单片机LED三维动态信息显示系统 第4页
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b.国内LED显示屏技术的发展趋势
（1）高亮度、全彩化
蓝色及纯绿色LED产品自行研制成功以来，成本逐年快速降低，己具备成熟的商业
化条件。基础材料的产业化LED全彩色显示产品成本下降，应用加快。LED产品性能的
提高，使全彩色显示屏的亮度、色彩、白平衡性均达到了比较理想的效果，完全可以满足
户外全天候的环境条件要求。同时，由于全彩色显示屏的性价比的优势，预计在未来几年
的发展中，全彩色LED显示屏在户外广告媒体中会越来越多地代替传统的灯箱、霓虹灯、
磁翻板等产品。
（2）新材料的研究加快
在各种制造LED的材料当中，尤其以氮化镓（GaN）为代表的第三代半导体材料最
为引人注目。GaN发光效率高，抗辐射性能和耐热性能极佳，强度和硬度高，并且耐酸
性强，是一种极具应用价值的半导体材料。因此，氮化镓材料及其合金最适宜于制造短波
长发光器件，发光波长范围包括绿、蓝、紫等多个波段，普遍用来制造蓝色和绿色LED。
引人注目的是，在蓝色LED技术的基础上以蓝光激发YAG荧光材料而制造成功的白色
LED渐成新宠，深受广大用户欢迎，有望成为照明领域的一支新军。因此，目前在全球
LED市场上，蓝、绿及白色LED正在开始形成三足鼎立的态势，也是最具发展潜力的LED
产品。
（3）标准化、规范化
材料、技术的成熟及市场价格的基本均衡之后，LED显示屏标准化和规范化将成为
LED显示屏发展的一个新趋势。产品质量，系统的可靠性等是主要的竞争因素，这就对
LED显示屏的标准化和规范化有了较高的要求。行业规范和标准体系的形成，ISO9000
系列标准的应用，对产品的检测有了相对统一的认识和评判依据，LED显示屏行业的发
展趋于有序。
（4）产品结构多样化
信息化社会的形成，信息领域的愈加广泛，使得LED显示屏的应用前景更为广阔。
预计大型或超大型LED显示屏的主流产品局面将会发生改变，适合于服务行业特点和专
业性要求的小型LED显示屏会有较大提高。面向信息服务领域的LED显示屏产品门类和
品种体系将更加丰富，部分潜在市场需求和应用领域将会有所突破，如公共交通、停车场、
餐饮、医院等综合服务方面的信息显示屏需求量将有更大的提高。大批量、小型化的标准
LED显示屏系统在LED显示屏市场总量中将会占有多数份额。
总之，在LED大屏幕材料研制方面，单色及多基色LED点阵模块产品已经很成熟。
目前的发展方向为全彩色LED，领先技术是蓝光技术，发展趋势是白光技术的开发和应
用。在产品方面，LED屏幕朝标准化、大型化和小型化方向发展
[14]
。西安理工大学硕士学位论文
1.3 LED显示技术存在的主要问题
考虑到信息显示屏的数量会越来越多，种类也千差万别，特别是有的信息显示屏将工
在离市区较远或离地面较高的地方，这就给产品维护及显示信息的管理带来了极大的不
。其主要表现为以下几个方面：
a.维护不方便
在控制室里根本不知道显示屏是否出现信息显示错误或某些LED发光管是否损坏等
题，也不知道信息显示屏会什么时候出现故障，因此只能要求维护人员定期去检查和维
。这就会出现有了故障而没有去及时维修，也会出现没有故障而维护人员还要定期去检
的浪费人力、财力的问题。如果能在控制室内就能监测到较高或较远的信息显示屏的运
情况，这样在出现问题的时候就可以及时修理，同时也可以避免在运行正常时还不得不
得维护工作[15]。
b.信息管理不方便
用户要经常改变显示屏要显示的信息，从而信息存储器的内容需要进行频繁的刷新。
每一次的显示信息改动，维护人员都要把微处理器（如51单片机）从现场拿回来重新
程，再送回显示屏上运行，以显示需要的信息。如果能在控制室内用某种方法就可以对
区及更远地方的信息显示屏进行控制，方便地改动要显示的信息的话，不但能节省一定
维护费用，而且能大大提高信息显示屏的工作效率。在不久的将来，信息需要网络化、
一化、安全化管理。因此，一个好的通信方法对于LED显示屏在将来的发展具有关键
的意义。
c.空间及可视性不好
现有的LED显示屏常要占用很大的空间，给显示屏的安装及维护带来很多的不便。
外，由于显示屏的空间限制，我们在很多场合下都只能从固定的角度范围内才可以看到
示屏的内容，这就要求我们要想办法改变现有的平板显示，让它的显示范围更大，方便
们从各个角度都可以看到所显示的信息[16]。
1.4课题的目的、意义及主要研究内容
1.4.1课题的目的及意义
针对上面提到的现有LED显示屏所存在的问题，引出了课题“基于单片机的LED三
动态信息显示系统”。在这个系统中将选用连机屏，由此可以通过上位机通信口与控制
微处理器进行有线通信，随时下载显示信息。这种方法不仅可以随意更改显示内容，方
信息管理，而且还可以通过反馈信息知道显示内容是否正确，LED是否有损坏，也方1绪论
便维护。另外，考虑到传统的LED显示屏在使用中存在的一些不足，如：占用的空间太
大、视角范围太小及可移动性差等，因此在本系统中将采用旋转显示，从而使人们不管从
那个角度都能看到清晰的文字或图案。
1.4.2课题的主要研究内容
本课题主要包括三方面的内容：微机控制、单片机驱动和LED显示部分。所以，完
整的LED显示系统的设计应该包括硬件、硬件驱动程序和微机控制软件三个部分。操作
过程是由PC机编辑显示信息，通过串行通信口发送给LED显示模块的控制芯片，由控
制芯片再驱动显示单元进行显示。对于显示固定信息的小型LED显示系统，可以不要PC
机的控制软件。
目前在LED显示系统硬件设计上，根据显示方式可以分为静态显示和动态显示两种。
静态显示是指将一幅画面输入以后要保持到下一幅画面的输入。动态方式是指将画面分为
若干部分分别进行刷新。对于静态显示方式，需要较多的译码驱动装置，需要的引线也比
较多，但只要设计合理，显示效果比较好。对于动态显示方式，可以避免以上不足，但是
容易造成显示亮度低、屏幕闪烁等问题。对于单色LED显示屏，硬件驱动上采用静态显
示方式比较好。
数据从PC机到显示模块对应的存储器的数据传输方式，可以分为并行传输和串行传
输两种。它们各有优缺点：数据并行传输的速度比较快，但是随着屏幕的增大，模块数量
增多，线路会越来越复杂；数据串行传输的速度比较慢，但它可以大大简化传输线路。对
于一般场合来说，采用串行传输方式比较合适。
LED显示屏一般由单个单片机驱动。这个单片机首先要负责接收PC机传来的显示数
据，然后将根据显示方式转换成显示图形，再发送到LED显示屏各个显示模块所对应的
数据锁存器中，最后发送显示信号来更新屏幕的显示内容。所以，固化在单片机里的硬件
驱动程序一般分为串行数据接收模块、数据显示模块和图像显示方式转换模块等三个部
分。如果驱动程序处理不当，容易造成屏幕显示刷新速度跟不上，表现出亮度低、屏幕闪
烁等缺陷[17]。

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