LED显示屏控制系统

LED显示屏控制系统的分析与设计摘要本文根据LED图文显示屏系统的具体要求，通过查阅资料，分析并归纳出具体设计方案。即系统体系结构、系统整体工作流程、软件控制系统的设计以及串行通信设计。这个系统的工作流程是:通过软件控制系统提供的编辑工具完成图文编辑工作，对编辑的信息实现字模提取，然后可以根据系统提供的显示模式加载显示效果，确认为欲显示信息后保存文件，然后通过程序调用Windows函数，并采用RS-232C串口通信，实现数据到无线发射机的传输。本文具体设计了三个模块:编辑功能模块，字模提取模块，效果添加及预览模块。系统是否需要更新以及现有设计是否能够满足要求都有待于进一步的研究。关键词:LED字模串行通信1目录1绪论1.1LED显示屏的研究背景及意义·········································51.2软件开发工具C++概述··················································62LED显示屏控制系统的系统分析2.1整体分析···································································82.2计算机软件模块分析与设计···········································83串行接口3.1串行通信的工作原理···················································103.2RS-232C串行通信简介·················································103.3RS-232C引脚及使用····················································113.4MAX-232介绍·····························································124软件控制系统设计与实现4.1编辑功能设计与实现····················································144.2字模提取···································································164.3效果添加与预览功能的设计与实现··································184.4控制系统软件设计·······················································205总结26参考文献········································································27致谢············································································2821绪论1.1LED显示屏的研究背景及意义在当今现代信息化社会的高速发展过程中，大屏幕显示已经从公共信息展示等商业应用向消费类多媒体应用渗透。随着宽带网络的发展，数字化的多媒体内容将在信息世界中占据主流，新型的大屏幕显示设备将代替传统电视机成为人们享受信息和多媒体内容的中心。与传统的显示设备相比，这种未来的巨大需求让大屏幕显示技术成为众人目光的焦点：(1)LED显示屏色彩丰富，显示方式变化多样(图形、文字、三维、二维动画、电视画面等)、亮度高、寿命长，是信息传播设施划时代的产品。(2)LED显示屏是集光电子技术、微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的高技术产品，可用来显示文字、计算机屏幕同步的图形。它以其超大画面、超强视觉、灵活多变的显示方式等独居一格的优势，是目前国际上使用广泛的显示系统。(3)LED显示屏应用广泛，金融证券、银行利率、商业广告、文化娱乐等方面，有巨大的社会效益和丰厚的经济效益。在其历史的演变过程中，出现了多种信息传播媒体：但就其性能看：如阴级管(crt)或石英管(dv)大型电视，成本非常昂贵，在不需要超大画面且在室内使用时效果尚可；彩色液晶显示同样成本昂贵、电路复杂，面积有限，受视频角的影响非常大，可视角度很小；影象投影设备亮度小、清晰度差(画面受光不均匀)；电视墙表面有分割线，视觉上有异物感，室外应用时亮度效果差。而LED显示屏以其受空间限制较小，并可以根据用户要求设计屏的大小，具有全彩色效果，视角大，可以用于显示文字、图案、图象、动画、视频、录象信号等各种信息的特点得到了突飞猛进的发展。LED显示屏的发展主要经历了三个阶段：1、1990年以前LED显示屏的成长时期。一方面，受LED材料器件的限制，LED显示屏的应用领域没有广泛开展;另一方面，显示屏控制技术基本上是通讯控制方式，客观上影响了显示效果。这一时期的LED显示屏在国外应用较广，国内很少，产品以红、绿双基色为主，控制方式为通讯控制，灰度等级为单点4级调灰，成本较高。2、1990-1995年，这一段是LED显示屏迅速发展的时期。进入九十年代，全球信息产业高速增长，信息技术各个领域不断突破，LED显示屏在LED材料和控制技术方面也不断出现新的成果。蓝色LED晶片研制成功，全彩色LED显示屏进入市场;电子计算机及微电子领域的技术发展，在显示屏控制技术领域出现了视频控制技术，显示屏灰度等级实现16级灰度和64级灰度调灰，显示屏的动态显示效果大大提高，产品应用领域涉及金融证券、体育、机场、铁路、车站、公路交通、商业广告、邮电电信等诸多领域，特别是1993年证券股票业的发展更引发了LED显示屏市场的大幅增长。LED显示屏在平板显示领域的主3流产品局面基本形成，LED显示屏产业成为新兴的高科技产业。