【文章內(nèi)容簡介】 7。 LED 的顯示原理 LED 是發(fā)光二極管 ( Light Emitting Diode, LED)的簡稱，也被稱作發(fā)光二極管，這種半導(dǎo)體組件一般是作為指示燈、顯示板，它不但能夠高效率地直接將電能轉(zhuǎn)化為光能，而且擁有最長達數(shù)萬小時～ 10 萬小時的使用壽命，同時具備不若傳統(tǒng)燈泡易碎，并能省電等優(yōu)點。 圖 發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)圖 當(dāng)單片機的 P1 和 P2 的十六個口輸出低電平時， LED 燈的陰極就是低電平，在水銀開關(guān)的作用下， 5V的電壓加到 LED的陽極， LED就有電流通過，這樣就能發(fā)光。當(dāng)單片機的 P1 和 P2口有高電平輸出時， LED的兩端就是高電平，雖然有小的電壓差，但是小的電壓差產(chǎn)生的電流是無法驅(qū)動 LED 燈發(fā)光的。一般 LED的驅(qū)動電壓要有 以上，電流要在 200mA 以上，不同的 LED 的驅(qū)動電壓和電流是不同的。 發(fā)光二極管的核心部分是由 P型半導(dǎo)體和 N 型半導(dǎo)體組成的晶片，在 P型半導(dǎo)體和 N型半導(dǎo)體之間有一個過渡層，稱為 PN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料 的 PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。 PN 結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱 LED。 當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時（即兩端加上正向電壓），電流從 LED 陽極流向陰極時，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關(guān)。 發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu) 15 軟件設(shè)計的思想與結(jié)構(gòu) 軟件設(shè)計的思想 搖搖棒的要實現(xiàn)其功能，除了硬件電路還需要軟件程序的配合。軟件即程 序的編寫，使用 C 語言進行編寫的。 C 語言是一門極有生命力的程序設(shè)計語言。 C語言它用途廣泛，語言簡潔，幾乎遍及了程序設(shè)計的各個領(lǐng)域，如系統(tǒng) 程序的設(shè)計，字處理軟件和電子表格軟件的開發(fā)、信息管理、實時控制等方面。另外， C語言簡潔，為完成某一功能所寫的源程序代碼往往比用其他語言寫得簡短，使得程序輸入工作量減少。 C語言能直接訪問物理地址和端口，并能進行位操作，因此能實現(xiàn)匯編語言的大部分功能，而且，由 C語言生成的可執(zhí)行代碼內(nèi)容量少，執(zhí)行效率高。 因此，完成搖搖棒的軟件設(shè)計， C語言成了首選。它的方便簡潔給我們帶 來了不少益處。 軟件設(shè)計的結(jié)構(gòu) 軟件由 函數(shù)聲明部分、延時子程序部分、中斷服務(wù)程序部分、顯示子程序 部分、主函數(shù)部分 構(gòu)成。 圖 軟件流程圖 （ 1） 主函數(shù)部分：完成函數(shù)的初始化，運用 while循環(huán)語句，對 display1程序段進行若干次重復(fù)調(diào)用執(zhí)行 ； （ 2） 函數(shù)聲明部分： void display1(void)； 按照數(shù)組內(nèi)的 16位字節(jié)， LED 是否顯示結(jié)束 初始化 提取下一組數(shù)組 點亮 LED 延時 16 （ 3） 延時子程序部分： void DelayUs(uint N) {uint x。