【導(dǎo)讀】串?dāng)_，圖形或文字顯示有靜止，移入移出等顯示方式。

　　

【正文】 用 MAX232 是Maxim 公司生產(chǎn)的低 功耗、單電源雙 RS—232發(fā)送 /接 收 器，可實現(xiàn) TTL 到 EIA 的雙向電平轉(zhuǎn)換。 MAX232 芯片內(nèi)部有一個電源 轉(zhuǎn) 電壓變換 器 可 以 把 輸 入 的 +5V 電源 轉(zhuǎn) 變換成RS—232C 輸出電平所需的正負(fù) 10V 電壓，所以采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只要單一的+5V 電源就可以。 MAX232 的引腳具體功能如下： ① 、 DSR：數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好； ② 、 DTR：數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好； ③ 、 RRS ：請求發(fā)送； ④ 、 CTS：允許發(fā)送； ⑤ 、 DCD：接收線信號檢出； ⑥ 、 RI：振鈴指示； ⑦ 、 TXD：發(fā)送數(shù)據(jù)； ⑧ 、 RXD：接收數(shù)據(jù)； ⑨ 、 GND：信號地。 其結(jié)構(gòu)圖如圖 。 串行通信是能把二進(jìn)制數(shù)據(jù)能夠按位傳送的通信，且所需傳輸線極少 ,8031 內(nèi)部除了含有 4 個并行 I/O 接口外，還有一個串行 I/O 接口。串行通訊接口電路的主要作用是將上位機(jī)發(fā)送過來的圖文點陣信息轉(zhuǎn)換為單片機(jī)能夠識別的數(shù)字信息。系統(tǒng)采用美國電子工業(yè)協(xié)會頒布的 RS232C 串行總線。由于上位機(jī) RS232C 串行口的邏輯電平和單片機(jī)串行口的 TTL 電平完全不兼容，因此必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。下載接口電路的基本原理如圖 ： 圖 MAX232 結(jié)構(gòu)圖 22 圖 下載部分電路圖 列驅(qū)動電路 列驅(qū)動 電路由集成電路 74HC595 構(gòu)成。它具有一個 8 位的串入并出的移位寄存器和一個 8 位輸出鎖存器的結(jié)構(gòu)，而且移位寄存器和輸出瑣村器的控制是各自獨立的，可以實現(xiàn)在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時，傳送下一行的列數(shù)據(jù)，即達(dá)到重疊處理的目的。 74HC595 的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu) (如圖 )所示。 它的輸入側(cè)有 8 個串行移位寄存器，每個移位寄存器的輸出都連接一個輸出鎖存器。引腳 SI 是串行數(shù)據(jù)的輸入端 。引腳 SCK 是移位寄存器的移位時鐘脈沖，在其上升沿發(fā)生移位，并將 SI 的下一個數(shù)據(jù)打入最低位。 移位后的各位信號出現(xiàn)在個移位寄存器的輸出 端，也就是輸出鎖存器。 RCK 是輸出鎖存器的打入信號，其上升沿將移位寄存器的輸出鎖存，引腳 G 是輸出三態(tài)門的開放信號，只有當(dāng)其為低位時鎖存器的輸出全部為０。由于SCK 和 RCK 兩個信號是互相獨立的，所以能夠做到輸入串行移位與輸出鎖存互不干擾。芯片的輸出端為QA～ QH，最高位 QH 可作為多片 74HC595 級聯(lián)應(yīng)用時，向上一級的級聯(lián)輸出。但因Ｑ圖 74HC595 結(jié)構(gòu)圖 23 Ｈ受輸出鎖存器打入控制，所以還從輸出鎖存器前引出了 QH?，作為與移位寄出存器完全同步的級聯(lián)輸出。 [11] 行驅(qū)動電路 單片機(jī) P1 口低４位輸出的行號經(jīng) 4/16 線譯碼器 74LS154 (其外形結(jié)構(gòu)如圖 ) 譯碼后生成 16 條行 選通信號線，再經(jīng)過驅(qū)動器驅(qū)動對應(yīng)的行線．一條行線上要帶動 16 列的 LED 進(jìn)行顯示，按一 LED 器件20ｍＡ電流計算， 16 個 LED 同時發(fā)光時，需要 320ｍＡ電流，選用三極管 8550 作為驅(qū)動管可滿足要求。 