基于51单片机的LED显示屏设计-毕业论文

基于51单片机的LED显示屏设计-毕业论文

1 绪论

1.1 国内外研究现状

LED显示屏是八十年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体，它利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成平板显示屏幕，以可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、性能价格比高、使用成本低等特点，在短短的十来年中，迅速成长为平板显示的主流产品，在信息显示领域得到了广泛的应用。

LED显示屏的发展可分为以下几个阶段：第一阶段为1990年到1995年，主要是单色和16级双色图文屏。用于显示文字和简单图片，主要用在车站、金融证券、银行、邮局等公共场所，作为公共信息显示工具。

第二阶段是1995年到1999年，出现了64级、256级灰度的双基色视频屏。视频控制技术、图像处理技术、光纤通信技术等的应用将LED显示屏提升到了一个新的台阶。LED显示屏控制专用大规模集成电路芯片也在此时由国内企业开发出来并得以应用。

第三阶段从1999年开始，红、纯绿、纯蓝LED管大量涌入中国，同时国内企业进行了深入的研发工作，使用红、绿、蓝三原色LED生产的全彩色显示屏被广泛应用，大量进入体育场馆、会展中心、广场等公共场所，从而将国内的大屏幕带入全彩时代。

随着LED原材料市场的迅猛发展，表面贴装器件从2001年面世，主要用在室内全彩屏，并且以其亮度高、色彩鲜艳、温度低的特性，可随意调整的点间距，

被不同价位需求者所接受，在短短两年多时间内，产品销售额已超过3亿元，表面贴装全彩色LED显示屏应用市场进入新世纪。为了适应2008年奥运会的“瘦身”计划，利亚德开发了表面贴装双基色显示屏，大量用于训练馆和比赛计时计分系统。在奥运场馆全彩屏方面，为紧缩投资，全彩屏大部分采用可拆卸方式，奥运期间可作为实况转播工具，赛事结束后可用于租赁，作为演出、国家政策发布等公共场合应用工具，通过这种方式可尽快收回成本。

就市场而言，中国加入WTO、北京申奥成功等，成为LED显示屏产业发展的新契机。国内LED显示屏市场保持持续增长，目前在国内市场上，国产LED显示屏的市场占有率近95%。国际上LED显示屏的市场容量预计以每年30%的速度在增长。

LED显示屏的主要制造厂商集中在日本、北美等地，我国LED制造厂商出口的份额在其中微不足道。据不完全统计，世界上目前至少有150家厂商生产全彩屏，其中产品齐全，规模较大的公司约有30家左右。

目前，经过中国政府对LED产业化的积极推动，国内LED显示屏的生产技术基本与世界同步，国内知名品牌有：奥力兴（Apex Kolor 、远亮国际照明、恒宇光电、大眼界光电（TopVision 、元亨光电（yaham）、山木显示（sky-display）、丽晶光电（Lightking）、洲明（Unilumin）、锐拓（Retop）、爱立德（aled）、联建光电（liantronics）、长方照明（cfled）、明尔杰（MejLed）、德彩光电（dicolor）、联森（lenson）、良辉光电 lhgd 、通普（TOP 、仕兰、雅其光（Art）、金立翔、艾比森（absen）、艾斯威（aswei）、雷森（ledsun）、利亚德（leyard）、科美芯SBC 、三思、奥科光电等。

LED点阵显示根据应用领域和要求不同可以分为很多种。常用的是采用单片

机为控制核心的LED点阵显示，显示的数据预先存贮在ROM中，当程序运行时，单片机负责依序将ROM中存储的数据进行读取、传输和显示。为了对显示数据的更新，可以通过RS-232串口，由上位机将要显示的数据传输给单片机，由单片机独立完成显示。

1.2 课题研究目标和意义

本课题研究目标就是实现单片机对16x64点阵LED显示屏实现汉字、数字、字母的多样化显示最终实现点阵显示屏的滚动显示。

1.3 本设计主要完成以下几方面的工作：

（1）学习LED显示屏内部硬件结构；

（2）设计单片机最小系统；

（3）设计16x64点阵LED显示屏

（4）编写软件部分，通过proteus软件实现单片机对16x64点阵LED显示屏

发光二极管是Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs 砷化镓、GaP 磷化镓、GaAsP 磷砷化镓等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子少子一部分与多数载流子多子复合而发光。如图2.1所示: 图2.1 LED显示原理

假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心这个中心介于导带、介带中间附近捕获，而后再与空穴复合，

每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在+近PN结面数u m以内产生。理论和实践证明，光的峰值波长入与发光区域的半导体材料禁带宽度E g有关，即

λ≈1240／Eg mm

式中Eg的单位为电子伏特 eV 。若能产生可见光波长在380nm紫光～780nm 红光，半导体材料的Eg应在3．26一--1．63eV之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管。

2.2 LED显示器结构及分类

通过发光二极管芯片的适当连接（包括串联和并联）和适当的光学结构。可构成发光显示器的发光段或发光点。由这些发光段或发光点可以组成数码管、符号管、米字管、矩阵管、电平显示器管等等。通常把数码管、符号管、米字管共称笔画显示器，而把笔画显示器和矩阵管统称为字符显示器。

（一）LED显示器结构

基本的半导体数码管是由七个条状发光二极管芯片按图12排列而成的。可实现0～9的显示。其具体结构有“反射罩式”、“条形七段式”及“单片集成式多位数字式”等

（1）反射罩式数码管一般用白色塑料做成带反射腔的七段式外壳，将单个LED贴在与反射罩的七个反射腔互相对位的印刷电路板上，每个反射腔底部的中心位置就是LED芯片。在装反射罩前，用压焊方法在芯片和印刷电路上相应金属条之间连好φ30μm的硅铝丝或金属引线，在反射罩内滴入环氧树脂，再把带有芯片的印刷电路板与反射罩对位粘合，然后固化。