第一篇：2010年春晚LED背景顯示技術(shù)方案解析

2010年春晚LED背景顯示技術(shù)方案解析

時間：2010-03-11 瀏覽4258 次 【字體：大 中 小】

每年一度的春晚盛宴, 帶給我們視覺感官的沖擊外,還同時展示了視頻顯示技術(shù)的不斷進步, 2010年春晚背景顯示與演員有機融合為一體的精彩過程,讓10多億觀眾耳目一新.帶給大家震撼的同時,大家都在困惑,如此完美的顯示方案是如何實現(xiàn)的?公開的資料已經(jīng)告訴行內(nèi)人士,成就如此絢麗效果的秘密演播廳所采用的LED顯示屏幕、led彩幕和LED視頻條。外行人看熱鬧,內(nèi)行人看門道, 在此對春晚

LED背景顯示做詳細的技術(shù)解析。

春晚的現(xiàn)場的演播大廳幾乎全部被不同規(guī)格的LED屏幕所鋪滿，根據(jù)其安裝位置和不同的規(guī)格，劃分為5個不同的部分。

1． A屏，核心背景LED大屏幕，正對觀眾的超大LED高清背景墻。該LED 背景墻屏幕尺寸高達18 x 9 米，物理分辨率高達2952 x

1440 像素，由 820個 LED 箱體構(gòu)成。點距較密。

2．B屏，LED彩幕，形狀，在A區(qū)的外面一層，點距比A區(qū)的核心 背景顯示屏大。具體面積不祥。

3．C屏，比B屏大的LED彩幕，也是形狀，在B區(qū)外面一層，采用于B區(qū)一樣的LED箱體。B、C屏幕層疊。

4．D屏，位于舞臺上方，由500根2米長的立體LED視頻柱，每個側(cè)面都是LED屏幕，舞臺前上方呈現(xiàn)45度的坡形設(shè)計，使得舞臺前后有立體的呼應(yīng)效果從演出現(xiàn)場可以看到，這些LED視頻柱可以上下移動，拼出各種造型根據(jù)不同的演出內(nèi)容變幻不同的形狀，構(gòu)

成立體化的舞臺顯示效果。

5．E屏，位于舞臺的最外面，估計采用于B屏一樣的LED箱體，由于現(xiàn)場的攝像鏡頭大部分貼近舞臺里面，大部分的畫面里面，通

過電視觀看的觀眾感覺不到這個屏幕的存在。只有在現(xiàn)場全景畫面時才能展現(xiàn)。

整個舞臺除地面外，全面被LED屏幕所包圍，其中ABCE層層套疊，加上舞臺上方的移動LED視頻柱構(gòu)成的D屏幕，配合專門制作的播放內(nèi)容，整個舞臺根據(jù)演出內(nèi)容變換背景圖片和形狀外，構(gòu)成一個立體的展示環(huán)境。

5塊顯示屏采用5臺Encore處理器分別控制上述的5個部分的顯示內(nèi)容。從公開的資料看，這5臺LED圖像處理器是同時但是分別

工作的。從現(xiàn)場背景畫面顯示的情況分析，這5塊屏幕大致構(gòu)成2種基本的顯示模式。

A．把BCDE屏幕作為A屏幕的顯示外延，或者BCE作為A屏幕的外延，D屏幕播放獨立的內(nèi)容。這種情況下，只需要在相應(yīng)的圖像控制器上同時播放相同的內(nèi)容。LED箱體的顯示對應(yīng)部位的內(nèi)容，構(gòu)成一幅畫面，如下圖所示，BCD屏幕顯示的是A屏幕的一部分，細心的讀者可以通過查找相同的部分從而得出BCD屏幕在此種模式下對應(yīng)顯示的是A屏幕的哪部分的內(nèi)容，并通過其他場景畫面進行驗證。