for(x=0。 x=N。x++)。}一列顯示結(jié)束后，延時 500ms，再進行下一列的顯示； （ 4） 中斷服務(wù)程序部分：每個搖動來回水銀開關(guān)會在擺幅兩端分別產(chǎn)生下降沿中斷，只提取其中一次（從左向右搖才顯示）； （ 5） 顯示子程序部分： void display1(void) {uchar i。for(i=0。i64。i++) { P1=dian[i*2]。 P2=dian[i*2+1]。 DelayUs(500)。} }； LED 搖搖棒顯示的像素為 16*64，也就是在函數(shù)里面顯示的圖像分成 64 列，每一列都是由兩個 8位字節(jié)構(gòu)成的。 P1=dian[i*2]； P2=dian[i*2+1]指的是一列顯示結(jié)束后調(diào)用數(shù)組中的下一組進行 LED 顯示；如果 P1=dian[i]； P2=[i+1]那么一列顯示結(jié)束后，調(diào)用下一組數(shù)組的時候，會把前一列數(shù)組中的后一個字節(jié)繼續(xù)調(diào)用并作為下一列的前一個字節(jié)，導(dǎo)致最終所需圖像信息顯示不出。 LED 顯示控制模塊原理及實現(xiàn)方法 LED 顯示控制模塊主要有單片機程序控制，在程序中主要是顯示部分的函數(shù)，十六個燈分成十六個輸出端口，有 P1口和 P2口的十六個口一一對應(yīng)，其中P1 口組成 8 位的字節(jié)， P2 口也是 8 位字節(jié)。 8 位對應(yīng) 到 分別是由低到高的排列，在函數(shù)里面顯示的圖像分成 64 段，那就是依次對每一列顯示的 16位字節(jié)編寫，這每一列的 16 位都是由兩個 8 位的字節(jié)構(gòu)成，在初始化的時候就在數(shù)組里對這 128 個字節(jié)分別列出。在顯示函數(shù)里分別對 64 列數(shù)顯示，這 64對數(shù)的顯示是有先后順序的，利用 FOR 函數(shù)對 64 對數(shù)依次顯示，而每一列由兩個 8位字節(jié) 構(gòu)成顯示，顯示之后要對前列的顯示進行 500us的延時，在調(diào)用延時函數(shù)的時候要注意延時函數(shù)里面延時 1us的函數(shù)使用。利用 FOR函數(shù)延時進行設(shè)定。第一列顯示完后，在對后面的 63 列數(shù)顯示，這樣結(jié)束 FOR 循環(huán)以后就結(jié)束了整幅圖的顯示。 在搖搖棒搖動的瞬間，水銀開關(guān)是起到很重要的作用。水銀開關(guān)里的水銀珠很活躍，導(dǎo)致在接通時容易產(chǎn)生抖動，所以將水銀開關(guān)傾斜 45 度角放置，靠水銀自身的重力作用減少抖動。在搖動的過程中，水銀開關(guān)保證是開的狀態(tài)，這樣才能確保 5V 的電壓加到 LED 的陽極。當(dāng)搖搖棒停止搖動的時候，水銀由于重力作用， 開關(guān)就處于關(guān)的狀態(tài)。第二次搖的時候再次開啟開關(guān)。為了讓開關(guān)在搖動 17 的時候才開，可以將水銀開關(guān)的位置傾斜 45 度角放置，根據(jù)效果調(diào)整位置。 圖像點陣原理及實現(xiàn)方法 本文闡述的搖搖棒圖像點陣顯示是通過字模軟件（ “pctolcd2022” 軟件 ）實現(xiàn)的。 程序中 “ 字符點陣數(shù)據(jù)表 ” 中的數(shù)據(jù)是由 “pctolcd2022” 軟件生成的 。字模軟件一款非常簡潔的點陣、液晶字模工具軟件。功能也很豐富，包括了橫向、縱向取模方式， C5 A51 取模方式，字符編碼顯示等功能。 根據(jù)硬件電路，得知， STC12C5412AD 單片機 作為控制器，在它的 P P2 口接有 16 只以共陽的方式連接的高亮度 LED。