【導(dǎo)讀】隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場(chǎng)合可以看到彩色霓虹燈。街道和城市建筑物已經(jīng)成為一種時(shí)尚。但目前市場(chǎng)上各式樣的LED彩燈控制器大多數(shù)用全硬。根據(jù)不同場(chǎng)合、不同時(shí)間段的需要來(lái)調(diào)節(jié)亮燈時(shí)間、模式、閃爍頻率等動(dòng)態(tài)參數(shù)。控制器結(jié)構(gòu)往往有芯片過多、電路復(fù)雜、功率損耗大等缺點(diǎn)。式少而且樣式單調(diào)，缺乏用戶可操作性，影響亮燈效果。因此有必要對(duì)現(xiàn)有的彩燈控制器進(jìn)。本文提出了一種基于AT89C51單片機(jī)的彩燈控制方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED彩燈的控制。以AT89C51單片機(jī)作為主控核心，與鍵盤、顯示、驅(qū)動(dòng)等模塊組成核心主控制模塊。要，在不同時(shí)刻輸出燈亮或燈滅的控制信號(hào)，然后驅(qū)動(dòng)各種顏色的燈亮或滅。與普通LED彩燈相比，具有體積小、價(jià)格。低、低能耗等優(yōu)點(diǎn)。心，與按鍵、顯示器等較少的輔助硬件電路相結(jié)合，利用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)LED彩燈進(jìn)行控制。以及LED技術(shù)的用途和發(fā)展前

　　

【正文】 是百病纏身，技術(shù)復(fù)雜、投資大、基礎(chǔ)薄弱是主要原因，而LED 產(chǎn)業(yè)將打破這個(gè)魔咒，并且可以帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的提升，如國(guó)內(nèi)驅(qū)動(dòng)芯片產(chǎn)業(yè)在液晶驅(qū)動(dòng)上根本做不起來(lái)，因?yàn)橐壕姘瀹a(chǎn)業(yè)不在國(guó)內(nèi)，由于有巨大市場(chǎng)支撐， LED 驅(qū)動(dòng)芯片預(yù)計(jì)在國(guó)內(nèi)得到蓬勃發(fā)展，促進(jìn)國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)做大做強(qiáng)，這反過來(lái)又會(huì)促進(jìn)國(guó)內(nèi) LCD 驅(qū)動(dòng)芯片或其它驅(qū)動(dòng)芯片的發(fā)展。 中國(guó)大陸目前 LED 產(chǎn)業(yè)發(fā)展的劣勢(shì)在于，一、國(guó)內(nèi)企業(yè) LED 產(chǎn)品技術(shù)水平與海外還是有一定差距，在爭(zhēng)取高端客戶方面處于劣勢(shì)；二、國(guó)內(nèi)集成電路制造基礎(chǔ)相較日本、韓國(guó)及臺(tái)灣地區(qū)這些 LED 強(qiáng)勢(shì)地區(qū)而言薄弱， LED 外延、芯片制造能力、工藝水平及外圍材料配套能力差一些，學(xué)習(xí)曲線長(zhǎng)一些，需要一段時(shí)間培育；三、國(guó)內(nèi) LED 企業(yè)的規(guī)模還比較小，大多沒有超過 100kk/月產(chǎn)能 (藍(lán)綠光 )，這種狀況在未來(lái)兩年將有改善；四、國(guó)內(nèi)研發(fā)多集中在大學(xué)和科研院所，生產(chǎn)在各企業(yè)，缺乏研發(fā)成果產(chǎn)業(yè)化的快速轉(zhuǎn)換機(jī)制，這方面應(yīng)借鑒臺(tái)灣工業(yè)研究院的技術(shù)成果授權(quán)機(jī)制，加快技術(shù)成果轉(zhuǎn)換速度，科研院所不能為自己產(chǎn) 業(yè)化而不將最新的技術(shù)成果及時(shí)轉(zhuǎn)移到產(chǎn)業(yè)界，政府應(yīng)制定相關(guān)政策規(guī)范相關(guān)行為；五、國(guó)內(nèi)核心專利缺乏，特別在關(guān)系到產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的藍(lán)光核心專利及白光專利缺乏，這將使國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展受制。中國(guó)本土企業(yè)現(xiàn)階段主要還是處于起步階段，企業(yè)規(guī)模較小，對(duì)掌握專利的大廠構(gòu)不成威脅，專利問題還不是很突出。