現(xiàn)在一般把顯示圖形或文字的 LED 顯示屏稱為圖文屏，其實 LED 圖文顯示屏并沒有一個公認(rèn)的嚴(yán)格的定義，這里所謂的圖形，是指由單色固定亮度的點陣線條組成的任意圖形，其中 LED 點陣發(fā)光器件或發(fā)光或熄滅，即只有兩種狀態(tài)。本系統(tǒng)設(shè)計正是基于 LED圖文顯示屏實際應(yīng) 用，著重實現(xiàn) LED 顯示屏的圖文編輯及設(shè)備驅(qū)動。 電源部分的設(shè)計 該 部 分 的 功 能 是 將220V 的交流電通過整流橋的整流后濾波再通過三端穩(wěn)壓芯片（ LM7805）輸出穩(wěn)定的直流電給單片機(jī)提供工作電壓。其原理圖如 圖 直流電源原理框圖 圖 74LS154 24 第 四 章 LED顯示屏 系統(tǒng)程序 的 設(shè)計 顯示屏軟件的 主 要功能是向屏體提供顯示數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生各種控制信號，使屏幕按設(shè)計的要求顯示。根據(jù)軟件分層次設(shè)計的原理，可把顯示屏的軟件系統(tǒng)分成兩大層： 第 一層是底層的顯示驅(qū)動程序，第二層是上層的系統(tǒng)應(yīng)用程序。顯示驅(qū)動程序負(fù)責(zé)向屏體送顯示數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)產(chǎn)生行掃 描信號和其它控制信號，配合完成 LED 顯示屏的掃描顯示工作顯示驅(qū)動程序由定時器 T0 中斷程序?qū)崿F(xiàn)。系統(tǒng)應(yīng)用程序完成系統(tǒng)環(huán)境設(shè)置（初始化） 、 顯示效果處理等工作由主程序來實現(xiàn)。 從有利于實現(xiàn)較復(fù)雜的算法（顯示效果處理）和有利于程序結(jié)構(gòu)化考慮，顯示屏程序采用 匯編 語言編寫。 顯示驅(qū)動程序 顯示驅(qū)動程序在進(jìn)入?yún)螖嗪笫紫纫獙Χ〞r器 T0 重新賦初值，以保證顯示屏刷新率的穩(wěn)定， 1/16 掃描顯示屏的刷新率（幀頻）計算公式如下： 刷新率（幀頻）計算公式如下： 刷新率（幀頻）＝ 1 016T? 溢出率 = 116 12(65536 0)fosc t? ? 其中 fosc 為晶振頻率， t0 為定時器 T0 初值（工作在 16 位定時器模式）。 然后顯示驅(qū)動程序查詢當(dāng)前燃亮的行號，從顯示緩存區(qū)內(nèi)讀取下一行的顯示數(shù)據(jù)，并通過串口發(fā)送給移位寄出存器。為消除在切換行顯示數(shù)據(jù)的時候產(chǎn)后拖尾現(xiàn)象，驅(qū)動程序先要關(guān)閉顯示屏，即消隱，等顯示數(shù)據(jù)打入輸出鎖存器并鎖存，然后再輸出新的行號，重新打開顯示。圖 為顯示驅(qū)動程序（顯示）流程圖。 進(jìn)入中斷 定時器賦初值 讀取行號并增１ 送新行顯示數(shù)據(jù) 切換顯示數(shù)據(jù) 消隱 送新行號、打開顯示 退出中斷 圖 顯示程序流程圖 25 開 始 系統(tǒng)初始化 “ 卷簾出”顯示效果 “上滾屏”顯示效果 “左跑馬”顯示效果 “卷簾入”顯示效果 圖 系統(tǒng)程序流程 圖 系 統(tǒng)主程序 系統(tǒng)主程序開始以后，首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，包括設(shè)置串口、定時器、中斷和端 口；然后以 “卷簾出 ”效果顯示一個圖形（ 164。），停留約 3s；接著向上滾動顯示 “電子報二零零 八 ”５個漢字及１個圖形，停留約 3s；再向左跑馬顯示 “電子報二零零 八 ”這５個漢字及１個圖形，然后以 “卷簾入 ”效果隱去圖形（ 164。）。由于單片機(jī)沒有停機(jī)指令，所以可以設(shè)置系統(tǒng)程序不斷地循環(huán)執(zhí)行上述顯示效果。圖 是系統(tǒng)主程序的流程圖。 26 第 五 章 LED封裝結(jié)構(gòu)及其技術(shù) LED 的組成與結(jié) 構(gòu) LED 是一類可直接將電能轉(zhuǎn)化為可見光和輻射能的發(fā)光器件，具有工作電壓低，耗電量小，發(fā)光效率高，發(fā)光響應(yīng)時間極短，光色純，結(jié)構(gòu)牢固，抗沖擊，耐振動，性能穩(wěn)定可靠，重量輕，體積小，成本低等一系列特性，發(fā)展突飛猛進(jìn)，現(xiàn)已能批量生產(chǎn)整個可見光譜段各種顏色的高亮度、高性能產(chǎn)品。