毕业设计文献综述.docx
- 文档编号:25925702
- 上传时间:2023-06-16
- 格式:DOCX
- 页数:11
- 大小:107.32KB
毕业设计文献综述.docx
《毕业设计文献综述.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业设计文献综述.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
毕业设计文献综述
智能远程控制LED显示设备设计
摘要:
随着社会不断发展,LED在当今社会生活中的应用已经越来越多,越来越普及。
它的高效、环保、节能、低成本等优点使它倍受青睐。
本论文主要是探索LED点阵显示屏的远程无线控制方法,为LED显示设备的具体应用做一些尝试。
关键词:
单片机,点阵LED,无线控制
1.前言
发光二极管(Light-EmittingDiode,简称LED)是一种能将电能转化为光能的半导体电子元件。
这种电子元件早在1962年出现,早期只能发出低光度的红光,之后发展出其他单色光的版本,时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线,光度也提高到相当的光度。
随着技术的不断进步,发光二极管已被广泛地应用于显示器、电视机采光装饰和照明。
应用于显示屏的LED发光材料有以下几种形式:
①LED发光灯:
一般由单个LED晶片、反光碗、金属阳极、金属阴极构成,外包具有透光聚光能力的环氧树脂外壳。
可用一个或多个(不同颜色的)单灯构成一个基本像素,由于亮度高,多用于户外显示屏。
②LED点阵模块:
由若干晶片构成发光矩阵,用环氧树脂封装于塑料壳内。
适合行列扫描驱动,容易构成高密度的显示屏,多用于户内显示屏。
③贴片式LED发光灯:
就是LED发光灯的贴焊形式的封装,可用于户内全彩色显示屏,可实现单点维护,有效克服马赛克现象。
LED显示屏可显示字符、图案等信息,具有可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、性能价格比高等特点,因此在广告、信息显示领域得到了广泛的应用。
目前LED显示系统已广泛应用,尤其室外广告屏的使用居多,但对广告屏的控制传输一般都采用有线传输电缆来完成,存在使用不方便和特殊环境下操作难度大的问题,为此本设计将采用无线传输对LED进行控制,解决了有线传输的诸多问题,使控制更为方便灵活。
2.国内外研究现状
目前国内外对LED显示设备的研究大约是在1990年开始的,LED显示设备的发展阶段到目前大致可分为三个:
首先是LED产品的实用化阶段,早期LED产品只是满足了人们的需求,但是在LED显示屏产品上却达不到要求,质量不过关;随着LED显示屏的发展,如今LED产品又有了新的突破,从成本、亮度、可控性等方面有了显著地进步,开始在人类生活中应用;第二阶段是LED显示屏智能控制阶段,随着LED显示屏技术的不断进步与发展,LED作为半导体产业,也将搭上这趟高速列车,发挥出其高可控性特点。
从家庭到办公楼,从道路到隧道,从汽车到步行,从室内到户外,都具备智能控制的LED显示屏系统将给人类带来更高等级的服务,LED显示屏行业也将由做产品,到设计产品,到提供整体解决方案的历程;第三阶段就是产品的普及阶段,随着各种技术突飞猛进的发展,LED显示屏尤其是在商用场合的应用越来越广泛,人们也逐渐可以接受它相对于其他照明/显示设备的相对高价。
目前由单片机控制的LED点阵显示器方案已趋于成熟。
目前的研究方向主要是LED显示设备控制的简化和多样化,如设计简易的控制器控制LED显示屏的显示内容、亮度、速度等,还有用多种方式控制LED显示屏,如GPRS、GSM等各种无线控制方案。
目前市场上现有的LED显示设备远程控制方式主要有RF无线控制(RadioFrequency)、GSM无线控制、GPRS无线控制、红外无线控制、蓝牙控制几种。
①短距离无线LED控制卡,或称为RF无线控制卡
特点是:
成本高,不产生费用,但距离一般限制在100米左右。
使用方法是:
在电脑的USB口插上接收模块,在显示屏上连接控制卡和接收模块就可以了。
②LED显示屏短信控制卡,也称为GSM短信控制卡、GSM控制卡
