【正文】 指導(dǎo)教師 (簽章 ) 評(píng) 閱 人 評(píng) 語(yǔ) 評(píng) 閱 人 (簽章 ) 成 績(jī) 答辯委員會(huì)主任 (簽章 ) 年 月 日第 Ⅱ 頁(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 題 目 高性價(jià)比 LED 顯示屏開發(fā) 本論文的目的、意義 LED 顯示屏是集光電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和視頻技術(shù)為一體的高科技產(chǎn)品。在鐵路民航、體育場(chǎng)館、會(huì)議廳、高速公路、廣場(chǎng)、大型商場(chǎng)、證券市場(chǎng)以及多種監(jiān)控調(diào)度中得到了廣泛的應(yīng)用。 第 Ⅲ 頁(yè) 論文各部分內(nèi)容及時(shí)間分配：（共 10 周） 第一部分 整體構(gòu)思，收集查閱資料，調(diào)研 (1 周 ) 第二部分 設(shè)計(jì)控制卡硬件 (1 周 ) 第三部分 繪制原理圖 (1 周 ) 第四部分 研究算法 (3 周 ) 第五部分 編寫軟件 (3周 ) 第六部分 畢業(yè)論文撰寫、裝訂 (1周 ) 評(píng)閱及答辯 (1周 ) 備 注 答辯前應(yīng)向指導(dǎo)老師交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書（書面文檔應(yīng)不少于 2萬(wàn) 8千個(gè)漢字）和電子文檔（含畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書及應(yīng)用軟件）。與其他類型控制卡相比，在成本和某些技術(shù)上有具有自己的優(yōu)勢(shì) 。利用 C 語(yǔ)言編寫單片機(jī)顯示部分程序時(shí)，盡量避免采用循環(huán)調(diào)用指令，也加快了 LED控制卡的數(shù)據(jù)輸出速度 。 關(guān)鍵詞 ： LED；硬件；軟件 ； 優(yōu)化 ； 高性價(jià)比。隨著電子工業(yè)的快速發(fā)展，在 60年代，顯示技術(shù)得到迅速發(fā)展，人們研究出 PDP激光顯示等離子顯示板、 LCD液晶顯示器、發(fā)光二極管 LED、電致變色顯示 ECD、電泳顯示 EPID等多種技術(shù)。目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性和發(fā)光密度、發(fā)光均勻性、全色化發(fā)展。據(jù)調(diào)查顯示，人們接受的信息有 2/3的信息是通過(guò)眼睛取得的。如今，一種全固態(tài)發(fā)光器件 —— 半導(dǎo)體發(fā)光二極管（ LED）和有機(jī)物發(fā)光二極管（ OLED）已率先在特殊照明領(lǐng)域大顯身手 ，在進(jìn)一步提高電光轉(zhuǎn)換效率、降低成本后，將成為通用照明領(lǐng)域節(jié)能的有效技術(shù)途徑。一場(chǎng)搶占半導(dǎo)體照明新興產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)的爭(zhēng)奪戰(zhàn)，已經(jīng)在全球打響。這種燈的神奇之處在于：低壓供電、使用壽命長(zhǎng)，既可以有選擇地發(fā)出紅、綠、藍(lán)光，也可以發(fā)出白光，而且十分節(jié)電。 早在 40年前，研究人員就在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，給封裝在透明環(huán)氧樹脂中的半導(dǎo)體晶體通電時(shí)，電流驅(qū)使負(fù)電子進(jìn)入帶正電的空穴并釋放能量，生成光子，發(fā)出紅光或綠光，但發(fā)光十分微弱，只能用于電子鐘或是計(jì)算器上；直到磷化鋁鎵銦半導(dǎo)體出現(xiàn)后才發(fā)出比較明亮的紅光來(lái)。按照每年增長(zhǎng) 5％計(jì)算，到 2020年，照明用電可達(dá) 3225億度。 在美國(guó)能源部設(shè)立的半導(dǎo)體照明國(guó)家研究項(xiàng)目中，給固態(tài)照明描繪了美好的前景： 2020年有 55％的白熾燈、熒光燈被取代， 2025年使美國(guó)照明用電（現(xiàn)為 6000億度）減少一半；從 2020年到 2020年，使用固態(tài)照明可累計(jì)減排 ，少建 133座 100萬(wàn)千瓦的電站，節(jié)約開支 1150億美元，形成每年 500億美元的光源產(chǎn)業(yè)，還帶來(lái)數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的高質(zhì)量工作機(jī)會(huì)。 