發(fā)光二極管((Lighting Emitting Diode）)，是一種把電能變成光能的特種器件，主要由PN結(jié)芯片、電極和光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成。當(dāng)系統(tǒng)受到外界激發(fā)后，會(huì)從穩(wěn)定的低能態(tài)躍遷到不穩(wěn)定的高能態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)由不穩(wěn)定的高能態(tài)重新回到穩(wěn)定的低能態(tài)時(shí)，能量差以光的形式輻射出來(lái)，就會(huì)產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。當(dāng)在PN結(jié)上加以正向電壓之后，P區(qū)的空穴注入至N區(qū)，N區(qū)的電子注入至P區(qū)，相互注入的電子與空穴相遇后即產(chǎn)生復(fù)合，這些多數(shù)載流子在結(jié)的注入和復(fù)合中產(chǎn)生輻射而發(fā)光。它是自發(fā)輻射發(fā)光，不需要較高的注入電流產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，也不需要光學(xué)諧振腔，發(fā)射的是非相干光。
LED顯示屏發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：
（1）LED大約是在80年代中期開(kāi)始在電子顯示屏中使用的。進(jìn)入90年代以后，由于半導(dǎo)體工業(yè)的迅猛發(fā)展，帶動(dòng)了LED制造材料和工藝的改進(jìn)，在顏色與亮度方面都有了質(zhì)的飛躍。早期的LED顯示屏，由于受材料和工藝的限制，視角僅有200一300左右，從而制約了LED顯示屏的發(fā)展。在分辨率方而，由于受當(dāng)時(shí)數(shù)字技術(shù)、集成電路技術(shù)和控制技術(shù)等技術(shù)的限制，很難作出高密度的LED顯示屏。今后隨著半導(dǎo)體工業(yè)的不斷發(fā)展，無(wú)論是材料，還是加工工藝，都會(huì)不斷地提高，LED顯示屏在顏色、視角、亮度、密度、壽命等方面也會(huì)逐步完善，價(jià)格也會(huì)進(jìn)一步降低一方面，受LED材料器件的限制，LED顯示屏的應(yīng)用領(lǐng)域沒(méi)有廣泛展開(kāi)，另一方面，顯示屏控制技術(shù)基本上是通訊控制方式，客觀上影響了顯示效果。這一時(shí)期的LED顯示屏在國(guó)外應(yīng)用較廣，國(guó)內(nèi)很少，產(chǎn)品以紅、綠雙基色為主。
（2）1990-1995年，這一階段是LED顯示屏迅速發(fā)展的時(shí)期。進(jìn)入九十年代，全球信息產(chǎn)業(yè)高速增長(zhǎng)，信息技術(shù)各個(gè)領(lǐng)域不斷突破，LED顯示屏在LED材料和控制技術(shù)方面也不斷出現(xiàn)新的成果。藍(lán)色LED晶片研制成功，全彩色LED顯示屏進(jìn)入市場(chǎng)；電子計(jì)算機(jī)及微電子領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，在顯示屏控制技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)了視頻控制技術(shù)，顯示屏灰度等級(jí)實(shí)現(xiàn)16級(jí)灰度和64級(jí)灰度調(diào)灰，顯示屏的動(dòng)態(tài)顯示效果大大提高。
（3）1995年以來(lái)，LED顯示屏的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)總體穩(wěn)步提高產(chǎn)業(yè)格局調(diào)整完善的時(shí)期。1995年以來(lái)，LED顯示屏產(chǎn)業(yè)內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)加劇，形成了許多中小企業(yè)，產(chǎn)品價(jià)格大幅回落，應(yīng)用領(lǐng)域更為廣闊，產(chǎn)品在質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)化等方面出現(xiàn)了一系列新的問(wèn)題，有關(guān)部門(mén)對(duì)LED顯示屏的發(fā)展予以重視并進(jìn)行了適當(dāng)?shù)囊?guī)范和引導(dǎo)，目前這面的工作正在逐步深化。
