【正文】 系 別 尚德光伏學院 .專 業(yè) 微電子技術(shù)（液晶顯示技術(shù)與應用）班 級 0701 .學生姓名 陳朕 . 學 號 07017 1 指導教師 居吉喬 . 2010 年 4 月 LED點陣顯示屏設計摘要：LED大屏幕顯示系統(tǒng)，以AT89S52單片機為核心，由鍵盤顯示、溫度采集、串口通信、LED大屏幕顯示等功能模塊組成。本系統(tǒng)的灰階功能控制由軟件來實現(xiàn)，吸收了硬件軟件化的思想，本系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)題目要求的基本功能，同時發(fā)揮部分也得到完全的實現(xiàn)，最主要的是LED顯示屏的內(nèi)容可以通過PC機進行實時修改，而且有一定的創(chuàng)新功能。顯示方式分為三種：逐字顯示、上滾顯示、左滾顯示，其中顯示字模數(shù)據(jù)由單片機輸入顯存，點陣的點亮過程有程序控制，由驅(qū)動電路完成，點陣采用單色顯示，該顯示器電路的特點是：點陣的動態(tài)顯示過程占用時間比較短，亮度比較高，而且亮度可以改變電阻進行調(diào)節(jié)。單片機的特點是體積小、集成度高、重量輕、抗干擾能力強，對環(huán)境要求不高，價格低廉，可靠性高，靈活性好，開發(fā)較為容易。在我國，單片機已被廣泛地應用在工業(yè)自動化控制、自動檢測、智能儀表、智能化家用電器、航空航天系統(tǒng)和和國防軍事、尖端武器等各個方面。更重要的意義是單片機的應用改變了控制系統(tǒng)傳統(tǒng)的設計思想和方法。這種以軟件結(jié)合硬件或取代硬件并能提高系統(tǒng)性能的控制技術(shù)稱為微控制技術(shù)。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，顯示屏由幾萬至幾十萬個半導體發(fā)光二極管像素點均勻排列組成。目前應用最廣的是紅色、綠色、黃色。LED顯示屏可以顯示變化的數(shù)字、文字、圖形圖像；不僅可以用于室內(nèi)環(huán)境還可以用于室外環(huán)境，具有投影儀、電視墻、液晶顯示屏無法比擬的優(yōu)點。本文設計的是一個室內(nèi)用1616的點陣LED圖文顯示屏，圖形或文字顯示有靜止、移入移出等顯示方式。圖形或文字顯示有靜止、移入移出等顯示方式。 方案實現(xiàn)從理論上說，不論顯示圖形還是文字，只要控制與組成這些圖形或文字的各個點所在的位置相對應的LED器件發(fā)光，就可以得到我們想要的顯示結(jié)果，這種同時控制各個發(fā)光點亮滅的方法稱為靜態(tài)驅(qū)動顯示方式。這個數(shù)字很龐大，因為我們僅僅是1616的點陣，在實際應用中的顯示屏往往要大得多，這樣在鎖存器上花的成本將是一個很龐大的數(shù)字。動態(tài)掃描的意思簡單地說就是逐行輪流點亮，這樣掃描驅(qū)動電路就可以實現(xiàn)多行（比如16行）的同名列共用一套驅(qū)動器。當這樣輪回的速度足夠快（每秒24次以上），由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，就能夠看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形了。顯示數(shù)據(jù)通常存儲在單片機的存儲器中，按8位一個字節(jié)的形式順序排放。從控制電路到列驅(qū)動器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并列方式或串行方式。當列數(shù)很多時，并列傳輸?shù)姆桨甘遣豢扇〉摹５?，串行傳輸過程較長，數(shù)據(jù)按順序一位一位地輸出給列驅(qū)動器，只有當一行的各列數(shù)據(jù)都以傳輸?shù)轿恢螅@一行的各列才能并行地進行顯示。對于串行傳輸方式來說，列數(shù)據(jù)準備時間可能相當長，在行掃描周期確定的情況下留給行顯示的時間就太少了，以致影響到LED的亮度。即在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時，傳送下一列數(shù)據(jù)。經(jīng)過上述分析，就可以歸納出列驅(qū)動器電路應具有的功能。這樣，本行已準備好的數(shù)據(jù)打入并行鎖存器進行顯示時，串并移位寄存器就可以準備下一行的列數(shù)據(jù)，而不會影響本行的顯示。圖11 顯示屏電路框圖第2章 LED介紹 LED以及單片機介紹 LED介紹LED是發(fā)光二極管英文Light Emitting Diode 的簡稱，是六十年代末發(fā)展起來的一種半導體顯示器件，七十年代，隨著半導體材料合成技術(shù)、單晶制造技術(shù)和PN結(jié)形成技術(shù)的研究進展，發(fā)光二極管在發(fā)光顏色、亮度等性能得以提高并迅速進入批量化和實用化。LED就是Light Emitting Diode(發(fā)光二極管)的縮寫。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。發(fā)光二極管于20世紀60年代問世。這一時期屬于LED的“指示應用階段”。1994年，日本科學家中村秀二在GaN基片上研制出了第一只藍光LED，在1997年誕生了InGaN藍光芯片+YAG熒光粉的白光LED，使LED的發(fā)展和應用進入了“全彩應用及普通照明階段”。半導體照明（也稱固態(tài)照明）即是一種基于LED新型光源的固態(tài)照明，具體地講，是一種基于白光LED的固態(tài)照明，是一種典型的節(jié)能、環(huán)保綠色照明。LED電子顯示屏是利用發(fā)光二極管點陣模塊或像素單元組成的平面式顯示屏幕。由于它具有發(fā)光效率高、使用壽命長、組態(tài)靈活、色彩豐富、工作性能穩(wěn)定以及對室內(nèi)室外環(huán)境適應能力強等優(yōu)點而日漸成為顯示媒體中的佼佼者。