固態(tài)照明發(fā)展強(qiáng)勁：中國(guó)科學(xué)院早在上世紀(jì) 60 年代就開展發(fā)光科學(xué)的研究， 80 年代走向生產(chǎn)，直到本世紀(jì)初才形成規(guī)模。去年，大連路明集團(tuán)建立的我國(guó)第一家生產(chǎn)高品質(zhì)發(fā)光二極管的大連路美芯片科技有限公司投產(chǎn)，使我國(guó)成為繼美、日之后第三個(gè)擁有 LED 核心技術(shù)并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的國(guó)家，還并購(gòu)了世界 LED 四強(qiáng)之一 — 美國(guó) AXT 公司的光事業(yè)部，使我國(guó)的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)跨入世界的前列。飛利浦表示， Luxeon LED 背光系統(tǒng)同時(shí)適用于個(gè)人電腦用液晶顯示器及液晶電視產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于圖形藝術(shù)、出版、 CAD/CAM、醫(yī)學(xué)和高清晰度視頻編輯等領(lǐng)域。 在亞洲，日本和韓國(guó)的一些公司正在開發(fā) LED 顯示器，由于數(shù)量都不大，目前的生產(chǎn)成本非常高。 LED 在我國(guó)的發(fā)展 2020 年 6 月，在照明領(lǐng)域我國(guó)也由科技部在 “863”計(jì)劃的支持下，及時(shí)啟動(dòng)了 “國(guó)家半導(dǎo)體照明工程 ”。 2020 年我國(guó)發(fā)光二極管（ LED）生產(chǎn)企業(yè)數(shù)達(dá) 420 家，員工 3 萬(wàn)余人，產(chǎn)量 150 多億支，產(chǎn)值 80 多億元； 2020 年產(chǎn)量達(dá) 200 億只，產(chǎn)值 100多億元，增速超過(guò) 30％，其中超高亮度發(fā)光二極管產(chǎn)量幾十億只，增速超過(guò) 50％。裝飾景觀照明是目前 LED 照明的主要應(yīng)用市場(chǎng)，在我國(guó)發(fā)展也較為成熟，已經(jīng)有一部分城市在城市亮化工程中采用了 LED 照明產(chǎn)品。但汽車領(lǐng)域的準(zhǔn)入和門檻較高，在我國(guó)還需要一個(gè)過(guò)程。隨著 LED 材料技術(shù)和工藝的提升， LED 顯示屏以突出的優(yōu)勢(shì)成為平板顯示的主流產(chǎn)品之一，并在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，主要包括： 1. 證券交易、金融信息顯示。 3. 港口、車站旅客引導(dǎo)信息顯示。 5. 道路交通信息顯示。 7. 郵政、電信、商場(chǎng)購(gòu)物中心等服務(wù)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)宣傳及信息顯示。大型 LED 顯示屏越來(lái)越普遍的用于公共和政治目的的視頻直播，如在我國(guó)建國(guó) 50 周年大慶、世界各地的新千年慶典等重大節(jié)日中，大型 LED 顯示屏在播放實(shí)況和廣告信息發(fā)布方面發(fā)揮了卓越的作用。 把紅色和綠第 6 頁(yè) 色的 LED放在一起作為一個(gè)像 素制作的顯示屏叫雙基色屏或偽彩色屏；把紅、綠、藍(lán)三種 LED管放在一起作為一個(gè)像素的顯示屏叫三基色屏或全彩屏。在 當(dāng)前的技術(shù)水平下， 256級(jí)灰度的圖像，顏色過(guò)渡已十分柔和，圖像還原效果比較令人滿意。而藍(lán)色和純綠色 LED的開發(fā)已經(jīng)達(dá)到了實(shí)用階段。 LED的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色化方向發(fā)展。 LED 顯示屏分類 1． 按顯示器件分類 LED數(shù)碼顯示屏：顯示器件為 7段碼數(shù)碼管，適于制作時(shí)鐘屏、利率屏等，顯示數(shù)字的電子顯示屏。 