【正文】 Ev) ,其與發(fā)光波長(zhǎng) λ(nm) 的關(guān)系為 λ= 1239. 6PEg。 由鎵（ Ga）與砷（ AS）、磷（ P）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見(jiàn)光，因而可以用來(lái)制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字徐州工程學(xué)院畢業(yè) 論文 2 或數(shù)字顯示。它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè) PN 結(jié)組成，也具有單向?qū)щ?性。當(dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從 P區(qū)注入到 N 區(qū)的空穴和由 N 區(qū)注入到 P 區(qū)的電子，在 PN 結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與 N 區(qū)的電子和 P 區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長(zhǎng)越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。 發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約 5 伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時(shí)必須串聯(lián)限流電阻以控制通過(guò)管子的電流。限流電阻 R 可用下式計(jì)算： R＝（ E－ UF）／ IF 式中 E 為電源電壓， UF 為 LED 的正向壓降， IF 為 LED 的一般工作電流。發(fā)光二 極管的兩根引線中較長(zhǎng)的一根為正極，應(yīng)按電源正極。 發(fā)光二極管的特點(diǎn)是：工作電壓很低（有的僅一點(diǎn)幾伏）；工作電流很小（有的僅零點(diǎn)幾毫安即可發(fā)光）；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長(zhǎng)；通過(guò)調(diào)制通過(guò)的電流強(qiáng)弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強(qiáng)弱。由于有這些特點(diǎn)，發(fā)光二極管在一些光電控制設(shè)備中用作光源，在許多電子設(shè)備中用作信號(hào)顯示器。 LED 顯示屏 是一種通過(guò)控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，用來(lái)顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)、行情、視頻、錄像信號(hào)等各種信息的顯示屏幕。 LED 顯示屏分為圖文顯示屏和視頻顯示屏，均由 LED 矩陣塊組成 。圖文顯示屏可與計(jì)算機(jī)同步顯示漢字、英文文本和圖形；視頻顯示屏采用微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，圖文、圖像并茂，以實(shí)時(shí)、同步、清晰的信息傳播方式播放各種信息，還可顯示二維、三維動(dòng)畫(huà)、錄像、電視、 VCD 節(jié)目以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況。 LED 顯示屏顯示畫(huà)面色彩鮮艷，立體感強(qiáng)，靜如油畫(huà)，動(dòng)如電影，廣泛應(yīng)用于車(chē)站、碼頭、機(jī)場(chǎng)、商場(chǎng)、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場(chǎng)、建筑市場(chǎng)、拍賣(mài)行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場(chǎng)所。 它的優(yōu)點(diǎn)：亮度高、工作電壓低、功耗小、微型化、易與集成電路匹配、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、耐沖擊、性能穩(wěn)定。 課題來(lái)源及研究意義 隨 著 LED 技術(shù)的不斷發(fā)展以及 LED 在低功耗、長(zhǎng)壽命、環(huán)保等方面的優(yōu)勢(shì)， LED 應(yīng)用領(lǐng)域逐漸增多。同時(shí)，許多國(guó)家在看到 LED 巨大的市場(chǎng)潛力后，紛紛出臺(tái)各項(xiàng)鼓勵(lì)措施大力推動(dòng) LED 在各領(lǐng)域中的應(yīng)用。目前， LED 的應(yīng)用已經(jīng)從最初的指示燈應(yīng)用轉(zhuǎn)向更具發(fā)展?jié)摿Φ娘@示屏，景觀照明、背光源、汽車(chē)車(chē)燈、交通燈、照明等領(lǐng)域， LED 應(yīng)用正呈現(xiàn)出多樣化發(fā)展趨勢(shì)。 LED 器件技術(shù)和性能不斷提高，電子技術(shù)發(fā)展日新月異，這也為L(zhǎng)ED 顯示屏產(chǎn)品的技術(shù)深化和提高帶來(lái)良好的基礎(chǔ)。同時(shí) LED 顯示在社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，因此， LED 顯示市 場(chǎng)發(fā)展前景樂(lè)觀。深化技術(shù)內(nèi)涵，豐富產(chǎn)品體系，產(chǎn)品多元化，突出主導(dǎo)產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)將是 LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)。 