使用方法:
需要插入一张手机卡,通过手机发送短信控制。
优点:
比较简单,维护方便,一般人员就可以维护使用。
缺点:
只适合300台数量以下的显示屏的信息发送。
③GPRS无线控制卡
优点:
发送信息比较快,功能较多:
有分级管理权限,用户管理,分组管理,信息预览等。
适合大批量无线终端同步发送信息。
缺点:
使用比GSM短信卡复杂,特别是要使用网络服务器。
服务器的软件要稳定,建设服务器的费用比较高。
④红外遥控输入控制卡
特点是:
用键盘就可以输入修改显示屏的内容。
缺点是:
需要对准接受器否则难以识别。
⑤蓝牙控制
优点是:
手机、电脑皆可实现控制,简单方便。
缺点是:
距离较近,一般在10m内。
在我找到的文献资料中,采用RF无线控制技术的有3篇论文[1][5][9],采用蓝牙控制的有2篇论文[11][12],采用GSM技术控制的有1篇论文[7],采用GPRS技术和红外技术控制的论文0篇。
方案1:
基于GSM技术的控制
图2.1GSM控制系统结构图
关于GSM技术控制具体来说就是通过手机短信(飞信)发送简单的控制命令和数据,单片机GSM接收模块接受信息后处理并显示,但缺陷是只能发送简单的控制命令及简单的文字,无法显示略复杂的图像信息等,所以一般用于长条型LED点阵显示屏(常见的就是出租车顶的LED显示屏,采用GSM无线控制),不符合设计要求,所以不采用GSM方案。
方案2:
基于RF无线技术的控制
图2.2RF无线控制系统结构图
上位机通过MAX232接口芯片将RS一232接口电平进行转换,与无线发射模块相连接,RXD、RTS和TXD分别对应其9针串口的2、7和3引脚。
下位机的串行接口直接与收发模块电路连接,单片机将接收到的字模数据存入缓存,然后通过驱动程序将字模数据发送到控制显示芯片,控制LED模块的显示内容[1]。
此种控制方法扩容性好,可以控制更大的LED显示屏,采用一体无线收发模块后不用专门编写通信协议,简单实用。
方案3:
基于蓝牙技术的控制
图2.3蓝牙控制系统结构图
系统由带蓝牙功能的智能手机和LED显示屏组成。
其中,LED显示屏由单片机、LED点阵模块、字库芯片、蓝牙接收模块、5V开关电源和3.3V稳压电源组成。
用户通过手机上的记事本编辑数据,并经无线蓝牙发送到显示屏上的蓝牙接收模块。
MCU读取蓝牙接收模块接收的数据并进行处理。
数据由控制命令和显示内容两部分构成[11]。
但手机蓝牙一般有障碍时的传输距离只有10m左右,故放弃此方案。
综上所述,暂拟采用方案2的RF无线控制技术。
3.系统结构
智能远程控制LED显示设备设计任务基本可分为两步:
1.单片机如何正确接收由上位机远程发送的控制命令及显示代码。
2.单片机如何驱动LED点阵显示屏完成动态扫描显示,从而实现实时显示汉字的目的。
LED显示屏远程无线控制系统主要由主控制器与被控制器组成。
主控制器由人机交互界面模块以及无线发射模块组成;被控制器由无线接收模块、单片机控制模块、供电模块及LED点阵显示器组成。
无线发射
模块
USB转TTL芯片
PC
上位机
点阵
LED
单片机
无线接收
模块
图3-1系统原理图
上位机通过接口电平转换芯片将RS-232接口电平进行转换,与无线发射模块相连接。
下位机的串行接口直接与收发模块电路连接,单片机将接收到的字模数据存入缓存,然后通过驱动程序将字模数据发送到控制显示芯片,控制LED模块的显示内容[1]。
3.1无线收发模块
RF模块传输广泛地运用在车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制、无线232数据通信、无线485/422数据通信、数字音频、数字图像传输等领域中。
市场上常见的无线模块可以分为三类,分别是ASK超外差模块,主要用在简单的遥控和数据传送;无线收发模块,主要用来通过单片机控制无线收发数据,一般为FSK,GFSK调制模式;无线数传模块,主要用来直接通过串口来收发数据,使用简单。
通过搜索发现JF24D2.4G无线双向模块可以满足要求。
模块参数如下表:
表3-1JF24D模块参数
频率范围:
2397-2483Mhz
工作电压:
2.8-3.6V
可编程输出功率:
-25/-15/-5/0/3(dbM)
调制方式:
GFSK/FSK