近年來(lái)，隨著高亮度發(fā)光二極管技術(shù)的發(fā)展，LED顯示屏從室內(nèi)走到室外，其顯示內(nèi)容也從沒(méi)有層次的計(jì)算文字動(dòng)畫(huà)發(fā)展到能顯示有層次的電視圖像。國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)部委托藍(lán)通電子科技有限責(zé)任公司制定的《LED顯示屏技術(shù)條件》也于1998年正式頒布實(shí)施。
進(jìn)入新世紀(jì)，光電子產(chǎn)業(yè)得到廣泛的重視，中國(guó)加入WTO、北京奧運(yùn)成功舉辦等，成為L(zhǎng)ED顯示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的契機(jī)，我國(guó)LED顯示屏及相關(guān)的技術(shù)必將得到飛躍發(fā)展。
1.2LED顯示技術(shù)的發(fā)展規(guī)模
2008年、2009年度的產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)中，北京奧運(yùn)會(huì)、國(guó)慶60周年慶典活動(dòng)、上海世博會(huì)等重大活動(dòng)的拉動(dòng)因素不容忽視。對(duì)此，一方面要有理性認(rèn)識(shí)，另一方面要以此為契機(jī)，認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，積極推廣技術(shù)創(chuàng)新成果，拓展新市場(chǎng)，方能保持行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。直至2011年中國(guó)LED戶外電子顯示屏廣告市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到12.15億元，較上年增長(zhǎng)了35.5%。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，這個(gè)廣告市場(chǎng)的規(guī)模可望達(dá)到15.5億元人民幣，同比增長(zhǎng)27.6%。近年來(lái)，在國(guó)家的政策支持下游應(yīng)用需求的帶動(dòng)下，國(guó)內(nèi)LED行業(yè)發(fā)展迅速，形成了較為完整的LED產(chǎn)業(yè)鏈體系，業(yè)內(nèi)掀起一股建設(shè)熱潮。產(chǎn)品行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大，在交通安全領(lǐng)域，顯示屏應(yīng)用日漸普及越來(lái)越得到大家認(rèn)可，正全力充當(dāng)智能交通得力助手。
1.3LED顯示技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
二十一世紀(jì)的顯示技術(shù)將是平板顯示的時(shí)代，LED顯示屏作為平板顯示的主導(dǎo)產(chǎn)品之一將有更大的發(fā)展，并有可能成為二十一世紀(jì)平板顯示的代表性主流產(chǎn)品。
白光LED是LED產(chǎn)業(yè)中最被看好的新興產(chǎn)品，在全球能源短缺的憂慮再度升高的背景下，白光LED在照明市場(chǎng)的前景備受矚目。歐、美及日本等先進(jìn)技術(shù)國(guó)家也投注許多人力，成立專(zhuān)門(mén)的機(jī)構(gòu)推動(dòng)白光LED研發(fā)工作。可見(jiàn)國(guó)外LED顯示屏技術(shù)主要集中在新材料的開(kāi)發(fā)上，以新發(fā)光材料來(lái)提高顯示屏的視覺(jué)效果、能耗等各種性能。
隨著能源緊缺問(wèn)題越來(lái)越突出，LED的重要性和市場(chǎng)空間更加顯著。鑒于我國(guó)LED產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，不論技術(shù)還是產(chǎn)能短期內(nèi)達(dá)到世界先進(jìn)水平都有相當(dāng)大的難度。要在國(guó)內(nèi)發(fā)展高亮LED產(chǎn)業(yè)，可以充分利用國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的研發(fā)和生產(chǎn)力量，走合作發(fā)展的道路。
