第一篇：阵LED显示系统研究与设计_前期报告
河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）前期报告
河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）前期报告
毕业设计（论文）题目：点阵LED显示系统研究与设计 专业（方向）：电子信息工程
学 生
信 息：
学号：087785
姓名： 李文超
班级：电子C082 指导教师信息：
姓名：李琦
职称：副教授 报告提交日期：2012-3-17
文献综述
一、课题的研究意义：
在现代信息化社会的高速发展过程中，LED显示屏成为现代信息化社会信息传播的一种重要手段，已经从公共信息展示等商业应用开始向消费类多媒体应用渗透。随着宽带网络的发展，数字化的多媒体内容将在信息世界中占据主流，新型的大屏幕显示设备将代替传统电视机成为人们享受信息和多媒体内容的中心。
二、课题的研究背景：
LED 点阵显示屏的构成型式有多种，其中典型的有两种。一种把所需展示的广告信息烧写固化到 EPROM 芯片内，能进行固定内容的多幅汉字显示，称为单显示型；另一种在机内设置了字库、程序库，具有程序编制能力，能进行内容可变的多幅汉字显示，称可编程序型。目前，国内的 LED 点阵显示屏大部分是单显示型，其显示的内容相对较少，显示花样较单一。一般在产品出厂时，显示内容就已写入显示屏控制系统中的 EPROM 芯片内，当需要更换显示内容时就非常困难，这样使该类型的显示屏使用 范围受到了限制。国内的另一种 LED 显示屏——可编程序型 LED 显示屏，虽然增 加了显示屏系统的编程能力，显示内容和显示花样都有所增加，但也存在着更换显示内容不便的缺点。随着社会经济的迅速发展，如今的广告牌都存在着显示内容丰富、信息量大、信息更换速度快等特点。因此传统的 LED 显示屏控制系统已 经越来越不能满足现代广告宣传业的需要。而利用 PC 机通信技术控制 LED 显示 屏，则具有显示内容丰富，信息更换灵活等优点。本课题要求设计一个点阵LED显示屏，要求在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形和文字应稳定、清晰无串扰。图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式。
从理论上说，不论显示图形还是文字，只要控制与组成这些图形或文字的各个点所在的位置相对应的LED器件发光，就可以得到我们想要的显示结果，这种同时控制各个发光点亮灭的方法称为静态驱动显示方式。16ｘ64的点阵共有1024个发光二极管，显然单片机没有这么多的端口，如果采用锁存器来扩展端口，按8位的锁存器来计算，16ｘ64的点阵需要1024/8=128个锁存器。这个数字很庞大，因为我们仅仅是16ｘ64的点阵，在实际应用中的显示屏往往要大得多，这样在锁存器上花的成本将是一个很庞大的数字。因此在实际应用中的显示屏几乎都不采用这种设计，而采用另外一种称为动态扫描的显示方法
动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行（比如16行）的同
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名列共用一套驱动器。具体就16ｘ64的点阵来说，把所有同1行的发光管的阳极连在一起，把所有同1列的发光管的阴极连在一起（共阳极的接法），先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1行使其燃亮一定时间，然后熄灭；再送出第二行的数据并锁存，然后选通第2行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；以此类推，第16行之后，又重新燃亮第1行，反复轮回。当这样轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就能够看到显示屏上稳定的图形了。
采用扫描方式进行显示时，每一行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个驱动器。显示数据通常存储在单片机的存储器中，按8位一个字节的形式顺序排放。显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去，这就存在一个显示数据传输的问题。从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并列方式或串行方式。显然，采用并行方式时，从控制电路到列驱动器的线路数量大，相应的硬件数目多。当列数很多时，并列传输的方案是不可取的【9-10】。
采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。但是，串行传输过程较长，数据按顺序一位一位地输出给列驱动器，只有当一行的各列数据都以传输到位之后，这一行的各列才能并行地进行显示。这样，对于一行的显示过程就可以分解成列数据准备（传输）和列数据显示两部分。对于串行传输方式来说，列数据准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下留给行显示的时间就太少了，以致影响到LED的亮度。
解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的方法。即在显示本行各列数据的同时，传送下一列数据。为了达到重叠处理的目的，列数据的显示就需要具有存储功能。经过上述分析，就可以归纳出列驱动器电路应具有的功能。对于列数据准备来说，它应能实现串入并处的移位功能；对于列数据显示来说，应具有并行锁存的功能。这样，本行已准备好的数据打入并行锁存器进行显示时，串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。