徐州工程學(xué)院畢業(yè) 論文 3 尤其是 LED 點(diǎn)陣顯示的應(yīng)用尤為廣泛，隨著信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展， LED 顯示作為信息傳播的一種重要手成為現(xiàn)代信息化社會(huì)的一個(gè)閃亮標(biāo)志。近年 LED 顯示已廣泛應(yīng)用于室內(nèi)、外需要進(jìn)行服務(wù)內(nèi)容和服務(wù)宗旨宣傳的公眾場(chǎng)所如電信、郵政大廳、營(yíng)業(yè)部、車(chē)站、機(jī)場(chǎng)、港口、體育場(chǎng)館等信息的發(fā)布，政府機(jī)關(guān)政策 ,政令的發(fā)布 ,各類(lèi)市場(chǎng)行情信息的發(fā)布和宣傳等。而且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 LED 點(diǎn)陣顯示被應(yīng)用到大、中、小屏幕顯示器：各種廣 告牌、體育記分牌、金融、交通指示牌等，分為全色、三色、單色顯示屏。 目前 LED 電子顯示屏的顯示向更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光均勻、更高的可靠性、全色化、多媒體方向發(fā)展，系統(tǒng)的運(yùn)行，操作與維護(hù)也向集化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展。從 LED顯示屏需求上，市場(chǎng)上不僅需要像大屏幕的這樣大型的顯示屏，也需要根據(jù)不同場(chǎng)地配置不同規(guī)格的小型顯示屏以及相對(duì)簡(jiǎn)單的文字顯示屏。 設(shè)計(jì)一個(gè) LED 顯示屏控制器，具有動(dòng)態(tài)漢字顯示的功能；顯示屏亮度以在正常光照條件下能看清漢字。鑒此，本畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一個(gè)以單片機(jī) AT89C51 為 控制器的點(diǎn)陣LED 顯示屏控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用單片機(jī)硬件以及軟件程序結(jié)合的方式 ,以硬件電路作為驅(qū)動(dòng)電路。 論文主要工作 論文 主要介紹了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)這三個(gè)部分 。在各個(gè)章節(jié) ，分別對(duì)其進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹。 第一章 詳細(xì)的介紹了發(fā)光二極管（ LED）和點(diǎn)陣 LED 顯示屏 工作原理，課題的來(lái)源及研究意義， LED 有 亮度高、工作電壓低、功耗小、微型化、易與集成電路匹配、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、耐沖擊、性能穩(wěn)定 等諸多優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用也日益廣泛。 第二章主要介紹系統(tǒng)基本組成及工作原理，選擇了動(dòng)態(tài)掃描的 驅(qū)動(dòng)顯示方法 ；對(duì)系統(tǒng)選用的主要元器件 AT89C5 74HC15 74HC595 進(jìn)行了適當(dāng)?shù)慕榻B。 第三章介紹了系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)，先簡(jiǎn)單的敘述了 8x8LED 點(diǎn)整模塊的工作原理和內(nèi)部電路圖。然后講述了驅(qū)動(dòng)電路，分為行和列驅(qū)動(dòng)電路，以及它們?nèi)绾螌?shí)現(xiàn)漢字的動(dòng)態(tài)顯示。 第四章詳細(xì)敘述了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)， 程序設(shè)計(jì)主要包括主程序、延時(shí)程序、發(fā)一個(gè)字節(jié)程序、顯示程序。 對(duì)其中的主要程序，繪制了相對(duì)應(yīng)的流程圖，明了的顯示了所需編寫(xiě)軟件的工作流程。還有對(duì)編寫(xiě)完成后的程序進(jìn)行調(diào)試，在 Keil 下進(jìn)行編譯、連接，形成 單片機(jī) 可執(zhí)行的二 進(jìn)制文件。 第五章簡(jiǎn)要的分析了仿真中出現(xiàn)的幾種問(wèn)題，然后對(duì)其原因講解，一點(diǎn)一點(diǎn)排除出現(xiàn)的問(wèn)題，最后得到了所想要的結(jié)果。徐州工程學(xué)院畢業(yè) 論文 1 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 根據(jù) LED 顯示屏控制系統(tǒng)的應(yīng)用以及顯示設(shè)備驅(qū)動(dòng)的具體要求，本章設(shè)計(jì)了 LED 文字顯示屏的體系結(jié)構(gòu)和工作流程。 系統(tǒng)基本組成及工作原理 系統(tǒng)的大體結(jié)構(gòu)圖如如圖 21 所示，圖文顯示屏的硬件模塊基本結(jié)構(gòu)可以分為屏體和控制器和驅(qū)動(dòng)器三大部分： 21系統(tǒng)框圖 屏體部分主要是 8 個(gè) 8 8 的 LED 點(diǎn)陣組成的 16 32 的 LED 點(diǎn)陣和行列驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。