【正文】 ubtitles(“wele to the urban rail transit school”) on the electronic display screen which is posed of 5 16*16 LED lights. Key words: LED lights。 single chip。 circuit design 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第一章 緒論 第 節(jié) 研究的課題內(nèi)容 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我所研究的課題是使用單片機(jī)進(jìn)行控制的 LED 顯示屏顯示中文設(shè)計(jì)。應(yīng)用 C 語言程序編程的方法來控制 51 單片機(jī)進(jìn)而對(duì) LED 顯示屏進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn) LED 顯示屏顯示文字的效果。外圍電路通過連接鎖存器來減少對(duì)單片機(jī)端口的使用數(shù)目，同時(shí) LED顯示屏采用驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行供電。外電路與單片機(jī)連接后，形成的整體電路能具備控制 LED燈的功能。 LED 燈是由 20 塊 8*8 的點(diǎn)陣組成。由 4 塊 8*8 的點(diǎn)陣組成一個(gè) 16*16 的點(diǎn)陣來形成一個(gè)漢字，最終由 5 塊 16*16 的點(diǎn)陣組成 5 個(gè)部分，最終形成 “ 軌道學(xué)院歡迎你 ” 。這幾個(gè)文字能夠動(dòng)態(tài)滾動(dòng)，可以左右、上下移動(dòng)。 第 節(jié) 研究的背景與意義 LED 燈的發(fā)展背景與研究意義 LED 發(fā)光二極管 ，是一種 只有當(dāng)它接正向?qū)妷翰拍馨l(fā)光的器件，因此我們可以通過控制其陽極和陰極的電壓來控制它 是否發(fā)光。 圖 11 發(fā)光二極管原理圖 在 20 世紀(jì) 60 年代那段時(shí)間，美國人利用 PN 結(jié)單向?qū)щ娂捌浒l(fā)光的原理，進(jìn)而研制出了 LED 發(fā)光二極管。經(jīng)過數(shù)年的發(fā)展，人們研制了可以發(fā)其他顏色光的二極管，但并沒有研制出用于照明的白光。 LED 發(fā)光二極管在一開始的時(shí)候主要是被用在 儀器儀表上用來作為指示燈的作用，后來逐漸發(fā)展應(yīng)用到交通信號(hào)燈上和應(yīng)用于廣告服務(wù)的顯示屏上以及汽車指示燈等等。而隨著常年的發(fā)展，人們研制出了發(fā)藍(lán)色光的 LED，然后利用紅、黃、蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 藍(lán)三種光的 “ 混合 ” 后，在 1998 年制作出了發(fā)白色光的 LED 燈，為 LED 燈的發(fā)展迎來了新的篇章。 LED 燈相對(duì)于傳統(tǒng)燈具也具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)。第一它 高效節(jié)能 。 幾度電 能量就能夠讓LED 亮長達(dá)幾千小時(shí)，可謂絕對(duì)的低能耗。第二它 壽命 超長。 LED 燈的一般使用的 壽命 就可以高達(dá) 五萬 多個(gè) 小時(shí) ，而我們以前使用的 普通白熾燈 的 使用壽命 往往 僅 僅只能 有 使用 一千小時(shí) 左右。第三由于 LED 燈中 不含 有 紫外線和紅外線 等光線 ， 所以它不會(huì)產(chǎn)生 輻射 ，對(duì)人體沒有什么傷害。第四它 綠色環(huán)保 。 雖然我們現(xiàn)在 LED 燈我們到處可以見到，但是對(duì)于 LED 燈的道路還沒有走太遠(yuǎn) ， 它上面所應(yīng)用到的 技術(shù) 還不是很 成熟， 依然給我們提出了很多技術(shù)問題，有待我們進(jìn)一步解決。 