3、本课题采用MCS-51系列单片机，因为它具有
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：
①可靠性高：因为芯片是按工业测控环境要求设计的，故抗干扰的能力优于PC机。
②便于扩展：片内具有计算机正常运行所必需的部件，片外有很多供扩展用的(总线，并行和串行的输入/输出)管脚，很容易组成一定规模的计算机应用系统。
③控制功能强：具有丰富的控制指令：如：条件分支转移指令，I/O口的逻辑操作指令，位处理指令。④实用性好：体积小，功耗低，价格便宜，易于产品化等优点。
本课题拟根据点阵LED显示特性，以单片机为核心处理器设计点阵LED显示系统，实现点阵LED控制、显示驱动、文字或图形显示等功能，该系统应具有结构简单、成本低、应用方便等特点。
参考文献：
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7.周荷琴，吴勇清.微型计算机原理与接口技术.合肥.重活科技大学出版社.2004 8.张红润，马平安.单片机原理及应用.科学出版社.1999 9.韩志军，沈晋源，王振波.单片机应用系统设计—入门向导与设计实例.机械工业出版社.2005 10.彭为.单片机典型系统设计实例精讲.北京.电子工业出版社.2006
前期报告
一、课题工作安排：
第一周：明确课题研究内容和最终结果，检索文献、查阅资料、收集课题所需的中外文素材。第二周：整理素材、撰写文献综述。根据任务要求，制定工作计划。
第三周：学习与课题相关的关键技术，研究基于单片机的点阵LED显示系统工作原理。制定设计技术指标、功能，并进行方案论证。
第四周：对进行前期工作总结，撰写前期报告。第五周：接受前期工作检查，修改设计方案。
第六周：熟悉单片机开发工具，掌握开发设计方法，系统硬件设计。第七周：系统软件设计分析。
第八周：系统软硬件性能、指标和功能分析。第九周：对研究结果进行小结，撰写中期报告。第十周：接受中期工作检查，进行系统调试实验。第十一周：进行系统软硬件测试。
第十二周：根据调试实验结果对系统软硬件设计进行改进。对调试实验结果进行分析并给出结论。用所学知识对结论予以分析及整理，撰写毕业论文。
第十三周：修改论文并提交论文初稿。
第十四周：根据指导教师评审意见改稿，并提交设计论文定稿。第十五周：整理全部设计文档。第十六周：准备答辩。
二、本课题要研究或解决的问题：
本课题旨在设计点阵LED显示系统，该系统具有实现显示内容的向左滚动显示功能，下面进行说明。1.系统的显示功能
8X8点阵可以用于显示简单的中文文字，也可用于简单图形显示。用多块点阵显示器组合则可构成大屏幕显示器，使用AT89C51控制驱动。
2.系统的滚动显示功能或技术指标
动态显示采用动态扫描显示方式, 因为利用动态扫描显示使我们看到一幅稳定画面的实质是利用了人眼的暂留效应和发光二极管发光时间的长短, 发光的亮度等因素。
二、拟采用的研究手段（途径）：
1、系统设计方案 河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）前期报告
（1）单片机系统及外围电路：单片机采用AT89C51。系统采用12 MHz或更高频率的晶振，以获得较高的刷新频率，使显示更稳定。单片价的串口与列驱动器相连，用来送显示数据。P1口低4位与行驱动器相连，送出行选信号，P1.5～P1.7口则用来发送控制信号。P0和P2口空闲，在必要时可以扩展系统的ROM和RAM。
（2）列驱动电路：由集成电路74HC595构成。它具有一个8位串入并出的移位寄存器和一个8位输出锁存器的结构，而且移位寄存器和输出锁存器的控制是各自独立的，可以实现在显示本行各列数据的同时，传送下一行的列数据，即达到重叠处理的目的。
74HC595的输入侧有8个串行移位寄存器，每个移位寄存器的输出都连接一个输出锁存器。引脚SI是串行数据的输入端。引脚SCK是移位寄存器的一位时钟脉冲，在其上升沿发生移位，并将SI的下一个数据打入最低位。移位后的各位信号出现在各移位寄存器的输出端，也就是输出锁存器的输入端。RCK是输出锁存器的打入信号，其上升沿将移位寄存器的输出打入到输出锁存器。引脚G是输出三态门的开放信号，只有当其为低时移位寄存器的输出才开放，否则为高阻态。芯片的输出端QA~QH，最高位QH可作为多芯片74HC595级联应用时，向上一级的级联输出。但一位QH受输出锁存器打入控制，所以还从输出锁存器前引出QH’,作为与移位寄存器完全同步的级联输出。
2、系统基本框图如下：
将8片74HC595进行级连，可共用一个移位时钟SCK及数据锁存信号RCK。这样，当第一行需要显示的数据经过8x8=64个SCK时钟后便可将其全部移入74HC595中，此时还将产生一个数据锁存信号RCK将数据锁存在74HC595中，并在使能信号G的作用下，使串入数据并行输出，从而使与各输出位对应的场驱动管处于放大或截止状态；同时由行扫描控制电路产生信号使第一行扫描管导通，相当于第一行LED的正端都接高，显然，第一行LED管的亮灭就取决于74HC595中的锁存信号；此外，在第一行LED管点亮的同时，再在74HC595中移入第二行需要显示的数据，随后将其锁存，同时由行扫描控制电路将第一行扫描管关闭而接通第二行，使第二行LED管点亮，以此类推，当第十六行扫描过后再回到第一行，这样，只要扫描速度足够高，就可形成一幅完整的文字或图像。
