福州大学至诚学院
本科生毕业设计（论文）文献综述
题 目： LED电子显示屏的设计 * 名： ***
学 号： *********
系 别： 电气工程及其自动化
专 业： 电气工程及其自动化
年 级： 2007级
指导教师： （签名）
2011 年 3 月 8 日
LED电子显示屏的设计
摘要：近年来，LED(lightem itingd iode，发光二极管)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、观赏性强、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。本课题对LED点阵显示屏电子时钟进行研究。本次设计硬件电路可以分为单片机系统以及外围电路、行驱动和列驱动三个部分。采用动态扫描方法，与单片机及相关接口电路灵活实现动态扫描。此次设计采用AT89C51单片机、利用AT89C51单片机的P2口进行行控制，而列驱动则采用串行输入转并行输出的移位寄存74HC595。此LED点阵显示屏电子时钟是一个将“时”、“分”显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为24小时，另外还具有调节时间和整点报时的功能。LED显示屏因其控制灵活，操作方便，成本低廉，在社会各行业有着广泛的应用。 关键词：LED显示屏，数据传输，单片机
1 本课题相关领域的历史、现状和前沿发展情况
1.1 课题背景
大约是在80年代中期LED在电子显示屏中开始使用。进入90年代以后，由于半导体工业的迅猛发展，使LED制造材料和工艺得到了改进，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。在分辨率方面，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，很难做出高密度的LED显示屏。最近十年，高亮度化、全色化一直是LED材料和器件工艺技术研究的前沿课题。超高亮度(UHB)是指发光强度达到或超过100mcd的LED，又称垲德拉(cd)级LED。高亮度A1GaInP和InGaN LED的研制进展十分迅速，现已达到常规材料GaA1As、GaAsP、GaP不可能达到的性能水平。1991年日本东芝公司和美国HP公司研制成InGaA1P 620nm橙色超高亮度LED，1992年InGaA1p590nm黄色超高亮度LED实用化。同年，东芝公司研制InGaA1P 573nm黄绿色超高亮度LED，法向光强达2cd。1994年日本日亚公司研制成InGaN 450nm蓝(绿)色超高亮度LED[1]。至此，彩色显示所需的三基色红、绿、蓝以及橙、黄多种颜色的LED都达到了坎德拉级的发光强度，实现了超高亮度化、全色化，
使发光管的户外全色显示成为现实。我国发展LED起步于七十年代，产业出现于八十年代。全国约有100多家企业，95%的厂家都从事后道封装生产，所需管芯几乎全部从国外进口。通过几个“五年计划”的技术改造、技术攻关、引进国外先进设备和部分关键技术，使我国LED的生产技术已向前跨进了一步。
1.2 研究目的及意义
发光二极管(LED)，是一种把电能变成光能的特种器件，具有单向导通性。它的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。PN结芯片、电极和光学系统构成了发光二极管。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[2]。
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。
1.3 国内外LED显示屏的研究现状
LED显示屏是八十年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体，它利
用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成可变面积的显示屏幕，以可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、性价比高、使用成本低等特点，在短短十来年中，迅速成长为平板显示的主流产品，在信息显示领域得到了广泛的应用[3]。
LED显示屏发展经历了三个阶段：
(1) 1990年以前是LED显示屏的成长形成期，一方面受LED材料的限制，LED显示屏的应用领域没有广泛展开。另一，显示屏控制技术基本上是通信控制方式，客观上影响了显示效果。这一时期的LED显示屏在国内外应用广泛，国内很少，产品以红、绿双基色为主，控制方式为通信控制，灰度等级为单点4级调灰，产品的成本比较高。