現(xiàn)有 我們所使用的 LED 燈具 普遍存在的主要 具體問題有 以下幾種情況 ，燈 不亮 或者LED 發(fā)的 光 衰弱的比較嚴(yán)重，時(shí)間長了，其發(fā)的光不怎么看得見 ； LED 燈具 發(fā)光 所用的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及其發(fā)熱所造成的能量損耗 ， 能量的有效使用不太完美 等，掉蓋子（燈體外圍的二次透鏡）；掉底座（比如 E27base 部分掉了）；價(jià)格過高，不夠?qū)嵒荨? LED 顯示屏也是在這樣的背景，理念與優(yōu)勢(shì)下，逐步出現(xiàn)在人們的生活與工作當(dāng)中，扮演了一定的地位與角色。 LED 顯示屏主要是利用將很多的發(fā)光二極管通過共陽連接或者是共陰連接的電路連接方式，從而形成了由發(fā)光二極管組成的大面積的顯示屏，可以用來顯示文字、圖片等等。且可利用單片機(jī)技術(shù)加以控制。使其更加靈活，內(nèi)容可以隨意修改，可用于計(jì)算機(jī)屏幕同步，顯示方式也變幻多端。 單片機(jī)的背景和其應(yīng)用價(jià)值 單片 微型計(jì)算機(jī) 即我們所說的 單片機(jī)，是 一種 嵌入式 的 微 小單片應(yīng)用的 控制器（ Microcontroller Unit） 。單片機(jī) 不是 只能夠?qū)崿F(xiàn) 某一個(gè) 具體的 邏輯功能的 簡單的 芯片 ， 相反的，它內(nèi)部的電路非常復(fù)雜，它能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)微型計(jì)算機(jī)幾乎全部的功能，可謂功能強(qiáng)大 。 為了能夠?qū)?CPU、 RAM 隨機(jī)存儲(chǔ)器 、 ROM 只讀存儲(chǔ)器 、 I/O 端 口和 中斷系統(tǒng) 、 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功 各個(gè)模塊能夠集成應(yīng)用到小小的單片機(jī)中，從而使它的功能足夠 的強(qiáng)大，因此使用了 超大規(guī)模集成電路 技術(shù) ，從而實(shí)現(xiàn)了這個(gè)目標(biāo)。有的單片機(jī)型號(hào)除了上面的最基本的模塊，還集成了很多其他一些應(yīng)用模塊，比如 顯示驅(qū)動(dòng)電路、 脈寬調(diào)制 電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器 、 A/D 轉(zhuǎn)換器 等 等應(yīng)用模塊。但是，盡管單片機(jī)小小的身體中已經(jīng)容納了不少電路模塊，但是它 和計(jì)算機(jī) 比起來，還是 少了 很多的 外圍 電路，這些需要我們?cè)谑褂脝纹瑱C(jī)時(shí)根據(jù)需要自行連接片外電路進(jìn)一步完善單片機(jī)的微型系統(tǒng) 。 如圖給我們展示的是一個(gè)簡單蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 的單片機(jī)芯片實(shí)際圖： 圖 12 單片機(jī)芯片 單片機(jī) 是在上世紀(jì)的 1971 年 被科學(xué)家發(fā)明研制出來的 ， 它主要 經(jīng)歷了 以下三個(gè)主要的型號(hào) :SCM、 MCU、 SoC。在 早期 ，單片機(jī)發(fā)展為 SCM 階段。 SCM 就是我們通常所說的 單片微型計(jì)算機(jī) （ Single Chip Microputer）， 在這段發(fā)展時(shí)期，人們 主要是 在構(gòu)建一種體系結(jié)構(gòu)能夠更好的使用嵌入式系統(tǒng) 。 如 Intel 的 MCS48 系列 單片機(jī)。經(jīng)歷了第一段時(shí)期，第二段發(fā)展是其中，單片機(jī)進(jìn)入了 MCU 時(shí)期 。 MCU 就是人們通常所說的 微控制器 （ Micro Controller Unit）， 在這一發(fā)展的階段，人們不斷的追求 各種外圍 電路 與接口電路 來擴(kuò)展單片機(jī)構(gòu)成的小型系統(tǒng)所具有的能力，從而通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)更多的控制成為了這個(gè)階段人們追求的目標(biāo) 。 