3、显示屏软件的主要功能是向屏体提供显示数据，并产生各种控制信号，使屏幕按设计的要求显示。根据软件分层次设计的原理，可把显示屏的软件系统分成两大层：第一层是底层的显示驱动程序，第二层是上层的系统应用程序。显示驱动程序负责向屏体送显示数据，并负责产生行扫描信号和其他控制信号，配合完成LED显示屏的扫描显示工作。显示驱动程序由定时器T0中断程序实现。系统应用程序完成系统环境设置，显示效果处理等工作，由主程序来实现。河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）前期报告
显示驱动程序在进入中断后首先要对定时器T0重新赋初值，以保证显示屏刷新率的稳定。然后显示驱动程序查询当前燃亮的行号，从显示缓冲区内读取下一行的显示数据，并通过串口发送给移位寄存器。为消除在切换行显示数据的时候产生拖尾现象，驱动程序先要关闭显示屏，即消隐，等显示数据打入输出锁存器并所存，然后在输出新的行号，重新打开显示。
总之，毕业设计已经按照任务书的要求正常展开，阅读了一些与毕业设计相关的参考文献，特别是相关的学术论文和书籍，启发很大，了解了整个设计的流程，明确了设计中的重点部分，学习到了很多课题中需要熟悉和掌握的知识，为顺利开展下一阶段的工作打下良好的基础。
第二篇：LED显示系统
LED显示系统
GPRS无线LED信息发布系统方案
一、概述
由于传统的LED 显示屏的信息输入只能通过数据线与电脑直接连接来进行, 因此对于传统LED显示屏来说不能满足远程信息实时发布的需要，因而不能构建大规模的联网式信息发布系统。无线数据传输模块DTR2000则可以有效解决LED 显示屏远程组网的问题。无线数据传输模块DTR2000基于GPRS无线网络技术，提供通用LED 通信控制接口，实现对LED 显示屏的大规模的组网。无论是普通的文字条屏，还是大屏幕的图文屏，只要接上LED 无线传输终端，就能马上打破传统LED显示屏的限制，成为能够大规模联网的无线LED信息显示屏。无线LED 信息显示屏是一种全新的信息媒体，一经面世，便被广泛的社会团体所接受，其“流动”显示和联网信息发布的特点更为广告界所推崇，成为一种全新的广告媒体。无论LED 显示屏放在何处，LED 显示屏的数量多少，系统的主控中心都能将信息准确、即时的发布到指定的某个或多个或全部的LED 显示屏上。无线LED信息发布系统能够极大的增强LED 显示屏作为信息显示载体发布信息的灵活性和实时性，为拓展LED 显示屏的应用发挥极大的功效。网络拓扑结构
无线LED信息发布系统由LED显示屏、LED显示控制器、无线数据传输单元和无线LED信息发布中心平台几个部分组成。控制中心通过LED显示信息发布软件，以GPRS 网络为数据传输载体，以无线数据传输单元和LED 显示控制器为LED 显示屏的接入终端，实现由控制中心远程向远程的无线LED显示设备发送图文信息。
无线传输LED显示屏应用示意图：
系统组成及各部分特点： A）：GPRS数据传输模块
接收中心无线发来的数据，对数据进行解密、校验，数据完整性分析。然后把数据送往LED控制卡。（技术规格及资料详见DTR2000技术手册）
GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的英文简称，是在现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。GPRS理论带宽可达171.2Kbit/s，实际应用带宽大约在40～100Kbit/s，在此信道上提供TCP/IP连接，可以用于INTERNET连接、数据传输等应用。DTR2000是我司针对LED显示屏设计的一款内嵌TCP/IP协议栈的GPRS Modem，采用工业级的WAVECOM PLUS。为用户提供一条高速、永远在线、透明数据传输通道，作为一种新的数据传输终端，几乎所有中低速率的数据传输业务都可以使用。系统特点
* 标准工业级产品，满足工业标准，可用于恶劣工业现场环境； * 使用方便、灵活、可靠，多重技术保障产品高度稳定； * 支持双频GSM/GPRS 900M 1800M； * 内嵌TCP/IP协议，支持TCP协议； * 完全透明数据传输模式； * 永远在线;* 可实现点对点，点对多点等灵活的组网方式；
* 短信息的远程维护功能，可用短信息对产品进行远程复位； * 支持永远在线模式，断线自动重拨；
* 独立的数据端口和命令端口，可接受远程AT命令
* 标准RS232/485/TTL（用户指定）数据接口，用户接口为标准DB9插座，可与PC等串口设备直接连接； * DC4.8~40V，700mA供电，具有节能模式，适合移动设备使用 ； * 内置看门狗，随时监控运行状态，保证产品稳定可靠的运行;* 抗干扰设计，适合电磁环境恶劣的应用需求 B）：LED控制卡: 分析GPRS数传模块送来的数据，并驱动LED屏显示信息。控制范围：双色2048×32行或1024列×64行或512列×128行 扫描场频：300帧 总存储量：8M位
支持1/16扫描、1/8扫描、1/4扫描、1/2扫描和静态工作模式 提供遥控选择播放画面的专用版 C）：显示屏
根据需求，可以分室内，室外，单色，双基色，全彩等，可以带气象预警符号，万年历等多种功能。D）：控制中心及客户端信息管理及发布软件
整个软件系统采用BS+CS架构设计，系统运行于互联网上。整个软件系统分为以下几部分：客户端管理软件、运营中心管理软件、中心数据库服务软件、GPRS中心服务软件及GPRS终端软件。
整个系统数据处于中心服务器上，用户端安装用户服务软件，用户通过用户帐号+密码访问登陆系统并从中心服务器上检索、建立、修改数据。通过对不同的用户设置不同的权限，来完成用户的管理。各用户所要发布的信息通过InterNet网络上传到服务中心，由中心完成数据校验、审核工作，然后把有效信息通过网络分发给各地方的显示屏上。中心监控人员可以通过中心数据库监控各用户端所发布的信息。