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的全球化發(fā)展，是每個(gè)企業(yè)都要面對(duì)和無(wú)法回避的。國(guó)內(nèi)企業(yè)通過(guò)規(guī)范股權(quán)架構(gòu)、加大研發(fā)，采取并購(gòu)和合作的方式將海外先進(jìn)技術(shù)引入國(guó)內(nèi)，可爭(zhēng)取與國(guó)際大廠基本在同一技術(shù)水平進(jìn)行產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。繼上海、廈門(mén)、大連、南昌和深圳成為首批五個(gè)國(guó)家半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)化基地，國(guó)內(nèi)封裝和應(yīng)用企業(yè)形成快速的市場(chǎng)適應(yīng)能力和價(jià)格優(yōu)勢(shì)，我國(guó)大陸已經(jīng)成為世界上重要的LED封裝生產(chǎn)基地。封裝及應(yīng)用，尤其是國(guó)際應(yīng)用產(chǎn)品加工有向我國(guó)轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)。在封裝和應(yīng)用領(lǐng)域中國(guó)已經(jīng)完全有可能、有能力在高端市場(chǎng)占據(jù)一席之地，但必須加大產(chǎn)品的創(chuàng)新、加強(qiáng)品牌的培育。目前全世界都在尋求解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源短缺的矛盾，給整個(gè)綠色照明生產(chǎn)行業(yè)帶來(lái)廣闊的市場(chǎng)前景與新的機(jī)遇。
隨著社會(huì)科技的進(jìn)步和戶外廣告的發(fā)展，人們對(duì)戶外廣告媒體的要求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的路牌、燈箱、單立柱、霓虹燈等表現(xiàn)形式單一的戶外廣告媒體已經(jīng)無(wú)法滿足受眾的需求。戶外廣告市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)將是品牌價(jià)值、客戶管理和專(zhuān)業(yè)品質(zhì)的較量，于是，LED開(kāi)始浮出水面。LED大型顯示屏是科技與媒體的完美結(jié)合，能把該理念充分發(fā)揮，當(dāng)仁不讓地成為未來(lái)戶外廣告媒體發(fā)展趨勢(shì)。
LED顯示屏不僅畫(huà)面亮度高、對(duì)比度大，色彩鮮艷，而且可顯示動(dòng)態(tài)畫(huà)面和文字，它主動(dòng)光發(fā)，遠(yuǎn)距離分辨率高，即使在百米以外，視覺(jué)效果跟在家里看電視一樣，已廣泛用于人流量多的公共場(chǎng)所、交通要道承擔(dān)著信息發(fā)布實(shí)時(shí)更新的重任。
3D一詞，現(xiàn)在在顯示業(yè)可謂大行其道，顯示器巨頭們也是爭(zhēng)相推出了自家的當(dāng)家花旦—3D電視。現(xiàn)在商家們都會(huì)把3D技術(shù)作為一項(xiàng)亮點(diǎn)來(lái)推銷(xiāo)，而消費(fèi)者在購(gòu)買(mǎi)時(shí)也都接受這一技術(shù)，甚至愿意為之買(mǎi)單，享受其提供的視覺(jué)享受。3D顯示技術(shù)顯然受到了消費(fèi)者的追逐。3D技術(shù)也有缺點(diǎn)，觀看時(shí)需佩戴3D眼鏡。這就制約了它在生機(jī)磅礴的戶外廣告業(yè)的發(fā)展，試想如果讓3D顯示技術(shù)出現(xiàn)在戶外廣告中，人們對(duì)觀看廣告興趣會(huì)提高，對(duì)于廣告投放者來(lái)說(shuō)就是莫大的福音，因?yàn)閺V告效果將會(huì)事半功倍。但是平面的LED顯示屏是難以突破這種技術(shù)的，解決的方法就是立方體的LED顯示器，讓它實(shí)現(xiàn)裸眼3D。
第二章 LED顯示技術(shù)的理論基礎(chǔ)
2.1LED器件的應(yīng)用基礎(chǔ)
LED器件種類(lèi)繁多。早期LED產(chǎn)品是單個(gè)的發(fā)光燈，隨著數(shù)字化設(shè)備的出現(xiàn)，LED數(shù)碼管和字符管得到了廣泛的應(yīng)用。
LED發(fā)光燈可以分為單色發(fā)光燈、雙色發(fā)光燈、三色發(fā)光燈、面發(fā)光燈、閃爍發(fā)光燈、電壓型發(fā)光燈等多種類(lèi)型。按照發(fā)光燈強(qiáng)度又可以分為普通亮度發(fā)光燈、高亮度發(fā)光燈等。
