是將接收到的高頻信號經放大整形、解調譯碼后，再并行輸出給單片機，由單片機對接收數據進行識別、轉存，實時改變顯示方式和顯示內容，并驅動LED顯示屏。2.1.4 顯示屏顯示屏LED屏，主要負責責接收來自計算機串行口或DVI接口的畫面及視頻顯示信息，置入幀存儲器，按分區驅動方式生成LED顯示屏所能識別的串行顯示數據和掃描控制時序。2.2 軟件系統本系統的軟件主要由三大模塊組成，即上位機主控程序、發射機主控程序和接收機主控程序。2.2.1 上位機主控程序上位機主控程序實際上包括顯示信息生成程序、顯示點陣轉換程序和串口通信程序，是三大主控程序中結構最

11、復雜的一部分。顯示信息生成程序完成顯示圖像和文字的錄入、編輯及動畫效果設計。該程序首先采用WINDOWS平臺下的主控程序與底層通信軟件結合，通過串行及并行通信口完成用戶對源文件、INTERNET接口及其他輸入設備的多參數錄入。在此基礎上用VisualC語言設計了主控軟件，生成動畫，并通過界面和對話框的形式實現了對整個上位機系統的可視化控制。顯示點陣轉換程序就是將生成的顯示信息通過點陣抽取和移動算法將顯示信息轉換為LED顯示屏對應的點陣數據。對于彩色顯示屏，需要將圖像信息的RGB三基色數據分別抽樣，并分塊存儲、順序轉發；對于連續的動畫圖像，要按幀分別計算偏移量，關鍵是背景圖像與動畫文字要同步5。

12、該部分的軟件在TURBOC3.0的環境下編寫的。上位機主控程序的功能流程如圖2所示。發射機主控程序發射機主控軟件的功能是通過串行口接收上位PC機發送來的圖像點陣，讀取鍵盤命令，并向編碼器串行發送操作命令或顯示數據。該部分的軟件是在KeilC51環境下編寫的，它可以將C語言直接翻譯成匯編語言，生成二進制碼寫入單片機，這樣編寫效率高一些。程序是依靠中斷方式來工作的，開機后等待串行口和INT0的觸發。當串行口觸發，則表明PC機有圖像點陣數據傳來，單片機立即接收點陣數據存于RAM中；當INT0觸發，表明鍵盤有動作，立即接收鍵值判斷命令的類別，并向接收機發送圖像點陣數據或者操作命令。其功能流程如圖3所示

13、。接收機主控程序該部分軟件的功能是完成對接收數據的識別、存儲、變換和顯示驅動，并可實現本地本機的自檢，顯示固化圖像。當接收裝置的譯碼芯片有輸出時，單片機就中斷當前的顯示，接收標志字，然后判斷此標志字的內容，確定將接收的是圖像點陣，還是操作控制命令。若是點陣數據，就將其連續接收存放到一個顯示緩沖數據庫中，按當前的方式顯示。若是命令，則立刻改變顯示方式。其中，關鍵的是圖像上、下、左、右移動的實時實現。具體實現方法如下： （1）圖像的上下移動將一圖像點陣中的上一行數據賦給BUF中對應的下一行，直到一個圖像的移完為止；再移下一個圖像的點陣。上移的過程類似。(2)圖像的左右移動將一圖像的每一行數據向左移

14、位（使用C語言的移位指令），將移位后的點陣存放于BUF之中，即可顯示。右移的過程類似。接收機主控程序的功能流程如圖4所示。3 LED廣告屏的應用led廣告屏構成的燈LED廣告屏可以顯示變化的數字、文字、圖形圖像；不僅可以用于室內環境還可以用于室外環境，具有投影儀、電視墻、液晶顯示屏無法比擬的優點。 LED廣告屏之所以受到廣泛重視而得到迅速發展，是與它本身所具有的優點分不開的。這些優點概括起來是：亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長、耐沖擊和性能穩定。 LED廣告屏的發展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發光密度、更高的發光均勻性，可靠性、全色化方向發展：證券交易、金融