B．ABCDE屏作為獨立的顯示屏幕，播放相同或者不同的內(nèi)容，如下圖所示，除BC屏幕顯示相同的內(nèi)容外，ADE屏幕顯示的是完全不

同的內(nèi)容：

現(xiàn)場的顯示效果非常明顯，震撼，一體，完美。實施該方案的技術(shù)系統(tǒng)，顯示的內(nèi)容不需要特別的制作，只需要配合演出場景做簡單的配合顯示內(nèi)容就可以了。目前國內(nèi)也有完全可以替換的的技術(shù)，可以達到春晚的顯示效果。在創(chuàng)凱電子提供給國內(nèi)廠家的舞美解決

方案中，已經(jīng)實施的某些案例中，于春晚的方案類似，而且顯示效果不亞于春晚。

國家大劇院正在進行的歷時半年的<<復(fù)興之路>>大型演出，整個LED視頻顯示解決方案就是由創(chuàng)凱電子提供的。主屏為P8.5分辨率為2048*896的全彩LED屏幕,采用4張發(fā)射卡支持的橢圓型背景墻.由P12 全彩LED搭建臺階分別由6張不同的發(fā)射卡采用不同的分辨

率點陣構(gòu)成.如下圖:

現(xiàn)場采用2臺創(chuàng)凱電子的LED拼接圖像控制器CK4L6000-0104 和CK4L6000-0106,.CK4L6000-0104控制主屏顯示, CK4L6000-0106控制LED臺階彩幕顯示,通過普通電腦播放針對演出現(xiàn)場制作的視頻源播放輸出給CK4L6000型圖像控制器.采用LED臺階構(gòu)成的空中彩虹

形狀,既可以播放演出配合的內(nèi)容,還可以有演員在上面表演,形成一上下立體的演出場景.如下圖:

而且整個舞臺融為一體的顯示效果更令人驚嘆。

在創(chuàng)凱電子提供的另外一個LED舞美解決方案中, 為體現(xiàn)”黃河之水天上來”的創(chuàng)意,演出臺面需要部分鋪上LED屏幕,背景LED屏幕,并需要對某些LED屏幕倒立卷曲吊掛,當播放黃河水流動,才能出現(xiàn)流水從天上流到背景LED屏幕再到舞臺地面的感覺.如下圖

:

現(xiàn)場整套系統(tǒng)物理點陣分辨率達到：3744*2104,其中大屏LED采用P6點陣，物理分辨率為3744*880,地轉(zhuǎn)LED采用P20點陣，物理分辨率數(shù)為：864*1224，要求整個畫面實現(xiàn)拼接，顯示一副畫面或者背景顯示與演出相配合的畫面, 現(xiàn)場采用CK4L6000-0206同時控

制主屏幕的橫向4張發(fā)射卡和地轉(zhuǎn)LED屏幕的縱向2張發(fā)射卡，從而達到內(nèi)容由里到外向主屏幕延伸的效果！

縱觀整個春晚演出,我們在感受科技進步帶給的整體美感和視覺沖擊外, 我們也能發(fā)現(xiàn)春晚所采用的方案的細微不足, 也就是發(fā)射

卡和LED箱體的視頻畫面不同步現(xiàn)象,這個現(xiàn)象在橫向移動的影像上尤其明細, 以<荷塘蓮語>演出時最為明細,如下圖:

這個不足，一般的觀眾是感受不到，而且在整個晚會中稍現(xiàn)即逝，不影響整體系統(tǒng)的運行和效果.

第二篇：2010年CCTV春晚LED背景顯示技術(shù)方案解析

2010年CCTV春晚LED背景顯示技術(shù)方案解析

2010年春晚背景顯示與演員有機融合為一體的精彩過程,讓10多億觀眾耳目一新.帶給大家震撼的同時,大家都在困惑,如此完美的顯示方案是如何實現(xiàn)的?公開的資料已經(jīng)告訴行內(nèi)人士,成就如此絢麗效果的秘密演播廳所采用的LED顯示屏幕、LED彩幕和LED視頻條。外行人看熱鬧,內(nèi)行人看門道, 在此對春晚LED背景顯示做詳細的技術(shù)解析。

春晚的現(xiàn)場的演播大廳幾乎全部被不同規(guī)格的LED屏幕所鋪滿，根據(jù)其安裝位置和不同的規(guī)格，劃分為5個不同的部分。

1． A屏，核心背景LED大屏幕，正對觀眾的超大LED高清背景墻。該LED 背景墻屏幕尺寸高達18 x 9米，物理分辨率高達2952 x 1440 像素，由820個 LED 箱體構(gòu)成。點距較密。2．B屏，LED彩幕，積不祥。

