第2章发光二极管显示器件的接口技术
《单片机应用技术》000-9(周君芝)课件 项目四 显示器与键盘接口技术的应用
（第 2 版）
目录
项目1 项目2 项目3 项目4 项目5 项目6 项目7
C语言基础知识 单片机开发软件及硬件系统的认识
中断系统与定时/计数器的应用 显示器与键盘接口技术的应用
串行接口技术的应用 A/D与D/A转换技术的应用
单片机综合实践
显示器与键盘接口技术 的应用
项目导读
单片机应用系统在运行时需要与外部设备交换 信息，其中显示器与键盘是实现人机交互不可或 缺的设备。
共阳极LED数码管显示器的结构 原理如图所示，由于所有段的阳 极均连接高电平，因此在使用时， 需要在相应段上加低电平，才能 使其发光。
bit 变量名 = 变量值;
4.1.1 LED数码管显示器
如果说我们国家是块闪闪发光的显示器，那么我们 每个人都是属于这块显示器的一个“数码管”，是 这块显示器不可缺少的部分。所谓“天生我材必有 用”，随着国家的蓬勃发展，各行各业都亟须专业 人才。我们作为新时代的青年，应当正视自己，发 挥自己的优势，学成一技之长，为祖国的发展贡献 自己的力量。
4.1.1 LED数码管显示器
2．LED数码管显示器的字形码
LED数码管显示器只要控制LED段的亮与灭即可显示相应的字符。当LED数码管显 示器的连接方式确定时，若要显示某一特定字符，其控制字形是固定不变的。控制字 形控制的是LED数码管显示器上要显示的字符形状，称为字形代码，简称为字形码。
LED数码管显示器八段的各代码位与显示段的对应关系如表所示。
【确定方法】
➢ 在共阴极连接中，要点亮的段为高电平， 不点亮的段为低电平，则各显示段的状态 如表所示。
显示段 dp g f e d c b a 各段状态 0 1 1 1 1 1 0 1
2023年大学_计算机控制技术第二版(温希东著)课后答案下载
2023年计算机控制技术第二版（温希东著）课后答案下载2023年计算机控制技术第二版（温希东著）课后答案下载本书全面系统地介绍了计算机控制系统的基本组成和在工业控制中的应用技术，并结合实际深入浅出地介绍了几种典型的控制系统和控制技术。
主要内容包括：计算机控制系统概述、开关量输入/输出通道与人机接口、顺序控制与数字控制、模拟量输入/输出通道、PID调节器的数字化实现、计算机控制系统的抗干扰技术及工业控制微型计算机。
为了帮助读者掌握各部分内容，书中每章后面都附有习题。
本书可作为高职高专院校应用电子技术、自动化、机电一体化、电气工程等专业的计算机控制技术课程的教材，也可作为从事计算机控制工作的工程技术人员的参考书。
计算机控制技术第二版（温希东著）：内容简介点击此处下载计算机控制技术第二版（温希东著）课后答案计算机控制技术第二版（温希东著）：目录第1章计算机控制系统概述 11.1 计算机控制系统的组成 11.1.1 计算机控制系统的硬件组成 31.1.2 计算机控制系统的软件 41.2 工业控制计算机的特点 41.3 微型计算机控制系统的主要结构类型 51.3.1 计算机操作指导控制系统 51.3.2 直接数字控制系统 51.3.3 监督计算机控制系统 61.3.4 集散型控制系统 61.3.5 现场总线控制系统 71.3.6 工业过程计算机集成制造系统 81.4 微型计算机控制系统的发展 91.4.1 计算机控制系统的发展过程 91.4.2 近年来计算机控制系统在我国的发展趋势 9 习题 13第2章开关量输入/输出通道与人机接口 142.1 过程通道的分类 142.2 开关量输入/输出通道 152.2.1 开关量输入/输出通道的一般结构形式 15 2.2.2 开关量输入信号的调理 162.2.3 开关量输出驱动电路 192.2.4 开关量输入/输出通道的设计 21 2.3 人机接口——键盘 222.3.1 非编码键盘 232.3.2 编码键盘 282.4 人机接口——数字显示方法 312.4.1 发光二极管LED显示 312.4.2 LCD显示接口技术 38习题 81第3章顺序控制与数字控制 833.1 顺序控制 833.1.1 顺序控制系统的类型 833.1.2 顺序控制系统的组成 853.1.3 顺序控制系统的应用领域 853.1.4 顺序控制的应用实例 863.2 数字程序控制 883.2.1 数值插补计算方法 883.2.2 逐点比较法直线插补 893.2.3 逐点比较法圆弧插补 943.2.4 步进电机工作原理 993.2.5 步进电机控制系统原理 1013.2.6 步进电机与微型机的接口及程序设计 103 3.2.7 步进电机步数及速度的计算方法 1083.2.8 步进电机的变速控制 109习题 110[1]第4章模拟量输入/输出通道 1124.1 模拟量输入通道 1124.1.1 输入信号的处理 1124.1.2 多路开关 1134.1.3 放大器 1174.1.4 采样保持器(S/H) 1194.1.5 模/数(A/D)转换器及其应用 1204.2 模拟量输出通道 1284.2.1 DAC的工作原理 1284.2.2 多路模拟量输出通道的结构形式 1304.2.3 D/A输出方式 1314.2.4 失电保护和手动/自动无扰动切换 1324.2.5 DAC的主要技术指标 1324.2.6 典型应用例子 133习题 135第5章 PID调节器的数字化实现 1375.1 PID调节器 1385.1.1 PID调节器的优点 1385.1.2 PID调节器的作用 1385.2 数字PID控制器的设计 1415.2.1 PID控制规律的离散化 1425.2.2 PID数字控制器的实现 1435.3 数字PID控制器参数的整定 1455.3.1 采样周期的选择 1455.3.2 PID控制器参数的整定 146习题 150第6章计算机控制系统的抗干扰技术 152 6.1 