【正文】 ....................................................144 字模生成 .........................................................................16 字模簡(jiǎn)介 .....................................................................16 LED顯示屏領(lǐng)域字模實(shí)現(xiàn)技術(shù) ....................................16 軟件控制系統(tǒng)字模提取的分析與設(shè)計(jì) ..........................16 字模存儲(chǔ)技術(shù) ...............................................................17 字庫(kù)生成 .....................................................................175 軟件設(shè)計(jì) ..........................................................................19 程序設(shè)計(jì)總體思路和結(jié)構(gòu) ...............................................19 程序設(shè)計(jì)總體思路 ...................................................19 程序流程圖 ............................................................19 各模塊程序設(shè)計(jì) ............................................................20 系統(tǒng)初始化 ............................................................20 LED動(dòng)態(tài)顯示 ..........................................................20 漢字顯示的原理 ......................................................206 系統(tǒng)功能測(cè)試 ...................................................................22 單元模塊電路測(cè)試 .........................................................22 系統(tǒng)整體功能測(cè)試 .........................................................22總結(jié) ...................................................................................23致謝 ...................................................................................24參考文獻(xiàn) ............................................................................25附錄 ...................................................................................264 / 355 / 35引 言LED（Light Emitting Diode） ，發(fā)光二極管，簡(jiǎn)稱 LED，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見(jiàn)光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是 P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是 N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會(huì)被推向 P區(qū)，在 P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量，這就是 LED發(fā)光的原理。其主要特征是只控制 LED點(diǎn)陣中各發(fā)光器件的通斷（發(fā)光或熄滅） ，而不控制 LED的發(fā)光強(qiáng)弱。LED點(diǎn)陣顯示具有如下特點(diǎn)：（1） 電壓：LED 使用低壓電源，供電電壓在 624V之間，根據(jù)產(chǎn)品不同而異，所以它是一種比使用高壓電源更安全的電源。（3） 適用性：每個(gè)單元 LED小片是 35mm的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環(huán)境。（5） 響應(yīng)時(shí)間：其白熾燈的響應(yīng)時(shí)間為毫秒級(jí)，LED 燈的響應(yīng)時(shí)間為納秒級(jí)。（7） 顏色：改變電流可以變色，發(fā)光二極管方便地通過(guò)化學(xué)修飾方法，調(diào)整材料的能帶結(jié)構(gòu)和帶隙，實(shí)現(xiàn)紅黃綠蘭橙多色發(fā)光。（2） 、顯示應(yīng)用：指示牌、廣告牌、大屏幕顯示等， LED用于顯示屏幕的應(yīng)用約占 LED應(yīng)用的 20%—25%，顯示屏幕可分為單色和彩色。由于 LED尺寸小，便于動(dòng)態(tài)的亮度和顏色控制，因此比較適合用于建筑裝飾照明。以及投影儀用 RGB光源。利用不同的半導(dǎo)體材料可以制造不同色彩的 LED像素點(diǎn)。而藍(lán)色和純綠色 LED的開(kāi)發(fā)已經(jīng)達(dá)到了實(shí)用階段。 LED顯示屏分為圖文顯示屏和條幅顯示屏，均由 LED矩陣塊組成。LED 顯示屏因?yàn)槠湎袼貑卧侵鲃?dòng)發(fā)光的，具有亮度高，視角廣、工作電壓低、功耗小、壽命長(zhǎng)、耐沖擊和性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。 LED顯示屏的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高氣候耐受性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色化方向發(fā)展。 