室外屏面積一般從幾平米到幾十甚至上百平米，點(diǎn)密度較稀 (多為 10004000點(diǎn)每平米 ),發(fā)光亮度在 30006000cd/平米 (朝向不同，亮度要求不同 )，可在陽(yáng)光直射條件下使用，觀看距離在幾十米以外，屏體具有良好的防風(fēng)抗雨及防雷能力。 3． 按顏色分為單色、雙基色和三基色 單色是指顯示屏只有一種顏色的發(fā)光材料，多為單紅色，在某些特殊場(chǎng)合也可用黃綠色 (例如殯儀館 )。 4． 按控制或使用方式分同步和異步 (或通訊 ) 同步方式是指 LED顯示屏的工作方式基本等同于電腦的監(jiān)視器，它以至少 30場(chǎng) /秒的更新速率點(diǎn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)地實(shí)時(shí)映射電腦監(jiān)視器上的圖像 ,通常具有多灰度的顏色顯示能力，可達(dá)到多媒體的宣傳廣告效果。紅、綠、藍(lán)的純正度直接影響圖像色彩再現(xiàn)的視覺效果。為了再現(xiàn)真實(shí)圖像色彩，在 LED電子顯示屏的配光上應(yīng)滿足下面一些要求： 1． 紅、綠、藍(lán)三色的波長(zhǎng)應(yīng)分別為： 660nm、 525nm、 470nm左右； 2． 采用 4 管單元配白光為佳（多管單元也可以，取決于光強(qiáng)）； 3． 紅、綠、藍(lán)三色的灰度級(jí)為 256 級(jí)； 4． 必須采用針對(duì) LED 像素管的非線性校正。 2． 按使用環(huán)境分為室內(nèi) 、室外和半室外 室內(nèi)屏面積一般在十幾平米以下，點(diǎn)密度較高，在非陽(yáng)光直射或燈光照明環(huán)境使用，觀看距離在幾米以外，屏體不具備密封防水能力。發(fā)光點(diǎn)直徑較大，比如Φ 10mm、Φ 12mm、Φ 16mm、Φ 19mm、Φ 21mm、Φ 26mm等等。三基色屏分為全彩色 (full color),由紅色，黃綠色 (波長(zhǎng) 570nm)，藍(lán)色構(gòu)成及真彩色 (nature color),由紅色，純綠色 (波長(zhǎng) 525nm),藍(lán)色構(gòu)成。 第 10 頁(yè) 5． 按像素密度或像素直徑劃分 由于室內(nèi)屏采用的 LED點(diǎn)陣模塊規(guī)格比較統(tǒng)一所以通常按照模塊的像素直徑劃分主要有： ∮ 62500像素 /平米 ∮ 44000像素 /平米 ∮ 17200像素 /平米 室外屏的像素直徑及像素間距目前沒有十分統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，按每平米像素?cái)?shù)量大約有 1024點(diǎn)， 1600點(diǎn) ,2048點(diǎn) ,2500點(diǎn) ,4096點(diǎn)等多種規(guī)格。第一、在保證光頻純正的前提下，要求紅、綠、藍(lán)光強(qiáng)之比必須接近 3： 6： 1；第二、由于人們視覺對(duì)紅色的敏感性，要 求紅色發(fā)光源在空間上要分散分布；第三、由于人們視覺對(duì)紅、綠、藍(lán)三種顏色光強(qiáng)的不同的非線性曲線響應(yīng)，要求不同光強(qiáng)的白光對(duì)紅、綠、藍(lán)要進(jìn)行類似電視機(jī)里的γ校正；第四、人的視覺對(duì)色差的分辨能力有限。 LED 基本原理和特性參數(shù) LED 的基本原理 LED 是一種注人式電致發(fā)光器件，它由 P 型和 N 型半導(dǎo)體組合而成。如 GaP 摻 Zn 與氧時(shí)可發(fā)出紅光，而 GaP 摻 Zn 與氮時(shí)則發(fā)出綠光。它直接決定發(fā)光二極管的發(fā)光顏色，并影響它的流明效率。 （四）發(fā)光強(qiáng)度與電流的關(guān)系 ：發(fā)光強(qiáng)度是單位面積發(fā)光強(qiáng)度的量度，在輻射發(fā)光在 P 區(qū)下，發(fā)光強(qiáng)度與電子擴(kuò)散電流成正比。 （六） 壽命 ：發(fā)光二極管的壽命定義為亮度降低到原有亮度一半時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間。隨著電流密度的加大，老化變快，壽命變短。工作電流通常在 10—20mA 左右，故電路中需串聯(lián)適當(dāng)?shù)南蘖麟娮琛?.