干扰信号的类型及其传输形式 1526.2 抗干扰技术 1536.2.1 接地技术 1546.2.2 屏蔽技术 1556.2.3 隔离技术 1566.2.4 串模干扰的'抑制 1566.2.5 共模干扰的抑制 1576.2.6 长线传输中的抗干扰问题 157[1] 6.3 电源干扰的抑制 1586.3.1 电源干扰的基本类型 1586.3.2 电源抗干扰的基本方法 1596.4 CPU软件抗干扰技术 1616.4.1 人工复位 1626.4.2 掉电保护 1626.4.3 睡眠抗干扰 1636.4.4 指令冗余 1646.4.5 软件陷阱 1646.4.6 程序运行监视系统(WATCHDOG) 167 6.5 数字信号的软件抗干扰措施 1706.5.1 数字信号的输入方法 1706.5.2 数字信号的输出方法 1716.5.3 数字滤波 172习题 176第7章工业控制微型计算机 1777.1 工业控制计算机的特点 1777.2 总线式工控机的组成结构 1787.3 常用工控总线(STD/VME/IPC工控机) 179 7.3.1 STD总线工控机 1797.3.2 MC6800/MC68000工控机 1797.3.3 IPC总线工控机 1797.4 IPC的主要外部结构形式 1807.4.1 台式IPC 1807.4.2 盘装式IPC 1817.4.3 IPC工作站 1817.4.4 插箱式IPC 1827.4.5 嵌入式IPC 1837.5 IPC总线工控机内部典型构成形式 1847.5.1 工业控制计算机的组成 1847.5.2 工业控制计算机系统的组成 1857.6 IPC总线工业控制计算机常用板卡介绍 186 7.6.1 IPC总线工业控制计算机的概念 1867.6.2 工业控制计算机I/O接口信号板卡 187 习题 192附录 ST7920GB中文字型码表 193参考文献 198。
LED显示屏技术方案
LED电子显示屏技术方案目录第一章公司简介 (3)1.关于我们 (3)第二章LED电子显示屏简介 (5)1.LED显示屏系统简介 (5)2.LED显示屏与其它显示器性能比较 (5)3.LED显示屏技术特点 (6)第三章功能简介 (10)1.功能介绍 (10)2.LED显示屏安装方式 (11)3.LED显示屏指标注解 (12)第四章显示屏方案设计及技术参数 (13)1.系统控制结构示意框图 (13)2.显示屏系统概述 (13)3.显示屏方案设计 (15)第五章工程工期及施工方案 (19)1.工程施工时间表 (19)2.工程实施方案 (20)第六章工程验收 (22)第七章培训 (24)第八章售后服务 (25)第九章部分工程业绩 (27)第二章 LED电子显示屏简介1.LED显示屏系统简介LED电子显示屏是集微电子技术、计算机技术、信息处理于一体的大型显示屏系统。
它以其色彩鲜艳，动态范围广，亮度高，寿命长，工作稳定可靠等优点，成为众多显示媒体中的佼佼者，广泛用于商业广告、体育场馆、信息传播、新闻发布、证券交易等方面，是目前国际上比较先进的显示媒体之一。
LED显示屏按其使用环境分为室内显示屏和室外显示屏。
室内双色显示屏通常采用高亮度Φ3.7、Φ5.0、Φ10点阵块结构，室内全彩色显示屏通常采用PH6mm、PH7.62mm、PH8mm、PH10mm、PH12mm等表贴工艺结构。
室外显示屏多采用超高亮度像素结构，按照点间距可分为PH12mm、PH14mm、PH16mm、PH20mm、PH25mm等多种规格，能满足不同环境的需要。
2.LED显示屏与其它显示器性能比较现代科学技术的发展反映在显示技术方面就是出现了基于科学根据的显示方式和器件。
我们以为建立起对各种显示技术和器件的正确认识，是十分有助于我们进行比较和鉴别选择的。
以下我们对各类显示器的性能进行比较。
各种显示器件性能比较LED显示器件至今已有二十余年，但由于原材料的采用和工艺上的限制，在前十余年间并未被广泛接受。
显示器接口
1.3 LCD显示器的基本原理
(2)
LCD技术是把液晶灌入两个列有细槽的平面之间。这两 个平面上的槽互相垂直(相交成90°)。也就是说，若一个平面 上的分子南北向排列，则另一平面上的分子东西向排列，而位 于两个平面之间的分子被强迫进入一种90°扭转的状态。由于 光线顺着分子的排列方向传播，所以光线经过液晶时也被扭转 90°。但当液晶上加一个电压时，分子便会重新垂直排列，使
1.3 LCD显示器的基本原理
1.3 LCD显示器的基本原理
LCD正是由这样两个相互垂直的极化滤光器构成，所 以在正常情况下应该阻断所有试图穿透的光线。但是，由 于两个滤光器之间充满了扭曲液晶，所以在光线穿出第一 个滤光器后，会被液晶分子扭转90°，最后从第二个滤光 器中穿出。另一方面，若为液晶加一个电压，分子又会重 新排列并完全平行，使光线不再扭转，所以正好被第二个 滤光器挡住。总之，加电压将光线阻断，不加电压则使光 线射出，如图11.7所示。
1.3 LCD显示器的基本原理
(3)彩色LCD
对于笔记本电脑或者桌面型的需要采用更加复杂的彩色显 示器的LCD显示器而言，还要具备专门处理彩色显示的色彩过 滤层。通常，在彩色LCD面板中，每一个像素都是由3个液晶 单元格构成，其中每一个单元格前面都分别有红色、绿色或蓝 色的过滤器。这样，通过不同单元格的光线就可以在屏幕上显 示出不同的颜色。彩色的滤光片其实是一片很多电晶体的玻璃， 如图11.8所示，具有红绿蓝(R、G、B)三种颜色的彩色滤光 (注：这RGB三种颜色分成独立的三个点，各自拥有不同的灰 度变化，然后把邻近的三个RGB显示的点，当做一个像素的 基本单位，这个像素就可以拥有不同的色彩变化)。