但是隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)的發(fā)展壯大，一旦規(guī)模擴(kuò)大到一定程度，實(shí)施“走出去”發(fā)展戰(zhàn)略，專利問題將成為隱患。目前對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)而言，壯大規(guī)模、提高產(chǎn)品質(zhì)量與技術(shù)水平是首要任務(wù)，提高未來(lái)取得大廠專利授權(quán)時(shí)的要價(jià)能力，或逐步通過研發(fā)突破核心專利。 我們認(rèn)為 LED 產(chǎn)業(yè)在國(guó)內(nèi)有良好的發(fā)展前景，基于以下幾點(diǎn)：一、就技術(shù)而言， LED 具有技術(shù)成長(zhǎng)瓶頸高，學(xué)習(xí)門坎低特性，國(guó)內(nèi)在半導(dǎo)體領(lǐng)域長(zhǎng)期積累的研究資源都可以用得上，具備較好的研究基礎(chǔ)。盡管國(guó)內(nèi)集成電路制造基礎(chǔ)比較薄弱，工藝水平比較低，但國(guó)內(nèi)一些企業(yè)通過聘請(qǐng)海外技術(shù)人員加盟，在技術(shù)上不斷取得突破，國(guó)內(nèi)好的企業(yè)技術(shù)水平已經(jīng)與臺(tái)灣大廠的技術(shù)水平相差不大，與國(guó)際大廠的整體差距也在不斷拉近；二、 LED 的投資額比較小，初始投資 1 億就可建廠，國(guó)內(nèi)企業(yè)進(jìn)入門檻低，容易實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)發(fā)展，這與集成電路制造及液晶面板制造動(dòng)輒幾十億到上 百億人民幣的投資而言顯得“微不足道”，國(guó)內(nèi)企業(yè)容易進(jìn)入形成產(chǎn)業(yè)集群，當(dāng)然，也可能造成惡性競(jìng)爭(zhēng)，發(fā)展到一定階段需要市場(chǎng)整合；三、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)巨大， LED 未來(lái)主要市場(chǎng)是通用照明市場(chǎng)，市場(chǎng)容量大，終端消費(fèi)市場(chǎng)比較分散，不易形成壟斷，國(guó)內(nèi)企業(yè)生存空間廣闊；四、國(guó)內(nèi)一些企業(yè)擁有核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)，如晶能光電的硅襯底氮化鎵藍(lán)光項(xiàng)目，大連路美的芯片領(lǐng)域核心技術(shù)，都具有全球競(jìng)爭(zhēng)力，這些企業(yè)在技術(shù)發(fā)展上容易形成示范效應(yīng)，促進(jìn)國(guó)內(nèi)企業(yè)市場(chǎng)健康成長(zhǎng)；五、技術(shù)成熟后， LED 下游封裝和器遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 件生產(chǎn)屬于勞動(dòng)密集型，大陸具備發(fā)展的勞動(dòng)力成本優(yōu)勢(shì)。 從 LED 產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程看，全球 LED 按銷售額計(jì)目前最大市場(chǎng)是手機(jī)背光市場(chǎng)，隨著手機(jī)銷量增長(zhǎng)的趨緩，以及手機(jī) OLED 屏對(duì) TFTLCD 屏的滲透加深，全球 LED 的增速下降。由于技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的成本降低目前 (乃至 2020 前 )還不足以讓 LED 全面進(jìn)入一般通用照明市場(chǎng)，全球接下來(lái)的增長(zhǎng)點(diǎn)將在筆記本、液晶電視的背光市場(chǎng)以及汽車內(nèi)飾背光與車后燈市場(chǎng)。由于目前全球前五大液晶面板廠 (LG 飛利浦、三星、友達(dá)、奇美及夏普 )分布在 LED 技術(shù)水平高、產(chǎn)能大的日本、臺(tái)灣地區(qū)及韓國(guó)，國(guó)內(nèi)僅有京東方、上光電和龍騰光電的三條五代面板線，上海天馬的 代線產(chǎn)能開出后也會(huì)有 LED 背光需求，但總體需求量不占主導(dǎo)地位，國(guó)內(nèi)企業(yè)進(jìn)入液晶面板 LED 背光供應(yīng)鏈的收益不會(huì)很大，這與手機(jī)面板背光市場(chǎng)有相似之處。 