(2) 1990-1995年，这一阶段是LED显示屏迅速发展的时期。全球信息产业高速增长，信息技术在各个领域不断突破，LED显示屏在材料和控制技术方面不断出现新的成果。蓝色LED晶片研制成功，全彩色LED显示屏进入市场，LED显示屏在国内的发展速度非常迅速，LED显示屏在平板显示领域的主流产品局面基本形成，LED显示屏产业成为新兴的高科技产业。
(3) 1995年至今，LED显示屏的发展进入一个总体稳步提高产业格局调整完善的时期。全彩色LED显示屏、256级灰度视频控制技术等方面均有国内先进、达到国际水平的技术和产品出现。LED显示屏控制专用大规模集成电路已由国内企业开发生产并得到利用。我国LED显示屏产业在规模发展的同时，产品技术推陈出新，一直保持比较先进的水平。LED显示屏产业正成为我国电子信息产业的重要组成部分。
1.4 LED显示屏的发展趋势
二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代，LED显示屏作为平板显示的主导产品之一将有更大的发展，并有可能成为二十一世纪平板显示的代表性主流产品。
白光LED是LED产业中最被看好的新兴产品，在全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，白光LED在照明市场的前景备受瞩目。欧、美及日本等先进技术国家也投注许多人力，成立专门的机构推动白光LED研发工作。可见国外LED显示屏技术主要集中在新材料的开发上，以新发光材料来提高显示屏的视觉效果、能耗等各种性能。
随着能源紧缺问题越来越突出，LED的重要性和市场空间更加显著。鉴于我国LED产业的现状，不论技术还是产能短期内达到世界先进水平都有相当大的难度。要在国内发展高亮LED产业，可以充分利用国内现有的研发和生产力量，走合作发展的道路。
半导体产业的全球化发展，是每个企业都要面对和无法回避的。国内企业通过规范股权架构、加大研发，采取并购和合作的方式将海外先进技术引入国内，可争取与国际大厂基本在同一技术水平进行产业竞争。继上海、厦门、大连、南昌和深圳成为首批五个国家半导体产业化基地，国内封装和应用企业形成快速的市场适应能力和价格优势，我国大陆已经成为世界上重要的LED封装生产基地。封装及应用，尤其是国际应用产品加工有向我国转移的趋势。在封装和应用领域中国已经完全有可能、有能力在高端市场占据一席之地，但必须加大产品的创新、加强品牌的培育[3]。目前全世界都在寻求解决经济发展和能源短缺的矛盾，给整个绿色照明生产行业带来广阔的市场前景与新的机遇。
1.5本次设计的主要内容与计划
主要内容：
(1) 用点阵LED显示时间，如：01 00 ，表示1点，并把前面的0消隐掉，也就是显示1 00；
(2) 通过按键对时间进行修改。
(3) 具备整点报时功能，通过蜂鸣器告警提示。 计划：
采用89C51单片机,六个串联的LED数码管，DS1302,蜂鸣器，74HC595，按钮等构成，DS1302通过串行方式与单片机进行数据传送,为系统提供所需的实时时钟信息，实时时钟信息通过点阵LED显示屏显示。本次设计的LED点阵显示屏电子时钟只显示时分，秒通过一个奇偶判断程序进行显示，奇数为冒号，偶数为空格。另外通过按钮P1.1，P1.2实现对小时和分钟的修改。按钮P每按一次分钟或者小时就增加一。通过设定一个判断，当时钟累加至60时蜂鸣器启动实现整点报时。
2 评述及启示
现代社会已经迈入信息化时代，信息传播速度越来越快，人们对信息的依赖程度也越来越高。信息技术自然成为优先发展的关键技术之一。随着计算机技术，尤其是网络技术的发展，信息以各种文件格式保存，并以数据包的形式在网上传输。实际应用过程中若信息是以计算机文件的形式传送到LED大屏幕或网络终端上显示，其间的控制是由控制软件通过微机或网络来实现的。信息若寄托于GSM网络被传送到LED显示屏上时，其间的控制是由GSM网络控制的。
参考文献
[1] 徐建华．应用与前景展望[J]．科技情报开发与经济，2003，12：287~288 [2] 王建锋．LED技术在高速公路上的应用[J]．中国交通信息产业，2003，11：205~207 [3] 朱保华．LED显示屏国际国内技术现状[J]．新材料产业，2004，6：41~43
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