LCD是依赖极化滤光器(片)和光线本身。自然光线是朝四 面八方随机发散的。极化滤光器实际是一系列越来越细的平行 线，这些线形成一张网，阻断不与这些线平行的所有光。极 化滤光器的线正好与第一个垂直，所以能完全阻断那些已经极 化的光线。只有两个滤光器的线完全平行，或者光线本身已扭 转到与第二个极化滤光器相匹配，光线才得以穿透，如图11.6 所示。
LED显示屏工作原理及工程技术
LED显示屏工作原理及工程技术工作原理LED显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕。
由于它具有发光率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对室内外环境适应能力强等优点，自20世纪80年代后期开始,随着LED制造技术的不断完善，在国外得到了广泛的应用。
在我国改革开放之后，特别是进入90年代国民经济高速增长,对公众场合发布信息的需求日益强烈,LED显示屏的出现正好适应了这一市场形势，因而在LED显示屏的设计制造技术与应用水平上都得到了迅速的提高。
LED显示屏经历了从单色、双色图文显示屏，到图象显示屏，一直到今天的全彩色视频显示屏的发展过程。
无论在期间的性能（提高亮度LED显示器及蓝色发光灯等）和系统的组成（计算机化的全动态显示系统）等方面都取得了长足的进步。
目前已经达到的超高亮度全彩色视频显示的水平，可以说能够满足各种应用条件的要求。
其应用领域已经遍及交通、证券、电信、广告、宣传等各个方面。
我国LED显示屏的发展可以说基本上与世界水平同步，至今已经形成了一个具有相当发展潜力的产业。
应该指出的是，我国LED产业不但在应用技术上取得了巨大的成功，而且在创新能力上有出色的表现,例如北京中庆数据设备公司研制的 ZQL9701超大规模芯片，就代表了当前LED显示屏控制电路的国际水平。
与国内LED显示屏产业的迅速发展相比，目前关于LED显示屏的图书资料显得太少,不便于设计制造人员及运用维护人员的工作,由此萌发了编写一本 LED 显示屏技术用书的想法，适逢电子科技大学出版社之邀，斗胆动笔草就本书。
书中分别就LED显示屏的概况、LED显示器件、图文显示屏、图象显示屏、视频显示屏等有关技术问题进行了叙述,以期使从事各类LED显示屏工作的读者能够从本书中得到一些有用的材料。
由于LED显示屏是多种综合应用的产品，涉及光电子学、半导体器件、数字电子电路、大规模集成电路、单片机及微机等各个方路及方法还要花较大篇幅进行介绍，容易冲淡主题。
(完整版)单片机原理及接口技术(C51编程)(第2版)-习题答案汇总
单片机答案第1章思考题及习题1参考答案一、填空1. 除了单片机这一名称之外，单片机还可称为或。
答：微控制器，嵌入式控制器.2.单片机与普通微型计算机的不同之处在于其将、、和三部分，通过内部连接在一起，集成于一块芯片上。
答：CPU、存储器、I/O口、总线3. AT89S51单片机工作频率上限为 MHz。
答：24MHz。
4. 专用单片机已使系统结构最简化、软硬件资源利用最优化，从而大大降低和提高。
答：成本，可靠性。
二、单选1. 单片机内部数据之所以用二进制形式表示，主要是A．为了编程方便B．受器件的物理性能限制C．为了通用性D．为了提高运算速度答：B2. 在家用电器中使用单片机应属于微计算机的。
A．辅助设计应用B．测量、控制应用C．数值计算应用D．数据处理应用答： B3. 下面的哪一项应用，不属于单片机的应用范围。
A．工业控制 B．家用电器的控制 C．数据库管理 D．汽车电子设备答：C三、判断对错1. STC系列单片机是8051内核的单片机。
对2. AT89S52与AT89S51相比，片内多出了4KB的Flash程序存储器、128B的RAM、11个中断源、1个定时器（且具有捕捉功能）。
对3. 单片机是一种CPU。
错4. AT89S52单片机是微处理器。
错5. AT89S51片内的Flash程序存储器可在线写入（ISP），而AT89C52则不能。
对6. 为AT89C51单片机设计的应用系统板，可将芯片AT89C51直接用芯片AT89S51替换。
对7. 为AT89S51单片机设计的应用系统板，可将芯片AT89S51直接用芯片AT89S52替换。
对8. 单片机的功能侧重于测量和控制，而复杂的数字信号处理运算及高速的测控功能则是DSP的长处。
对第2章思考题及习题2参考答案一、填空1. 在AT89S51单片机中，如果采用6MHz晶振，一个机器周期为。
答：2µs2. AT89S51单片机的机器周期等于个时钟振荡周期。
全国大学生电子设计竞赛训练教程-3.8 显示电路
A BC D EFG DPGNDAB C D E F GDPVCCabcdefgdp gfG N Da bdpcG N Dde 3.8显示电路3.8.1 LED 显示器接口电路１．LED 显示原理LED （Light Emitting Diode 发光二极管）显示器是由发光二极管构成的最为常用的显示器件。
数字LED 显示器利用７个发光二极管显示数字，通常被称为七段LED 显示器、或者数码管。
另外，数码管中还有一个圆点型发光二极管，用于显示小数点。
结构图如图3.8.１所示。
LED 显示器有共阳极接法和共阴极接法。
共阳极接法的发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极。
使用时，公共阳极接＋５V 电压。
在阴极端输入低电平，发光二极管就导通发光。
共阴极接法的发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极。
使用时，公共阴极接地，在阳极端输入高电平时，发光二极管就导通发光。
使用时要注意区分这两种不同接法的LED 显示器。
LED 导通电压在1.5V 左右，工作电流每段约为20mA ，直接接在＋5V 电平上会使数码管过亮导致损坏，需接一个100～300Ω的限流电阻。