软件体系结构为三层体系结构，整个系统划分为多个层次，所有数据交换基于Web Services服务完成，服务进行了加密处理，只有取得了密钥及有相应的权限的用户才能登陆到系统，完成数据的交互。这样可以提高整个系统的安全性。系统把界面层、业务逻辑层、数据层分开设计，每两层间均有加密控制，以提高数据安全性。
二、GPRS无线LED系统特点:（1）实时远程发布：传统LED显示屏只能固定地显示所控制器内存储的信息，如需发布新的信息只能通过电脑联机来更新信息。无线LED显示屏可以随时接收信息中心下发的信息。
（2）不受距离限制：传统电子显示屏只能在短距离内使用，一般只有数十米，无线LED显示屏只要无线GPRS网络覆盖的地方都可以使用，不受距离和位置的限制。
（3）组网规模大：传统LED显示屏的内容由电脑通过串口数据线发送，显示屏数量在规模上受到限制。无线LED信息发布系统通过GPRS无线网络来发送信息，采用TCP网络传输协议，终端联网数量不受限制可以多达上万个。
（4）安装简单方便实用：不用麻烦的有线工程施工，安装位置可灵活选择。（5）远程维护功能，可用网络或短信远程对产品进行监控，便于维护和检修。
（6）．先进性：充分利用计算机互联网络、移动无线通信系统、LED显示控制等先进技术，设计具有国内先进的无线LED信息发布系统。采用目前先进的系统软件平台及终端设备，不但能够无线LED信息联网发布需要，而且能够支持相关各个行业内部具体业务需要。
（7）可靠性：本系统的可靠性主要体现在三个方面：一是中心系统的可靠性，操作系统、数据库、中心服务系统等软件平台的可靠性；二是无线GPRS终端和LED控制卡的可靠性，硬件故障率低，可以设置心跳包和短信远程重联机制。三是通信机制可靠，依托移动或联通GSM网络，数据传输高效可靠。
（8）扩展性：系统要有良好的扩展性，当终端数量增加、使用用户范围扩大、系统功能增加时，能够平稳升级，支持现有的各类无线通信接入，GSM系统，GPRS系统，并实现了这些系统的并网运行，今后通过开发和安装相应的通信接口协议即可实现其他未来通信系统的接入。（9）实用性：整个系统的操作以方便、简洁、高效为目标，既充分体现快速反应的特点，又能便于操作人员进行信息处理和发布，便于管理层及时了解各项统计信息。
（10）保密性：对于系统的管理实行严格的权限管理，只有持有一定权限的密钥才能访问、监控、实施相应的管理、控制操作，确保系统安全可靠。
四、软件系统主要功能：
1．系统无限大支持无线LED显示屏数； 2．通信体制支持：Gprs通信方式； 3．系统软件采用C/S结构或者B/S结构； 4．支持LED显示屏设备信息管理功能； 5．支持文本信息实时发送、定时发送 6．发布信息的增加、删除和编辑修改功能；
7．定义不同的操作用户有不同的操作权限，实现用户分级管理；
六、系统应用
作为一种新的信息发布载体，无线LED信息发布系统具有广阔的市场和用途，主要应用如下：
小区楼院：将无线LED显示屏安装在小区、楼宇、院子入口处，作为小区信息公告牌，方便物业和居民发布物业通知、公益资讯、小区公告、气象信息、安全知识、交通提示、社区信息等，有助于社区信息的整合与传播，净化社区环境，提升社区形象；
政府部门：将无线LED显示屏安装在政府部门的办事大厅，作为政务公示栏，用来发布政府政策、公告公示、民意调查、应急通知、预警提示、气象信息、法规宣传等；无线LED显示屏可以成为气象、安全、交通、水利、消防、民政、公安、城管等行业部门信息发布与预警系统的标准终端。
门店超市：将无线LED显示屏安装在商店门头、超市入口、大厅、货架处，用于发布导购提示、供求信息、价格行情、促销打折、新品推介、商家推荐、客户问候等，是商家引导顾客的媒体和信息传播的窗口，有助于吸引消费者，促进商家信息的传播。
交通车站：将无线LED显示屏安装在车站候车室、收费站、站台中作为电子公告屏，用于发布公交信息、天气预报、各类广告、即时新闻、交通路况、票务情况、临时通知等；
交通车辆：将无线LED显示屏安装在公交车辆、城市出租车、地铁车辆和铁路列车上，用于发布城市新闻、天气预报、交通路况、商业信息等；
广告传媒：将无线LED显示屏可嵌入到广告灯箱、户外广告、招牌门牌、路牌中用于发布即时广告和信息，可以有效提升整体广告效果，扩大广告受众率。
农业农村：将无线LED显示屏安装到各村、镇重要场所，作为农村供求信息栏，用于发布农业科技、农业政策、应急广播、市场信息、供求信息、气候信息、病害防治等；
宾馆酒店：选用带有牌价栏的无线LED显示屏安装在前台、大厅等处，用于发布房价信息、公告通知、气象预告、消费指南、欢迎语等；
学校医院:将无线信箱作为电子公告栏，用于发布服务指南、收费公示、预防提醒、会议通知、学术活动、供求信息等。
第三篇：LED发光显示材料
LED发光显示材料
摘 要
LED因其能耗低、色彩还原性好、绿色环保以及寿命长等众多优势，已经在照明与显示领域得到了广泛应用。本文介绍了LED的原理、发展历史、优点以及应用，并进一步阐述了LED今后的发展趋势
关键词：LED，发光原理，发展现状，发展前景
一、LED的简介及发展历史
LED(Light-Emitting-Diode中文意思为发光二极管)是一种能够将电能转化为可见光的半导体，它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光。1907 年Henry Joseph Round 第一次在一块碳化硅里观察到电致发光现象。由于其发出的黄光太暗，不适合实际应用；更难处在于碳化硅与电致发光不能很好的适应，研究被摒弃了。
二十年代晚期Bernhard Gudden和Robert Wichard在德国使用从锌硫化物与铜中提炼的的黄磷发光。再一次因发光暗淡而停止。
1936 年,George Destiau出版了一个关于硫化锌粉末发射光的报告。随着电流的应用和广泛的认识，最终出现了“电致发光”这个术语。二十世纪50 年代，英国科学家在电致发光的实验中使用半导体砷化镓发明了第一个具有现代意义的LED,并于60 年代面世。据说在早期的试验中，LED 需要放置在液化氮里，更需要进一步的操作与突破以便能高效率的在室温下工作。