LED發(fā)光燈的外形由PN結(jié)、陽(yáng)極引腳、陰極引腳和環(huán)氧樹(shù)脂封裝外殼組成。其核心部分是具有注入復(fù)合發(fā)光功能的PN結(jié)。環(huán)氧樹(shù)脂封裝外殼除具有保護(hù)芯片的作用外，還具有透光聚光的能力，以增強(qiáng)顯示效果。
LED器件通常用砷化鎵（GaAs）、磷化鎵（GaP）等半導(dǎo)體材料制成。當(dāng)向LED器件施加正向電壓時(shí)，器件內(nèi)部的電子與空穴直接復(fù)合而產(chǎn)生能量，以光的形式釋放出來(lái)，產(chǎn)生半導(dǎo)體發(fā)光。因此LED的驅(qū)動(dòng)就是如何使它的PN結(jié)處于正偏狀態(tài)，而且為了控制它的發(fā)光強(qiáng)度，還要解決正向電流的調(diào)節(jié)問(wèn)題。具體的驅(qū)動(dòng)方法可以分為直流驅(qū)動(dòng)、恒流驅(qū)動(dòng)、脈沖驅(qū)動(dòng)和掃描驅(qū)動(dòng)等。
2.1.1LED屏的工作原理
LED顯示屏通常由若干LED點(diǎn)陣顯示模塊組成，用于顯示的8x8單色LED顯示點(diǎn)陣模塊，每塊有64個(gè)LED。為了減少引腳且便于封裝，LED顯示點(diǎn)陣模塊采用陣列形式排布，即在行列線的交點(diǎn)處接有顯示LED 。 8X8 LED點(diǎn)陣的外觀及引腳如圖3-1，等效電路圖如圖3-2所示。
圖2-3-1 8*8LED點(diǎn)陣的外觀及引腳
圖2-3-2 8*8LED點(diǎn)陣等效電路圖
LED顯示屏的基本工作原理是動(dòng)態(tài)掃描。動(dòng)態(tài)掃描又分為行掃描和列掃描兩種方式，常用的方式是行掃描。行掃描方式又分為8行掃描和16行掃描兩種。 在行掃描工作方式下，每一片LED點(diǎn)陣片都有一組列驅(qū)動(dòng)電路，列驅(qū)動(dòng)電路中一定有一片鎖存器或移位寄存器，用來(lái)鎖存待顯示內(nèi)容的字模數(shù)據(jù)。在行掃描工作方式下，同一排LED點(diǎn)陣片的同名行控制引腳是并接在一條線上的，共8條線，最后連接在一個(gè)行驅(qū)動(dòng)電路上；行驅(qū)動(dòng)電路中也一定有一片鎖存器或移位寄存器，用來(lái)鎖存行掃描信號(hào)。
LED顯示屏的列驅(qū)動(dòng)電路和行驅(qū)動(dòng)電路一般都采用單片機(jī)進(jìn)行控制，常用的單片機(jī)是MCS51系列。LED顯示屏顯示的內(nèi)容一般按字模的形式存放在單片機(jī)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，字模是8位二進(jìn)制數(shù)。
單片機(jī)對(duì)LED顯示屏的控制過(guò)程是先讀后寫(xiě)。按LED點(diǎn)陣片在屏幕上的排列順序，單片機(jī)先對(duì)第1排的第1片LED點(diǎn)陣片的列驅(qū)動(dòng)鎖存器，寫(xiě)入從外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀得的字模數(shù)據(jù)，接著對(duì)第2片、第3片……直到這一排的最后一片都寫(xiě)完字模數(shù)據(jù)后，單片機(jī)再對(duì)這一排的行驅(qū)動(dòng)鎖存器寫(xiě)行掃描信號(hào)，于是第1排第1行與字模數(shù)據(jù)相關(guān)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮。接著第2排第1行、第3排第1行……直到最后一排第1行的點(diǎn)亮。各排第1行都點(diǎn)亮后，延時(shí)一段時(shí)間，然后黑屏，這樣就算完成了單片機(jī)對(duì)LED顯示屏的一行掃描控制。
單片機(jī)對(duì)LED顯示屏第2行的掃描控制、第3行的掃描控制……直到第8行的掃描控制，其過(guò)程與第1行的掃描控制過(guò)程相同。對(duì)全部8行的控制過(guò)程都完成后，LED顯示屏也就完成了1幀圖像的完整顯示。
雖然按這種工作方式，LED顯示屏是一行一行點(diǎn)亮的，每次都只有一行亮，但只要保證每行每秒鐘能點(diǎn)亮50次以上，即刷新頻率高于50 Hz，那么由于人的視覺(jué)惰性，所看到的LED顯示屏顯示的圖像還是全屏穩(wěn)定的圖像。
2.2LED屏的衍生LED立方體
