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摘 要:LED(Light Emitting Diodes)显示技术在近几年得到越来越多的应用,LED照明产品的替代首先在商业、工业领域发生,得到良好的示范作用后,再逐步普及至家用照明领域。由于商业、工业企业对电费成本更敏感、政府对企业节能减排要求愈加严格等原因,商业、工业领域对使用节能型照明产品表现更积极。.随着白炽灯在各国的禁用,荧光灯对白炽灯的替代、LED灯对白炽灯和荧光灯的替代将会是同步进行的。本文是针对8*8点阵LED字符显示系统设计的,字符显示采用AT89C52单片机作为控制器,12MHZ的晶振,8*8点矩阵共阳LED显示器进行设计的,通过改变开关可以改变字符的闪烁方式,实现了LED显示屏设计简单,闪烁方式多变灵活的优点。
关键词:LED显示屏 AT89C52单片机 点矩阵
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)04(c)-0063-01
1 系统硬件的设计
1.1 AT89C52单片机
AT89C52是51系列单片机的一个型号,它是ATMEL公司生产的。AT89C52有40个引脚,32个外部双向输入/输出(I/O)端口,同时内含2个外中断口,3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,2个读写口线,AT89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起,特别是可反复擦写的含有8k bytes的Flash只读程序存储器可有效地降低开发成本,是一种低电压,高性能的CMOS8位单片机,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。
AT89C52可以按照常规方法进行编程,也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起,特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
1.2 LED基本结构及发光原理
它的基本结构是一块电致发光的半导体材料,基本组成就是发光二极管,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用,所以LED具有高亮度、功耗低、引脚少、视角大、寿命长、耐湿、耐冷热、耐腐蚀等特点。
发光二极管是fljll／．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。
发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片,在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层,称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压,少数载流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称LED。当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线,光的强弱与电流有关。
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。
1.3 LED显示系统
LED显示系统主要由LED显示箱体及外框结构、计算机及网络控制系统以及?通信系统、显示屏供配电系统和多媒体音、视频编辑、制作、播放系统等辅助设备部分组成。LED点阵显示系统中各模块的显示方式有静态和动态显示两种。静态显示原理简单、控制方便,但硬件接线复杂,在实际应用中一般采用动态显示方式,动态显示采用扫描的方式工作,由峰值较大的窄脉冲驱动,从上到下逐次不断地对显示屏的各行进行选通,同时又向各列送出表示图形或文字信息的脉冲信号,反复循环以上操作,就可显示各种图形或文字信息。本系统对LED显示屏控制时采用动态扫描实现显示,动态扫描法是利用人眼的视觉暂留特点而实现的一种显示方法,即当刷新速率足够高时,人眼就察觉不出显示屏画面更迭的闪烁。
一般显示部分设计成8*8或16*16点为一个单元,称之为显示单元板,显示屏就是由多块显示单元板拼装而成的。本设计所用的显示屏即为4块8*8单元板拼装而成。8*8点阵用于显示中文文字,也可用于图形显示。用多块点阵显示器组合则可构成大屏幕显示器,这类实用装置通过AT89C52单片机控制驱动。
2 系统软件的设计
本设计是用AT89C52控制的LED共阳极显示器,当输入低电平时发光二极管点亮高点电平时熄灭,也就是说我们在要求点亮的部分输入0,不需要点亮的部分输入1。
3 结语
本设计介绍了基于51单片机艺术灯箱LED屏幕控制系统,通过改变输入的高低电平来改变字符亮灭,因此可以显示不同的字符。从硬件到软件分析都可以实现预期的效果。
本设计主要用到了LED发光原理,LED点阵字模,LED点阵原理,AT89C52单片机的主要功能。参考LED静态及动态显示技术,I/O口扩展外部I/O接口的方法,用汇编语言实现点矩阵LED显示器进行字符显示。本设计快捷方便简单成本低,使用于各个场合。通过软硬件的分析证明,本论文提出的方案完全可行、合理,通过开关的改变可以字符呈现出不同闪烁方法,在一定程度上说明了LED显示方式的灵活,并且LED显示屏制作简单,在现代社会中已被广泛使用。
参考文献
[1] 刘文涛.MCS-51单片机培训教程[M].北京:电子工业出版社,2005,8:240～260.