3．C屏，比B屏大的LED彩幕，也是B、C屏幕層疊。

4．D屏，位于舞臺上方，由500根2米長的立體LED視頻柱，每個側(cè)面都是LED屏幕，舞臺前上方呈現(xiàn)45度的坡形設(shè)計，使得舞臺前后有立體的呼應(yīng)效果從演出現(xiàn)場可以看到，這些LED視頻柱可以上下移動，拼出各種造型根據(jù)不同的演出內(nèi)容變幻不同的形狀，構(gòu)成立體化的舞臺顯示效果。

5．E屏，位于舞臺的最外面，估計采用于B屏一樣的LED箱體，由于現(xiàn)場的攝像鏡頭大部分貼近舞臺里面，大部分的畫面里面，通過電視觀看的觀眾感覺不到這個屏幕的存在。只有在現(xiàn)場全景畫面時才能展現(xiàn)。整個舞臺除地面外，全面被LED屏幕所包圍，其中ABCE層層套疊，加上舞臺上方的移動LED視頻柱構(gòu)成的D屏幕，配合專門制作的播放內(nèi)容，整個舞臺根據(jù)演出內(nèi)容變換背景圖片和形狀外，構(gòu)成一個立體的展示環(huán)境。

5塊顯示屏采用5臺Encore處理器分別控制上述的5個部分的顯示內(nèi)容。從公開的資料看，這5臺LED圖像處理器是同時但是分別工作的。從現(xiàn)場背景畫面顯示的情況分析，這5塊屏幕大致構(gòu)成2種基本的顯示模式。

A．把BCDE屏幕作為A屏幕的顯示外延，或者BCE作為A屏幕的外延，D屏幕播放獨立的內(nèi)容。這種情況下，只需要在相應(yīng)的圖像控制器上同時播放相同的內(nèi)容。LED箱體的顯示對應(yīng)部位的內(nèi)容，構(gòu)成一幅畫面，如下圖所示，BCD屏幕顯示的是A屏幕的一部分，細心的讀者可以通過查找相同的部分從而得出BCD屏幕在此種模式下對應(yīng)顯示的是A屏幕的哪部分的內(nèi)容，并通過其他場景畫面進行驗證。

形狀，在B區(qū)外面一層，采用于B區(qū)一樣的LED箱體。

形狀，在A區(qū)的外面一層，點距比A區(qū)的核心 背景顯示屏大。具體面

B．ABCDE屏作為獨立的顯示屏幕，播放相同或者不同的內(nèi)容，如下圖所示，除BC屏幕顯示相同的內(nèi)容外，ADE屏幕顯示的是完全不同的內(nèi)容：

現(xiàn)場的顯示效果非常明顯，震撼，一體，完美。實施該方案的技術(shù)系統(tǒng)，顯示的內(nèi)容不需要特別的制作，只需要配合演出場景做簡單的配合顯示內(nèi)容就可以了。目前國內(nèi)也有完全可以替換的的技術(shù)，可以達到春晚的顯示效果。在創(chuàng)凱電子提供給國內(nèi)廠家的舞美解決方案中，已經(jīng)實施的某些案例中，于春晚的方案類似，而且顯示效果不亞于春晚。

在國家大劇院正在進行的歷時半年的<<復(fù)興之路>>大型演出，整個LED視頻顯示解決方案就是由創(chuàng)凱電子提供的。主屏為P8.5分辨率為2048*896的全彩LED屏幕,采用4張發(fā)射卡支持的橢圓型背景墻.由P12 全彩LED搭建臺階分別由6張不同的發(fā)射卡采用不同的分辨率點陣構(gòu)成.如下圖:

現(xiàn)場采用2臺創(chuàng)凱電子的LED拼接圖像控制器CK4L6000-0104 和CK4L6000-0106,.CK4L6000-0104控制主屏顯示, CK4L6000-0106控制LED臺階彩幕顯示,通過普通電腦播放針對演出現(xiàn)場制作的視頻源播放輸出給CK4L6000型圖像控制器.采用LED臺階構(gòu)成的空中彩虹形狀,既可以播放演出配合的內(nèi)容,還可以有演員在上面表演,形成一上下立體的演出場景.如下圖:

而且整個舞臺融為一體的顯示效果更令人驚嘆。

在創(chuàng)凱電子提供的另外一個LED舞美解決方案中, 為體現(xiàn)”黃河之水天上來”的創(chuàng)意,演出臺面需要部分鋪上LED屏幕,背景LED屏幕,并需要對某些LED屏幕倒立卷曲吊掛,當播放黃河水流動,才能出現(xiàn)流水從天上流到背景LED屏幕再到舞臺地面的感覺.如下圖:

現(xiàn)場整套系統(tǒng)物理點陣分辨率達到：3744*2104,其中大屏LED采用P6點陣，物理分辨率為3744*880,地轉(zhuǎn)LED采用P20點陣，物理分辨率數(shù)為：864*1224，要求整個畫面實現(xiàn)拼接，顯示一副畫面或者背景顯示與演出相配合的畫面, 現(xiàn)場采用CK4L6000-0206同時控制主屏幕的橫向4張發(fā)射卡和地轉(zhuǎn)LED屏幕的縱向2張發(fā)射卡，從而達到內(nèi)容由里到外向主屏幕延伸的效果！

縱觀整個春晚演出,我們在感受科技進步帶給的整體美感和視覺沖擊外, 我們也能發(fā)現(xiàn)春晚所采用的方案的細微不足, 也就是發(fā)射卡和LED箱體的視頻畫面不同步現(xiàn)象,這個現(xiàn)象在橫向移動的影像上尤其明細, 以<荷塘蓮語>演出時最為明細,如下圖:

這個不足，一般的觀眾是感受不到，而且在整個晚會中稍現(xiàn)即逝，不影響整體系統(tǒng)的運行和效果

第三篇：24. 8X8 LED點陣顯示技術(shù)（精選）

24． 8X8 LED點陣顯示技術(shù)

1． 實驗任務(wù)

在8X8 LED點陣上顯示柱形，讓其先從左到右平滑移動三次，其次從右到左平滑移動三次，再次從上到下平滑移動三次，最后從下到上平滑移動三次，如此循環(huán)下去。2． 電路原理圖

圖4.24.1 3． 硬件電路連線

(1)． 把“單片機系統(tǒng)”區(qū)域中的P1端口用8芯排芯連接到“點陣模塊”區(qū)域中的“DR1－DR8”端口上；(2)． 把“單片機系統(tǒng)”區(qū)域中的P3端口用8芯排芯連接到“點陣模塊”區(qū)域中的“DC1－DC8”端口上； 4． 程序設(shè)計內(nèi)容(1)． 8X8 點陣LED工作原理說明 8X8點陣LED結(jié)構(gòu)如下圖所示

圖4.24.2 從圖4.24.2中可以看出，8X8點陣共需要64個發(fā)光二極管組成，且每個發(fā)光二極管是放置在行線和列線的交叉點上，當對應(yīng)的某一列置1電平，某一行置0電平，則相應(yīng)的二極管就亮；因此要實現(xiàn)一根柱形的亮法，如圖49所示，對應(yīng)的一列為一根豎柱，或者對應(yīng)的一行為一根橫柱，因此實現(xiàn)柱的亮的方法如下所述：