中國(guó)現(xiàn)階段的應(yīng)用市場(chǎng)主要在建筑照明、室內(nèi)外顯示屏，基于上述原因，下一波的主力可能還是目前這些市場(chǎng)，但在手機(jī)、小尺寸液晶背光、汽車的滲透會(huì)加大，另外一些零散市場(chǎng)如特種照明的開拓也會(huì)更大 (特種照明對(duì)成本的要求沒有通用照明那么苛刻 )。經(jīng)過前幾年的替換， LED 交通指示燈已經(jīng)非常普遍，由于 LED 的使用壽命較長(zhǎng)，短期內(nèi)很難在出現(xiàn)大規(guī)模的替換工作，這就使得交通指示燈對(duì)于 LED 的需求將出現(xiàn)一段低潮期；國(guó)內(nèi)轎車市場(chǎng)龐大，但要求較高，認(rèn)證周期長(zhǎng)，只要有過硬的產(chǎn)品質(zhì)量，國(guó)內(nèi)車用背光及車燈的 LED 市場(chǎng)需求非常大，而且這一市場(chǎng)的需求增長(zhǎng)比較穩(wěn)定；而 LED 顯示屏以其易拼裝、低功耗、高亮度等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到銀行、證券、廣場(chǎng)、車站、體育場(chǎng)館中，未來(lái)這一市場(chǎng)仍有很大增長(zhǎng)潛力；在奧運(yùn)會(huì)、世博會(huì)、一些城市夜景工程示范效應(yīng)的帶動(dòng)以及國(guó)家半導(dǎo)體照明工程等眾多有利因素的促進(jìn)下，建筑照明市場(chǎng)依然前景廣闊。 總體看，國(guó)際大廠著力于一些高端、目標(biāo)市場(chǎng)比較集中的“整裝”市場(chǎng)以及潛力巨大的通用照明市場(chǎng)，而將一 些對(duì)產(chǎn)品技術(shù)要求相對(duì)低一點(diǎn)、比較分散未來(lái)控制力弱的市場(chǎng)讓出來(lái)，由于其手握大量專利，不擔(dān)心未來(lái)被擠出市場(chǎng)，現(xiàn)階段并不太追求產(chǎn)能 (日亞月產(chǎn)能 500kk，豐田合成及 Cree 分別為 350kk 和 300kk)，而著力于引領(lǐng)市場(chǎng)技術(shù)潮流，當(dāng)技術(shù)成熟到可以規(guī)模進(jìn)入通用照明市場(chǎng)時(shí)，估計(jì)其產(chǎn)能將會(huì)快速提升，同時(shí)減少對(duì)外專利授權(quán)。這種“中心— 外圍”的競(jìng)爭(zhēng)格局預(yù)計(jì)將維持很長(zhǎng)時(shí)期。 目前國(guó)內(nèi)廠商的市場(chǎng)還主要在內(nèi)地，如果芯片出口恐將遇到兩方面的挑戰(zhàn)：一、國(guó)際大廠的專利訴訟 (主要是藍(lán)光和白光 )，實(shí)際上只要做到一定規(guī)模，無(wú)論出口與否都會(huì)遇 到專利挑戰(zhàn)，但出口受專利訴訟的可能性更大一些；二、其它外圍廠商的競(jìng)爭(zhēng)，特別是臺(tái)灣地區(qū)廠商，臺(tái)灣廠商沿襲它們的傳統(tǒng)戰(zhàn)略 — 技術(shù)緊密跟蹤國(guó)際大廠，同時(shí)大力提升產(chǎn)能，降低成本，目前臺(tái)灣芯片產(chǎn)能全球第一，還有一些其它行業(yè)的巨無(wú)霸如鴻海、聯(lián)茂、佳總正陸續(xù)進(jìn)入這一領(lǐng)域，未來(lái)臺(tái)灣產(chǎn)能將影響全球 LED 芯片市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)。鑒于國(guó)內(nèi)巨大的市場(chǎng)需求，國(guó)內(nèi)遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 芯片廠即使依靠國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也可以獲得充足的發(fā)展，如果海外光電大廠無(wú)限制進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)企業(yè)會(huì)面臨持續(xù)的競(jìng)爭(zhēng)壓力，這對(duì)于處于成長(zhǎng)期的國(guó)內(nèi)企業(yè)而言是十分不利的。