LED屏日益受到青睞的今天，憑借自身色彩鮮艷、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、高節(jié)能、利于環(huán)保、可顯示動(dòng)態(tài)畫(huà)面和文字、廣告模式更趨近于電視、可承擔(dān)信息發(fā)布等特點(diǎn)大有取代傳統(tǒng)廣告的趨勢(shì)。現(xiàn)今3D一詞儼然成為了顯示器的一項(xiàng)不可或缺的功能，在未來(lái)3D技術(shù)將會(huì)顯得非常重要。然而要把3D技術(shù)融入到戶外領(lǐng)域那就很有難度了，3D實(shí)現(xiàn)是需要借助3D眼鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如果把LED顯示器制作成立方體的那就能實(shí)現(xiàn)裸眼3D的效果，顯示以后你會(huì)發(fā)現(xiàn)LED立方體所顯示的東西效果逼真的呈現(xiàn)在人們面前，而且它是個(gè)立方體不論從各各方向來(lái)看都不會(huì)影響效果顯得非常通透，不會(huì)像LED普通顯示屏那樣受到可視角的限制。
3.1.1 單片機(jī)STC89C52
STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī)。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。表3-3-1給出了其主要功能。
表3-3-1 STC89C52主要功能：
主要功能特性 | |
兼容MCS51指令系統(tǒng) | 8K可反復(fù)擦寫(xiě)Flash ROM |
32個(gè)雙向I/O口 | 256x8bit內(nèi)部RAM |
3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷 | 時(shí)鐘頻率0-24MHz |
2個(gè)串行中斷 | 可編程UART串行通道 |
2個(gè)外部中斷源 | 共6個(gè)中斷源 |
2個(gè)讀寫(xiě)中斷口線 | 3級(jí)加密位 |
低功耗空閑和掉電模式 | 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 |
圖3-3-1 STC89C52管腳圖
STC89C52管腳介紹：
(1)主電源引腳
VCC(40)：電源輸入，接＋5V電源
GND(20)：接地線
(2)外接晶振引腳
XTAL0(18)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端
XTAL1(19)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端
(3)控制引腳
RST/VPP(9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。
ALE/PROG(30)：地址鎖存允許信號(hào)
PSEN(29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)
EA/VPP(31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。
(4)可編程輸入/輸出引腳
STC89C52單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個(gè)口有8位，共32根。
PO口(39～32)：名稱(chēng)為P0.0～P0.7。P0口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平（晶體管-晶體管邏輯電平）。
P1口(1～8)：名稱(chēng)為P1.0～P1.7。P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì)P1 端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。
P2口(21～28)：名稱(chēng)為P2.0～P2.7。P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì)P2 端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。
P3口(10～17)：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱(chēng)為P3.0～P3.7。P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì)P3 端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。
RST——復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。
ALE/PROG——當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。