一根豎柱：對應(yīng)的列置1，而行則采用掃描的方法來實現(xiàn)。一根橫柱：對應(yīng)的行置0，而列則采用掃描的方法來實現(xiàn)。

6． C語言源程序

#include

unsigned char code taba[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};unsigned char code tabb[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};

void delay(void){ unsigned char i,j;

for(i=10;i>0;i--)for(j=248;j>0;j--);}

void delay1(void){ unsigned char i,j,k;

for(k=10;k>0;k--)for(i=20;i>0;i--)for(j=248;j>0;j--);}

void main(void){ unsigned char i,j;

while(1){ for(j=0;j<3;j++)//from left to right 3 time { for(i=0;i<8;i++){ P3=taba[i];P1=0xff;delay1();} }

for(j=0;j<3;j++)//from right to left 3 time { for(i=0;i<8;i++){ P3=taba[7-i];P1=0xff;delay1();} }

for(j=0;j<3;j++)//from top to bottom 3 time { for(i=0;i<8;i++){ P3=0x00;P1=tabb[7-i];delay1();} }

for(j=0;j<3;j++){ for(i=0;i<8;i++){ P3=0x00;P1=tabb[i];delay1();} } } } //from bottom to top 3 time

第四篇：LED發(fā)光顯示材料

LED發(fā)光顯示材料

摘 要

LED因其能耗低、色彩還原性好、綠色環(huán)保以及壽命長等眾多優(yōu)勢，已經(jīng)在照明與顯示領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。本文介紹了LED的原理、發(fā)展歷史、優(yōu)點以及應(yīng)用，并進一步闡述了LED今后的發(fā)展趨勢

關(guān)鍵詞：LED，發(fā)光原理，發(fā)展現(xiàn)狀，發(fā)展前景

一、LED的簡介及發(fā)展歷史

? LED(Light-Emitting-Diode中文意思為發(fā)光二極管)是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體，它改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈三基色粉發(fā)光的原理，而采用電場發(fā)光。1907 年Henry Joseph Round 第一次在一塊碳化硅里觀察到電致發(fā)光現(xiàn)象。由于其發(fā)出的黃光太暗，不適合實際應(yīng)用；更難處在于碳化硅與電致發(fā)光不能很好的適應(yīng)，研究被摒棄了。

? 二十年代晚期Bernhard Gudden和Robert Wichard在德國使用從鋅硫化物與銅中提煉的的黃磷發(fā)光。再一次因發(fā)光暗淡而停止。

? 1936 年,George Destiau出版了一個關(guān)于硫化鋅粉末發(fā)射光的報告。隨著電流的應(yīng)用和廣泛的認識，最終出現(xiàn)了“電致發(fā)光”這個術(shù)語。二十世紀50 年代，英國科學(xué)家在電致發(fā)光的實驗中使用半導(dǎo)體砷化鎵發(fā)明了第一個具有現(xiàn)代意義的LED,并于60 年代面世。據(jù)說在早期的試驗中，LED 需要放置在液化氮里，更需要進一步的操作與突破以便能高效率的在室溫下工作。

? 第一個商用LED 僅僅只能發(fā)出不可視的紅外光，但迅速應(yīng)用于感應(yīng)與光電領(lǐng)域。60年代末，在砷化鎵基體上使用磷化物發(fā)明了第一個可見的紅光LED。磷化鎵的改變使得LED更高效、發(fā)出的紅光更亮，甚至產(chǎn)生出橙色的光。? 到70 年代中期，磷化鎵被使用作為發(fā)光光源，隨后就發(fā)出灰白綠光。LED 采用雙層磷化鎵蕊片（一個紅色另一個是綠色）能夠發(fā)出黃色光。就在此時，俄國科學(xué)家利用金剛砂制造出發(fā)出黃光的LED。盡管它不如歐洲的LED 高效。但在70 年代末，它能發(fā)出純綠色的光。? 80 年代早期到中期對砷化鎵磷化鋁的使用使得第一代高亮度的LED 的誕生，先是紅色，接著就是黃色，最后為綠色。到20 世紀90 年代早期，采用銦鋁磷化鎵生產(chǎn)出了桔紅、橙、黃和綠光的LED。第一個有歷史意義的藍光LED 也出現(xiàn)在90 年代早期，再一次利用金鋼砂—早期的半導(dǎo)體光源的障礙物。依當今的技術(shù)標準去衡量，它與俄國以前的黃光LED 一樣光源暗淡。