因此，在字模選取的一些模式上要跟硬件電路保持一致。下面介紹使用 pctolcd2022 生成 笑臉的 點陣數(shù)據(jù)的方法： 1． 啟動 pctolcd2022軟件， “ 模式 ” 設(shè)為 “ 圖像 模式 ” 。字寬和字高設(shè)為 16*64?！?選項 ” 中的 “ 自定義格式 ” 選擇 “C51” 格式 ，“ 點陣格式”選為“陽碼”，“取模方法”選為“逐列”，“取模走向”選為“逆向”，正向是指高位在前，低位在后，逆向則相反。 其它默認(rèn)即可。 這就是， 從第一列開始向下每取 8 個點作為一個字節(jié)，一列一共 16 個 點（代表 16個發(fā)光二極管）兩個字節(jié)，取模順序是從低到高，即第一個點作為最低位。如 0x01取為 00000001。 ，畫一幅笑臉的圖像 ，生成字模 。 3. 將數(shù)據(jù)替換 ，如： for(i=0。i64。i++)。 搖搖棒的左右搖晃過程中，會出現(xiàn)笑臉圖像。 印制電路板的介紹 印制電路版（ Printed Circuit Board,簡稱 PCB），它是以一定尺寸的 絕緣板為基材，以銅箔為導(dǎo)線，經(jīng)特定工藝加工，用一層或若干層導(dǎo)電圖形（銅箔的鏈接關(guān)系）以及設(shè)計好的孔（如元件孔、機械安裝孔、金屬化過孔等）來實現(xiàn)元件間的電氣連接關(guān)系，它就像在紙上印刷上去似的，故得名印制電路板或稱印刷線路板。在電子設(shè)備中，印制電路板可以對各種元件提供必要的機械支撐，提供電路的電氣連接并用標(biāo)記符號把板上安裝的各個元件標(biāo)注出來，以便于插件、檢查及調(diào)試。 按照在一塊板上導(dǎo)電圖形的層數(shù)，印制電路板可分為一下三類。 1. 單面板 單面板（ SingleSided Boards） 在最基本的 PCB 上，零 件集中在其中一面，導(dǎo)線則集中在另一面上。因為導(dǎo)線只出現(xiàn)在其中一面，所以這種 PCB 叫作單面板（ Singlesided）。因為單面板在設(shè)計線路上有許多嚴(yán)格的限制（因為只有一面，布線間不能交叉而必須繞 18 獨自的路徑），所以只有早期的電路才使用這類的板子。 2. 雙面板 雙面板（ DoubleSided Boards） 這種電路板的兩面都有布線，不過要用上兩面的導(dǎo)線，必須要在兩面間有適當(dāng)?shù)碾娐愤B接才行。這種電路間的 “ 橋梁 ” 叫做導(dǎo)孔（ via）。導(dǎo)孔是在 PCB 上，充滿或涂上金屬的小洞，它可以與兩面的導(dǎo)線相連接。因為雙面板的面積比單面板大了一倍，而且因為布線可以互相交錯（可以繞到另一面），它更適合用在比單面板更復(fù)雜的電路上。 3. 多層板 多層板（ MultiLayer Boards） 為了增加可以布線的面積，多層板用上了更多單或雙面的布線板。用一塊雙面作內(nèi)層、二塊單面作外層或二塊雙面作內(nèi)層、二塊單面作外層的印刷線路板，通過定位系統(tǒng)及絕緣粘結(jié)材料交替在一起且導(dǎo)電圖形按設(shè)計要求進行互連的印刷線路板就成為四層、六層印刷電路板了，也稱為多層印刷線路板。板子的層數(shù)就代表了有幾層獨立的布線層，通常層數(shù)都是偶數(shù)，并且包含最外側(cè)的兩層。大部分的主機板都是 4到 8層的結(jié)構(gòu)，不過技術(shù)上理論可以做到近 100 層的 PCB 板。大型的超級計算機大多使用相當(dāng)多層的主機板，不過因為這類計算機已經(jīng)可以用許多普通計算機的集群代 替，超多層板已經(jīng)漸漸不被使用了。因為 PCB 中的各層都緊密的結(jié)合，一般不太容易看出實際數(shù)目，不過如果仔細(xì)觀察主機板，還是可以看出來。 19 印制電路板的工作層類型 印制電路板包括許多類