現(xiàn)階段是 LED 產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)期，也 是各 LED 大廠國(guó)內(nèi)布局期，外資投資國(guó)內(nèi)享受稅收優(yōu)惠，國(guó)內(nèi)企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)中處于不平等地位，對(duì)外資進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，應(yīng)鼓勵(lì)在國(guó)內(nèi)設(shè)廠從事外延、芯片等具有核心技術(shù)的企業(yè)，這些企業(yè)可促進(jìn)國(guó)內(nèi)人才培養(yǎng)，整體技術(shù)水平的提高；應(yīng)限制那些封裝在國(guó)內(nèi)，外延、芯片等具有核心技術(shù)的部分在國(guó)外專為占領(lǐng)市場(chǎng)而來(lái)的的企業(yè)，一旦讓這樣的企業(yè)在各個(gè)核心領(lǐng)域卡位，本土企業(yè)享受不到技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的好處，發(fā)展空間又受限，將來(lái)?yè)屛豢峙掠值每績(jī)r(jià)格戰(zhàn)，做吃力自己又不討好的事情，因此目前應(yīng)對(duì)僅封裝部分在國(guó)內(nèi)的外資加以限制，如加征芯片進(jìn)口關(guān)稅。 單從專利訴訟來(lái)講， 其并不可怕，只要主要的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手都有繳納，大家還是在同一競(jìng)爭(zhēng)起跑線上，臺(tái)灣各大涉藍(lán)光和白光的 LED 芯片廠在成長(zhǎng)過程中都經(jīng)歷過 LED 訴訟，在訴訟中達(dá)成和解，取得專利授權(quán)，不斷壯大。最佳應(yīng)對(duì)措施是現(xiàn)階段做大規(guī)模，獲得專利授權(quán)，同時(shí)不斷加強(qiáng)自身研發(fā)，提高在專利訴訟中的議價(jià)能力，爭(zhēng)取交叉授權(quán)。以國(guó)內(nèi)企業(yè)規(guī)模而言，廈門三安有可能首先迎來(lái)這一成長(zhǎng)的“洗禮”。 未來(lái)的產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)將取決于兩方面，一是技術(shù)，這包括提高發(fā)光效率、降低成本的技術(shù)，提高器件功率的技術(shù)，方向上有現(xiàn)有技術(shù)路線的延伸，也有可能出現(xiàn)新的技術(shù)路線；也包括獲得高質(zhì) 量產(chǎn)品的工藝技術(shù)，以及外圍如照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)及驅(qū)動(dòng)芯片設(shè)計(jì)技術(shù)；二是規(guī)模，一方面是由于規(guī)模大可以降低成本，市場(chǎng)議價(jià)能力強(qiáng)；另一方面，化合物外延片與集成電路制造用的硅片很大不同在于即使同一片外延上制作出來(lái)的芯片性能也可能有較大差別，這對(duì)一致性要求比較高的應(yīng)用領(lǐng)域 (典型的如液晶面板背光 )而言，一片外延上只有一部分符合要求，但對(duì)規(guī)模大的企業(yè)而言，其有多層次的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)，可以將不符合某一市場(chǎng)要求的芯片產(chǎn)品調(diào)配至另一市場(chǎng)，公司總的 在日本橫濱舉行的臺(tái)灣面板廠商奇美（ CMO）和友達(dá)（ AUO）均對(duì)LED 背光技術(shù)的前景表示了充分的 樂觀。采用 LED 作為背光模塊可提供更佳的亮度與色彩，它所呈現(xiàn)的色彩艷度將比目前的螢光背光 (CCFL)高出 25%；目前大多數(shù)的平面 LCD 電視顯示器，都使用冷陰極螢光燈管 (CCFL)來(lái)當(dāng)作背光源。 CCFL 雖然有效，但它的亮度會(huì)隨著時(shí)間逐漸減弱，顏色也會(huì)改變，使用壽命則介于 15,000 到 25,000 個(gè)小時(shí)之間。此外， CCFL光源僅涵蓋 NTSC 所定義色彩空間的 75%。 遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 圖 采用 LED背光技術(shù)的 47英寸 LCD TV 但是， LED 也存在一些較嚴(yán)重的先天缺陷，其中最讓業(yè)界飽受困擾的應(yīng)該是 LED 的發(fā)光效率問題。作為背光源的 LED 器件以白光類型居多，而白光 LED 器件在開始時(shí)發(fā)光效率不高，致使屏幕亮度普遍偏低。