國產(chǎn)紅、綠、橙、黃的 LED 產(chǎn)量約占世界總量的 12％， “十五 ”期間的產(chǎn)業(yè)目標(biāo)是達(dá)到年產(chǎn) 300 億只的能力，實現(xiàn)超高亮度AiGslnP 的 LED 外延片和芯片的大生產(chǎn)，年產(chǎn) 10 億只以上紅、橙、黃超高亮度 LED 管芯，突破 GaN 材料的關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)藍(lán)、綠 、白的 LED 的中批量生產(chǎn)。據(jù)預(yù)測，到 2021年國際上 LED 的市場需求量約為 2021 億只，銷售額達(dá) 800 億美元。 在 LED 產(chǎn)業(yè)鏈接中，上游是 LED 襯底晶片及襯底生產(chǎn)，中游的產(chǎn)業(yè)化為 LED 芯片設(shè)計及制造生產(chǎn)，下游歸 LED 封裝與測試，研發(fā)低熱阻、優(yōu)異光學(xué)特性、高可靠的封裝技術(shù)是新型 LED 走向?qū)嵱?、走向市場的產(chǎn)業(yè)化必經(jīng)之路，從某種意義上講是鏈接產(chǎn)業(yè)與市場的紐帶，只有封裝好的才能成為終端產(chǎn)品，才能投入實際應(yīng)用，才能為顧客提供服務(wù)，使產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)環(huán)相扣，無縫暢通。 LED 封裝的特殊性 LED 封裝技術(shù)大都是 在分立器件封裝技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展與演變而來的，但卻有很大的特殊性。一般情況下，分立器件的管芯被密封在封裝體內(nèi)，封裝的作用主要是保護(hù)管芯和完成電氣互連。而 LED 封裝則是完成輸出電信號，保護(hù)管芯正常工作，輸出：可見光的功能，既有電參數(shù)，又有光參數(shù)的設(shè)計及技術(shù)要求，無法簡單地將分立器件的封裝用于 LED。 LED 的核心發(fā)光部分是由 P 型和 N 型半導(dǎo)體構(gòu)成的 PN 結(jié)管芯，當(dāng)注入 PN 結(jié)的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時，就會發(fā)出可見光，紫外光或近紅外光。但 PN 結(jié)區(qū)發(fā)出的光子是非定向的，即向各個方向發(fā)射有相同的幾率，因此，并不是管 芯產(chǎn)生的所有光都可以釋放出來，這主要取決于半導(dǎo)體材料質(zhì)量、管芯結(jié)構(gòu)及幾何形狀、封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)與包封材料，應(yīng)用要求提高 LED 的內(nèi)、外部量子效率。常規(guī) Φ5mm型 LED 封裝是將邊長 的正方形管芯粘結(jié)或燒結(jié)在引線架上，管芯的正極通過球形接觸點與金絲，鍵合為內(nèi)引線與一條管腳相連，負(fù)極通過反射杯和引線架的另一管腳相連，然后其頂部 27 用環(huán)氧樹脂包封。反射杯的作用是收集管芯側(cè)面、界面發(fā)出的光，向期望的方向角內(nèi)發(fā)射。用作構(gòu)成管殼的環(huán)氧樹脂須具有耐濕性，絕緣性，機(jī)械強(qiáng)度，對管芯發(fā)出光的折射率和透射率高。一般情況下， LED 的 發(fā)光波長隨溫度變化為 ～ nm/℃ ，光譜寬度隨之增加，影響顏色鮮艷度。另外，當(dāng)正向電流流經(jīng) PN 結(jié)，發(fā)熱性損耗使結(jié)區(qū)產(chǎn)生溫升，在室溫附近，溫度每升高 1℃ ， LED 的發(fā)光強(qiáng)度會相應(yīng)地減少 1％左右，封裝散熱；時保持色純度與發(fā)光強(qiáng)度非常重要，以往多采用減少其驅(qū)動電流的辦法，降低結(jié)溫，多數(shù) LED 的驅(qū)動電流限制在 20mA 左右。但是， LED 的光輸出會隨電流的增大而增加，目前，很多功率型 LED 的驅(qū)動電流可以達(dá)到 70mA、 100mA 甚至 1A 級，需要改進(jìn)封裝結(jié)構(gòu)，全新的 LED 封裝設(shè)計理念和低熱阻封裝結(jié)構(gòu)及技術(shù)，改善熱特 性。例如，采用大面積芯片倒裝結(jié)構(gòu)，選用導(dǎo)熱性能好的銀膠，增大金屬支架的表面積，焊料凸點的硅載體直接裝在熱沉上等方法。