LED显示屏接口电路设计

大连理工大学

硕士学位论文

LED显示屏接口电路设计

姓名：刘庆

申请学位级别：硕士

专业：电子与通信工程

指导教师：马灵芝

20061210大连理工大学专业学位硕士学位论文

摘要

随着信息时代高新技术的飞速发展，人们对及时获取并显示各类信息的愿望日益

强烈，由此带动了信息传媒的飞速发展，发光二极管（ＬＥＤ）显示屏就是信息显示的重要传媒之一。ＬＥＤ显示技术是将光电、计算机以及控制等技术综合一体的现代新技术。ＬＥＤ显示屏系统主要由显示屏、显示屏控制器以及完成文字录入和显示模式控制系统三

个部分组成。ｌ，１论文在查阅了大量有关文献的基础上，详细的分析了ＬＥＤ的驱动方式，给出了ＬＥＤ

显示屏控制系统具体的设计方案。整个系统分为硬件部分和软件部分。硬件部分是以单片机为核心，进行了数据写入、动态扫描、驱动显示等外围电路的设计，实现了显示信

息在单片机的系统中的快速写入及读取。采用ＦＬＡＳＨ存储器Ｅ２ＰＲＯＭＡＭ２８６４用来保存显示

信息，确保显示内容可由ＬＥＤ控制器的Ｆｌａｓｈ中保存，断电后内容不丢失。同时在系统的

设计中为了满足用户需要，进行了ＬＥＤ显示屏尺寸的扩展设计，以便支持ＬＥＤ显示屏大尺

寸的扩充。软件部分其软件设计采用了汇编语言和Ｃ语言，底层基本驱动及功能由汇编语言实

现，节省了使用传输数据的ＣＰＵ取指和译指时间。上层显示屏扩展基于Ｃ语言的模块化程序结构和开放式体系的设计方法，实现了文字灵活快速输入、编辑环境与多种显示方

式控制。

关键词：显示屏；控制模块；开放体系大连蠼Ｉ．大学专业学能硕士学位论文

ＴｈｅＩｎｔｅｒｆａｃｅＣｉｒｃ砒ｉｔＤｅｓｉｇｎｏｆＬＥＤＤｉｓｐｌａｙＳｃｒｅｅｎ

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｗｉｔｈｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｈｉｇｈｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｇｅ，ｐｅｏｐｌｅａｒｅｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｅａｇｅｒｔＯｏｂｔａｉｎａｌｌｋｉｎｄｓｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｄｉｓｐｌａｙｔｈｅｍｉｎｔｉｍｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅｉｔｂｒｉｎｇｓｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｃａｒｒｉｅｒ．班痨ｌｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅ（ＬＥＤ）ｄｉｓｐｌａｙｓｙｓｔｅｍｉｓａｎ

ｈｎｐｏｒｔａｎｔｋｉｎｄｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｃａｒｒｉｅｒ．ＬＥＤｄｉｓｐｌａｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｍｏｄｅｍｔｉｍｅｓｈｉ｝曲ｔｅｃｈｏｆ

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ＫｅｙＷｏ埔ｓ：ＤｉｓｐｌａｙＳｅｒｅｅｕ；ＣｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇＭｏｄｕｌｅ；Ｏｐｅｎ

Ｓｙｓｔｅｍ独创性说明

作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

日期：碰）：ｆ大连理工大学专１２学位硕士学何论文

大连理王大学学位论文版权使溺授投书

本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用媲定”，同愆大连理工大学保留并向溺家有关部门戏极构送交学位论文的复印传和电子

舨，竞许论文被查阕窝借凝。搴天授投大连瑾工大学可以将本学位论文豹全都或零分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印戚扫描等复制手段保存和汇编学位论文。

