【正文】 工作： （ 1）學(xué)習(xí) LED 顯示屏內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)； （ 2）設(shè)計單片機最小系統(tǒng)； （ 3）設(shè)計 16x64 點陣 LED 顯示屏 （ 4）編寫軟件部分，通過 proteus 軟件實現(xiàn)單片機對 16x64 點陣 LED 顯示屏 發(fā)光二極管是Ⅲ Ⅳ族化合物，如 GaAs 砷化鎵 、 GaP 磷化鎵 、 GaAsP 磷砷化鎵 等半導(dǎo)體制成的，其核心是 PN 結(jié)。為了對顯示數(shù)據(jù)的更新，可以通過 RS232 串口，由上位機將要顯示的數(shù)據(jù)傳輸給單片機，由單片機獨立完成顯示。 LED 點陣顯示根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域和要求不同可以分為很多種。據(jù)不完全統(tǒng)計，世界上目前至少有 150 家廠商生產(chǎn)全彩屏，其中產(chǎn)品齊全，規(guī)模較大的公司約有 30 家左右 。國際上 LED 顯示屏的市場容量預(yù)計以每年 30%的速度在增長。 就市場而言，中國加入 WTO、北京申奧成功等，成為 LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新契機。為了適應(yīng) 2020 年奧運會的“瘦身”計劃，利亞德開發(fā)了表面貼裝雙基色顯示屏，大量用于訓(xùn)練館和比賽計時計分系統(tǒng)。 第三階段從 1999 年開始，紅、純綠、純藍(lán) LED 管大量涌入中國，同時國內(nèi)企業(yè)進行了深入的研發(fā)工作，使用紅、綠、藍(lán)三原色 LED 生產(chǎn)的全彩色顯示屏被廣泛應(yīng)用，大量進入體育場館、會展中 心、廣場等公共場所，從而將國內(nèi)的大屏幕帶入全彩時代。視頻控制技術(shù)、圖像處理技術(shù)、光纖通信技術(shù)等的應(yīng)用將 LED 顯示屏提升到了一個新的臺階。 用于顯示文字和簡單圖片，主要用在車站、金融證券、銀行、郵局等公共場所，作為公共信息顯示工具?；?51 單片機的 LED 顯示屏設(shè)計 畢業(yè)論文 1 緒論 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 LED 顯示屏是八十年代后期在全球迅速發(fā)展起來的新型信息顯示媒體，它利用發(fā)光二極管構(gòu)成的點陣模塊或像素單元組成平板顯示屏幕，以可靠性高、使用壽命長、環(huán)境適應(yīng)能力強、性能價格比高、使用成本低等特點，在短短的十來年中，迅速成長為平板顯示的主流產(chǎn)品，在信息顯示領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 LED 顯示屏的發(fā)展可分為以下幾個階段：第一階段為 1990 年到 1995 年，主要是單色和 16 級雙色圖文屏。 第二階段是 1995 年到 1999 年，出現(xiàn)了 64 級、 256 級灰度的雙基色視頻屏。 LED 顯示屏控制專用大規(guī)模集成電路芯片也在此時由國內(nèi)企業(yè)開發(fā)出來并得以應(yīng)用。 隨著 LED 原材料市場的迅猛發(fā)展，表面貼裝器件從 2020 年面世，主要用在室內(nèi)全彩屏，并且以其亮度高、色彩鮮艷、溫度低的特性，可隨意調(diào)整的點間距，被不同價位需求者所接受，在短短兩年多時間內(nèi)，產(chǎn)品銷售額已超過 3 億元，表面貼裝全彩色 LED 顯示屏應(yīng)用市場進入新世紀(jì)。在奧運場館全彩屏方面，為緊縮投資，全彩屏大部分采用可拆卸方式，奧運期間可作為實況轉(zhuǎn)播工具，賽 事結(jié)束后可用于租賃，作為演出、國家政策發(fā)布等公共場合應(yīng)用工具，通過這種方式可盡快收回成本。國內(nèi) LED 顯示屏市場保持持續(xù)增長，目前在國內(nèi)市場上，國產(chǎn) LED 顯示屏的市場占有率近 95%。 LED 顯示屏的主要制造廠商集中在日本、北美等地，我國 LED 制造廠商出口的份額在其中微不足道。 