第一个商用LED 仅仅只能发出不可视的红外光，但迅速应用于感应与光电领域。60年代末，在砷化镓基体上使用磷化物发明了第一个可见的红光LED。磷化镓的改变使得LED更高效、发出的红光更亮，甚至产生出橙色的光。 到70 年代中期，磷化镓被使用作为发光光源，随后就发出灰白绿光。LED 采用双层磷化镓蕊片（一个红色另一个是绿色）能够发出黄色光。就在此时，俄国科学家利用金刚砂制造出发出黄光的LED。尽管它不如欧洲的LED 高效。但在70 年代末，它能发出纯绿色的光。 80 年代早期到中期对砷化镓磷化铝的使用使得第一代高亮度的LED 的诞生，先是红色，接着就是黄色，最后为绿色。到20 世纪90 年代早期，采用铟铝磷化镓生产出了桔红、橙、黄和绿光的LED。第一个有历史意义的蓝光LED 也出现在90 年代早期，再一次利用金钢砂—早期的半导体光源的障碍物。依当今的技术标准去衡量，它与俄国以前的黄光LED 一样光源暗淡。
90 年代中期，出现了超亮度的氮化镓LED，随即又制造出能产生高强度的绿光和蓝光铟氮镓Led。超亮度蓝光蕊片是白光LED 的核心，在这个发光蕊片上抹上荧光磷，然后荧光磷通过吸收来自蕊片上的蓝色光源再转化为白光。就是利用这种技术制造出任何可见颜色的光。今天在LED 市场上就能看到生产出来的新奇颜色，如浅绿色和粉红色。随着人类在LED超亮度的领域的技术进步，LED在消费电子的运用也越来越广泛。
二、发光原理
LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电能转化为光能。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附着 在一个支架上，是负极，另一端连接电源的正极，整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长决定光的颜色，是由形成P-N结材料决定的。
三、LED分类
1.按发光管发光颜色分
按发光管发光颜色分，可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光等。另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。
根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。2.按发光管出光面特征分
按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。国外通常把φ3mm的发光二极管记作T-1；把φ5mm的记作T-1（3/4）；把φ4.4mm的记作T-1（1/4）。
由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。从发光强度角分布图来分有三类：
（1）高指向性。一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。半值角为5°～20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检出器联用以组成自动检测系统。
（2）标准型。通常作指示灯用，其半值角为20°～45°。
（3）散射型。这是视角较大的指示灯，半值角为45°～90°或更大，散射剂的量较大。3.按发光二极管的结构分
按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。
4.按发光强度和工作电流分
按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED（发光强度100mcd）；把发光强度在10～100mcd间的叫高亮度发光二极管。一般LED的工作电流在十几mA至几十mA，而低电流LED的工作电流在2mA以下（亮度与普通发光管相同）。
除上述分类方法外，还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。
四、LED的优点
随着行业的继续发展，技术的飞跃突破，应用的大力推广，LED的光效也在不断提高，价格不断走低。新的组合式管芯的出现，也让单个LED管(模块)的功率不断提高。通过同业的不断努力研发，新型光学设计的突破，新灯种的开发，产品单一的局面也有望在进一步扭转。控制软件的改进，也使得LED照明使用更加便利。这些逐步的改变，都体现出了LED发光二极管在照明应用的前景广阔。
LED被称为第四代光源，具有节能、环保、安全、寿命长、低功耗、低热、高亮度、防水、微型、防震、易调光、光束集中、维护简便等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明等领域。
LED之所以得到人们的重视是因为它具有许多优点：(1)发光效率高
消耗能量较同光效的白炽灯减少80%左右，较节能灯减少40%左右。一般白炽灯的发光效率只能达到15lm/W，而LED电光转化效率高，发光效率高达40甚至50lm/W，所以节能效果十分明显。（接近60%，绿色环保、工作电压低（3V左右））
(2)使用寿命长
反复开关无损寿命，稳定性好。一般LED的寿命高达几万小时，10万小时光衰为初始的50%。
(3)价格低廉
LED的价格越来越平民化，因LED省电的特性，也许不久的将来，人们都会把白炽灯换成LED灯。我国部分城市公路、学校、厂区等场所已换装完LED路灯、节能灯等。
(4)适用性
体积小，可以做成各种形状，重量轻，抗振性能好。
(5)环保