LED顯示屏經(jīng)歷了從單色、雙色圖文顯示屏，到圖像顯示屏的發(fā)展過程。在片內(nèi)：CPU有4位或8位；ROM有1KB或2KB；RAM有64B或128B；只有并行接口，無串行接口；只有1個8位的定時/計時器；中斷源只有2個。②第2階段(1978年—1983年)，以MCS51系列為代表，稱8位單片機。在片外：尋址范圍有64KB；芯片引腳有40個。在片內(nèi)：CPU有16位；ROM有8KB；RAM有232B；有串/并行接口；有4個16位的定時/計時器；中斷源有8個；增加了D/A和A/D轉(zhuǎn)換電路。以上MCS51系列以其優(yōu)良的性價比，在我國得到了廣泛的應用。LED是英文light emitting diode（發(fā)光二極管）的縮寫，它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導體材料，置于一個有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，即固體封裝，所以能起到保護內(nèi)部芯線的作用，所以LED的抗震性能好。在某些半導體材料的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。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。最初LED用作儀器儀表的指示光源，后來各種光色的LED在交通信號燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應用，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。經(jīng)紅色濾光片后，光損失90%，只剩下200流明的紅光。 汽車信號燈也是LED光源應用的重要領域。 對于一般照明而言，人們更需要白色的光源。這種LED是將GaN芯片和釔鋁石榴石（YAG）封裝在一起做成。藍光LED基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有YAG的樹脂薄層，約200500nm?，F(xiàn)在，對于InGaN/YAG白色LED，通過改變YAG熒光粉的化學組成和調(diào)節(jié)熒光粉層的厚度，可以獲得色溫350010000K的各色白光。 LED的優(yōu)勢LED顯示屏可以顯示變化的數(shù)字、文字、圖形圖像；不僅可以用于室內(nèi)環(huán)境還可以用于室外環(huán)境，具有投影儀、電視墻、液晶顯示屏無法比擬的優(yōu)點。這種產(chǎn)品具有很多夢幻般優(yōu)點：(1)光效率高：光譜幾乎全部集中于可見光頻率，效率可以達到80%90%。(2)光線質(zhì)量高：由于光譜中沒有紫外線和紅外線，故沒有熱量，沒有輻射，屬于典型的綠色照明光源。以其作為光源，在同樣亮度下耗電量僅為普通白熾燈的1/810。一個半導體燈正常情況下可以使用50年，即使長命百歲的人，一生最多也就用2只燈。(6)應用靈活：體積小，可以平面封裝，易開發(fā)成輕薄短小的產(chǎn)品，做成點、線、面各種形式的具體應用產(chǎn)品。(8)綠色環(huán)保：廢棄物可回收，沒有污染，不像熒光燈一樣含有汞成分。 LED發(fā)展前景LED是近年來全球最具發(fā)展前景的高技術(shù)領域之一，LED具有壽命長、耗能少、體積小、響應快、抗震抗低溫、污染小等突出的優(yōu)點，被稱為第四代照明光源或綠色光源，將成為人類照明史上繼白熾燈、熒光燈之后的又一次標志性的飛躍，將孕育新的光源革命。目前我國LED產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了四大片區(qū)(珠三角、長三角、福建江西地區(qū)、北方地區(qū))、七大基地(大連、上海、深圳、南昌、廈門、揚州、石家莊)的產(chǎn)業(yè)格局，形成了包括LED外延片的生產(chǎn)、LED芯片的制備、LED芯片的封裝以及LED產(chǎn)品應用在內(nèi)的較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈，產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)、工程應用等方面獲得飛速發(fā)展。這些優(yōu)點概括起來是：亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長、耐沖擊和性能穩(wěn)定。隨著信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，LED顯示屏作為信息傳播的一種重要手段成為現(xiàn)代信息化社會的一個閃亮標志。目前，對于那些需要顯示的信息量不是很大，分辨率不是很高，又需要制造成本相對比較低的場合，使用大、小屏幕LED點陣顯示器是比較經(jīng)濟適用的，它可以用單片機控制實現(xiàn)顯示字符、數(shù)字、漢字和簡單圖形，可以根據(jù)需要使用不同字號、字型。 單片機系統(tǒng)及外圍電路 AT89C51單片機介紹AT89C51是一種低功耗、高性能的片內(nèi)含有4KB快閃可編程/擦除只讀存儲器(Flash Programmable and Erasable Read only Memory, FPEROM)的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存儲技術(shù)制造，并且與AT80C51引腳和指令系統(tǒng)完全兼容。AT89C51將具有多種功能的8位CPU與FPEROM結(jié)合在一個芯片上，為很多嵌入式控制應用提供了非常靈活而又價格較低的方案，其性價