目前 CCFL 冷陰極熒光燈的發(fā)光效率可達(dá)到 50100lm/W（流明 /瓦），而白光 LED 器件在剛起步時(shí)發(fā)光效率僅為 20lm/w 甚至更低，這就注定 LED 在開始時(shí)并不適合作為 LCD 顯示器的背光源。幸運(yùn)的是，該領(lǐng)域的技 術(shù)進(jìn)展非常迅速，白光 LED的發(fā)光效率以每年提高 60％的幅度提升，到目前為止，白光 LED 器件的發(fā)光效率突破50lm/w，開始達(dá)到實(shí)用化水平。而業(yè)界 希望 能夠到 2020 年之前，將白光 LED 的發(fā)光效率提高到 75lm/w 的高水平，此時(shí)采用 LED 器件作為液晶顯示器的背光源將沒有任何技術(shù)障礙。 LED 器件另一個(gè)主要缺陷在于成本高昂，目前 LED 背光模組零組件的價(jià)格平約為 CCFL的 5 倍左右，屏幕尺寸越大，采用 LED 背光技術(shù)的成本就越高。而隨著產(chǎn)能的增加， LED背光源的成本將快速下滑，預(yù)計(jì)到 2020 年 LED 背光的售價(jià)可降到 CCFL 背光的 2 倍左右，距離大規(guī)模普及僅有一步之遙。 產(chǎn)出效率得到充分提高。 LED 產(chǎn)業(yè)前景光明，然而只有在上述兩個(gè)方面領(lǐng)先行業(yè)的企業(yè)才是未來(lái)的王者 遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 結(jié)論 與市面上大多數(shù)的 LED 彩燈相比，該種彩燈具有更好的燈光裝飾效果，性價(jià)比更高，與普通的全硬件 LED 彩燈相比具有更好的經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)用主控模塊輸出的控制信號(hào)去控制燈管內(nèi)的 L ED 板模塊工作，使得產(chǎn)品性 能穩(wěn)定，便以安裝容易操作。由于控制程序存儲(chǔ)在 89C51單片機(jī) 的電可擦除 Flash 閃存 EPROM 中，如果用戶需要更改系統(tǒng)的亮燈模式 Model_i，無(wú)須改變系統(tǒng)硬件電路，只需修改其中程序即可，是一種很有發(fā)展前途的彩燈控制器。 遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 致謝 在這篇論文最終完成之際，回顧三年的學(xué)習(xí)生活，感觸良多。在這期間不僅學(xué)到了專業(yè)知識(shí)技能，而且領(lǐng)略了遼寧石油化工大學(xué)的老師的風(fēng)采，他們學(xué)識(shí)淵博，工作認(rèn)真負(fù)責(zé)。如果說(shuō)要為三年學(xué)習(xí)生涯致謝的話，首先就要感謝每一位教導(dǎo)過和幫助過我的老師。謝謝你們。 在這其中，特別要感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)導(dǎo)師 張樹江院長(zhǎng) 。 張?jiān)洪L(zhǎng) 在我畢業(yè)設(shè)計(jì)寫作期間，給予了許多幫助。在他的指導(dǎo)下，我逐步學(xué)習(xí)畢業(yè)設(shè)計(jì)的寫作。從選題，到完成提綱以及之后初稿、復(fù)稿的修改，他都給予了我啟發(fā)性的指導(dǎo)。讓我可以擺脫困境，最終完成這篇論文。非常感謝 張?jiān)洪L(zhǎng) 對(duì)我的幫助。最后，我希望將在遼寧石油化工大學(xué)學(xué)習(xí)的結(jié)束作為我人生新的起點(diǎn)。在以后的工作生活中運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)回報(bào)家人，回報(bào)母校，回報(bào)社會(huì)。 遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 參考文獻(xiàn) 1．蔡美琴，張為民，沈新群等． MCS51 系列單片機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用［ M］，北京：高等教育出版社， 1992 2．何立民．單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選篇（ 5）［ M］．北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 1997 3．楊光友．單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)［ M］．北京：中國(guó)水利水電出版社， 2020 4.. 王萬(wàn)良．自動(dòng)控制原理．北京：科學(xué)出版社， 2020