不論是圖形還 是文字，都是控制與組成這些圖形或文字的各個(gè)點(diǎn)所在的位置相對(duì)應(yīng)的LED 器件發(fā)光。根據(jù)屏幕所需的平面面積大小，選擇一定數(shù)量的 LED。用點(diǎn)陣方式構(gòu)成圖形或文字，是非常靈活的，可以根據(jù)需要任意組合和變化，只要設(shè)計(jì)好合適的 數(shù)據(jù)文件，每個(gè) LED 發(fā)光器件占據(jù)數(shù)據(jù)中的一位，通過(guò)對(duì)點(diǎn)陣上全部的 LED 進(jìn)行控制，在需要該 LED器件發(fā)光時(shí)，數(shù)據(jù)中相應(yīng)的位填 1，否則填 0，這樣依照所需顯示的圖形文字，按顯示屏的各行各列逐點(diǎn)填寫(xiě)顯示數(shù)據(jù)，就可以構(gòu)成一個(gè)顯示數(shù)據(jù)文件，得到比較滿意的顯示效果。 由于文字的顯示點(diǎn)陣格式比較規(guī)范，可以采用現(xiàn)行計(jì) 算機(jī)通用的字庫(kù)字模，如漢字的宋體、楷體和黑體等多種可供選擇的方案；其大小也可以有 16 1 24 2 32 348 48 等不同規(guī)格。因?yàn)楸敬萎厴I(yè)設(shè)計(jì)使用的四個(gè) 8 8 的 LED 點(diǎn)陣組成一個(gè) 16 16 得LED 點(diǎn)陣，然后通過(guò)級(jí)聯(lián)，把兩個(gè) 16 16 的 LED 連在一起組成了 16 32 的 LED 點(diǎn)整 ，分別顯示漢字，所以仍然可以使用 16 16 的字模。字體選擇了在 16 16 規(guī)格下，顯示的比較清晰、容易識(shí)別的宋體。 從理論上說(shuō)，不論顯示圖形還是文字，只要控制與組成這些圖形或文字的各個(gè)點(diǎn)所在的位置相對(duì)應(yīng)的 LED 器件發(fā)光， 就可以得到我們想要的顯示結(jié)果，這種同時(shí)控制各個(gè)發(fā)光點(diǎn)亮滅的方法稱(chēng)為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示方式。 16ｘ 32 的點(diǎn)陣共有 512 個(gè)發(fā)光二極管，顯然單片機(jī)沒(méi)有這么多的端口，如果我采用鎖存器來(lái)擴(kuò)展端口，按 8 位的鎖存器來(lái)計(jì)算， 16ｘ 32 的點(diǎn)陣需要 512/8=64 個(gè)鎖存器。這個(gè)數(shù)字很龐大，因?yàn)槲覀儍H僅是 16ｘ 32 的點(diǎn)陣，在實(shí)際應(yīng)用中的顯示屏往往要大得多，這樣在鎖存器上花的成本將是一個(gè)很龐大的數(shù)字。因此在實(shí)際應(yīng)用中的顯示屏幾乎都不采用這種設(shè)計(jì)，而采用另外一種稱(chēng)為動(dòng)態(tài)掃描的顯示方法。動(dòng)態(tài)掃描的意思簡(jiǎn)單地說(shuō)就是逐行輪流點(diǎn)亮，這樣掃描驅(qū)動(dòng)電 路就可以實(shí)現(xiàn)多行（比如 16行）的同名列共用一套驅(qū)動(dòng)器。具體就 16ｘ 32 的點(diǎn)陣來(lái)說(shuō)，把所有同 1 行的發(fā)光管的陽(yáng)極連在一起，把所有同 1 列的發(fā)光管的陰極連在一起（共陽(yáng)極的接法），先送出對(duì)應(yīng)第一行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第 1 行使其燃亮一定時(shí)間，然后熄滅；再送出第二單片機(jī) 行列驅(qū)動(dòng)器 LED點(diǎn)陣顯示屏 徐州工程學(xué)院畢業(yè) 論文 2 行的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第 2 行使其燃亮相同的時(shí)間，然后熄滅；以此類(lèi)推，第 16 行之后，又重新燃亮第 1 行，反復(fù)輪回。當(dāng)這樣輪回的速度足夠快（每秒 24 次以上），由于人眼的視覺(jué)暫留現(xiàn)象，就能夠看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形了。 采用掃描方式進(jìn)行顯示時(shí)，每一行有一個(gè)行 驅(qū)動(dòng)器，各行的同名列共用一個(gè)驅(qū)動(dòng)器。顯示數(shù)據(jù)通常存儲(chǔ)在單片機(jī)的存儲(chǔ)器中，按 8 位一個(gè)字節(jié)的形式順序排放。顯示時(shí)要把一行中各列的數(shù)據(jù)都傳送到相應(yīng)的列驅(qū)動(dòng)器上去，這就存在一個(gè)顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?wèn)題。從控制電路到列驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并列方式或串行方式。顯然，采用并行方式時(shí)，從控制電路到列驅(qū)動(dòng)器的線路數(shù)量大，相應(yīng)的硬件數(shù)目多。當(dāng)列數(shù)很多時(shí)，并列傳輸?shù)姆桨甘遣豢扇〉摹? 采用串行傳輸?shù)姆椒?，控制電路可以只用一根信?hào)線，將列數(shù)據(jù)一位一位傳往列驅(qū)動(dòng)器，在硬件方面無(wú)疑是十分經(jīng)濟(jì)的。但是，串行傳輸過(guò)程較長(zhǎng)，數(shù)據(jù)按順序一位一位地 輸出給列驅(qū)動(dòng)器，只有當(dāng)一行的各列數(shù)據(jù)都以傳輸?shù)轿恢?，這一行的各列才能并行地進(jìn)行顯示。這樣，對(duì)于一行的顯示過(guò)程就可以分解成列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備（傳輸）和列數(shù)據(jù)顯示兩部分。