LED是由无毒的材料构成，不像荧光灯含水银会造成污染，同时LED也可以回收再利用，不辐射红外线和紫外线，无频闪。
(6)安全
LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。
相比之下，各种传统照明存在一定的缺陷：
白炽灯电光转化效率低（10%左右）、寿命短（1000小时左右）、发热温度高、颜色单一且色温低。
荧光灯电光转化效率不高（30%左右）、危害环境、不可调亮度（低电压无法启辉发光）、紫外辐射、闪烁现象、启动较慢、稀土原料涨价（荧光粉占成本比重由10%上升到60~70%）、反复开关影响寿命；体积大。
高压气体放电灯耗电量大、使用不安全、寿命短、散热问题，多用于室外照明。
五、LED的应用
(1)用作指示灯。
六十年代末红色LED问世时由于发光强度不高，被用作指示灯和电平指示，并一直沿用至今。如今的电子产品、仪器的工作状态指示大部分都是用红、绿色LED。现在各种光色的LED在交通信号灯上得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。经红色滤光片后，光损失90%，只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中，Lumileds公司采用了18个红色LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。1987年，我国开始在汽车上安装高位刹车灯，由于LED响应速度快（纳秒级），可以及早让尾随车辆的司机知道行驶状况，减少汽车追尾事故的发生。(2)用作显示屏。
将普通的LED按要求排列、控制，即能具有显示字符、图形的功能，称为数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管）等，如图8。这些不同的显示屏中的每个发光单元都是一个发光二极管。
(3)照明光源。
这是目前最热门的应用，市场上已经大量出现高亮LED电筒（如图9），不久将进入生活照明和液晶显示器背光源领域。另外各种颜色的高亮度二极管还可用于做景观照明，美化环境。
六、LED发光材料的前景
LED技术虽然取得了长足的发展，但在家庭照明和显示领域还没有大批量的投入商业生产，最主要的原因是成本太高。如果成本问题解决，LED大量投入使用，带来的技术革新和能源节约是巨大的。比如在液晶显示器上，LED背光源可以提高亮度，降低能耗，光的均匀性、漏光和色彩显示能力也都将得到较大幅度的改善。用在家庭照明上，LED的优势是大幅度降低能耗，其耗电量是同等照明亮度白炽灯的1/8，是日光灯的1/2。另外LED寿命长，也可以节约大量的材料，保护了环境。
发光材料的其他应用领域更是有巨大的发展潜力。同样在显示技术领域，有机发光显示器（OLED）已经研制成功。这是一种比LCD显示器更先进的显示技术，拥有比无机半导体电致发光材料更好的电热稳定性和器件的可机械加工性，更好的显示特性，以及一些特殊性能，是未来的发展趋势之一。另外发光材料在交通、医学、光电子等方面也将得到更广泛的应用。
第四篇：LED前期工作计划
工作 计划
随着产品的图册快要出来了，我们的销售的前期准备及管理的质量必须尽快提高！下阶段我们整个LED团队的工作计划已经制定出来了，让我们一起去奋斗！
作为一个刚接触LED行业的人，我需要付出更多的时间和精力来对待!自从上次杨总的一番话之后，在灯具市场的浸泡，使我对LED常用产品的了解大大增加！每次有目的的去，回来的收获都很丰富！从最基础的了解，弄懂一点一点渗透LED产业，脚踏实地，做我该做的事。
具体工作安排
1.4月20日-5月1日。对国外的欧司朗和国内的欧普两大市场知名竞品的产品和市场运作进行研究分析！有号的文章会分享给大家！
2.4月20-5月20从北京众多目标客户群体中，删选出有意向的1-2家客户，进行一整套的对接。从开始的客户信息搜集，到登门拜访，2次，3次。。。然后把信息及时反馈，不管失败与成功都要总结其中的问题和经验，及时与领导沟通，探讨，解决！
3.5月2日-5月4日，对商务礼仪的学习！不断提升自己的个人修养和整体素质，不断的成长！
4.对LED产品的学习是一直要继续的，有时间还要去灯饰城走访，从对学习产品上升到与客户的交谈中了解工程方面，市场方面现阶段的行情！
5.逐渐的熟悉和使用CRM系统，合理的规范自己！
6.加了很多行业的QQ群，里面有些产品的需求，及时的跟工厂反馈！
7.4月28日—5月1日，对家里的路灯管理所，家乐福，国电，等之前自己的客户以及家里的关系网的目标客户进行首次的拜访了解！
希望我们整个团队坚持下去，走向成功！
马文龙2012年4月20日
第五篇：《一位LED数码管显示0-9》
成都理工大学工程技术学院
单片微机原理及应用课程设计
《一位LED数码管显示0-9》
学生姓名：
学
号：
专
业：
班
级：
指导教师：
完成日期：
目
录
一 实验目的与任务…………………………………2 二 实验要求…………………………………………2 三 实验内容…………………………...……………2 四 元器件清单………………………………………2 五 LED数码管的结构及工作原理…………………2 六 关于PLC控制LDE介绍………………………4 七 原理图绘制说明…………………………………5 八 流程图绘制以及说明……………………………9 九 电路原理图与仿真………………………………10 十 源程序……………………………………………12 十一 心得体会………………………………………12 十二 参考文献………………………………………13
一、实验与任务
结合实际情况，编程设计、布线、程序调试、检查与运行，完成一个与接近实际工程项目的课题，以培养学生的实际操作能力，适应生产一线工作的需要。做到能检查出错误，熟练解决问题；对设备进行全面维修。通过实训对PLC的组成、工作原理、现场调试以及基于网络化工作模式的基本配置与应用等有一个一系列的认识和提高。
