【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 蘇州大學本科生畢業(yè)設(shè)計（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)計我所研究的課題是使用單片機進行控制的 LED 顯示屏顯示中文設(shè)計。應用 C 語言程序編程的方法來控制 51 單片機進而對 LED 顯示屏進行控制，實現(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單片機端口的使用數(shù)目，同時 LED顯示屏采用驅(qū)動芯片進行供電。外電路與單片機連接后，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 的點陣組成。由 4 塊 8*8 的點陣組成一個 16*16 的點陣來形成一個漢字，最終由 5 塊 16*16 的點陣組成 5 個部分，最終形成 “ 軌道學院歡迎你 ” 。這幾個文字能夠動態(tài)滾動，可以左右、上下移動。 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 60 年代那段時間，美國人利用 PN 結(jié)單向?qū)щ娂捌浒l(fā)光的原理，進而研制出了 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)展應用到交通信號燈上和應用于廣告服務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)藍色光的 LED，然后利用紅、黃、蘇州大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 藍三種光的 “ 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 燈相對于傳統(tǒng)燈具也具有相當大的優(yōu)勢。第一它 高效節(jié)能 。 幾度電 能量就能夠讓LED 亮長達幾千小時，可謂絕對的低能耗。第二它 壽命 超長。 LED 燈的一般使用的 壽命 就可以高達 五萬 多個 小時 ，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 左右。第三由于 LED 燈中 不含 有 紫外線和紅外線 等光線 ， 所以它不會產(chǎn)生 輻射 ，對人體沒有什么傷害。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，但是對于 LED 燈的道路還沒有走太遠 ， 它上面所應用到的 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 衰弱的比較嚴重，時間長了，其發(fā)的光不怎么看得見 ； LED 燈具 發(fā)光 所用的能量遠遠不及其發(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)勢下，逐步出現(xiàn)在人們的生活與工作當中，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，可用于計算機屏幕同步，顯示方式也變幻多端。 單片機的背景和其應用價值 單片 微型計算機 即我們所說的 單片機，是 一種 嵌入式 的 微 小單片應用的 控制器（ Microcontroller Unit） 。單片機 不是 只能夠?qū)崿F(xiàn) 某一個 具體的 邏輯功能的 簡單的 芯片 ， 相反的，它內(nèi)部的電路非常復雜，它能夠?qū)崿F(xiàn)一個微型計算機幾乎全部的功能，可謂功能強大 。 為了能夠?qū)?CPU、 RAM 隨機存儲器 、 ROM 只讀存儲器 、 I/O 端 口和 中斷系統(tǒng) 、 定時器/計數(shù)器等功 各個模塊能夠集成應用到小小的單片機中，從而使它的功能足夠 的強大，因此使用了 超大規(guī)模集成電路 技術(shù) ，從而實現(xiàn)了這個目標。有的單片機型號除了上面的最基本的模塊，還集成了很多其他一些應用模塊，比如 顯示驅(qū)動電路、 脈寬調(diào)制 電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器 、 A/D 轉(zhuǎn)換器 等 等應用模塊。但是，盡管單片機小小的身體中已經(jīng)容納了不少電路模塊，但是它 和計算機 比起來，還是 少了 很多的 外圍 電路，這些需要我們在使用單片機時根據(jù)需要自行連接片外電路進一步完善單片機的微型系統(tǒng) 。 如圖給我們展示的是一個簡單蘇州大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 的單片機芯片實際圖： 圖 12 單片機芯片 單片機 是在上世紀的 1971 年 被科學家發(fā)明研制出來的 ， 它主要 經(jīng)歷了 以下三個主要的型號 :SCM、 MCU、 SoC。在 早期 ，單片機發(fā)展為 SCM 階段。 SCM 就是我們通常所說的 單片微型計算機 （ Single Chip Microputer）， 在這段發(fā)展時期，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。經(jīng)歷了第一段時期，第二段發(fā)展是其中，單片機進入了 MCU 時期 。 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 來擴展單片機構(gòu)成的小型系統(tǒng)所具有的能力，從而通過單片機實現(xiàn)更多的控制成為了這個階段人們追求的目標 。 Philips 公司 在這個發(fā)展的階段， 將 MCS51 將 單片 機 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的發(fā)展歷史中做出了偉大的 歷史 貢獻 。