符号和引脚 共阴极接法 共阳极接法图3.8.１ LED 显示器内部结构２．多位数字显示控制技术利用多个数字LED 显示器可以显示多位数字。
一个N 位的LED 显示器有N 根位选线和8×N 根段选线。
根据显示方式的不同，位选线和段选线的连接方式也不同。
段选线控制1234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedp1234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedp1234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedp1234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedp I/O(1)I/O(2)I/O(3)I/O(4)GND(VCC)1234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedp1234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedp1234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedp1234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedpI/OI/O显示字符的字形，位选线控制显示位的亮、暗。
单片机教案(数码管显示器接口技术)[1]123
![单片机教案(数码管显示器接口技术)[1]123](https://img.taocdn.com/s3/m/741316e5360cba1aa811da96.png)
数码管显示器接口技术一、 LED数码管的结构由8段发光二极管组成。
其中7段组成“8”字，1段组成小数点。
通过不同的组合，可用来显示数字0～9、字母A～F及符号“.”。
LED数码管有共阴极和共阳极两种结构。
二、 LED数码管的工作原理发光二极管导通→亮，不导通→暗。
这样就构成了字符的显示。
其十六进制的编码表如下：三、数码管接口电路1、静态显示方式(硬件接口方法)这就是我们在数字电路中所学的内容，在数据总线上的信号须经I/O接口电路并锁存，然后通过译码器，就可以驱动LED 显示器中的段发光。
这种方式使用的硬件较多(显示器的段数和位数越多，电路越复杂)，缺乏灵活性，且只能显示十六进制数。
2、动态显式方式(软件接口方法)这种接口方法是以软件查表来代替硬件译码，既省去了译码器，又能显示更多段的字符和更多位的LED显示器。
所以广泛应用于单片机系统的显示。
⑴连接方式①将单片机的输出送入可编程的8155芯片，然后利用8155的I/O口提供两路输出信号(一路是段控信号，另一路是位控信号)。
②将各位数码管的a～h端分别并在一起(若有6个数码管，则将它们6个a对a，6个b对b......6个h对h相并接)，再和上面的一路I/O口输出的8位段控信号相连，以获得显示代码，对应要发光的段。
③将各位数码管的公共端(共阴极或共阳极)分别与上面的另一路I/O口相连(每一位公共端对应I/O口中的一位)，以获得位控信号使该位LED发亮。
④为了存放显示的数字或字符，通常在8155的内部RAM中设置显示缓冲区，其存储单元个数与LED显示器的位数相同。
⑵显示原理①每一时刻只有一位LED被点亮，在显示代码的作用下显示信息。
②各位LED轮流被点亮，在各自的显示代码的作用下分别显示各自的信息。
③只要利用发光二极管的余光和人眼的驻留效应(即适当调整每位LED的点亮时间和时间间隔)，就可以获得稳定的显示输出。
[应用实例]使用并行接口芯片8155扩展6位动态数码管显示电路，轮流点亮各LED数码管，每位点亮2ms，重复此过程。
led显示屏完整教程
目录第一章LED产品发展历 (3)第二章LED显示屏市场应用领域 (4)第三章LED显示屏的基本构成 (5)第四章 LED显示屏常见分类 (6)第五章LED显示屏的选择时考虑因素 (7)第六章LED显示屏计算机运行要求和系统安装 (8)第七章LED全彩屏系统 (9)第八章全彩LED大屏幕五大性能优势 (12)第九章常见提高全彩屏像素控制技术对比 (17)第十章大屏幕售后服务 (18)第十一章今年公司产品市场定位 (18)附录 (19)产品术语 (19)第一章LED产品发展历LED显示设备从1923年，罗塞夫(lossen．o．w)在研究半导体sic时有杂质的p-n结中有光发射，研制出了发光二极管(led：light emitting diode)，一直不受重视。
随着电子工业的快速发展，在60年代，显示技术得到迅速发展，人们研究出pdp激光显示等离子显示板、LED液晶显示器、发光二极管led、等多种显示技术。
由于半导体的制作和加工工艺逐步成熟和完善，发光二极管已日趋在固体显示器中占主导地位。
LED之所以受到广泛重视并得到迅速发展，是因为它本身有很多优点。
例如：亮度高、工作电压低、功耗小、易于集成、驱动简单、寿命长、耐冲击且性能稳定，其发展前景极为广阔。
目前正朝着更高亮度、更高耐气候性和发光密度、发光均匀性、全色化发展。
随着发展人们需要—种大屏幕的显示设备，于是有了投影仪，但是其亮度无法在自然光下使用，于是出现了LED显示器(屏)，它具有视角大、亮度高、色彩艳丽的特点。
LED大屏幕的发展呈现如下几个发展阶段：1．第一代单色LED显示屏以单红色为基色，显示文字及简单图案为主，主要用于通知通告及客流引导系统。
2．第二代双基色多灰度显示屏以红色及黄绿色为基色，因没有蓝色，只能称其为伪彩色，可以显示多灰度图像及视频，目前在国内广泛应用于电信，银行，税务，医院，政府机构等场合，主要显示标语，公益广告及形象宣传信息。
