重庆理工大学毕业论文设计 基于单片机的16*16LED点阵显示屏设计
参考文献:
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基于单片机的led点阵显示屏的设计
文献综述：
1 引言
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。它具有高清晰度、色彩鲜艳、视角大、工作稳定、寿命长、低功耗等优点[1]。并广泛的应用于公交汽车，码头，商店，学校和银行等公共场合的信息发布和广告宣传。LED显示屏经历了从单色，双色图文显示屏到现在的全彩色视频显示屏的发展过程，自20世纪八十年代开始，LED显示屏的应用领域已经遍布交通、电信、教育、证券、广告宣传等各方面[2]。在信息社会中，LED显示屏是作为人机信息视觉传播媒体的显示产品和技术迅速发展，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息[3]。近年来，由于半导体材料的制备和工艺逐步成熟和完善，超高亮度的R、G、B LED的商品化，全色LED平板显示可以适用于室内外各种目的的应用[4] 。
本设计是基于AT89C52单片机的一种适用于室内的LED电子显示屏设计。LED显示可以很方便地在单片机系统中使用，并且和单片机的接口比较容易设计，可以在单片机的控制下进行包括汉字在内的多种图像显示，在某些需要传输信息的场合，LED显示的使用能大大简化人工操作，实现单片机资源的有效利用[5]。显示内容可以实现汉字的循环显示、上下左右滚动显示。考虑到所需原件的易购性，本设计实用8*8的点阵发光管模块，组成16*16发光点阵，显示待定的中文、字符及数字。 1.1 设计的意义
导体发光二极管（LED）作为第三代导体照明光源。这种产品具有很多梦幻般优点：
（1）光效率高：光谱几乎全部集中于可见光频率，效率可达到80-90%。而光效差不多的白炽灯可见光效率仅为10-20%.
(2)光线质量高：由于光谱中没有紫外线和红外线，故没有热量，没有辐射，属于典型的绿色照明光源。
（3）能耗小：单体功率一般在0.05-1W，通过集群方式可以量体裁衣的满足
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不同的需求，浪费很少。以其作为光源，在同样亮度下耗电量仅为普通白炽灯的1/8-1/10。
（4）寿命长：光通量衰减到70%的标准寿命是10万小时。一个半导体灯正常情况下可以使用50年，即使长命百岁的人，一生最多也就用2只灯。
（5）可靠耐用：没有钨丝，玻璃壳等容易损坏的部件，非正常报销率很小，维护费用极为低廉。
（6）应用灵活：体积小，可以平明封装，易开发成轻薄短小的产品，做成点、线、面各种形式的具体应用产品。
（7）安全：单位工作电压大致在1.5-5V之间，工作电流在20-70mA之间。 （8）绿色环保：废弃物可回收，没有污染，不像荧光灯一样含有汞成分。 （9）响应时间短：适应频繁开关以及高频运作的场合。
（10）节能：LED灯具电光转换率高，LED日光管比传统日光省电75%-80%，寿命长，采用LED发光二级管作为光源寿命长达6万小时，是传统日光灯管寿命的10倍。没有叠影，不会产生眩晕，LED日光灯管PC壳经过特殊处理和LED光源的特殊排列方式根本上解决了这两大问题。
近年来，由于LED市场不断扩大，国际高亮度LED市场从1995年起每年以58.5%的平均速度高速增长，行业进入了迅速反战阶段。很多照明也巨头瞄准了巨大的市场潜力，纷纷改变经营策略，向LED领域迈进，市场上出现群雄逐鹿的局面[6]。 1.2 国内外现状
随着全球能源的日益枯竭，地表温度的不断上升，人类节能环保意识的逐步加强，具有节能环保概念的LED产业目前繁华似锦，在全世界都大放异彩。
在欧洲由于欧洲人的环保和节能意识比较成熟，采用环保产品的接受度较高，加之欧盟最早提出的淘汰白炽灯的相关法律已经开始实施，各国政府在节能灯和LED灯的应用领域纷纷推出了补贴计划（补贴额达到了产品价格的30%~55%），因此在全球领域，欧洲市场在LED照明方面的应用普及和推广率是较高的，目前在欧洲一些主要国家的超市已经开始有大批量的销售10W以下的LED灯泡及射灯类产品，欧洲照明巨头飞利浦和欧司朗已经在2010年法兰克福照明展上大规模亮相其应用产品系列，并开始了市场渠道的建设和推广。在技
