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毕业论文-于基51单片机的led立方体显示器设计.doc
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云南广播电视大学 云南国防工业职业技术学院
电子工程学院
毕业论文(设计)
课 题 基于 51 单片机的 LED 立方体显示器
教 研 室 机械电子工程学院教研室
专 业 电气自动化技术
2012 年 10 月 10 日
2
摘要
随着科技的不断发展 LED(Lighting Emitting Diode), 发光二极管)技术在 10
多年间取得了长足的进步,1990 年前 LDE 以红绿双基色为主运用住处很少而且制
造成本高昂。1990-1995 年,这一阶段是 LED 显示屏迅速发展的时期。先后研制
出蓝色 LED、全彩色 LED,LED 屏的显示技术取得很大的提升。而今高亮度的三
基色 LED 电子显示屏作为一种高科技产品日益引起人们的重视。它可以实时显示
或循环播放文字、图形和图像信息,具有显示方式丰富、色彩鲜艳、显示内容修
改方便、亮度高、显示稳定且寿命长等多种优点,被广泛应用于商业广告、体育
比赛、交通信息报导等诸多领域。在上海世博会开幕式上,竖立在黄浦江边的 9500
平方米的巨型 LED 显示屏价值高达人民币 1 亿元,是特别为上海世博会定制的。
“它不仅超大,且非常轻和通透。”此外,这块屏幕还能抗震和防火。这块屏幕其实
是迄今为止世界上面积最大的 LED 显示屏,它代表着 LED 屏发展的技术方向。现
在 LED 在实际的运用中有了很宽广的范围,而且越来越收到人们的重视。在举世
瞩目的北京奥运会上,在开幕式上出现了一个新名词“光立方”它是北京奥运会
开幕式的亮点。本文所要介绍的 LED 的另一种应用也叫光立方,运用高亮的 LED
显示出不同的 3D 图案、动画和文字,运用 51 单片机进行控制长、宽、高由 8×8×8
个 LED 灯组成的真实 3D 立方体显示器。其最大的特点,就是带给你未来 3D 技术
的科技体验,在夜晚有让人震撼的 3D 效果给人眼前一亮的感觉。该光立方在显示
3D 图片和动画时从立方体的各各面都可以看到立体动画,富有科技感,让人觉得
就像是在看 3D 电影一般而且还是不用 3D 眼镜的裸眼 3D 全方位不受视角限制的
3D。相信这种富有科技感和实用性的 LED 显示技术在未来会是一大亮点。
【关键词】LED;单片机;3D;51 单片机
3
目录
第 一 章 绪
论··································
··················4
1.1 LED 显 示 技 术 的 发 展 史 及 意
义······························4
1.2 LED 显 示 技 术 的 发 展 规
模··································
5
1.3 LED 显 示 技 术 的 发 展 趋
势··································
5
第二章 LED 显 示 技 术 的 理 论 基
础··································
7
2.1 LED 器 件 的 应 用 基
础··································
····7
2.1.1 LED 屏 的 工 作 原
理··································
·7
2.2 LED 屏 的 衍 生 LED 立 方
体·································9
第三章 硬
件··································
··················10
3.1 硬 件 介
绍··································
··············10
3.1.1 单 片 机
STC89C52·······························
·····10
3.1.2 锁 存 芯 片
74HC573································
···12
3.1.3 放 大 三 极 管
S8550·································
···15
3.2 硬 件 构
成··································
···············15
3.2.1 单 片 机 最 小 系 统 拆
4
分··································
15
3.2.2 驱 动 模
块··································
··········17
3.2.3 信 号 放
大··································
··········17
3.2.4 显 示 模
块··································
··········18
第四章 软 件 设
计··································
···············18
4.1 检 测 程
序··································
··············18
4.2 主 程
序··································
················26
第五章 系 统 调
试··································
···············60
5.1 检 测
LED·································
···············60
5.1.1 检 测 LED 是 否 存 在 坏
点································60
5.1.2 调 试 LED 能 否 正 常 发
光································61
5.2 调 试 最 小 系
统··································
···········61
5.3 实 物
图··································
·················62
参 考 文
献··································
·······················63
致
谢··································
···························63
附 录 A 电 路 原 理
5
图··································
··············64
第一章 绪论
1.1LED 显示技术的发展史及意义
发光二极管((Lighting Emitting Diode)),是一种把电能变成光能的特种器
件,主要由 PN 结芯片、电极和光学系统构成。当系统受到外界激发后,会从稳定
的低能态跃迁到不稳定的高能态,当系统由不稳定的高能态重新回到稳定的低能
态时,能量差以光的形式辐射出来,就会产生发光现象。当在 PN 结上加以正向电
压之后,P 区的空穴注入至 N 区,N 区的电子注入至 P 区,相互注入的电子与空穴
相遇后即产生复合,这些多数载流子在结的注入和复合中产生辐射而发光。它是
自发辐射发光,不需要较高的注入电流产生粒子数反转分布,也不需要光学谐振
腔,发射的是非相干光。
LED 显示屏发展经历了三个阶段:
(1)LED 大约是在 80 年代中期开始在电子显示屏中使用的。进入 90 年代以
后,由于半导体工业的迅猛发展,带动了 LED 制造材料和工艺的改进,在颜色与
亮度方面都有了质的飞跃。早期的 LED 显示屏,由于受材料和工艺的限制,视角
仅有 200 一 300 左右,从而制约了 LED 显示屏的发展。在分辨率方而,由于受当
时数字技术、集成电路技术和控制技术等技术的限制,很难作出高密度的 LED 显
示屏。今后随着半导体工业的不断发展,无论是材料,还是加工工艺,都会不断
地提高,LED 显示屏在颜色、视角、亮度、密度、寿命等方面也会逐步完善,价格
也会进一步降低一方面,受 LED 材料器件的限制,LED 显示屏的应用领域没有
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