发射电流:
14mA(0dBm)
最大速率:
1M
接收电流:
21mA(1Mbps)
接收灵敏度:
-85dBm
休眠电流:
3.5uA
最大距离:
100米(遥控)20米(数传)
待机电流:
410uA
编程接口:
SPI数字接口
天线形式:
PCB天线
模块尺寸:
21X12.5X2mm(长X宽X厚)
单片机通过引脚P0.4和P0.5与无线接收模块的串口进行通信,无线模块的其他功能未用。
PC上位机通过MAX232芯片与无线发射模块连接。
3.2点阵显示系统结构
显示屏控制模块设计包括显示屏行驱动电路、显示屏列驱动电路和单片机和字库模块四部分。
3.2.1显示屏控制模块
显示屏控制模块由AT89S52单片机完成接收并处理上位机发来的控制命令以及显示代码,通过显示驱动模块驱动LED点阵显示屏完成动态扫描显示,从而实现实时显示汉字的目的。
通过对市场上各种品牌、型号的单片机的相互对比,基于此次研究设计的需要,使用Atmel公司生产的AT89S52单片机就可以满足单片机系统的实现。
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K系统可编程Flash存储器。
使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。
片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。
3.2.2显示屏驱动电路
显示屏行驱动电路
从单片机输出五个信号分别输入到2个级联的74HCl38译码器,然后输出16位行信号,经过16个4.7K的电阻,再输入到16个PNP(8550)三极管的B极来进行对行信号的放大。
其中所有的三极管的E极相连接+5V的电源.所有的C极接的信号作为点阵LED的行输入信号。
通过对74LSl38译码器的三个输入信号进行控制,从而改变行信号。
排阻为上拉电阻.接单片机P0口。
显示屏列驱动电路
从单片机里出来的列信号通过2个8位74HC595级联而成的16位的信号输出端连接到16X16的点阵LED的输入端。
74HC595是移位寄存器,不仅起到趋动点阵的作用,而且将串行数据转换成8位数据,可以用它的锁存功能实现硬件电路对数据的刷新,实现点阵的动态显示。
3.2.3字库模块
由于显示信息经常改变,采用字库芯片是个可行的办法。
选择GT21L16S2W标准汉字字库芯片。
该芯片是一款内含11X12点阵和15X16点阵的汉字库芯片,支持GB2312国标简体汉字、ASCII字符及GB2312与Unicode编码互转表。
根据字符点阵在芯片中的地址,就可从该地址连续读出字符点阵信息。
字库芯片与MCU、通过SPI接口连接[7]。
3.3供电模块
供电模块由5V大功率电源和+3.3V小功率稳压电路组成。
前者是给LED屏提供电源,后者是把5V电压稳压成3.3V后提供给单片机、无线接收模块和字库模块工作,这里选用ASMlll7-3.3芯片。
市售通用的LED板输入额定功率约为190W/m2,每块单元板面积是160mm×320mm,最大工作电流约为2A(5V工作电压时功耗是10w),可根据所要求的LED显示屏的面积选择开关电源的功率。
常用的开关电源配合双MOS管输出以及加强型散器和滤波电容、线圈,可保障纯净充足的电流输出[7]。
4.软件功能设计
4.1被控端设计
单片机包括:
①时钟初始化,选择片内24.5MHz内部时钟。
②引脚配置:
配置P0.0—P0.2为SPI接口(3线)。
与字库芯片通信;配置P0.4和P0.5为串口,与无线模块实现通讯;配置P1.0—P1.3、P2.0和P2.1为数字I/O,实现对显示屏的控制。
③依照单片机与上位机的通信协议,接收指令,解析指令,并将显示数据等信息存储与处理。
④中断、定时器/计数器和FLASH相关寄存器初始化。
初始化后系统将主动读取FLASH指定地址范围内的数据,并将数据(Unicode字符集)转换得到与Unicode数据对应的GB2312字符集代码在字库芯片的地址码,然后将该地址码送给字库芯片提取该地址所对应的GB2312字符集,再将GB2312字符集代码通过字库芯片转化提取相对应的16X16点阵代码,通过SPI口将代码送给单片机。