利用51单片机、1个独立按键及1位7段数码管等器件，设计一个单片机输入显示系统，要求每按一下独立按键数码管显示数据加1（数码管初始值设为0，计到9后再加1，则数码管显示0）。
本次设计采用12MHz的晶体振荡器为单片机提供振荡周期，外加独立按键，复位电路和显示电路组成。
二、实验要求
1、了解七段LED数码管的结构、分类以及数码管的显示码。
2、学习1位LED数码管静态显示与动态显示的编程方法。
3、掌握可编程序控制器技术应用过程中的一些基本技能。
4、了解可编程控制器的装备、调试的全过程。
三、实验内容
1、练习设计、连接、调试控制电路；
2、学习PLC程序编程；
四、元器件清单
从PROTUES库中选择元器件（1）AT89C51;单片机。（2）RES、RX8;电阻、8排阻。
（3）7SEG-COM-CAT-BLUE;带公共端共阴极七段蓝色数码管。（4）CAP/CAP-ELEC;电容、电解电容。（5）CRYSTAL:晶振。
五、LED数码管的结构及工作原理 led数码管（LED Segment Displays）是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。led数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点，还有一种是类似于3位“+1”型。位数有半位0，1，2，3，4，5，6，8，10位等等....，led数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，了解LED的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。图2是共阴和共阳极数码管的内部电路，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。颜色有红，绿，蓝，黄等几种。led数码管广泛用于仪表，时钟，车站，家电等场合。选用时要注意产品尺寸颜色，功耗，亮度，波长等。下面将介绍常用LED数码管内部引脚图1
图1 10引脚的LED数码管
图2 LED数码管引脚定义
LED数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数位，因此根据LED数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。
A、静态显示驱动：
静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O埠进行驱动，或者使用如BCD码二-十进位*器*进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O埠多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8=40根I/O口来驱动，要知道一个89S51单片机可用的I/O口才32个呢。故实际应用时必须增加*驱动器进行驱动，增加了硬体电路的复杂性。B、动态显示驱动：
数码管动态显示介面是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划“a,b,c,d,e,f,g,dp ”的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位元选通控制电路，位元选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位元选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位元就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。
透过分时轮流控制各个LED数码管的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位元数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极体的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示资料，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O口，而且功耗更低。
六、关于PLC控制LED介绍
PLC可编程控制器：它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算数操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
用PLC控制LED直接进行数据显示，可以降低成本，使得数据显示直观。传统数显有两种方法：
1、由PLC编制程序进行译码，来控制显示a-g段；
2、利用 译码组合电路产生a-g各段译码信号实现LED数码管显示。前一种方法逻辑译码关系复杂，后一种方法译码电路冗长，都不利于显示的实现。传统数显逻辑译码关系复杂,而用PLC的位组合元件和译码功能指令方法来实现LED数显.前一种方法将表示十进制数的4位BCD码的位元件成组使用,形成位组合元件数显;后一种方法用7段译码指令把指定元件的低4位对应的十六进制数译码后,驱动数显.这两种方法逻辑简单,易于理解,便于实现。
设计任务：LED数码管显示：0到9
七、原理图绘制说明