Philips 公司 在這個(gè)發(fā)展的階段， 將 MCS51 將 單片 機(jī) 迅速 高效的 發(fā)展 成為了單片的 微控制器 。 Intel 和 Philips 這兩家國際大公司在單片機(jī)的發(fā)展歷史中做出了偉大的 歷史 貢獻(xiàn) 。當(dāng)前趨勢(shì) 為 Soc 階段。 SoC 及我們所熟悉的 嵌入式系統(tǒng) (System on Chip）， 這個(gè)階段我們的而主要目標(biāo)就是希望能夠盡量多的在一個(gè)小小的芯片上構(gòu)建完 整的系統(tǒng)。 現(xiàn)在社會(huì)中的各種比較智能的機(jī)器，都是通過單片機(jī)的控制才能夠?qū)崿F(xiàn)的，現(xiàn)在我對(duì)其應(yīng)用做一個(gè)簡要的歸類： 1. 在智能儀器儀表上的應(yīng)用 在 智能 儀器儀表中 ，我們通過在其中加入單片機(jī)來控制， ， 從而 使 得這些原本普通的儀器儀表 具有了“智能” ， 從而 提高 了儀器 的自動(dòng)化程度和 測試的精度 ， 并且，我們還實(shí)現(xiàn)了 儀器儀表 電路、硬件結(jié)構(gòu)的巨大簡化 ， 價(jià)格從而大大的降低，使得這些智能儀器的使用更加的普及 。例如示波器 、頻譜 分析儀 等等。 現(xiàn)在我們從商場上買回來的家電普遍的使用了單片機(jī)來進(jìn)行控制 。 比如說 電飯 鍋 、洗衣機(jī) 等 單片機(jī) 不僅具有控制功能，它還能夠處理數(shù)據(jù) ， 所以我們可以通過使用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng) 的閉環(huán)反饋控制，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的 工作效率和 其生產(chǎn)的 產(chǎn)品的質(zhì)量 的大幅提高 。 現(xiàn)代電梯 的控制就是典型的例子 。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 模塊化 使用 我們通過 某些 具有 專用 功能的 單片機(jī) 來 設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)具有某些特定功能的模塊 ， 使人們可以很方面的將模塊直接拿過來用而不需要懂得模塊的具體構(gòu)成 。 單片機(jī) 應(yīng)用 醫(yī)用設(shè)備中 通過使用單片機(jī)也使得醫(yī)用設(shè)備更加的智能化，更加方面的供醫(yī)生分析患者的身體狀況。 醫(yī)用呼吸機(jī) 就是單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中應(yīng)用的典型的例子 。 單 片機(jī) 在現(xiàn)代社會(huì)中的應(yīng)用非常的廣泛 ，它還廣泛應(yīng)用于辦公自動(dòng)化領(lǐng)域、商業(yè)營銷領(lǐng)域、教育 、 國防航空航天等領(lǐng)域 ，通過它我們可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代產(chǎn)品的智能化，更方面人們的使用 。 第 節(jié) 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 美國在 LED 照明 領(lǐng)域的 的技術(shù) 研究及 開發(fā) 一直保持著世界的前列 ， 引領(lǐng)著全世界這個(gè)行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步 。 德國 OSRAM 公司號(hào) 在 LED 的生產(chǎn)這方面的能力也是很強(qiáng)大，其建造的生產(chǎn)線號(hào)稱全球第一 。 他們?cè)?LED 的制造領(lǐng)域一直追求能夠使得 LED 的使用壽命能夠得到大幅的增長，他們一直追求者這個(gè)目標(biāo)，并靠著在這方面取得的巨大進(jìn)步成為了世界第二大 LED 廠商 。臺(tái)灣 則是 通過引進(jìn)美國和日本 在 LED 這方面的 技術(shù)， 依靠著其價(jià)格低廉的勞動(dòng)力，逐漸成為了 世界上最大的 LED 生產(chǎn)基地。 