光电检测技术
光电检系统：是利用光电传感器实现各类检测。它
将被测量的量转换成光通量,再转换成电量，并综合利 用信息传送和处理技术，完成在线和自动测量
光电检测系统包括
– 光学变换 – 光电变换 – 电路处理
光学变换
– – – – 时域变换：调制振幅、频率、相位、脉宽 空域变换：光学扫描 光学参量调制：光强、波长、相位、偏振 形成能被光电探测器接收，便于后续电学处理的光 学信息。
半导体基础知识
导体、半导体和绝缘体 半导体的特性 半导体的能带结构 本征半导体与杂质半导体 平衡和非平衡载流子 载流子的输运过程 半导体的光吸收 PN结
导体、半导体和绝缘体
自然存在的各种物质，分为气体、液体、固体。
固体按导电能力可分为：导体、绝缘体和介于两 者之间的半导体。
非平衡载流子的产生
光注入：用光照使得半导体内部产生非平衡载流子。 当光子的能量大于半导体的禁带宽度时，光子就能把 价带电子激发到导带上去，产生电子－空穴对，使导 带比平衡时多出一部分电子，价带比平衡时多出一部 分空穴。
产生的非平衡电子浓度等于价带非平衡空穴浓度。 光注入产生非平衡载流子，导致半导体电导率增 加。
自由载流子吸收是由同一能带内不同能级之间 的跃迁引起的。
) aE( dE
PN结
将P型和N型半导体采用特殊工艺制造成 半导体半导体内有一物理界面，界面附 近形成一个极薄的特殊区域，称为PN结。 是二极管、三极管、集成电路和其它结 型光电器件最基本的结构单元。
PN 结反向偏置
变厚
－ 内电场被被加强，多 子的扩散受抑制。少 子漂移加强，但少子 数量有限，只能形成 较小的反向电流。
发光二极管 单向导通
发光二极管单向导通一、发光二极管的基本原理发光二极管（LED）是一种固态的半导体器件，其核心部分是一个PN结。
在正向偏置条件下，电流通过LED时，电子和空穴在PN结区域相遇并发生复合，释放出能量并以光子的形式辐射出来。
这个过程伴随着能量的转换，即将电能转换为光能。
不同半导体材料发出不同颜色的光，形成了我们常见的红、绿、蓝等各种颜色的LED。
二、单向导通性的物理机制发光二极管的单向导通性是其基本工作原理的重要部分。
在LED的PN结中，由于存在内建电场，使得电子和空穴在扩散运动过程中会被空间电荷区所俘获，形成一个向左或向右的扩散电流。
当外加正向电压时，电流通过LED，使得电子从N区注入P区，与空穴复合发光。
然而，当电流反向时，空间电荷区的电场阻碍了电子的注入和复合过程，使得电流几乎无法通过。
这就是LED 的单向导通特性。
三、单向导通性的应用发光二极管的单向导通特性在许多领域中都得到了广泛应用。
首先，在显示领域中，LED显示屏通过控制不同颜色的LED灯珠按一定顺序点亮，实现了图像的清晰显示。
同时，利用单向导通特性，可以通过控制电流的大小和方向来调节LED的亮度，从而实现更丰富的色彩表现和动态效果。
其次，在照明领域中，LED路灯、舞台灯光等照明设备利用单向导通特性，实现了稳定可靠的光源供应。
由于LED具有高效、节能、长寿命等优点，使得其成为当前照明技术的主流选择之一。
此外，在光通信领域中，发光二极管的单向导通特性保证了光信号的有序传输，实现了高速、大容量的数据传输。
同时，由于LED的亮度可以通过电流进行控制，因此在可见光通信系统中可以利用这一特性进行高精度、高速的信号调制。
除了以上几个领域之外，单向导通特性在很多其他领域中也得到了广泛应用。
例如在太阳能逆变器中，LED可以作为开关管来控制电流的通断；在美容领域中，LED发出的光可以被皮肤吸收并产生光热效应和光化学效应，从而达到美白、嫩肤等效果；在医疗领域中，LED发出的光可以被用于杀菌消毒、生物成像和荧光分析等方面。
单片机原理及接口技术(C51编程)单片机的开关检测、键盘输入 与显示的接口设计
5.2.1 开关检测案例1
图5-3 开关、LED发光二极管与P1口的连接
5.2.1 开关检测案例1
参考程序如下： #include <reg51.h> #define uchar unsigned char void delay( ) {
uchar i,j; for(i=0; i<255; i++) for(j=0; j<255; j++); }
5.1.2 I/O端口的编程举例
03 用循环左、右移位函数实现
OPTION
使用C51提供的库函数，即循环左移n位函数和循环右
移n位函数，控制发光二极管点亮。参考程序：
#include <reg51.h> #include <intrins.h> 函数的头文件 #define uchar unsigned char void delay( ) {
5.1.2 I/O端口的编程举例
#include <reg51.h> #define uchar unsigned char uchar tab[ ]={ 0xfe , 0xfd , 0xfb , 0xf7 , 0xef , 0xdf , 0xbf , 0x7f , 0x7f , 0xbf , 0xdf , 0xef , 0xf7 , 0xfb , 0xfd , 0xfe }; /*前8个数据为左移点亮 数据，后8个为右移点亮数据*/ void delay( ) {
// P1口为输入 // 读入P1口的状态，送入state // 屏蔽P1口的高6位
5.2.2 开关检测案例2
switch (state) {
// 判P1口低2位开关状态
LED显示器接口技术及实验
LED显示器接口技术及实验在单片机系统中，经常用LED（发光二极管）数码显示器来显示单片机系统的工作状态、运算结果等各种信息，LED数码显示器是单片机与人对话的一种重要输出设备。
16.1 LED数码显示器的构造及特点图16-1是LED数码显示器的构造。
