一种模块化的LED电子广告板设计

发布时间：2019-06-10 17:25所属平台：学报论文发表咨询网浏览： 次

摘要：设计一种模块化LED电子广告板，分析它的工作原理及结构组成。该设计的形成使广告板单元化。针对局部损坏和故障，能够实现更加便捷的维修和再使用。介绍模块化LED电子广告板的硬件组成和软件设计。 关键词：电子广告板,单片机,模块化 1引言 传统电子广

　　摘要：设计一种模块化LED电子广告板，分析它的工作原理及结构组成。该设计的形成使广告板单元化。针对局部损坏和故障，能够实现更加便捷的维修和再使用。介绍模块化LED电子广告板的硬件组成和软件设计。

　　关键词：电子广告板,单片机,模块化

　　1引言

　　传统电子广告板所采用的是一体式结构设计，这就导致了它维修的成本和难度增大，不仅需要针对出现的故障问题，对局部进行问题分析及故障排除，同是还需要掌握一定的专业知识，这就使得电子广告板的维修只能局限于专业人员，而要求专业人员的上门维修无疑是成本高的原因之一。此次设计的电子广告板采用模块化设计，各个模块之间相互独立又相互依存。首先将整块电子广告板进行了模块化设计，这种设计可以很好地解决电子广告板的局部故障问题。

　　在出现局部故障的时候用户自主拆卸故障的拓展板并且更换新的拓展板。同时，扩展板还具有可以根据用户实际需求自由添减得优势。用户不需要更改运行程序等内容，直接进行物理拓展就可以将电子广告板的长度进行增加。将故障的拓展板交由原厂进行故障检查及维修，能够很好地节省成本，更加快捷的回复电子广告板的正常使用。

　　2设计定义

　　(1)功能依据。

　　模块化LED电子广告板的设计，这样相较于普通的LED电子广告板，可以明确地区分出一块主板和多块拓展板来。74HC164芯片的特点是每当时钟脉冲CP收到一个上升沿的信号，它的当前数据位就会右移进入下一位。即从Q0～Q7依次右移，也就是说一个单片机的一个接口可以控制8个输出。利用它的这一特性可以作为拓展板的芯片。多块拓展板相连之后，当输入第9个信号时，Q7就会把当前的数据发送给下一个拓展板。因此只需在主板内放置单片机进行功能及程序控制，后面连接用的拓展板负责传递信号及对应连接的LED灯的控制即可。使得出现故障的拓展板能够直接拆除更换，这样可以更加便捷的完成维修的同是保证成本更低的原则。

　　(2)总体结构。

　　模块化LED电子广告板整体的结构设计被分为了两部分，一部分是主板，主板内设有单片机，可以用于控制信号的处理及传输，即文字内容等;另一部分则是拓展板，拓展板内相较主板去掉单片机后只多了一排排针，用于与前面的主板或者拓展板进行连接。这样的设计结构使得拓展板完全相同且不起到控制作用，仅仅是局部信号的呈现和传递作用。

　　3工作原理

　　(1)主板工作原理。

　　主板电路中要求有最小系统、单片机、控制开关、74HC164芯片、与LED灯相连的排针以及和下一块拓展相连的排针。使用单片机用一个I/O口控制一个74HC164芯片串行输入端。74HC164的每一位数据输出端控制1个LED。采用标准编码的汉字需要256个像素点(16行×16列)，而每个74HC164可以驱动8个LED，因此需要用32个74HC164来控制。其中16个74HC164直接由单片机的I/O控制，另外16个则是接到前一个74HC164的Q7位，进行串入并出操作。在此次设计中，采用了P1和P2口，合计16个引脚控制16个74HC164的数据输入，即把74HC164的DSA和DSB连接到一个I/O引脚。

　　每个I/O引脚相当于控制了16个LED，U1的DSA和DSB引脚受单片机P1.0引脚的控制，Q0～Q7引脚分别控制8个LED，其中Q7引脚同时连接至U2的DSA和DSB引脚。如此连接之后，只要给两片74HC164相同的时钟脉冲，就可以实现16位数据的串行输入，并行输出，从而实现了单个I/O口控制16位LED。

　　(2)扩展板工作原理。

　　扩展板的工作原理与主板的工作原理类似。与主板相比，扩展板上没有单片机，只有数据的输入和端口。数据从上一块板上获得数据以及时钟脉冲，自动的实现数据的串入并出。扩展板的控制原理图如图3所示，基本原理类似。

　　(3)实物模型制作。

　　由于每个模块涉及的连线较多，不适用于使用杜邦线或导线进行连接，因而采用了印刷电路板的方式进行制作。首先利用Protel绘制了电路板的PCB文件[1-4]，并制作电路板。将相应的电子元件，如单片机，电阻，LED，74HC164等焊接完成。通过程序的调试，最终实现了预期的效果。

　　4拓展板的可替换性

　　模块化LED电子广告板的这种“整体的划分，部分的统一”的特性，不但很好地区分开了不同板块上所需要执行的功能，同时也使得拓展板部分的统一性。这样做的好处就是，在主板没有发生异常的情况下，即使电子广告板的中间某块拓展板出现故障，拆卸掉了，也可以从这个电子广告板的最后拆卸一块完好的拓展板安装在故障位置。这样可以很快地使电子广告板恢复正常使用。当然也可以事先准备好额外的拓展板进行备用。

　　5结语

　　本项目研究的是一种针对初级使用者也可以进行自主维修与拓展的电子广告板。同时用户还可以自行调整电子广告板的长短。所面对的对象是那些规模较小，成本不高的商家用户。现在的商家几乎都在使用这种LED灯的滚动电子广告板，但是出现故障后，维修难度过大、成本过高，导致很多商家对电子广告板的故障置之不理。而我们这项研究可以很好地解决这个问题，可以很方便地恢复电子广告板的正常使用。

　　参考文献：

　　[1]鲁捷，焦振宇，孟凡文，徐益清.ProtelDXP电路设计基础教程[M].北京：清华大学出版社，2005.

　　[2]黎小桃，刘祖明，周福明.Protel99SE入门与提高[M].北京：电子工业出版社，2009.

　　[3]赵伟军.Protel99SE教程[M].北京：人民邮电出版社，2004.

　　[4]黎小桃，刘祖明.实例分析Protel99SE电路原理图与PCB设计[M].北京：机械工业出版社，2011.

　　相关刊物推荐：《电子科技大学学报》(双月刊)曾用刊名：(成都电讯工程学院学报)1959年创刊，是电子科技大学主办的由国家教育部主管的自然科学类期刊，是集创造性、学术性、科学性为一体的电子综合性刊物。

　　

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