15、信息顯示。這一領域的LED廣告屏占到了前幾年國內LED廣告屏需求量的50%以上，目前仍為LED廣告屏的主要需求行業。上海證券交易所、深圳證券交易所及全國上萬家證券、金融營業機構廣泛使用了LED廣告屏。 機場航班動態信息顯示。民航機場建設對信息顯示的要求非常明確，LED廣告屏是航班信息顯示系統FIDS(Flight information Display system)的首選產品，首都機場、上海浦東國際機場、海口美蘭機場、珠海機場、廈門高崎機場、深圳黃田機場、廣州白云機場及全國數十家新建和改擴建機場都選用了國產的LED廣告屏產品。 港口、車站旅客引導信息顯示。以LED廣告屏為主體的信息系統和廣播

16、系統、列車到發揭示系統、票務信息系統等共同構成客運樞紐的自動化系統，北京站、北京西站、南昌站、大連港等國內重要火車站和港口都安裝了國內廠家提供的產品和系統。 體育場館信息顯示。LED廣告屏已取代了傳統的燈泡及CRT顯示屏，四十三屆世乒賽主場地天津體育中心首次采用了國產彩色視頻LED廣告屏，受到普遍好評，上海體育中心、大連體育場等許多國內重要體育場館相繼采用了LED廣告屏作為信息顯示的主要手段。 道路交通信息顯示。智能交通系統（ITS）的興起，在城市交通、高速公路等領域，LED廣告屏作為可變情報板、限速標志等，替代國外同類產品，得到普遍采用。 調度指揮中心信息顯示。電力調度、車輛動態跟蹤、車輛調

17、度管理等，也在逐步采用高密度的LED廣告屏。 郵政、電信、商場購物中心等服務領域的業務宣傳及信息顯示。遍布全國的服務領域均有國產LED廣告屏在信息顯示方面發揮作用。 廣告媒體新產品。除單一大型戶內、戶外廣告屏作為廣告媒體外，國內一些城市出現了集群LED廣告屏系統。4 LED屏幕廣告牌系統的性能檢測指標一般戶外LED屏幕廣告應滿足以下參數要求：圖像錄入功能掃描儀、攝像頭、數碼相機、圖像源文件；文字錄入功能鍵盤、WORD/TEXT源文件；動畫設計功能文字或圖形相對于背景移動、縮放；發射機設置功能接收機序列號、圖像移動命令、自檢命令、發射命令；接收機自檢功能顯示藍草坪背景和“歡迎光臨”移動字符； 發

18、射機待機時間120h；發射機遙控距離250m；發射機緩存空間8MByte；LED顯示屏320×640DIP；接收顯示系統功耗4kW。LED屏幕廣告牌動畫設計功能文字或圖形相對于背景移動、縮放自然，發射機設置功能、接收機自檢功能正常，發射機待機時間、遙控距離、緩存空間、接收顯示系統功耗等均滿足以上參數要求才能通過測試。遙控型LED屏幕廣告牌增強了廣告牌的實用性與穩定性，使信息顯示靈活，容易人工控制。5 結論LED顯示屏可以顯示變化的數字、文字、圖形圖像；不僅可以用于室內環境還可以用于室外環境，具有投影儀、電視墻、液晶顯示屏無法比擬的優點。 LED之所以受到廣泛重視而得到迅速發展，是與它本身所具有的優點分不開的。這些優點概括起來是：亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長、耐沖擊和性能穩定。LED的發展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發光密度、更高的發光均勻性，可靠性、全色化方向發展。毋庸置疑，LED顯示屏有很大的市場空間，特別是LED照明領域，對商家來說，既是機遇，更是挑戰。參考文獻1徐新艷，數字電路。電子工業出版社,2009年2何立民，MCS-51系列單片機應用系統設計。北京北京航空航天大學出版社,1990年3董少明，單片機原理與應用，中國鐵道出版社，20