铁路沙盘虽然属于传统的实物沙盘(material sand table)模型,但是由于实际演示和控制需要,其中包含很多电子控制部分,因此它也富含很多电子沙盘的气息。例如,铁路沙盘上可以实现无线机车控制,机车定位,模拟GSM-R/GPRS铁路无线通信系统,并通过PC机根据联锁表,控制相应信号灯和道岔动作,实现计算机联锁,最终用点阵式LED显示屏展示整个或局部铁路沙盘工作情况。在实际铁路运输生产中,大屏幕对于提高其运营水平起着至关重要的作用。DMIS(行车调度指挥系统)需要用大屏幕将各线路上各列车的运行状况直观、实时地表现出来,使调度人员如身临现场,高效地安排运输生产。本课题以铁道信号电子沙盘为背景,研究讨论了具有铁路特色的基于铁路沙盘的LED大屏幕：根据屏幕显示时间与输出速度的分析,设计各硬件电路模块；建立铁道信号的存储模型,实现信息图像到数据存储的转换；编写各底层模块,并解决运行显示任务与进行存储器数据更新时对MCU的占用矛盾,实现刷新与显示同步。文中首先对常用LED单元板电路结构和显示方式作了透彻分析,归纳总结出针对常规LED单元板最为有效的数据组织方法,然后结合铁道信号电子沙盘终端显示的需要,设计了基于SPI的驱动模块及可扩展RAM模块设计,利用SPI方式与计数器组结合,改变了RAM数据的读取及输出形式；并通过控制信号的同步与复用,大大压缩了数据读取至输出到屏幕显示的时间。此方式的运用满足了屏幕显示面积的要求,保证了显示内容的实时刷新,解决了显示时输出速度的瓶颈问题。通过显示数据的组织和程序的进一步优化,使得51系列单片机也能够成功驱动20m2双基色Φ3.75LED显示屏。论文方案已在峨眉校区铁道信号实验基地建设中得到实现,这为该方案的改进及后续与行车监控模块的融合工作打下了基础,为对LED大屏幕在调度指挥系统中应用的深入研究提供了良好的平台。