LED大屏幕显示系统的设计分析

毕业设计（论文）

题目LED显示屏的设计

学生姓名苏锦

专业班级电气自动化二班

学号 ********** 院（系）电气与电子工程系

指导教师（职称）王薇

完成时间2016年 5月 12 日

目录

摘要 --- 3 1.课题研究背景 --- 4 1.1 LED原理 --- 4 1.2 中国LED发展现状 --- 5

1.3 课题研究的目的和意义 --- 6

2.课题研究内容 --- 6 2.1研究主要内容 --- 6

2.2 方案设计 --- 6

3.方案实现 --- 7 3.1主控制芯片AT89S52 --- 8 3.1.1主控制芯片AT89S52的性能 --- 8 3.1.2引脚说明 --- 9 3.2 LED点阵 --- 11 3.3 74HC595 --- 12 3.3.1 概述 --- 12

3.3.3 真值表 --- 14

4. 主要功能模块的实现及调试方法 --- 14 4.1 字符显示模块 --- 14 4.2 单片机系统及外围电路 --- 15

4.3 列驱动电路 --- 15 4.4 行驱动电路 --- 17 4.5 显示驱动程序 --- 17 总结 --- 19 结束语 --- 20 参考文献 --- 21 附录 1 --- 22 附录2 --- 33

摘要

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年代国民经济的高速增长，对公众场合发布信息的需求日益强烈。而LED显示屏作为信息传播的一种重要手段，已经成为城市信息现代化建设的标志,LED显示屏随着社会经济的不断进步，以及LED制造技术的完善，人们对LED显示屏的认识将会越来越深入，其应用领域将会越来越广；LED显示屏经多年的开发、研制、生产，其技术目前已经成熟[1]。现在各种广告牌不再是白底黑字了，也不再是单一的非电产品，而是用上了丰富多彩的LED电子产品，为城市的增添了一道靓丽的风景。而且它采用低电压扫描驱动，具有耗电少、使用寿命长、成本低、发光效率高、故障少、视角大、可视距离远、可靠耐用、组态灵活、安全、响应时间短、绿色环保、控制灵活、色彩丰富以及对室内外环境适应能力强等特点。近年来LED显示屏市场得到了迅猛的发展，已经广泛应用到银行、邮电、税务、机场、车站、证券市场及其它交易市场、医院、电力、海关、体育场等需要进行多种公告、宣传的场合[2]。

关键词：单片机、点阵、LED。

1. 课题研究背景

1.1 LED原理

LED 就是Light Emitting Diode（发光二极管）的缩写。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。发光二极管是由p 型和n 型半导体组成的二极管。在LED 的p - n 结附近,n 型材料中多数载流子是电子,p 型材料中多数载流子是空穴。p -n 结上未加电压时构成一定的势垒,当加正向偏压时,在外电场作用下,p 区的空穴和n 区的电子就向对方扩散运动,构成少数载流子的注入,从而在p - n结附近产生导带电子和价带空穴的复合,同时释放出相对应的能量hν(h 为普朗克常数,ν为光子频率)而发光。该能量相当于半导体材料的带隙能量Eg(Ev) ,其与发光波长λ(nm) 的关系为λ= 1239. 6PEg。

1.2 中国LED发展现状

中国LED产业发展超过三十年,它已经成为一种朝阳产业,已拥有完整的产品、创新能力不断增强,市场需求十分强烈。近年来,LED产业发展步伐的进一步加快,不仅促进LED业界增加产量,而且提高产品技术含量。LED包装及应用领域,实现快速增长,同时实现LED外延片及芯片自主生产,国内率每年都有大幅提高。据统计,产值2010年LED芯片50亿元左右,LED包装工业增加值250亿元左右,LED应用产业产值900亿元左右。中国也大力支持LED产业发展[3]。LED 产业产出在2015年将达到5000亿元人民币,年复合增长率约为42%。然而,中国LED工业还是有一些问题,这一现象的发展基础薄弱、监督开始晚了,低附加值的产品是一个根本性的变革。加快推进我们的主导产品技术创新,提高产业的发展已经成为迫在眉睫。目前,我国LED应用产业市场集中度低,有超过3000的大型和小型公司,但是制造商年产值超过1亿年,仅有大约100。LED显示屏产业具有较高的区域集中,主要是中国东部和南部。深圳是中国的主要生产基地、LED显示屏产业占全国的41%的市场份额。与此同时,中国是全球LED显示屏的生产基

地。中国LED显示屏的生产规模是占世界70%的2008年增长到2010年的83%[4]。中国LED显示屏的生产公司正在迅速地扩大它们的大小,在2010年底,全国共有40多个LED显示屏制造商年产值超过1亿人。根据《2010 - 2013年中国LED 产品的市场分析和投资收益分析报告”显示,国内LED市场在2009年达到231亿元,为300亿元,2010年增长30%。从发展趋势,国内LED显示屏的市场启动阶段过渡到快速发展阶段。LED显示屏市场自2012年复合增长率有望达到60%。1.3 课题研究的目的和意义

随着高亮度发光二极管技术的发展，LED显示屏从室内走到室外，其显示内容也从没有层次的计算文字动画发展到能显示有层次的电视图像。国家信息产业部委托蓝通电子科技有限责任公司制定的《LED显示屏技术条件》也于1998年正式颁布实施。

信息化社会的形成，信息领域愈加广泛，LED显示屏的应用前景更为广阔。预计大型或超大型LED显示屏的主流产品局面将会发生改变，适合于服务行业特点和专业性要求的小型LED显示屏会有较大提高，面向信息服务领域的LED。

显示屏产品门类和品种体系将更加丰富，部分潜在市场需求和应用领域将会有所突破，如公共交通、停车场、餐饮、医院等综合服务方面的信息显示屏需求量将有更大的提高，大批量、小型化的标准系统LED显示屏在LED显示屏市场总量中将会占有多数份额。

进入新世纪，光电子产业得到广泛的重视，中国加入WTO、北京奥运成功举办等，成为LED显示屏产业发展的契机，我国LED显示屏及相关的技术必将得到飞跃发展。