目前，我國 也有數(shù)十 所 大學(xué) 和很多的 公司正在從事大功率 LED 燈 的研究和開發(fā)， 依靠著國家和社會(huì)的推動(dòng)， LED 燈 產(chǎn)業(yè) 在我國 也有了一定的使用前景和規(guī)模了，這 是值得我們慶幸的 。 同時(shí) ， 我們還在 藍(lán)光芯片 技術(shù)上取得了突破， 指標(biāo)已 經(jīng)能夠達(dá)到 國外中檔 的技術(shù)水平 了 。 另外，我們?cè)?LED 封裝技術(shù) 上也有了長足的進(jìn)步，與國外的差距已經(jīng)不像以前那樣大了 ， 我們總有一天會(huì) 在國際市場上占有 絕對(duì)的 份額。 目前，我國在 LED 照明行業(yè)的發(fā)展上還存在很多的問題，主要有以下幾點(diǎn)： (1)國內(nèi)在 LED 照明方面的 專利 太 少 ，還沒有能夠掌握這方面的核心技術(shù)。 (2)國外 LED 技術(shù)比中國高 。 (3)我國 LED 景觀照明無統(tǒng)一規(guī)劃 。 (4)我國 LED 戶外照明市場混亂 。 目前， LED 照明燈具在我國的市場已經(jīng)很有市場，隨著未來傳統(tǒng)燈具進(jìn)一步被 LED燈所代替， LED 照明燈具在我國的市場需求將進(jìn)一步擴(kuò)大。我們必須能夠跟得上 市場對(duì) LED 需求的快速增長 ，所以我們必須抓緊在 LED 照明燈具的進(jìn)一步研究，爭取取得在這個(gè)行業(yè)的核心技術(shù)。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 第 節(jié) 論文組織結(jié)構(gòu) 本文對(duì)電路進(jìn)行研究對(duì)比，對(duì)電路元器件進(jìn)行學(xué)習(xí)與分析，并查看了 LED 燈的發(fā)展歷史與市場分析的研究報(bào)告，以及單片機(jī)的原理與發(fā)展的文獻(xiàn)資料，在前人的經(jīng)驗(yàn)與總結(jié)下，對(duì)單片機(jī)控制，以及電路原理上進(jìn)行研究，對(duì) C 語言程序控制進(jìn)行學(xué)習(xí)與實(shí)踐。經(jīng)過畫原理圖，編程，電路焊接，檢測與查錯(cuò)等過程，完成 LED 燈顯示屏作品，并在本文中對(duì)其過程，其原理，及其結(jié)果進(jìn)行闡述與分析。 我的畢業(yè)論文主要分為五個(gè)章節(jié)，下面我將簡單的介紹每章的主要內(nèi)容，分析如下： 第一章緒論。講述了課題內(nèi)容，與研究的意義。通過查找資料與對(duì)其的學(xué)習(xí)，對(duì) LED燈的發(fā)展歷史及原理與單片機(jī)的原理及發(fā)展等方面進(jìn)行簡單描述。 并且我還 對(duì) LED 在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀與前景做了簡要的分析。并對(duì)本文所研究的內(nèi)容做了可行性分析，并給出了我寫此論文的主要思路。 第二章硬件設(shè)計(jì)。在基本電 路的構(gòu)想下，對(duì)電路原理圖進(jìn)行具體的方案設(shè)計(jì)，對(duì)各方案進(jìn)行對(duì)比與篩選。經(jīng)過研究與對(duì)比，確定所用的元器件，以及電路的基本構(gòu)想。同時(shí)我還對(duì)很多元器件的資料進(jìn)行了更進(jìn)一步學(xué)習(xí)，通過芯片資料中提供的參數(shù)，來選擇到底選擇那些芯片合理。同時(shí)我還學(xué)習(xí)了一些基本的電路結(jié)構(gòu)以使得我設(shè)計(jì)的電路結(jié)構(gòu)更加的完美。 第三章軟件設(shè)計(jì)。經(jīng)過學(xué)習(xí)與研究，掌握多種字模研究編寫的方案。設(shè)計(jì)程序與軟件，畫出軟件的方框圖與流程圖，并根據(jù)圖進(jìn)行程序編寫，然后進(jìn)行分析和檢測。 第四章焊接。對(duì)焊接過程，問題及解決，以及焊接結(jié)束后的檢測等環(huán)節(jié)進(jìn)行闡述。 總 結(jié)與