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１绪论

显示屏技术的发展可追溯到本世纪三十年代”，１９３８年日本成功研制了世界上第一台大型显示屏，用小白炽灯做发光器件，采用脉宽调制（Ｐ删）方法，首先在户外实现电

视节目的播放。让人们看到了这一技术的可行性和实用性。随着科学技术与生产技术的

发展，显示屏已由传统的自炽灯发展到现代的ＬＥＤ、电视墙、ＬＣＤ等多种显示方式。特

别是近几年，随着微电子技术、自动化技术、计算机技术的迅速发展，半导体制作工艺日趋成熟，导致ＬＥＤ显示尺寸越来越小，解析度越来越高。而可将显示光的三基色（红、

绿、蓝）集成化一体达到全彩效果，使得发光二极管（ＬＥＤ）作为显示器件的应用范围日益扩大。我国最早自行研制的显示屏安装于上海的人民广场和北京火车站及体育场，他们

开创了第一代我国自行研制生产显示屏的历史。近年来，随着高亮度发光二极管（ＬＥＤ）

技术的发展，ＬＥＤ显示屏从室内走到室外，其显示内容也从没有层次的计算文字动画发

展到能显示有层次的电视图像。１９９７年，北京利亚德公司开始了应用于ＬＥＤ显示的大规模集成电路的设计。采用０．５微米集成电路设计和生产工艺。国家信息产业部委托蓝通

电子科技有限责任公司制定的（ＬＥＤ显示屏技术条件》也于１９９８年正式颁布实旌。屏幕显示技术由早期传统的白炽灯经历了阴极射线管（（ＣＲＴ）和石英管（Ｄｖ），到现在

的ＬＥＤ全彩色显示屏，已有了长足的发展，而对于ＬＥＤ显示屏而言，高亮度ＬＥＤ仍然是

其发展的主要方向。ＬＥＤ显示屏的关键控制技术随着新型ＶＬＳＩ的发展也有了新的提高。ＥＰＬＤ，ＤＳＰ和

ＦＰＧＡ等得到应用。通用ＶＬＳＩ在产品性能提高的同时成本也在呈下降趋势，新一代ＬＥＤ

控制专用集成电路也己开始得到推广和应用。我国经济发展迅猛，对信息传播有越来越高的要求。可以相信，ＬＥＤ电子显示屏以

其色彩鲜亮夺目，大的显示信息量，寿命长，耗电量小，重量轻，空间尺寸小，稳定性

高，易于操作、安装和维护等特点，将在社会经济发展中扮演越来越重要的角色。特别是进入２０世纪以来，显示技术作为人机联系和信息展示的窗口已应用于社会生

活的各个方面。目前已经开发和应用的各类显示设备有：液晶显示器、等离子体显示器、场发射显示器、真空荧光显示器、发光二极管（ＬＥＤ）等等，其中，ＬＥＤ作为一种新型的显

示设备，从一问世，就引起了世人的极大关注并广泛应用于金融市场、医院、体育场馆、

机场、码头、车站、高速公路等公共场所的信息显示和广告宣传“１。现代信息社会中，作为人机信息视觉传播媒体的显示产品和技术得到迅速发展，进

入二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代，ＬＥＤ显示屏作为平板显示的主导产品之

一无疑会有更大的发展，并有可能成为二十一世纪平板显示的代表性主流产品。ＬＥＤ显示屏接口电路设计

１．１电子显示屏的应用

发光二极管（ＬＥＤ）是六十年代末发展起来的一种半导体显示器件。汹１七十年代，随

着半导体材料合成技术、单晶制造技术和Ｐ—Ｎ结形成技术的研究进展，发光二极管在发光颜色、亮度等性能方面得以提高，并迅速进入批量化和实用化。进入八十年代后，开

始出现平板显示产品ＩｉＯＬＥＤ显示屏。大屏幕ＬＥＤ显示屏是一种新型的信息显示媒体，它是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕，以发光效率高、使用寿命

长、环境适应能力强、性价比高、组态灵活、色彩丰富等特点，在短短的十来年中，迅

速成长为平板显示的主流产品，在信息显示领域得到了广泛的应用。随着计算机技术和半导体技术的发展，把计算机技术和先进的半导体技术连接起来，使ＬＥＤ大屏幕显示系

统成为集计算机控制技术、视频技术、光电子技术、微电子技术、通信技术、数字图象处理技术为一体的显示设备。它己成为既可以播放来自于计算机的动态视频信息，也可以播放来自存储设备的静态图象的综合的多功能的大型显示设备。

ＬＥＤ显示屏的应用涉及到社会经济的许多领域，主要包括：嘲

（１）机场航班、港口、车站旅客引导信息显示。以ＬＥＤ显示屏为主体的信息系统和广播系统、票务信息系统、列车到发显示系统等共同构成客运枢纽的自动化系统。

（２）证券交易、金融信息显示。在证券行情屏、银行汇率屏、利率屏等方面应用占较大比例，是ＬＥＤ显示屏的主要需求行业。

（３）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。

（４）道路交通信息显示。随着智能交通系统的兴起，在城市交通、高速公路等领域，ＬＥＤ显示屏作为可变情报板、限速标志等也有较大发展。

（５）高校教学管理信息发布显示。为学生、教师提供方便快捷的获取信息的手段为最大限度地减少教学事故、维护良好教学管理提供帮助。

（６）室外产品广告及信息发布。

１．２电子显示屏的特点

ＬＥＤ显示屏具有美观的画面、灵活的内容更换、较低的功耗、较长的寿命等优点，被广泛运用在商场、街道、广场、车站和机场等人群密集或流动量大的场合，用来及时