3、1995年以来，LED显示屏的发展进入一个总体稳步提高产业格局调整完善的时期。进入新世纪，光电子产业得到广泛的重视，中国加入WTO、北京申奥成功等，成为LED显示屏产业发展的契机，LED显示屏必将得到飞跃发展[5]。1.2软件开发工具C++概述C++语言是一种优秀的面向对象程序设计语言，它在C语言的基础上发展而来，但它比C语言更容易为人们学习和掌握。C++以其独特的语言机制在计算机科学的各个领域中得到了广泛的应用。面向对象的设计思想是在原来结构化程序设计方法基础上的一个质的飞跃，C++完美地体现了面向对象的各种特性。VC++作为一个面向对象的开发工具，而不同于传统的基于过程的编程工具，所以在本文中必须明确以下几个概念：1、对象从概念上讲，对象代表着正在创建的系统中的一个实体。例如，在一个学校管理系统中，像学生、教师、成绩单等都是对象，这些对象对于实现系统的完整功能都是必要的。从实现形式上讲，对象一个属性（状态）和操作（方法或行为）的封装体。属性是由对象中变量的内容和值定义的，例如学生有年龄、性别、入学日期等属性。各个对象的属性值互不相同。操作是一系列的实现步骤，它能够完成特定的功能，例如对学生可以有选课、毕业等操作。在C++中，对象的状态由成员变量的值表示，操作由对象的成员函数完成。对象实现了信息隐藏，对象与外部是通过操作接口联系的，操作的具体实现外部是不可见的。封装的目的就是阻止非法的访问，操作接口提供了这个对象的功能。对象是通过消息与另一个对象传递信息的，每当一个操作被调用，就有一条消息被发送到这个对象上，消息带来将被执行的这个操作的详细内容。在C++中，向对象发送消息就是调用对象的成员函数，从而获取对象的状态信息或是对对象的状态进行修改。2、类类是对象的模板，它包含所创建对象的状态描述和方法的定义。类的完整定义包含了外部接口和内部算法以及数据结构的形式。由一个特定的类所创建的对象被称为这个类的实例，因此类是对象的抽象及描述，它是具有共同行为的若干对象的统一描述体。类是抽象数据类型的实现。一个类的所有对象都有相同的数据结构，并且共享相同的实现操作的代码，而各个对象有着各自不同的状态，即私有的存储。因此，类是所有对象的共同的行为和不同状态的集合体。3、继承类提供了说明一组对象结构的机制，再借助于继承扩充类的定义方式，从而体现代码可重用的优越性。4继承提供了创建新类的一种方法，这种方法就是说，一个新类可以通过对已有类进行修改或扩充来满足新类的要求。新类共享已有类的行为，而自己还具有修改的或额外添加的行为。因此，可以说继承的本质特征是行为共享。从一个类继承定义的新类将继承已有类的所有方法和属性，并且还可以添加所需要的新的方法和属性。新类被称为已有类的子类，而已有类称为父类，又叫基类，新类又叫派生类。面向对象的3个要素是对象、类和继承。在C++中，类是主要的编程对象，程序员需要设计类的成员变量和成员函数，以及类与外界的接口。对象即类的实例化，类是对象的模板。同一个类的对象具有相同的行为，但状态可以不同。继承是创建新类的一种重要方法，派生类按照继承类型的不同可以从基类继承到不同的成员，同时派生类还可以添加新的成员，通过这种继承和扩充得到新的类。2LED显示屏控制系统的系统分析根据LED显示屏控制系统的应用，本章设计了LED图文显示屏的体系结构和工作流程。其中软件系统与无线传输控制硬件主系统之间采用串行通讯方式完成程序下载，实现文本信息的传输。2.1整体分析LED显示屏系统组成LED图文显示屏系统由软件控制系统、无线传输系统、设备主控制器、LED显示点阵、电源等部分组成。基本结构如下图：图4-1LED显示屏总体框架PC软件控制系统单片机各功能模块行驱动器LED显示点阵列驱动器无线发射机无线接受机5系统工作过程：软件控制系统主要完成的任务为图文编辑、字模提取与保存、图像预览与文件传输；无线传输系统主要完成文件信息由PC机传输至LED显示器，硬件控制系统中LED点阵主要任务是通过电流控制完成信息显示，通过单片机的扫描驱动方式的控制对LED点阵行列驱动，实现设备的驱动并最终实现接收的图文显示功能。2.2计算机软件模块分析与设计软件模块分为编辑部分和控制通讯部分，编辑部分实现图文文件的编辑功能，通讯部分通过RS-232C串口通讯完成文件到单片机存储模块的传输。通讯部分将在第三章做详细的介绍。系统设计采用Windows操作系统下，开启文本编辑窗口，客户区内像素点采用与实际LED点阵显示屏像素点相同，功能类似Word文档编辑工具，包括编辑模块、绘图模块、文字编辑模块、颜色控制模块、显示效果加载模块、预览模块、信息下载模块。1、编辑模块1)除Windows自生成的剪贴、复制、粘贴功能，系统加入了撤消、重复功能。（1）选中撤消功能可以实现之前编辑工作的一步步取消功能。（2）选中重复功能可以实现之前编辑工作的最近的一条操作命令。2)绘图：包括直线、矩形、椭圆、圆等在内的图形绘制功能。3)文字编辑：包括各种字体、字形、字号、效果、颜色的文字的编辑，并且根据应用的特殊用途，加入指定位置文字的编辑。（1）选中文字功能，弹出字体选择框体，可以选择各种字体的文字进行编辑（2）调出具体文字位置编辑对话框，输入文字和要求显示位置的横坐标和纵坐标。4)颜色控制模块：由于应用领域的具体特点，主要采用了红、绿、黄三种颜色，可以实现颜色控制。2、增添效果模块：通过增添显示效果和传输通讯中多屏文件单屏传送，完善了控制系统的功能。1)普通效果，静态的显示屏幕上的信息2)滚动效果，可以实现从左向右的信息滚动显示，可以与静态信息穿插显示。3)单屏信息传输，实现编辑待传输信息的保存。4)多屏信息传输，实现编辑保存好的单屏信息合并保存成一个文件，大大减少传输文件时的烦琐。3、图像预览模块：在文件传输之前实现字模信息的预览功能，可以实现预览传输前所保存的任何形式的字模信息，并且直接集成到工具栏文件打开功能键按钮。1)显示效果，通过文件传输前的预览，可以调整静态与滚动显示效果的排列顺序。2)显示时间，显示不同屏幕显示信息之间的时间间隔。6软