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术上由于欧盟国家在制定统一标准时经常由于各国的利益和出发点不同，造成很多制度和规范出台较为迟滞，目前欧洲相关的市场准入标准和技术门槛相对宽松，CE在针对固态光源（SSL）方面的技术修订草案至目前仍然大部分参照传统光源的一些技术要求，并未有较大的改动。由于欧盟国家在制定统一标准时经常由于各国的利益和出发点不同，造成很多制度和规范出台较为迟滞，目前欧洲相关的市场准入标准和技术门槛相对宽松，CE在针对固态光源（SSL）方面的技术修订草案至目前仍然大部分参照传统光源的一些技术要求，并未有较大的改动。
在美洲由于金融危机的影响，美国人开始拿起计算器斤斤计较其支出费用，对于LED照明产品价格高于传统照明的现实，一向出手大方的美国有些犹豫和观望，因此在各大市场和超市暂时还看不到LED照明应用产品上架和大规模的推广，偶尔零星能看到的也只是一些低电压的手电筒和小夜灯类的产品。在技术上美国人在市场准入方面非常严格，除了能源之星标准以外，针对固态光源的UL标准草案也在制定和陆续出台，同时还伴随着其他准入标准也在陆续制定和协商中，虽然LED应用产品被欧美做芯片的公司忽悠的风生水起，大有立刻扑向全世界消费市场的势头，但由于UL等认证费用的高昂和繁琐，LED固态照明市场在北美市场的真正启动估计将在2012年以后。
在亚洲地区超高亮度的LED蓝光技术是由日本人于八十年代搞出来的，所以日本社会对LED照明应用抱有全世界最高的热情，所以日本市场对LED应用的支持力度非常大，随着近些年政府强力推出积分换购LED产品的计划，LED产品在日本市场的销售增长率一直遥遥领先于其他国家；而对于韩国和台湾地区由于拥有较为成熟的半导体制造和研发技术，目前全世界70%的中高端LED芯片制造都是在这个区域完成的，就连日本日亚\\西铁城\\欧司朗\\美国bridgelux\\semileds等几乎大部分都是在台湾代工生产的。
目前在中国随着节能减排压力的增大，中国政府已经在2007年前后启动了对LED产业的各种扶持政策和措施，现在已经具备规模或即将具备规模的上游中低端芯片生产企业已经超过了三十家，而以中低端封装产品为主体的企业大部分集中在珠三角和长三角地区，其产能已经占据了全世界总产量的60%,而下游终端应用产品则更加庞大，估计仅深圳地区的LED大大小小的封装和应用企业
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就高达近3000家，随着政府政策的进一步误导，内地招商引资的浮夸风气，加上大型国企\\上市企业、风投以及有钱老板的推波助澜，LED企业现在已呈现出风起云涌，前赴后继的强大势头，各位行内人士只要稍稍留心就能注意到所谓建立全国乃至全球“最大”的光电产业园在近两年内至少有50处之多，更有甚者，连一些三四级的县市都宣称要建立全球最大的光电产业园区，我们无法预知5年后，这些所谓“最大”的企业命运，但让笔者担忧的是这种一哄而上的结果将会是尸横片地，惨烈的价格竞争，到头来不但将形成巨大的人力\\材料\\资源\\土地的浪费和一哄而散的结局，而最终从血泊里杀出的优胜者则会轻轻松松的被国际照明巨头或国际资本所攫取，LED产业到头来是否在为他人做嫁衣裳还未可知
[7]
。
2 方案论证
2.1 总体方案选择与论证 （1） 主控制器的选择方案
采用通用的51单片机AT89C51作为主控制器，AT89C51是一种带4K字闪烁可编程可擦除的只读存储器，高性能CMOS8位微处理器，。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容，且价格低廉。 （2）显示驱动器件的选择
方案一：采用74HC595作为列驱动，74HC595是硅结构的CMOS器件， 兼容低电压TTL电路，遵守JEDEC标准。 74HC595是具有8位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。 移位寄存器和存储器是分别的时钟。8位串行输入/输出或者并行输出移位寄存器，具有高阻关断状态。这使列数据的准备和列数据的显示可以同时进行。十分适合本设计。
方案二：采用74LS154作为行驱动。74LS154是一个4-16译码器，它需要单片机的四个I/O口来控制。
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