PSEN——程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)STC89C52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次PSEN信號(hào)。
EA/VPP——外部訪問(wèn)允許，欲使CPU僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。
3.1.2 鎖存芯片74HC573
74HC573的八個(gè)鎖存器都是透明的D 型鎖存器，當(dāng)使能（G）為高時(shí)，Q 輸出將隨數(shù)據(jù)（D）輸入而變。當(dāng)使能為低時(shí)，輸出將鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平上。輸出控制不影響鎖存器的內(nèi)部工作，即老數(shù)據(jù)可以保持，甚至當(dāng)輸出被關(guān)閉時(shí)，新的數(shù)據(jù)也可以置入。這種電路可以驅(qū)動(dòng)大電容或低阻抗負(fù)載，可以直接與系統(tǒng)總線接口并驅(qū)動(dòng)總線，而不需要外接口。特別適用于緩沖寄存器，I/O 通道，雙向總線驅(qū)動(dòng)器和工作寄存器。引腳如圖3-3-1-1
PIN No 引腳號(hào) | SYMBOL符號(hào) | NAME AND FUNCTION名稱(chēng)及功能 |
1 | OE | 3 State output Enable Input (Active LOW)3態(tài)輸出使能輸入（低電平） |
2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 | D0 to D7 | Data Inputs數(shù)據(jù)輸入 |
12,13,14,15,16,17,18,19 | Q0 to Q7 | 3 State Latch Outputs 3態(tài)鎖存輸出 |
11 | LE | Latch Enable Input 鎖存使能輸入 |
10 | GND | Ground接地(0V) |
20 | VCC | Positive Supply Voltage電源電壓 |
INPUTS 輸入 | Outputs輸出 | |||
OE | LE | D | Q (HC573) | Q (HC563) |
H | X | X | Z | Z |
L | L | X | NO CHANGE * | NO CHANGE * |
L | H | L | L | H |
L | H | H | H | L |
3.1.3 放大三極管S8550
參數(shù)：
耗散功率0.625W（貼片：0.3W）
集電極電流0.5A
集電極--基極電壓40V
集電極--發(fā)射極擊穿電壓25V
集電極-發(fā)射極飽和電壓 0.6V
特征頻率fT 最小150MHZ 典型值產(chǎn)家的目錄沒(méi)給出
引腳排列為EBC或ECB 838電子
按三極管后綴號(hào)分為 B C D檔
放大倍數(shù)B85-160 C120-200 D160-300 L100-200 H200-350
三極管74HC573
3.2硬件構(gòu)成
3.2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)
晶振電路：
最小系統(tǒng)晶振電路如圖3-3-2-1所示。
（二）復(fù)位電路
最小系統(tǒng)復(fù)位電路如圖3-3-2-2所示
驅(qū)動(dòng)模塊由8塊74HC573和單片機(jī)的最小系統(tǒng)組成，STC89C52的P1口用于控制鎖存器的開(kāi)啟和關(guān)閉；P2口提供鎖存器控制512個(gè)LED的指令；P3用于控制從上到下每層的開(kāi)關(guān)，可以單獨(dú)開(kāi)啟每一層的開(kāi)關(guān)，相互獨(dú)立不受影響。8塊74HC573是控制512個(gè)LED的關(guān)鍵所在，通過(guò)這些芯片可以獨(dú)立的控制每一個(gè)LED，讓光立方能顯示心中所想成為可能。
由于STC89C52的驅(qū)動(dòng)能力有限難以同時(shí)驅(qū)動(dòng)512個(gè)LED，如果LED全部亮起來(lái)的話單片機(jī)的輸出會(huì)很大有可能把單片機(jī)燒壞，而且全部亮起來(lái)也不是LED的最佳工作狀態(tài)。所以加上8個(gè)S8550的三極管用于信號(hào)的放大，這樣就能讓512個(gè)LED都達(dá)到最佳的工作狀態(tài)達(dá)到設(shè)計(jì)的初衷。8只三極管的E極都接入單片機(jī)的P3.0~P3.7口作為輸入信號(hào)，B極接電源的正極用作信號(hào)的放大，C極則接入光立方由上到下的8層LED。
