【正文】 顯示屏刷新率由
。 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。反射罩式又分為空封和實(shí)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。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。點(diǎn)面光源現(xiàn)已開發(fā)出數(shù)百種封裝外形及尺寸，供市場(chǎng)及客戶適用。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(shí) PN 結(jié)的溫升是封裝與應(yīng)用必須考慮的。固體照明光源有部分產(chǎn)品上市，成為今后 LED 的中、長(zhǎng)期發(fā)展方向。單個(gè)管芯一般構(gòu)成點(diǎn)光源，多個(gè)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(gè)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(diǎn)。 LED 的上、中游產(chǎn)業(yè)受到前所未有的重視，進(jìn)一步推動(dòng)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。此外，在應(yīng)用設(shè)計(jì)中， PCB 線路板等的熱設(shè)計(jì)、導(dǎo)熱性能也十分重要。但是， LED 的光輸出會(huì)隨電流的增大而增加，目前，很多功率型 LED 的驅(qū)動(dòng)電流可以達(dá)到 70mA、 100mA 甚至 1A 級(jí)，需要改進(jìn)封裝結(jié)構(gòu)，全新的 LED 封裝設(shè)計(jì)理念和低熱阻封裝結(jié)構(gòu)及技術(shù)，改善熱特 性。一般情況下， LED 的 發(fā)光波長(zhǎng)隨溫度變化為 ～ nm/℃ ，光譜寬度隨之增加，影響顏色鮮艷度。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。但 PN 結(jié)區(qū)發(fā)出的光子是非定向的，即向各個(gè)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。而 LED 封裝則是完成輸出電信號(hào)，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(jì)及技術(shù)要求，無法簡(jiǎn)單地將分立器件的封裝用于 LED。 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。據(jù)預(yù)測(cè)，到 2021年國(guó)際上 LED 的市場(chǎng)需求量約為 2021 億只，銷售額達(dá) 800 億美元。 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(shí)間極短，光色純，結(jié)構(gòu)牢固，抗沖擊，耐振動(dòng)，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(gè)可見光譜段各種顏色的高亮度、高性能產(chǎn)品。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。），停留約 3s；接著向上滾動(dòng)顯示 “電子報(bào)二零零 八 ”５個(gè)漢字及１個(gè)圖形，停留約 3s；再向左跑馬顯示 “電子報(bào)二零零 八 ”這５個(gè)漢字及１個(gè)圖形，然后以 “卷簾入 ”效果隱去圖形（ 164。圖 為顯示驅(qū)動(dòng)程序（顯示）流程圖。 然后顯示驅(qū)動(dòng)程序查詢當(dāng)前燃亮的行號(hào)，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。 從有利于實(shí)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(dòng)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(hào)和其它控制信號(hào)，配合完成 LED 顯示屏的掃描顯示工作顯示驅(qū)動(dòng)程序由定時(shí)器 T0 中斷程序?qū)崿F(xiàn)。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(jì) 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(hào)，使屏幕按設(shè)計(jì)的要求顯示。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)正是基于 LED圖文顯示屏實(shí)際應(yīng) 用，著重實(shí)現(xiàn) LED 顯示屏的圖文編輯及設(shè)備驅(qū)動(dòng)。 [11] 行驅(qū)動(dòng)電路 單片機(jī) P1 口低４位輸出的行號(hào)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(hào)線，再經(jīng)過驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的行線．一條行線上要帶動(dòng) 16 列的 LED 進(jìn)行顯示，按一 LED 器件20ｍＡ電流計(jì)算， 16 個(gè) LED 同時(shí)發(fā)光時(shí)，需要 320ｍＡ電流，選用三極管 8550 作為驅(qū)動(dòng)管可滿足要求。芯片的輸出端為QA～ QH，最高位 QH 可作為多片 74HC595 級(jí)聯(lián)應(yīng)用時(shí)，向上一級(jí)的級(jí)聯(lián)輸出。 RCK 是輸出鎖存器的打入信號(hào)，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(hào)，只有當(dāng)其為低位時(shí)鎖存器的輸出全部為０。