它实际上是由8个发光二极管构成，其中7个发光二极管排列成“8”字形的笔画段，另一个发光二极管为圆点形状，安装在显示器的右下角作为小数点使用。
通过发光二极管亮暗的不同组合，从而可显示出0~9的阿拉伯数字符号以及其它能由这些笔画段构成的各种字符。
图16-1 LED数码显示器的构造LED数码显示器的内部结构共有两种不同形式，一种是共阳极显示器，其内部电路见图16-2，即8个发光二极管的正极全部连接在一起组成公共端，8个发光二极管的负极则各自独立引出。
另一种是共阴极显示器，其内部电路见图16-3，即8个发光二极管的负极全部连接在一起组成公共端，8个发光二极管的正极则各自独立引出。
图16-2 共阳极显示器内部电路图16-3 共阴极显示器内部电路LED数码显示器中的发光二极管共有两种连接方法：共阳极接法。
把发光二极管的阳极连在一起，使用时公共阳极接+5V，这时阴极接低电平的段发光二极管就导通点亮，而接高电平的则不点亮。
共阴极接法。
把发光二极管的阴极连在一起，使用时公共阴极接地，这时阳极接高电平的段发光二极管就导通点亮，而接低电平的则不点亮。
驱动电路中的限流电阻R，通常根据LED的工作电流计算而得到，R=（Vcc-Vled）/Iled。
式中，Vcc为电源电压（+5V），Vled为LED压降（一般取2V左右），Iled为工作电流（可取1~20mA）。
R通常取数百欧姆。
我们实验中使用的89C51单片机，其P0~P3口具有20mA的灌电流输出能力，因此可直接驱动共阳极的LED数码显示器。
为了显示数字或符号，要为LED数码显示器提供代码，因为这些代码是为显示字形的，因此称之为字形代码。
仪器仪表与自动化作业指导书
仪器仪表与自动化作业指导书第1章仪器仪表概述 (3)1.1 仪器仪表的定义与分类 (3)1.2 仪器仪表的发展历程 (3)1.3 仪器仪表在自动化领域的作用 (4)第2章自动化基础知识 (4)2.1 自动化基本概念 (4)2.2 自动化系统的组成与分类 (4)2.3 自动控制原理简介 (5)第3章测量与传感器技术 (5)3.1 测量基本概念 (5)3.2 常用传感器及其应用 (6)3.3 传感器信号处理与接口技术 (6)第4章显示与执行器技术 (7)4.1 显示器件及其应用 (7)4.1.1 液晶显示屏（LCD） (7)4.1.2 发光二极管（LED） (7)4.1.3 有机发光二极管（OLED） (7)4.1.4 等离子显示屏（PDP） (7)4.1.5 电致发光显示屏（EL） (7)4.2 执行器概述 (7)4.2.1 电动执行器 (7)4.2.2 气动执行器 (8)4.2.3 液动执行器 (8)4.3 常用执行器及其控制 (8)4.3.1 电动执行器及其控制 (8)4.3.2 气动执行器及其控制 (8)4.3.3 液动执行器及其控制 (8)4.3.4 伺服执行器及其控制 (8)第5章控制器及其应用 (8)5.1 控制器基本原理 (8)5.1.1 开环控制 (8)5.1.2 闭环控制 (9)5.2 PLC及其应用 (9)5.2.1 PLC的基本结构 (9)5.2.2 PLC的应用 (9)5.3 PAC及其应用 (9)5.3.1 PAC的基本特点 (9)5.3.2 PAC的应用 (9)第6章通信与网络技术 (10)6.1 通信基本概念 (10)6.1.1 通信系统模型 (10)6.1.2 信号与信道 (10)6.1.3 通信方式 (10)6.2 现场总线技术 (10)6.2.1 现场总线概述 (10)6.2.2 典型现场总线 (10)6.2.3 现场总线应用 (10)6.3 工业以太网技术 (11)6.3.1 工业以太网概述 (11)6.3.2 工业以太网关键技术 (11)6.3.3 工业以太网应用 (11)第7章数据处理与分析 (11)7.1 数据处理基本方法 (11)7.1.1 数据清洗 (11)7.1.2 数据预处理 (11)7.1.3 数据集成 (12)7.2 数据分析与处理软件 (12)7.2.1 Excel (12)7.2.2 SPSS (12)7.2.3 MATLAB (12)7.2.4 Python (12)7.3 数据可视化技术 (12)7.3.1 统计图表 (12)7.3.2 地图 (13)7.3.3 散点图 (13)7.3.4 热力图 (13)7.3.5 交互式可视化 (13)第8章自动化控制系统设计 (13)8.1 自动化控制系统设计原则 (13)8.1.1 实用性原则 (13)8.1.2 可靠性原则 (13)8.1.3 先进性原则 (13)8.1.4 经济性原则 (13)8.1.5 安全性原则 (13)8.2 控制系统硬件设计 (13)8.2.1 控制器选型 (14)8.2.2 传感器和执行器选型 (14)8.2.3 通信网络设计 (14)8.2.4 电源设计 (14)8.3 控制系统软件设计 (14)8.3.1 控制算法设计 (14)8.3.2 人机界面设计 (14)8.3.3 数据处理与分析 (14)8.3.4 系统诊断与保护 (14)8.3.5 系统组态与编程 (14)第9章系统集成与调试 (14)9.1 系统集成基本概念 (15)9.2 系统集成方法与步骤 (15)9.2.1 方法 (15)9.2.2 步骤 (15)9.3 系统调试与优化 (16)9.3.1 系统调试 (16)9.3.2 系统优化 (16)第10章仪器仪表与自动化发展趋势 (16)10.1 仪器仪表技术发展趋势 (16)10.2 自动化技术发展趋势 (17)10.3 智能化与网络化技术在自动化领域的应用前景 (17)第1章仪器仪表概述1.1 仪器仪表的定义与分类仪器仪表是指用于测量、检验、监测、显示和控制各种物理量、化学量及生产过程的设备。
微机原理课程设计——发光二极管显示设计电路设计
微机原理课程设计一、设计题目：设计内容：以8088cpu为核心设计一个发光二极管显示控制电路，该电路可对16个发光二极管的亮灭进行控制，并有一个具有8个按键的键盘。
