基于單片機的燈箱設計

摘 要:LED(Light Emitting Diodes)顯示技術在近幾年得到越來越多的應用，LED照明產品的替代首先在商業、工業領域發生，得到良好的示范作用后，再逐步普及至家用照明領域。由于商業、工業企業對電費成本更敏感、政府對企業節能減排要求愈加嚴格等原因，商業、工業領域對使用節能型照明產品表現更積極。.隨著白熾燈在各國的禁用，熒光燈對白熾燈的替代、LED燈對白熾燈和熒光燈的替代將會是同步進行的。本文是針對8*8點陣LED字符顯示系統設計的，字符顯示采用AT89C52單片機作為控制器，12MHZ的晶振，8*8點矩陣共陽LED顯示器進行設計的，通過改變開關可以改變字符的閃爍方式，實現了LED顯示屏設計簡單，閃爍方式多變靈活的優點。

關鍵詞:LED顯示屏 AT89C52單片機 點矩陣

中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)04(c)-0063-01

1 系統硬件的設計

1.1 AT89C52單片機

AT89C52是51系列單片機的一個型號，它是ATMEL公司生產的。AT89C52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出(I/O)端口，同時內含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數器，2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，AT89C52可以按照常規方法進行編程，但不可以在線編程(S系列的才支持在線編程)。其將通用的微處理器和Flash存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的含有8k bytes的Flash只讀程序存儲器可有效地降低開發成本，是一種低電壓，高性能的CMOS8位單片機，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS-51指令系統，片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，功能強大的AT89C52單片機可為您提供許多較復雜系統控制應用場合。

AT89C52可以按照常規方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發成本。

1.2 LED基本結構及發光原理

它的基本結構是一塊電致發光的半導體材料，基本組成就是發光二極管，置于一個有引線的架子上，然后四周用環氧樹脂密封，起到保護內部芯線的作用，所以LED具有高亮度、功耗低、引腳少、視角大、壽命長、耐濕、耐冷熱、耐腐蝕等特點。

發光二極管是fljll／．IV族化合物，如GaAs(砷化鎵)、GaP(磷化鎵)、GaAsP(磷砷化鎵)等半導體制成的，其核心是PN結。因此它具有一般P-N結的I_N特性，即正向導通，反向截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發光特性。

發光二極管的核心部分是由p型半導體和n型半導體組成的晶片，在p型半導體和n型半導體之間有一個過渡層，稱為p-n結。在某些半導體材料的PN結中，注入的少數載流子與多數載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。PN結加反向電壓，少數載流子難以注入，故不發光。這種利用注入式電致發光原理制作的二極管叫發光二極管，通稱LED。當它處于正向工作狀態時(即兩端加上正向電壓)，電流從LED陽極流向陰極時，半導體晶體就發出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關。

在正向電壓下，電子由N區注入P區，空穴由P區注入N區。進入對方區域的少數載流子(少子)一部分與多數載流子(多子)復合而發光。

1.3 LED顯示系統

LED顯示系統主要由LED顯示箱體及外框結構、計算機及網絡控制系統以及?通信系統、顯示屏供配電系統和多媒體音、視頻編輯、制作、播放系統等輔助設備部分組成。LED點陣顯示系統中各模塊的顯示方式有靜態和動態顯示兩種。靜態顯示原理簡單、控制方便，但硬件接線復雜，在實際應用中一般采用動態顯示方式，動態顯示采用掃描的方式工作，由峰值較大的窄脈沖驅動，從上到下逐次不斷地對顯示屏的各行進行選通，同時又向各列送出表示圖形或文字信息的脈沖信號，反復循環以上操作，就可顯示各種圖形或文字信息。本系統對LED顯示屏控制時采用動態掃描實現顯示，動態掃描法是利用人眼的視覺暫留特點而實現的一種顯示方法，即當刷新速率足夠高時，人眼就察覺不出顯示屏畫面更迭的閃爍。

一般顯示部分設計成8*8或16*16點為一個單元，稱之為顯示單元板，顯示屏就是由多塊顯示單元板拼裝而成的。本設計所用的顯示屏即為4塊8*8單元板拼裝而成。8*8點陣用于顯示中文文字，也可用于圖形顯示。用多塊點陣顯示器組合則可構成大屏幕顯示器，這類實用裝置通過AT89C52單片機控制驅動。

2 系統軟件的設計

本設計是用AT89C52控制的LED共陽極顯示器，當輸入低電平時發光二極管點亮高點電平時熄滅，也就是說我們在要求點亮的部分輸入0，不需要點亮的部分輸入1。

3 結語

本設計介紹了基于51單片機藝術燈箱LED屏幕控制系統，通過改變輸入的高低電平來改變字符亮滅，因此可以顯示不同的字符。從硬件到軟件分析都可以實現預期的效果。

本設計主要用到了LED發光原理，LED點陣字模，LED點陣原理，AT89C52單片機的主要功能。參考LED靜態及動態顯示技術，I/O口擴展外部I/O接口的方法，用匯編語言實現點矩陣LED顯示器進行字符顯示。本設計快捷方便簡單成本低，使用于各個場合。通過軟硬件的分析證明，本論文提出的方案完全可行、合理，通過開關的改變可以字符呈現出不同閃爍方法，在一定程度上說明了LED顯示方式的靈活，并且LED顯示屏制作簡單，在現代社會中已被廣泛使用。

參考文獻

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