此外，在應(yīng)用設(shè)計中， PCB 線路板等的熱設(shè)計、導(dǎo)熱性能也十分重要。 產(chǎn)品封裝結(jié)構(gòu)類型 自上世紀(jì)九十年代以來， LED 芯片及材料制作技術(shù)的研發(fā)取得多項突破，透明襯底梯形結(jié)構(gòu)、紋理表面結(jié)構(gòu)、芯片倒裝結(jié)構(gòu)，商品化的超高亮度 (1cd 以上 )紅、橙、黃、綠、藍(lán)的 LED 產(chǎn)品相繼問市，如表 1 所示， 2021 年開始在低、中光通量的特殊照明中獲得應(yīng)用。 LED 的上、中游產(chǎn)業(yè)受到前所未有的重視，進(jìn)一步推動下 游的封裝技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展，采用不同封裝結(jié)構(gòu)形式與尺寸，不同發(fā)光顏色的管芯及其雙色、或三色組合方式，可生產(chǎn)出多種系列，品種、規(guī)格的產(chǎn)品。 LED 產(chǎn)品封裝結(jié)構(gòu)的類型，也有根據(jù)發(fā)光顏色、芯片材料、發(fā)光亮度、尺寸大小等情況特征來分類的。單個管芯一般構(gòu)成點光源，多個管芯組裝一般可構(gòu)成面光源和線光源，作信息、狀態(tài)指示及顯示用，發(fā)光顯示器也是用多個管芯，通過管芯的適當(dāng)連接 (包括串聯(lián)和并聯(lián) )與合適的光學(xué)結(jié)構(gòu)組合而成的，構(gòu)成發(fā)光顯示器的發(fā)光段和發(fā)光點。表面貼裝 LED 可逐漸替代引腳式 LED，應(yīng)用設(shè)計更靈活，已在 LED 顯示市場 中占有一定的份額，有加速發(fā)展趨勢。固體照明光源有部分產(chǎn)品上市，成為今后 LED 的中、長期發(fā)展方向。 引腳式封裝 LED 腳式封裝采用引線架作各種封裝外型的引腳，是最先研發(fā)成功投放市場的封裝 28 結(jié)構(gòu)，品種數(shù)量繁多，技術(shù)成熟度較高，封裝內(nèi)結(jié)構(gòu)與反射層仍在不斷改進(jìn)。標(biāo)準(zhǔn) LED被大多數(shù)客戶認(rèn)為是目前顯示行業(yè)中最方便、最經(jīng)濟(jì)的解決方案，典型的傳統(tǒng) LED 安置在能承受 輸入功率的包封內(nèi)，其 90％的熱量是由負(fù)極的引腳架散發(fā)至 PCB 板，再散發(fā)到空氣中，如何降低工作時 PN 結(jié)的溫升是封裝與應(yīng)用必須考慮的。面光源是多個 LED 管芯粘結(jié)在微型 PCB 板的規(guī)定位置上，采用塑料反射框罩并灌封環(huán)氧樹脂而形成， PCB 板的不同設(shè)計確定外引線排列和連接方式，有雙列直插與單列直插等結(jié)構(gòu)形式。點面光源現(xiàn)已開發(fā)出數(shù)百種封裝外形及尺寸，供市場及客戶適用。 LED 發(fā)光顯示器可由數(shù)碼管或米字管、符號管、矩陳管組成各種多位產(chǎn)品，由實際需求設(shè)計成各種形狀與結(jié)構(gòu)。以數(shù)碼管為例，有反射罩式、單片集成式、單條七段式等三種封裝結(jié)構(gòu)，連接方式有共陽極和共陰極兩種，一位就是通常說的數(shù)碼管，兩位以上的一般稱作顯示器。反射罩式具有字型大，用料省，組裝靈活的混合封裝特點 ，一般用白色塑料制作成帶反射腔的七段形外殼，將單個 LED 管芯粘結(jié)在與反射罩的七個反射腔互相對位的 PCB 板上，每個反射腔底部的中心位置是管芯形成的發(fā)光區(qū)，用壓焊方法鍵合引線，在反射罩內(nèi)滴人環(huán)氧樹脂，與粘好管芯的 PCB 板對位粘合，然后固化即成。反射罩式又分為空封和實封兩種，前者采用散射劑與染料的環(huán)氧樹脂，多用于單位、雙位器件；后者上蓋濾色片與勻光膜，并在管芯與底板上涂透明絕緣膠，提高出光效率，一般用于四位以上的數(shù)字顯示。單片集成式是在發(fā)光材料晶片上制作大量七段數(shù)碼顯示器圖形管芯，然后劃片分割成單片圖形管芯，粘結(jié) 、壓焊、封裝帶透鏡 (俗稱魚眼透鏡 )的外殼。 29 第 六 章 調(diào)試及性能分析 LED 顯示屏硬件電路只要器件質(zhì)量可靠，引腳焊接正確，一般無需調(diào)試即可正常工作。軟件部分需要高度的主要有顯示屏刷新頻率及顯示效果兩部分。顯示屏刷新率由