设计要求：画出电路原理图，说明工作原理，编写当任意按键按下后，相应发光二极管发光的程序。
二、主要元件：1.8255A简介RESET:复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成输入方式。
CS:片选信号线，当这个输入引脚为低电平时，表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯。
RD:读信号线，当这个输入引脚为低电平时，允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据。
WR:写入信号，当这个输入引脚为低电平时，允许CPU将数据或控制字写入8255。
D0～D7:三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU 执行输入输出指令时，通过它实现８位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。
PA0～PA7:端口A输入输出线，一个８位的数据输出锁存器/缓冲器，一个８位的数据输入锁存器。
PB0～PB7:端口B输入输出线，一个８位的I/O锁存器，一个８位的输入输出缓冲器。
PC0～PC7:端口C输入输出线，一个８位的数据输出锁存器/缓冲器，一个８位的数据输入缓冲器。
端口C可以通过工作方式设定而分成２个４位的端口，每个４位的端口包含一个４位的锁存器，分别与端口A和端口B配合使用，可作为控制信号输入或状态信号输入端口。
A1、A0:端口地址总线，8255中有端口A、B、C和一个内部控制字寄存器，共４个端口，由A0、A1输入地址信号来寻址2.8088cpu总线形成原理：1979年，INTEL公司推出了8088芯片，它仍旧是属于16位微处理器，内含29000个晶体管，时钟频率为4.77MHz，地址总线为20位，可使用1MB内存。
8088内部数据总线都是16位，外部数据总线是8位，而它的兄弟8086是16位。
显示方式种类：LED显示( Light Emiting Decode 发光二极管
5.2 数码显示接口技术
显示方式种类：
LED显示（ Light Emiting Decode 发光二极管）
LCD显示(Liquid Crystal Display 液晶显示屏) CRT显示( Cathode Ray Tube,阴极射线管) 一、数码显示原理 这里只讲LED数码显示。 显示原理：LED数码显示器是由若干个发光二极管 组成的，当发光二极管导通时，相应的点或线段发光， 将这些二极管排成一定图形，控制不同组合的二极管导 通，就可以显示出不同的字形。
；关所有显示 ；取显示数字
；查字段码表的段选码 ；输出段选码 ；输出位控制字 ；为显示下一位做准备
3FH，06H，5BH，4FH，66H 6DH，7DH，07H，7FH，6FH
Copyright
5.3 液晶显示技术
一、液晶显示器及其特点 液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻 巧的诸多优点，没有电磁辐射、寿命长等优点，在袖珍式 仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。
Copyright
5.2 数码显示接口技术
程序清单： ORG AJMP ORG AJMP MAIN： MOV MOV MOV MOV SETB AGAIN：MOV MOV NEXT： MOV JB SJMP 0000H MAIN 000BH INTT0 TMOD，#01H ；T0定时1ms中断初始化 TL0，#18H TH0，#0FCH IE，#82H TR0 R0，#30H ；显示缓冲区首地址 R2，#01H ；显示位控制字 A，R2 ACC.3，AGAIN ；4位扫描完又重复 NEXT ；4位未完等待显示下一位
显示器-接口
21
图7.14 矩阵式液晶显示器面板电路示 意图
选通线 X1
X2
T1 C1
X3 信号线
Y1
Y2
Y3
22
1.3显示器接口
显示卡又称为图形适配器，主要作用是对图形函数进行加速。 显示卡有多种，一般按所符合的视频显示标准来分类。在计算机显示系统的发
展过程中，有多个显示标准，从最初的MDA，CGA，EGA，VGA以及SVGA到现在的 XGA，相应地把符合不同标准的显示卡称为CGA卡等，把和它们相配的显示器也 称为CGA显示器等。 从显示卡和主机的接口看，也由原来的ISA总线接口发展到PCI总线接口，以及 目前广泛使用的AGP接口。而显示卡和显示器的接口则由于液晶显示器的出现， 除了和CRT显示器普遍使用的VGA模拟接口(D型15针)外，还出现了数字视频接 口（DVI）。
亮度：这一指标是相当重要的，它将决定其抗干扰能力的大小。液晶显示器亮度以平方米 烛光(cd/m2)或者nits为单位，普遍在150nits到250nits之间。
对比度：对比度是指最亮区域和最暗区域之间的比率，对比度是直接体现液晶显示器能否 实现丰富的色阶的参数，对比度越高，还原的画面层次感就越好，即使在观看亮度很高的 照片时，黑暗部位的细节也可以清晰体现。液晶显示器的对比度普遍在150:1到500:1。我 们购买LCD的对比度则最好高于250：1。
阴极射线管显示器CRT技术成熟，成本较低，寿命较长，是最常用的 显示器。其缺点是体积大，能耗大。
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由于LED的电流特性为近似的恒压器件，导通电流I在
其导通阀值附近快速增大，所以必须加限流电阻控制
电流值。
I
V Vt
近似的恒压特性，使用时需串接限流电阻