本次设计主要用到单片机AT89C51、晶振时序电路。AT89C51是一种带4KB闪烁可编程可擦出只读存储器的低电压、高性能CMOS微处理器，俗称单片机。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MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微处理器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且廉价的方案，AT89C51的管脚分配（如图1）。
图1 AT89C51芯片及管脚图
AT89C51单片机主要由4个输入输出端口（P0口、P1口、P2口、P3口）及个控制引脚组成的，本次设计用到P1、P2的部分引脚，及18、19脚外接晶振电容为单片机提供时钟，9管脚为复位引脚，外接复位电路。
晶振时序电路：XTAL1和XTAL2分别为片内反相放大器的输入和输出端，当单片机采用外部时钟信号时，前者接地，后者引入外部输入信号，本次设计采用12M的石英晶体振荡器为单片机提供时钟（如图2）。
图2 AT89C51的晶振时序电路图
本次设计的原理图是在PROTEUS ISIS中绘制的，其工作界面分为原理图编辑窗口（Editing window）、预览窗口（Overview window）和工具栏。
1、新建*.dsn 打开绘图界面后，首先新建一个绘图文件，选择“【文件】——【新建设计】”，并保存成.dsn型文件。
2、绘制原理图
6（1）添加元器件：元件拾取共有两种办法，一种是按类别查找和拾取元件，另一种是直接查找和拾取元件。我采用的是前一种方法，元件通常以其英文名称或器件代号在库中存放。我们在取一个元件时，首先要清楚它属于哪一大类，然后还要知道它归属哪一子类，这样就缩小了查找范围，然后在子类所列出的元件中逐个查找，根据显示的元件符号、参数来判断是否找到了所需要的元件。双击找到的元件名，该元件便拾取到编辑界面中了。右侧列表中自上而下分别为元件图形和元件封装。具体如图3所示：
图3 分类拾取元件示意图
（2）元件的放置
在原理图编辑区的蓝色方框内，单击鼠标左键即完成元件的释放。具体如图4所示：
图4 元件的放置示意图
（3）电路连线
PROTEUS的连线是非常智能的，它会判断你下一步的操作是否想连线从而自动连线，而不需要选择连线的操作，只需用鼠标左键单击编辑区元件的一个端点拖动到要连接的另外一个元件的端点，先松开左键后再单击鼠标左键，即完成一根连线。如果要删除一根连线，右键双击连线即可。根据设计完成连线后即可得到完整的电路原理图，具体如图5：
图5 连线后的完整电路原理图
八、流程图绘制以及说明
主程序设计说明
主程序主要分为四部分，包括复位电路部分、独立按键的判别部分、单片机控制主程序部分和译码显示部分，模块流程图如图6所示：
图6 数码管显示程序流程图
九、电路原理图与仿真
1、Hex文件的导入过程
在仿真前，须先在KEIL4中生成.HEX文件。编译完源程序并且没有错误后，选择“Project-Options for Target ‘Target1’-Output”,在“Create HEX File”前面的空挑勾，再“确定”，即可生成HEX文件，如图7所示 ：
图7 生成HEX文件示意图
在进入PROTEUS ISIS中，双击AT89C51芯片，出现如图8所示的对话框。在“Program File”一项中查找“seg.hex”文件的路径并加上该文件即可开始仿真，如图8所示：
图8 keil的seg.hex文件载入单片机的示意图
2.在导入hex文件后，便可运行该设计系统，打开仿真开关，显示如图
十、源程序清单
org 0000h
sjmp main
org 000bh
sjmp t0_isr
org 0030h main:clr a
mov dptr,#table
movc a,@a+dptr
mov p0,a
mov tmod,#01h
mov th0,#0d8h
mov tl0,#0efh
setb et0
setb ea
setb tr0 pd: cjne r0,#100,$
inc dptr
clr a
movc a,@a+dptr
cjne a,#00h,aaa
mov dptr,#table
;如果花样数据完应重新循环
clr a
movc a,@a+dptr aaa: mov p0,a
mov r0,#00h
sjmp pd t0_isr:
clr tr0
mov th0,#0d8h
mov tl0,#0efh
inc r0
setb tr0
reti table:db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00h
end
十一、心得体会
通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关单片机知识，用汇编语言在KEIL4中编程，在PROTEUS中绘制原理图并进行仿真，通过对这两个软件的学习，了解了其功能的强大，掌握了AT89C51的内部结构及工作原理，对于我们以后的 学习和实践有很大的指导意义，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。此次设计也让我明白了团队精神的重要性，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。果然是团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。
十一、参考文献
[1]高钦和.可编程控制器应用技术与设计实例.北京:人民邮电出版社，2004 [2]虞鹤松编.可编程序控制器原理及应用.南京：东南大学出版社，1995 [3]田庭主编.常用可编程序控制器编程器及编程软件使用手册.北京：机械工业出版社，1994
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