引腳 SCK 是移位寄存器的移位時(shí)鐘脈沖，在其上升沿發(fā)生移位，并將 SI 的下一個(gè)數(shù)據(jù)打入最低位。 它的輸入側(cè)有 8 個(gè)串行移位寄存器，每個(gè)移位寄存器的輸出都連接一個(gè)輸出鎖存器。它具有一個(gè) 8 位的串入并出的移位寄存器和一個(gè) 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(dú)立的，可以實(shí)現(xiàn)在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時(shí)，傳送下一行的列數(shù)據(jù)，即達(dá)到重疊處理的目的。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。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(diǎn)陣信息轉(zhuǎn)換為單片機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)字信息。 其結(jié)構(gòu)圖如圖 。 MAX232 芯片內(nèi)部有一個(gè)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。中斷向 量出通常存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令，以轉(zhuǎn)移到中斷處理程序的實(shí)體，這樣，實(shí)體處理部分可以安排在程序存儲(chǔ)器的任何部位。但對(duì)另一些中斷，則不會(huì)自動(dòng)清除中斷標(biāo)志，因此，再中斷處理程序中，要設(shè)置指令來清除，這些中斷包括串行口接受中斷 RI 和發(fā)送中斷 TI，電平觸發(fā)的外部中斷 IE0、 IE1.。 89C51的中斷響應(yīng)實(shí)際上是執(zhí)行一條由硬件構(gòu)成的長(zhǎng)調(diào)用指令。比如，外部中斷 INT0和串行口接受中斷 RI 處于同一優(yōu) 先級(jí)，若 CPU 正在處理 RI 時(shí)， INT0 產(chǎn)生外部中斷，按內(nèi)部約定的次序，縱然 INT0 有較高優(yōu)先級(jí)，但此時(shí)， CPU 不會(huì)響應(yīng)這個(gè)中斷，而要等處理完 RI 中斷才響應(yīng) INT0 中斷。 當(dāng) CPU 同時(shí)接收到幾個(gè)優(yōu)先級(jí)相同的中斷請(qǐng)求時(shí)，則按照下面約定的次序來響應(yīng)中斷，優(yōu)先級(jí)較高的中斷得到優(yōu)先響應(yīng)。當(dāng) PX0 為 1 時(shí)，外部中斷 0 處于高優(yōu)先級(jí)；當(dāng) PX0 為 0時(shí)，處于低優(yōu)先級(jí)。當(dāng) PT0 為 1 時(shí)，計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器 T0 中斷處于高 20 優(yōu)先級(jí)；當(dāng) PT0 為 0 時(shí)，處于低優(yōu)先級(jí)。當(dāng) PX1 為 1 時(shí)，外部中斷 1 處于高優(yōu)先級(jí)；當(dāng) PX1 為 0時(shí)，處于 低優(yōu)先級(jí)。當(dāng) PT1 為 1 時(shí)，計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器 T1 中斷處于高優(yōu)先級(jí)；當(dāng) PT1 為 0 時(shí)，處于低優(yōu)先級(jí)。 中斷優(yōu)先級(jí)寄存器 IP 的格式如下： BCH BBH BAH B9H A8H 地址 IP —— —— —— PS PT1 PX1 PT0 PX0 B8H PS：對(duì)應(yīng)于串行口中斷，當(dāng) PS 為 1 時(shí)，串行口中斷處于高優(yōu)先級(jí)；當(dāng) PS 為 0 時(shí)，處于低優(yōu)先級(jí)。程序員可以通過對(duì) IP 寄存器編程來決定每個(gè)中斷源處于兩個(gè)優(yōu)先級(jí)的某一級(jí)。系統(tǒng)復(fù)位時(shí)， IE 寄存器中的各中斷控制位均清 0。 EX0：對(duì)應(yīng)于外部中斷。 ET0：對(duì)應(yīng)于計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器 T0 的溢出中斷。 EX1：對(duì)應(yīng)與外部中斷 1。 ET1：對(duì)應(yīng)于計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器 T1 的溢出中斷。 ES：對(duì)應(yīng)于串行口中斷。 19 中斷的控制 89C51 內(nèi)部有一個(gè)中斷允許寄存 器 IE，通過對(duì) IE 各位的置位或清 0，可以分別允許或禁止每一個(gè)中斷。 (5) R1 和 T1：串行口中斷。 (4) TF1：計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器 T1 溢出中斷。 (3) TF0：計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器 T0 溢出中斷。由 引 腳 輸入，此中斷由計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器控制寄存器TCON 的 IT1 位決定低電平有效還是負(fù)跳變有效。 CPU 在每個(gè)機(jī)器周期的 S5P2 對(duì) 引 腳 采樣，并據(jù)此在 TCON 寄存器中建立中斷請(qǐng)求標(biāo)志 IE0。 中斷系統(tǒng) 89C51 的 5 個(gè)中斷 (1) TNT0：外部中斷請(qǐng)求。