进而单片机将点阵代码送给点阵屏并控制点阵屏将数据显示出来。
4.2控制端设计
由于被控端会自动从字库中检测读取并转换相应字符的点阵代码并显示,所以控制端只需通过与串口相连接的无线发射模块发送简单的控制指令或者字符信息即可。
需要建立相应的通信协议。
软件需要的一个汉字显示输入文本窗体,和一个字模转换数据显示窗体。
需要5个按钮,分别控制字模转换、串口下载、开始滚动/停止滚动、显示加速及显示减速。
同时,还提供一个信息提示窗口,用于观察软件运行的状况。
要实现串口通信,还需要增加MicrosoftCommControl6.0的控件。
利用MicrosoftCommControl6.0的控件可对串行通信的数据发送和接受进行设置,还可对串口状态及串行通信的信息格式和协议进行设置。
在通信过程中可以通过触发OnComm事件来追踪、处理通信和错误时间的发生。
由于每个通信控件对应一个串口,如果要访问多个通信口,则要设计多个通信控件[1]。
5.总结
随着信息技术的发展,LED显示设备应用的研究还在继续,无线控制LED显示已经是当前研究的主要方向,本论文主要是探索LED点阵显示屏的远程无线控制方法,为LED显示设备的具体应用做一些尝试。
由时下流行的RF无线控制手段出发,制作一个智能远程控制LED显示设备。
文献综述是在确定了选题后,在对选题所涉及的研究领域的文献进行广泛阅读和理解的基础上,对该研究领域的研究现状、新水平、新动态、新技术和新发现、发展前景等内容进行综合分析、归纳整理和评论,并提出自己的见解和研究思路而写成的一种不同于毕业论文的文体。
它要求作者既要对所查阅资料的主要观点进行综合整理、陈述,还要根据自己的理解和认识,对综合整理后的文献进行比较专门的、全面的、深入的、系统的论述和相应的评价,而不仅仅是相关领域学术研究的“堆砌”。
通过这几天文献的查阅,我发现智能远程控制LED显示设备这样一个看似简单的题目正是目前对LED显示设备研究的主要方向,从文献综述中,我对目前各种无线控制LED显示设备的设计方案有了一个较为详细的认识,通过对比论证我归结出了一套适合自己的设计方案。
参考文献
[1]周喜权,王纲.无线远程控制LED显示系统设计.齐齐哈尔大学学报(自然科学版)[J],2010,26(6):
5-8
[2]周诗虎.单片机控制LED点阵显示屏.科技信息[J],2008,25:
80,46
[3]于泓博,李会,刘文礼.基于PC机串口的LED汉字显示系统设计及实现.科技信息[J]2009,31:
9-10
[4]Zhou,M.Lü,D.Cheng,L.Liu,B.Y..Hong,Z.Adual-path,current-sensingresistor-freeboostLEDdriverwithfastPWMdimming.JournalofSemiconductors[J],2013,34(4)
[5]刘刚,胡仁平.LED显示屏远程无线控制系统的设计.科技创新导报[J],2009,19:
15-16
[6]JAAKKOLATVALA.SelectingLEDdriversforwirelessproducts.Electronicproducts[J],2006,49
(1)
[7]蔡植善.基于通用分组无线业务短信控制的LED点阵屏设计.计算机应用[J],2011,31(12):
3449-3452
[8]王树彬,李树华.LED显示屏无线数据传送控制器的设计.内蒙古大学学报(自然科学版)[J],2004,35(3):
340-343
[9]王津,周卫华,朱华贵.单片机原理与应用[M],重庆:
重庆大学出版社,2004
[10]诸昌铃.LED显示屏系统原理及工程技术[M],成都:
电子科技大学出版社,2000
[11]蔡植善.LED一种采用蓝牙技术控制的LED点阵屏设计.电气自动化[J],2012,34
(1):
71-73,83
[12]赵凯,王璐.基于蓝牙的无线控制终端设计.科技创新与应用[J],2014,(18):
68
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 毕业设计 文献 综述
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)