目前，經(jīng)過中國政府對 LED 產(chǎn)業(yè)化的積極推動， 國內(nèi) LED 顯示屏的生產(chǎn)技術(shù)基本與世界同步，國內(nèi)知名品牌有：奧力興（ Apex Kolor 、遠(yuǎn)亮國際照明、恒宇光電、大眼界光電（ TopVision 、元亨光電（ yaham）、山木顯示（ skydisplay）、麗晶光電（ Lightking）、洲明（ Unilumin）、銳拓（ Retop）、愛立德（ aled）、聯(lián)建光電（ liantronics）、長方照明（ cfled）、明爾杰（ MejLed）、德彩光電（ dicolor）、聯(lián)森（ lenson）、良輝光電 lhgd 、通普（ TOP 、仕蘭、雅其光（ Art）、金立翔、艾比森（ absen）、艾斯威（ aswei）、雷森（ ledsun）、利亞德（ leyard）、科美芯 SBC 、三思、奧科光電等。常用的是采用單片機為控制核心的 LED 點陣顯示，顯示的數(shù)據(jù)預(yù)先存貯在 ROM 中，當(dāng)程序運行時，單片機負(fù)責(zé)依序?qū)?ROM 中存儲的數(shù)據(jù)進行讀取、傳輸和顯示。 課題研究目標(biāo)和意義 本課題研究目標(biāo)就是實現(xiàn)單片機對 16x64 點陣 LED 顯示屏實現(xiàn)漢字、數(shù)字、字母的多樣化顯示最終實現(xiàn)點陣顯示屏的滾動顯示。因此它具有一般 PN 結(jié)的 IN 特性，即 正向?qū)ǎ聪蚪刂埂舸┨匦?。在正向電壓下，電子?N 區(qū)注入 P 區(qū)，空穴由 P 區(qū)注入 N 區(qū)。 如圖 所示 : 圖 LED 顯示原理 假設(shè)發(fā)光是在 P 區(qū)中發(fā)生的，那么注入的電子與價帶空穴直接復(fù)合而發(fā)光，或者先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復(fù)合發(fā)光。發(fā)光的復(fù)合量相對于非發(fā)光復(fù)合量 的比例越大，光量子效率越高。理論和實踐證明，光的峰值波長入與發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體材料禁帶寬度 E g 有關(guān)，即 λ≈ 1240／ Eg mm 式中 Eg的單位為電子伏特 eV 。比紅光波長長的光為紅外光。 LED 顯示器結(jié)構(gòu)及分類 通過發(fā)光二極管芯片的適當(dāng)連接（包括串聯(lián)和并聯(lián)）和適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)結(jié)構(gòu) 。由這些發(fā)光段或發(fā)光點可以組成數(shù)碼管、符號管、米字管、矩陣管、電平顯示器管等等。 （一） LED 顯示器結(jié)構(gòu) 基本的半導(dǎo)體數(shù)碼管是由七個條狀發(fā)光二極管芯片按圖 12 排列而成的。其具體結(jié)構(gòu)有“反射罩式”、“條形七段式”及“單片集成式多位數(shù)字式”等 （ 1）反射罩式數(shù)碼管一般用白色塑料做成帶反射腔的七段式外殼，將單個LED 貼在與反射罩的七個反射腔互相對位的印刷電路板上，每個反射腔 底部的中心位置就是 LED 芯片。 反射罩式數(shù)碼管的封裝方式有空封和實封兩種?？辗夥绞绞窃谏戏缴w上濾波片和勻光膜，為提高器件的可靠性，必須在芯片和底板上涂以透明絕緣膠，這還可以提高光效率。 （ 2）條形七段式數(shù)碼管屬于混合封裝形式。 （ 3）單片集成式多位數(shù)字顯示器是在發(fā)光材料基片上（大圓片），利用集成電路工藝制作出大量七段數(shù)字顯示圖形，通過劃片把合格芯片選出，對位貼在印刷電路板上，用壓焊工藝引出引線，再在上面蓋上“魚眼透鏡”外殼。 （ 4）符號管、米字管的制作方式與數(shù)碼管類似。 （二） LED 顯示器分類 （ 1）按字高分：筆畫顯示器字高最小有 1mm（單片集成式多位數(shù)碼管字高一般在 2～ 3mm）。 （ 2）按顏色分有紅、橙、黃、綠等數(shù)種。 （ 4）從各發(fā)光段電極連接方式分有共陽極和共陰極兩種。