在方式 0 時(shí)， 89C51的 16 位計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器只用了高 8 位 TH7～ TH0 和低 5 位 TL4～ TL0，剩下 3 位 TL7～TL5 未用。所以，從識(shí)別負(fù)跳變到完成計(jì)數(shù)需要 2 個(gè)機(jī)器周期即 24 個(gè)時(shí)鐘周期（跨越了共 3 個(gè)機(jī)器周期），即最高計(jì)數(shù)頻率為時(shí)鐘頻率的 1/24。由于一個(gè)機(jī)器 周期有 12個(gè)時(shí)鐘周期， 因此，定時(shí)器的頻率位時(shí)鐘頻率的 1/12。他們可以工作在計(jì)數(shù)方式，也可以工作在定時(shí)方式。 P3 是一 個(gè)多功能端口，除了統(tǒng)稱的并行 18 I/O 功能外，還如前所述具備一些特殊功能，這些特殊功能只有在對(duì)應(yīng)位鎖存器 SFR 置1 時(shí)才有效。 89C51 有 4 個(gè) 8 位準(zhǔn)雙向并行 I/O 口，稱為 P0～ P3，共 32 位，每位都有獨(dú)立的鎖存器、輸入緩沖器和輸出驅(qū)動(dòng)器。 數(shù)據(jù)指針寄存器 DPTR DPTR 是一個(gè) 16 位地址寄存器，通常作地址寄存器用，也可拆成 DPH 和 DPL 兩個(gè)獨(dú) 立使用 。 堆棧指針寄存器 SP 89C51 的堆棧可以位于 RAM 中任何一個(gè)連續(xù)的區(qū)域，用和通過對(duì) SP 編程便可以定義堆棧區(qū) CPU 響應(yīng)中斷或調(diào)用子程序時(shí)，程序計(jì)數(shù)器 PC 值入棧，入棧前 的 8 位 寄存器 SP 先自動(dòng)加 1。當(dāng)運(yùn)算結(jié)果中 1 的個(gè)數(shù)位 為 偶數(shù)時(shí)， P=0； 為奇數(shù)時(shí)， P=1。在對(duì)帶符號(hào)數(shù)運(yùn)算時(shí)指示溢出。 RS0 和 RS1；這兩位用來選擇工作寄存器組， 89C51 內(nèi)部有四個(gè)工作寄存器組，每組含 8 個(gè) 8 位的工作寄存器，他們是內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM 的一部分，通過軟件對(duì) RS0和 RS1 的編碼可選擇四個(gè)寄存器組之一。 F0 和 F1：用戶標(biāo)志。當(dāng)運(yùn)算過程中， D3 位往高位產(chǎn)生進(jìn)位或借位時(shí)， AC 為 1。 AC：輔助進(jìn)位位。 PSW 的結(jié)構(gòu)和定義如下： CY：進(jìn)位位。 （ b）、寄存器 B 配合累加器執(zhí)行乘除運(yùn)算指令，一般在寄存器 B 中存放第二個(gè)操作數(shù)、乘積的高位字節(jié)和除法的余數(shù)。 專用寄存器 專用寄存器包括： ? 累加器 A ? 寄存器 B ? 程序狀態(tài)字 PSW ? 堆棧指針寄存器 SP ? 數(shù)據(jù)指針寄存器 DPTR (a)、累加器 A 是 89C51 的核心，許多指令都是圍繞累加器設(shè)計(jì)的。 另一方圖 AT89C51 引腳圖 16 面還可以作為第二功能用端口，請(qǐng)參見表 1?！?：雙功能口。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高 8 位地址。 ～ ： 8 位 漏級(jí) 開路型雙向 I/O 口。高電平時(shí)，訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器；低電平時(shí)，訪問外部程序存儲(chǔ)器。PSEN ：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端。ALE/ PROG ：正常操作時(shí)為 ALE 功能（允許地址鎖存），提供把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器。在VCC 掉電期間，此引腳可接上備用電源，由 VPD向內(nèi)部 RAM 提供備用電源，以保持內(nèi)部 RAM 中的數(shù)據(jù)。 XTAL2：內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸出端 ，是外接晶體的另一端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接地。 圖 8 8 LED 顯示屏結(jié)構(gòu)圖 15 硬件控制模塊 該部分以 AT89C51 為主要的控制器件其介紹如下： AT89C51 是 51 系列單片機(jī)，它與普通的 89C51 單片機(jī)的各部分功能是一樣的 ,我該課程設(shè)計(jì)以 AT89C51 為主要控制器件，該芯片有 40 個(gè)引腳，共分電源線、端口線和控制線三類、 AT89C51 的引腳如圖 所示： 由行譯碼器給出的行選通信號(hào)，從第一行開始，按順序依次對(duì)個(gè)行進(jìn)行掃描。此時(shí)的驅(qū)動(dòng)電流幅值應(yīng)該等于相當(dāng)直流驅(qū)動(dòng)電流的 n 倍，才能達(dá)到與相當(dāng)直流驅(qū)動(dòng)一樣的效果，且驅(qū)動(dòng)電流幅值不能超過該器件允許的最大脈沖幅值，所以對(duì)于本系統(tǒng)應(yīng)用于室內(nèi)的 LED 顯示屏，n 值取為 16，能夠滿足亮度要求。 LED 特性及動(dòng)態(tài)掃描原理從 LED 器件的發(fā)光機(jī)理可以知道，當(dāng)向 LED 器件施加正向電壓時(shí)，通過器件的正向電流使其發(fā)光。系統(tǒng)顯示點(diǎn)陣采用 88 單色顯示單元，按照每行 24 個(gè)字，共計(jì) 16 行的方式來組織的384192 LED 象素的顯示屏，因此能夠顯示 168 個(gè) 1616 點(diǎn)陣漢字。 圖 LED 顯示屏原理圖 14 LED 顯示部分電路 該部分以 88 的 LED 顯示屏（ 64 個(gè)發(fā)光二極