顯示模塊由512只LED焊接而成，每只LED都需要進(jìn)行引腳的彎折，然后精確的完成焊接工作。最先由8個(gè)LED組成一條，然后把8條LED組合成一個(gè)LED點(diǎn)陣，最后把8個(gè)點(diǎn)陣組合為一個(gè)立方體，實(shí)現(xiàn)每一層共陽(yáng)極接入到P3口。64個(gè)陰極的管腳接入到8塊74HC573實(shí)現(xiàn)對(duì)每一束LED的控制。
第四章 軟件設(shè)計(jì)
4.1 檢測(cè)程序
//8*8*8光立方程序
在LED的焊接中很容易受到損壞，LED會(huì)因電烙鐵產(chǎn)生的靜電而被擊穿，焊接時(shí)需要除靜電，最大程度的降低因焊接產(chǎn)生的LED損壞，要知道組裝好的LED難以跟換。檢測(cè)時(shí)需要把LED全部點(diǎn)亮，使壞點(diǎn)暴露出來(lái)，把壞的LED更換。
LED有最大承受電壓和最佳工作電流，在設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)把這些因素考慮到了里面，進(jìn)行了大概的計(jì)算得出大概的工作電流和電壓，但實(shí)際電路中會(huì)存在各種誤差和不確定因素，所以要得到準(zhǔn)確的數(shù)值還需要在實(shí)際電路中測(cè)量，進(jìn)行調(diào)節(jié)讓其達(dá)到最佳的工作狀態(tài)。電流過(guò)大會(huì)使LED燒毀，先降低電壓測(cè)試然后再升慢慢調(diào)高電壓。
最小系統(tǒng)承擔(dān)著顯示器的控制，程序錯(cuò)亂時(shí)需要進(jìn)行復(fù)位，作用很重要因此需要進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)向芯片中寫(xiě)入讓每個(gè)引腳持續(xù)規(guī)律地在1和0電位轉(zhuǎn)換的程序，將引腳接到發(fā)光二極管之后，發(fā)光二極管可以規(guī)律地亮或者滅，這說(shuō)明實(shí)現(xiàn)了最小系統(tǒng)的測(cè)試。
5.3 實(shí)物圖
圖5-3-1 實(shí)物圖
參考文獻(xiàn)
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[7].單片機(jī)原理及接口技術(shù). 余錫存等 西安電子科技大學(xué)出版社，2007年
致謝
通過(guò)完成這次的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)），我有了很大的收獲。這兩個(gè)月的時(shí)間，我過(guò)的既忙碌又充實(shí)，為了完成一個(gè)目標(biāo)而努力，分析問(wèn)題，研究問(wèn)題，再到解決問(wèn)題，對(duì)自己的思維和知識(shí)量是個(gè)巨大的考驗(yàn)。通過(guò)完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)），還很好的溫習(xí)了過(guò)去學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)，如《模擬電子技術(shù)》、《單片機(jī)技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》、《C語(yǔ)言》等課程。
論文的完成標(biāo)志著大學(xué)生活即將結(jié)束，對(duì)此我們都有些留戀。在大學(xué)的這段時(shí)間里，無(wú)論學(xué)習(xí)、生活、等各方面，各位老師都給予了我極大的幫助、關(guān)心和指導(dǎo)。特別是老師們一絲不茍的治學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科研作風(fēng)，時(shí)刻影響和教育著我，使我受益匪淺、終生難忘，衷心感謝所有任課老師。特別是我的畢業(yè)論文指導(dǎo)老師寸彥萍，大一以來(lái)就是我們的任課老師，現(xiàn)在還是我的指導(dǎo)老師。在教學(xué)中一絲不茍，認(rèn)真的幫我們答疑解惑，在講臺(tái)上的身影讓我們記憶深刻。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的這些時(shí)間里，同學(xué)們給我提出很多寶貴的意見(jiàn)，給了我不少幫助還有工作上的支持，在此也真誠(chéng)的謝謝你們。
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