當前趨勢 為 Soc 階段。 SoC 及我們所熟悉的 嵌入式系統(tǒng) (System on Chip）， 這個階段我們的而主要目標就是希望能夠盡量多的在一個小小的芯片上構(gòu)建完 整的系統(tǒng)。 現(xiàn)在社會中的各種比較智能的機器，都是通過單片機的控制才能夠?qū)崿F(xiàn)的，現(xiàn)在我對其應用做一個簡要的歸類： 1. 在智能儀器儀表上的應用 在 智能 儀器儀表中 ，我們通過在其中加入單片機來控制， ， 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 的自動化程度和 測試的精度 ， 并且，我們還實現(xiàn)了 儀器儀表 電路、硬件結(jié)構(gòu)的巨大簡化 ， 價格從而大大的降低，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來進行控制 。 比如說 電飯 鍋 、洗衣機 等 單片機 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來實現(xiàn)系統(tǒng) 的閉環(huán)反饋控制，從而實現(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 。 蘇州大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 模塊化 使用 我們通過 某些 具有 專用 功能的 單片機 來 設(shè)計 實現(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 應用 醫(yī)用設(shè)備中 通過使用單片機也使得醫(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 就是單片機在醫(yī)用設(shè)備中應用的典型的例子 。 單 片機 在現(xiàn)代社會中的應用非常的廣泛 ，它還廣泛應用于辦公自動化領(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)著全世界這個行業(yè)的發(fā)展和進步 。 德國 OSRAM 公司號 在 LED 的生產(chǎn)這方面的能力也是很強大，其建造的生產(chǎn)線號稱全球第一 。 他們在 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目標，并靠著在這方面取得的巨大進步成為了世界第二大 LED 廠商 。臺灣 則是 通過引進美國和日本 在 LED 這方面的 技術(shù)， 依靠著其價格低廉的勞動力，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 和很多的 公司正在從事大功率 LED 燈 的研究和開發(fā)， 依靠著國家和社會的推動， 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 ， 我們還在 藍光芯片 技術(shù)上取得了突破， 指標已 經(jīng)能夠達到 國外中檔 的技術(shù)水平 了 。 另外，我們在 LED 封裝技術(shù) 上也有了長足的進步，與國外的差距已經(jīng)不像以前那樣大了 ， 我們總有一天會 在國際市場上占有 絕對的 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： (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)燈具進一步被 LED燈所代替， LED 照明燈具在我國的市場需求將進一步擴大。我們必須能夠跟得上 市場對 LED 需求的快速增長 ，所以我們必須抓緊在 LED 照明燈具的進一步研究，爭取取得在這個行業(yè)的核心技術(shù)。 蘇州大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 第 節(jié) 論文組織結(jié)構(gòu) 本文對電路進行研究對比，對電路元器件進行學習與分析，并查看了 LED 燈的發(fā)展歷史與市場分析的研究報告，以及單片機的原理與發(fā)展的文獻資料，在前人的經(jīng)驗與總結(jié)下，對單片機控制，以及電路原理上進行研究，對 C 語言程序控制進行學習與實踐。經(jīng)過畫原理圖，編程，電路焊接，檢測與查錯等過程，完成 LED 燈顯示屏作品，并在本文中對其過程，其原理，及其結(jié)果進行闡述與分析。 我的畢業(yè)論文主要分為五個章節(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。通過查找資料與對其的學習，對 LED燈的發(fā)展歷史及原理與單片機的原理及發(fā)展等方面進行簡單描述。 并且我還 對 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。在基本電 路的構(gòu)想下，對電路原理圖進行具體的方案設(shè)計，對各方案進行對比與篩選。經(jīng)過研究與對比，確定所用的元器件，以及電路的基本構(gòu)想。同時我還對很多元器件的資料進行了更進一步學習，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。同時我還學習了一些基本的電路結(jié)構(gòu)以使得我設(shè)計的電路結(jié)構(gòu)更加的完美。 第三章軟件設(shè)計。經(jīng)過學習與研究，掌握多種字模研究編寫的方案。設(shè)計程序與軟件，畫出軟件的方框圖與流程圖，并根據(jù)圖進行程序編寫，然后進行分析和檢測。 第四章焊接。對焊接過程，問題及解決，以及焊接結(jié)束后的檢測等環(huán)節(jié)進行闡述。 總 結(jié)與