3）限流电阻的计算
驱动器件的低电 平输出电压
R VCC VLED VDRV I LED
工作电流
例1：某超高亮LED,5V工作，工作电流为8mA，导通压 降为1.7V,电路如下图
显示驱动方式 静态显示：用于信息少 动态显示：用于信息多
2.1 静态显示
常采用的驱动器件
7406、7407
接驱动（拉电流，灌电流）
注：高电平时的输出电流远小于低电平时的注入电流
2.1 静态显示
常采用的驱动电路
7406、7407 专用驱动电路如ULN2003/2008,74HC373、244、245
（2）耐压值——大于等于驱动电压 7406、7407耐压值为30V ULN2003耐压值为50V
5） LED数码管
a
共
f gb
阴
e
d
c dp
极 L E
D
共 阳 极
L
E
需注意的问题：
D
（1）小数点的驱动——导通压降较低和工作电流较小
（2）共阴极LED限流电阻的计算——阳极驱动电压
专用的驱动器，高电平输出一般在4.5V左右
VCC
7406 R
5 1.7 0.3 R 8103 375()
器件选用
高电平输出驱动与低电平输出驱动，器件选用和计 算方法有所不同
74LS04:高电平输出时，可以流出最大0.4mA的电 流，而低电平输出时，可以注入最大8mA的电流 74LS594的高电平输出时，可以流出最大2.6mA的 电流，而低电平输出时，可以注入最大24mA的电 流
电流;显示亮度由流过一个发光二极管的平均 电流决定
（2）扫描的行数：要保证通过LED的瞬时电流不超过其峰值电流
行扫描线以高电平驱动，列扫描线以低电平驱动，通常以逐行扫描方式工作(以 共阳显示块为例)，即一次扫描一行。当一行高电平选中时，对应位置的发光二 极管是否点亮由列扫描线是否处于低电平决定。适当延时后，切换到下一行显 示，显示亮度由流过一个发光二极管的平均电流决定。
+48V
P I 2 R 0.015 2 980 0.22(W )
ULN2003工作电压不超过50伏 选用1/2W的阻值为1KΩ ,35=25*1.4
4） 驱动器的选择——要考虑到2个参数
（1）驱动电流——大于等于LED的工作电流 7406、7407注入电流为40mA ULN2003注入电流为300mA
大多数TTL器件，高电平输出一般在3.5V或更低
1
0
1
1
左移寄存器
0
1
0
1
0 Q3
0 Q2
1 Q1
0Q0
0
0
0
1
0 Q J 0 Q J 0 Q J0
F3
F2
F1
K Q
K Q
K Q
QJ
F0
K Q
10 1 1 1011
D
1
RD 清零
J0=10 K0=01 J1=01 K1=10 J2=01 K2=10 J3=01 K3=10
74LS244/245等 有些单片机可直接驱动
1）发光二极管类型：
超高亮: 1.7V~1.9V, 设计电流通常选为15mA 高亮: 1.6V~1.8V，设计电流通常选为12mA 普亮：1.4V~1.7V，设计电流通常选为8mA 设计电流的选择应根据应用环境及对亮度的要求来定
注意：
大多数单管LED不应在超过50mA的情况下长时间工作
图2.5 74HC594的级联使用及LED显示驱动
2.2 LED的动态刷新显示 本章重点难点
LED显示方式
1）静态显示
同时点亮，硬件较多，软件设计简单;静态的LED显示将耗
用大量的I/O端口和驱动、限流电路。如要显示10个24点阵汉字的单色显示屏， 将需要720个8位I/O口
2）动态显示
轮流点亮，节省硬件，软件相对复杂
74LS244:高电平输出时，可以流出最大15mA的电 流，而低电平输出时，可以注入最大24mA的电流
器件选用
对需要更大输出电流、更高输出电压时，还可选择 高压输出的OC门驱动器7406/7407。
7406/7407器件低电平时的注入电流可达40mA，高 电平输出时，可耐压30V。
专用驱动器ULN2003/ ULN2803/ULN2023/ULN2823更适合LED的大电流 驱动，导通时可注入500mA的极限电流，可在 300mA电流下长期工作，高电平输出耐压可达 50V(ULN2003/ULN2803)或 95V(ULN2023/ULN2823)。
数码管较多，或为点阵显示屏时，常采用矩阵扫描方式 注意两种方法的应用场合
视觉暂留
人眼的视觉暂留特点，当显示刷新的频率高 于某一值时，人眼将觉察不到闪烁。对LED 显示刷新而言，刷新频率不能低于50次/秒。 高于60次/秒将使视觉更舒服。
1、动态显示的注意事项 （1）动态扫描频率不能低于50HZ (2)要保证通过LED的瞬时电流不超过其峰值
1234 移位脉冲
6）使用串行芯片的静态显示使用静态方式，通常使用移位寄存器扩展显示位数。
常用的移位寄存器有74HC164/165，74HC594等。多片移位寄存器可串联使用。 带输出寄存器的8位移位寄存器74HC594更适合LED静态显示，由于移位和存储 寄存器都提供了分离的时钟，即便级联了很多片74HC594，显示过程也不会出 现闪烁现象
第二章
发光二极管显示器件的接口技术
重点难点动态扫描
发光二极管LED
尽管LCD(液晶)显示器的应用已越来越多，但目前的中低 端测控系统中，LED(发光二极管)仍占有主要地位。 主要原因有以下几个： 1)LED接口简单；2)LED自发光且亮度高，即便在室外仍具 有很好的可见度；3)容易做大，十几平方米的大LED屏 已很普遍；4)成本低、寿命长。 电气特性 驱动电流一般为3~20mA 导通时管压降一般2V左右
高电平时的输出电流远小于低电平时的注入电流。 所以，一般情况下应使用低电平驱动方式
例2：某室外LED数码显示块，每段由100个LED组成，超高亮 LED，工作电流为15mA，导通压降为1.4V,选用ULN2003驱动
ULN2003
R 50 35 0.3 R 15103 980()