對(duì)于串行傳輸方式來(lái)說(shuō)，列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時(shí)間可能相當(dāng)長(zhǎng)，在行掃描周期確定的情況下留給行顯示的時(shí)間就太少了，以致影響到 LED 的亮度。 解決串行傳輸中列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和列數(shù)據(jù)顯示的時(shí)間矛盾問(wèn)題，可以采用重疊處理的方法。即在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時(shí)，傳送下一列數(shù)據(jù)。為了達(dá)到重疊處理的目的，列數(shù)據(jù)的顯示就需要具有所存功能。經(jīng)過(guò)上述分析，就可以歸納出列驅(qū)動(dòng)器電路應(yīng)具有的功能。對(duì)于列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備來(lái)說(shuō)，它應(yīng)能實(shí)現(xiàn)串入并處的移位功能；對(duì)于列數(shù)據(jù)顯示來(lái)說(shuō)，應(yīng)具有并行鎖存的功能。這樣，本行已準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)打入并行鎖存器進(jìn)行顯示時(shí)，串并移位寄存器就可以準(zhǔn)備下一行的列數(shù)據(jù)，而不會(huì)影響本行的顯示。 控制器部分主要是單片機(jī)及其外圍電路。由 16 行 32 列組成的 16 32 圖文顯示屏其 LED 發(fā)光器件數(shù)量相當(dāng)大，不宜使用靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)電路，而采用多行的同名列共用一套列驅(qū)動(dòng)器?？刂齐娐坟?fù)責(zé)有序的選通各行，在選通每一列之前還要把該列各行的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好。這樣，這一行上的 LED 發(fā)光器件就可以根據(jù)列數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。這種時(shí)序 控制電路，一般都采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。 圖 22 系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu) AT89C51 移位寄器 74 HC5951 移位寄器 74 HC5952 移位寄器 74 HC5953 移位寄器 74 HC5954 4— 16譯碼器74HC 154 8x8 LED 1,2 8x8 LED 3,4 8x8 LED 5,6 8x8 LED 7,8 徐州工程學(xué)院畢業(yè) 論文 3 控制電路采用單片機(jī)，主要負(fù)責(zé)控制存儲(chǔ)顯示數(shù)據(jù)模塊、安排控制信號(hào)的定時(shí)與順序、控制驅(qū)動(dòng) LED 顯示點(diǎn)陣的電路等。驅(qū)動(dòng)電路，則分為行驅(qū)動(dòng)電路和列驅(qū)動(dòng)電路，用來(lái)驅(qū)動(dòng)LED 顯示點(diǎn)陣。綜上所述，系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)如圖 22 所示。 系統(tǒng)的主要元器件介紹 AT89C51 簡(jiǎn)介 AT89C51 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4K bytes 的可反 復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器（ PEROM）和 128bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ ROM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲(chǔ)單元。功能強(qiáng)大 AT89C51 單片機(jī)可提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 AT89C51 主要性能參數(shù) 與 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 4K 字節(jié)可重擦寫(xiě) Flash 閃速存儲(chǔ)器 1000 次擦寫(xiě)周期 全靜態(tài)操作： 0Hz24MHz 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 128 8 字節(jié)內(nèi)部 RAM 32 個(gè)可編程 I/O 口線 2 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 6 個(gè)中斷源 可編程串行 UART 通道 低功率空閑和掉電模式 AT89C51 功能特性概述 AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4K 字節(jié) Flash 閃速存儲(chǔ)器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個(gè)I/0 口線，兩個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)， AT89C51 可將至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串 行通信口及