但由于 LED 顯示器內(nèi)含多個發(fā)光二極管，所以需有如下 特殊參數(shù)： 1．發(fā)光強度比 由于數(shù)碼管各段在同樣的驅(qū)動電壓時，各段正向電流不相同，所以各段發(fā)光強度不同。比值可以在 ～ 間，最大不能超過 。脈沖占空比越小，脈沖正向電流可以越大。 二耗電量低 LED 耗電相當(dāng)?shù)?，直流?qū)動，超低功耗（單管 瓦），電光功率轉(zhuǎn)換接近 100%。 三使用壽命長 有人稱 LED 光源為長壽燈。 四高亮度、低熱量 LED 使用冷發(fā)光技術(shù)，發(fā)熱量比普通照明 燈具低很多。光譜中沒有紫外線和紅外線，既沒有熱量，也沒有輻射，眩光小，冷光源，可以安全觸摸，屬于典型的綠色照明光源 六堅固耐用 LED 被完全封裝在環(huán)氧樹脂里面，比燈泡和熒光燈管都堅固。 七多變幻 LED 光源可利用紅、綠、藍(lán)三基色原理，在計算機技術(shù)控制下使三種顏色具有 256 級灰度并任意混合，即可產(chǎn)生 256 256 256 16777216 種顏色，形成不同光色的組合變化多端 ，實現(xiàn)豐富多彩的動態(tài)變化效果及各種圖像。它成功融合了計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、圖像處理技術(shù)、嵌入式控制技術(shù)等，所以亦是數(shù)字信息化產(chǎn)品，是半導(dǎo)體光電器件“高新尖”技術(shù)，具有在線編程、無限升級、靈活多變的特點。雖然國內(nèi)還有不少人在商家誤導(dǎo)下認(rèn)為 LED 是用來替代 LCD 液晶的顯示技術(shù)，但實際上這種高能效照明技術(shù)從上世紀(jì)六七十年代就已經(jīng)開始應(yīng)用，如今從各種指示燈、路燈、節(jié)日彩燈再到筆記本、 電視背光都在廣泛采用 LED 照明。 然而，近日由美國加州大學(xué)艾爾文分校進行的一項調(diào)查卻顯示，使用 LED的環(huán)保功效很可能會被其包含的有毒物質(zhì)所抵消。 結(jié)果顯示，這些 LED 燈中包含有銻、砷、鉻、鉛以及其他多種金屬元素。比如在低亮度紅色 LED 燈中，研究人員發(fā)現(xiàn)其鉛含量超標(biāo)達到 8 倍，鎳含量也超標(biāo) 倍。而如果 LED 燈破碎，還可能會對直接接觸的人體健康造成損害。 該報告表示， LED 中的砷、鉛、鎳和銅元素對人體和環(huán)境的影響最為嚴(yán)重，未來應(yīng)當(dāng)進行更為細(xì)致深入的調(diào)查，以促進政府對 LED 產(chǎn)品的安全使用和回收處理制定規(guī)范。 LED 需要由于單個發(fā)光面比較窄，通常大規(guī)模集成在線路板上，形成一個比較大的發(fā)光源，由此會造成大量熱量積累，有時會擊穿電路板。 圖 8 8 單色 LED 顯示模塊 例如用四個 8 8 點陣顯示可構(gòu)成 16 16 點陣顯示器，其連接方法如圖 3所示。即可形成一個 16行 每一行有 16個 LED 、16 列 每一列也有 16 個 LED 的 16 16 點陣顯示器，可將這 256 個點稱為一頁，這樣，顯示字符時，只要對一頁中對應(yīng)的亮滅進行控制即可。 圖 16 16 點陣顯示器連接圖 總之，要構(gòu)成 16 64 點陣 LED，需要 16 個 8 8 點陣顯示模塊。系統(tǒng)采用 AT89C55 單片機為控制器，整個電路主要由單片機控制及 其接口電路、行列驅(qū)動顯示電路、時鐘振蕩電路、復(fù)位電路和電源電路等。 Altium 簡單介紹 圖 Altium 工作界面圖 系統(tǒng)中硬件設(shè)計部分采用 Altium 公司 Altium Designer 軟件 [6]進行繪制，它是完全一體化電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的一個新版本，也是業(yè)界第一款也是唯一一種完整的板級設(shè)計解決方案。 這款最新高端版本 Altium Designer 99SE， Protel2020在內(nèi)的先前一系列版本的功能和優(yōu)點以外，還增加了許多改進和很多高端功能。 首先在 PCB