[2] 汪道辉.单片机系统设计与实践[M].北京:电子工业出版社,2006,5:32～39.
[3] 搂然苗,李光飞.51系列单片机设计实例[M].北京:北京航空航天大学出版,2003,3:6～77.
[4] 王为青,邱文勋.51单片机应用开发案例精选[M].北京:人民邮电出版社,2007,8:74～92.
[5] 张鑫.单片机原理及应用[M].北京:电子工业出版社,2005.
关键词:LED显示屏 AT89C52单片机 点矩阵
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)04(c)-0063-01
1 系统硬件的设计
1.1 AT89C52单片机
AT89C52是51系列单片机的一个型号,它是ATMEL公司生产的。AT89C52有40个引脚,32个外部双向输入/输出(I/O)端口,同时内含2个外中断口,3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,2个读写口线,AT89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起,特别是可反复擦写的含有8k bytes的Flash只读程序存储器可有效地降低开发成本,是一种低电压,高性能的CMOS8位单片机,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。
AT89C52可以按照常规方法进行编程,也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起,特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
1.2 LED基本结构及发光原理
它的基本结构是一块电致发光的半导体材料,基本组成就是发光二极管,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用,所以LED具有高亮度、功耗低、引脚少、视角大、寿命长、耐湿、耐冷热、耐腐蚀等特点。
发光二极管是fljll／．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。
发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片,在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层,称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压,少数载流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称LED。当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线,光的强弱与电流有关。
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。
1.3 LED显示系统
LED显示系统主要由LED显示箱体及外框结构、计算机及网络控制系统以及?通信系统、显示屏供配电系统和多媒体音、视频编辑、制作、播放系统等辅助设备部分组成。LED点阵显示系统中各模块的显示方式有静态和动态显示两种。静态显示原理简单、控制方便,但硬件接线复杂,在实际应用中一般采用动态显示方式,动态显示采用扫描的方式工作,由峰值较大的窄脉冲驱动,从上到下逐次不断地对显示屏的各行进行选通,同时又向各列送出表示图形或文字信息的脉冲信号,反复循环以上操作,就可显示各种图形或文字信息。本系统对LED显示屏控制时采用动态扫描实现显示,动态扫描法是利用人眼的视觉暂留特点而实现的一种显示方法,即当刷新速率足够高时,人眼就察觉不出显示屏画面更迭的闪烁。
一般显示部分设计成8*8或16*16点为一个单元,称之为显示单元板,显示屏就是由多块显示单元板拼装而成的。本设计所用的显示屏即为4块8*8单元板拼装而成。8*8点阵用于显示中文文字,也可用于图形显示。用多块点阵显示器组合则可构成大屏幕显示器,这类实用装置通过AT89C52单片机控制驱动。
2 系统软件的设计
本设计是用AT89C52控制的LED共阳极显示器,当输入低电平时发光二极管点亮高点电平时熄灭,也就是说我们在要求点亮的部分输入0,不需要点亮的部分输入1。
3 结语
本设计介绍了基于51单片机艺术灯箱LED屏幕控制系统,通过改变输入的高低电平来改变字符亮灭,因此可以显示不同的字符。从硬件到软件分析都可以实现预期的效果。
本设计主要用到了LED发光原理,LED点阵字模,LED点阵原理,AT89C52单片机的主要功能。参考LED静态及动态显示技术,I/O口扩展外部I/O接口的方法,用汇编语言实现点矩阵LED显示器进行字符显示。本设计快捷方便简单成本低,使用于各个场合。通过软硬件的分析证明,本论文提出的方案完全可行、合理,通过开关的改变可以字符呈现出不同闪烁方法,在一定程度上说明了LED显示方式的灵活,并且LED显示屏制作简单,在现代社会中已被广泛使用。
参考文献
[1] 刘文涛.MCS-51单片机培训教程[M].北京:电子工业出版社,2005,8:240～260.
[2] 汪道辉.单片机系统设计与实践[M].北京:电子工业出版社,2006,5:32～39.
[3] 搂然苗,李光飞.51系列单片机设计实例[M].北京:北京航空航天大学出版,2003,3:6～77.
[4] 王为青,邱文勋.51单片机应用开发案例精选[M].北京:人民邮电出版社,2007,8:74～92.
[5] 张鑫.单片机原理及应用[M].北京:电子工业出版社,2005.