雙基色顯示屏：紅和綠雙基色，256 級(jí)灰度、可以顯示 65536種顏色。 按顯示器件分類：LED數(shù)碼顯示屏：顯示器件為 7段碼數(shù)碼管，適于制作時(shí)鐘屏、利率屏等，顯示數(shù)字的電子顯示屏。 按使用場(chǎng)合分類：8 / 35室內(nèi)顯示屏：發(fā)光點(diǎn)較小，一般 Φ3mmΦ8mm，顯示面積一般零點(diǎn)幾至十幾平方米。 按發(fā)光點(diǎn)直徑分類：室內(nèi)屏：Φ3mm、Φ5mm、 室外屏：Φ10mm、Φ12mm、Φ16mm、Φ19mm、Φ21mm、Φ26mm 室外屏發(fā)光的基本單元為發(fā)光筒，發(fā)光筒的原理是將一組紅、綠、藍(lán)發(fā)光二極管封在一個(gè)塑料筒內(nèi)共同發(fā)光增強(qiáng)亮度。這種一體化封裝的點(diǎn)陣 LED模塊，具有高亮度、引腳少、視角大、壽命長(zhǎng)、耐濕、耐冷熱、耐腐蝕等特點(diǎn)。根據(jù)像素顏色的數(shù)目可分為單色、雙基色、三基色等。單色點(diǎn)陣只能顯示固定色彩如紅、綠、黃等單色，雙基色和三基色點(diǎn)陣顯示內(nèi)容的顏色由像素內(nèi)不同顏色發(fā)光二極管點(diǎn)亮組合方式?jīng)Q定，如紅綠都亮?xí)r可顯示黃色，如果按照脈沖方式控制二極管的點(diǎn)亮?xí)r間，則可實(shí)現(xiàn) 256或更高級(jí)灰度顯示，即可實(shí)現(xiàn)真彩色顯示。9 / 35 圖 88單色 LED模塊內(nèi)部電路LED點(diǎn)陣顯示器單塊使用時(shí)，既可代替數(shù)碼管顯示數(shù)字，也可顯示各種中西文字及符號(hào)．如 5x7點(diǎn)陣顯示器用于顯示西文字母．58 點(diǎn)陣顯示器用于顯示中西文，8x8 點(diǎn)陣可以用于顯示簡(jiǎn)單的中文文字，也可用于簡(jiǎn)單圖形顯示。 LED 動(dòng)態(tài)顯示原理LED點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)中各模塊的顯示方式： 有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)顯示兩種。點(diǎn)陣式 LED漢字廣告屏絕大部分是采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式，這種顯示方式巧妙地利用了人眼的視覺(jué)暫留特性。最典型10 / 35的例子就是電影放映機(jī)。以 88點(diǎn)陣模塊為例，說(shuō)明一下其使用方法及控制過(guò)程。相鄰兩行線間絕緣。在這種形式的 LED點(diǎn)陣模塊中，若在某行線上施加高電平（用“1”表示） ，在某列線上施加低電平（用“0”表示） 。比如，Y7 為 1，X0 為 0,則右下角的 LED點(diǎn)亮?，F(xiàn)描述一下用動(dòng)態(tài)掃描顯示的方式，顯示字符“B”的過(guò)程。此種方式的優(yōu)點(diǎn)是傳輸速度快，對(duì)微控制器（MCU）的通信速度要求較低。每增加一個(gè) 1616點(diǎn)陣的全角漢字顯示單元，就需要在之前的電路上多增加兩根地址線，這就要求在 PCB布線的時(shí)候要留有充足的地址線冗余量。并行傳輸需要的芯片11 / 35較多，因此市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)用 FPGA,CPLD等高密度可編程邏輯器件（PLD）來(lái)取代傳統(tǒng)鎖存器 IC的方案。因此，并行傳輸方式適用于顯示單元數(shù)目確定的條屏。因此控制器的種類也在不斷發(fā)展以適應(yīng)要求，從最初的 8051單片機(jī)，到 PIC單片機(jī)，又到 FPGA，直到現(xiàn)在的 ARM處理器。一．以傳統(tǒng) 8051單片機(jī)為控制器的 LED顯示屏。對(duì)顯示效果和移動(dòng)算法的處理也比較吃力，在實(shí)際顯示效果上有比較明顯的閃爍感。這就需要對(duì)單片機(jī)擴(kuò)展外設(shè)，無(wú)疑增加了硬件成本。二．以 PIC單片機(jī)為控制器的 LED顯示屏。作為條屏的控制器，可以明顯的改善顯示效果，同時(shí) PIC單片機(jī)內(nèi)部的資源較豐富，可節(jié)省外部電路設(shè)計(jì)難度，同時(shí)降低了硬件成本。三．以 FPGA（復(fù)雜可編程邏輯門陣列）為控制器的 LED顯示屏。是近年來(lái)新興的可編程邏輯器件。因此被運(yùn)用于雙基色、三基色的顯示系統(tǒng)。四．以 ARM（32 位 RISC架構(gòu)高性能微處理器）為控制器的 LED顯示屏。因此其運(yùn)算能力非常強(qiáng)大，內(nèi)部資源也十分豐富，極大的簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)的難度，縮短了開(kāi)發(fā)周期。ARM 與 FPGA的組合更是功能強(qiáng)大，除了海量存儲(chǔ)技術(shù)，無(wú)線更新技術(shù)外，12 / 35還能實(shí)時(shí)地顯示視頻信號(hào)。3 硬件電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件概述整個(gè)電路由單片機(jī) 89C51，8 個(gè) 74LS373，1 個(gè) 74HC154，1 個(gè) 74LS138,4個(gè) 1616的 LED。AT89C51是 一 種 帶 4KB 可 編 程 可 擦 除 只 讀 存 儲(chǔ) 器 的 低 電 壓 ， 高 性 能 微 處理 器 ， 俗 稱 單 片 機(jī) 。 該器 件 采 用 ATMEL 高 密 度 非 易 失 存 儲(chǔ) 器 制 造 技 術(shù) 制 造 ， 與 工 業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn) 的 MCS51指 令 集 和 輸 出 管 腳 相 兼 容 。 AT89C51 單 片 機(jī) 為 很 多 嵌 入 式 控 制 系 統(tǒng) 提 供 了 一 種 靈 活 性 高 且 價(jià)廉 的 方 案 。13 / 35圖 AT89C51的管腳圖譯 碼 器 是 組 合 邏 輯 電 路 的 一 個(gè) 重 要 的 器 件 ， 74LS138 的 輸 出 是 低 電 平 有效 ， 故 實(shí) 現(xiàn) 邏 輯 功 能 時(shí) ， 輸 出 端 不 可 接 或 門 及 或 非 門 ， 74LS138 與 前 面 不同 ， 其 有 使 能 端 ， 故 使 能 端 必 須 加 以 處 理 ， 否 則 無(wú) 法 實(shí) 現(xiàn) 需 要 的 邏 輯 功 能 。74LS373是低功耗肖特基 TTL8D鎖存器，內(nèi)有 8個(gè)相同的 D型(三態(tài)同相)鎖存器，由兩個(gè)控制端(11 腳