? 90 年代中期，出現(xiàn)了超亮度的氮化鎵LED，隨即又制造出能產(chǎn)生高強度的綠光和藍光銦氮鎵Led。超亮度藍光蕊片是白光LED 的核心，在這個發(fā)光蕊片上抹上熒光磷，然后熒光磷通過吸收來自蕊片上的藍色光源再轉(zhuǎn)化為白光。就是利用這種技術(shù)制造出任何可見顏色的光。今天在LED 市場上就能看到生產(chǎn)出來的新奇顏色，如淺綠色和粉紅色。隨著人類在LED超亮度的領(lǐng)域的技術(shù)進步，LED在消費電子的運用也越來越廣泛。

二、發(fā)光原理

LED（Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電能轉(zhuǎn)化為光能。LED的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附著 在一個支架上，是負極，另一端連接電源的正極，整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來的時候，它們之間就形成一個“P-N結(jié)”。當電流通過導(dǎo)線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長決定光的顏色，是由形成P-N結(jié)材料決定的。

三、LED分類

1.按發(fā)光管發(fā)光顏色分

按發(fā)光管發(fā)光顏色分，可分成紅色、橙色、綠色（又細分黃綠、標準綠和純綠）、藍光等。另外，有的發(fā)光二極管中包含二種或三種顏色的芯片。

根據(jù)發(fā)光二極管出光處摻或不摻散射劑、有色還是無色，上述各種顏色的發(fā)光二極管還可分成有色透明、無色透明、有色散射和無色散射四種類型。2.按發(fā)光管出光面特征分

按發(fā)光管出光面特征分圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側(cè)向管、表面安裝用微型管等。圓形燈按直徑分為φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。國外通常把φ3mm的發(fā)光二極管記作T-1；把φ5mm的記作T-1（3/4）；把φ4.4mm的記作T-1（1/4）。

由半值角大小可以估計圓形發(fā)光強度角分布情況。從發(fā)光強度角分布圖來分有三類：

（1）高指向性。一般為尖頭環(huán)氧封裝，或是帶金屬反射腔封裝，且不加散射劑。半值角為5°～20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或與光檢出器聯(lián)用以組成自動檢測系統(tǒng)。

（2）標準型。通常作指示燈用，其半值角為20°～45°。

（3）散射型。這是視角較大的指示燈，半值角為45°～90°或更大，散射劑的量較大。3.按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分

按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分有全環(huán)氧包封、金屬底座環(huán)氧封裝、陶瓷底座環(huán)氧封裝及玻璃封裝等結(jié)構(gòu)。

4.按發(fā)光強度和工作電流分

按發(fā)光強度和工作電流分有普通亮度的LED（發(fā)光強度100mcd）；把發(fā)光強度在10～100mcd間的叫高亮度發(fā)光二極管。一般LED的工作電流在十幾mA至幾十mA，而低電流LED的工作電流在2mA以下（亮度與普通發(fā)光管相同）。

除上述分類方法外，還有按芯片材料分類及按功能分類的方法。

四、LED的優(yōu)點

隨著行業(yè)的繼續(xù)發(fā)展，技術(shù)的飛躍突破，應(yīng)用的大力推廣，LED的光效也在不斷提高，價格不斷走低。新的組合式管芯的出現(xiàn)，也讓單個LED管(模塊)的功率不斷提高。通過同業(yè)的不斷努力研發(fā)，新型光學(xué)設(shè)計的突破，新燈種的開發(fā)，產(chǎn)品單一的局面也有望在進一步扭轉(zhuǎn)?？刂栖浖母倪M，也使得LED照明使用更加便利。這些逐步的改變，都體現(xiàn)出了LED發(fā)光二極管在照明應(yīng)用的前景廣闊。

LED被稱為第四代光源，具有節(jié)能、環(huán)保、安全、壽命長、低功耗、低熱、高亮度、防水、微型、防震、易調(diào)光、光束集中、維護簡便等特點，可以廣泛應(yīng)用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明等領(lǐng)域。

LED之所以得到人們的重視是因為它具有許多優(yōu)點：(1)發(fā)光效率高

消耗能量較同光效的白熾燈減少80%左右，較節(jié)能燈減少40%左右。一般白熾燈的發(fā)光效率只能達到15lm/W，而LED電光轉(zhuǎn)化效率高，發(fā)光效率高達40甚至50lm/W，所以節(jié)能效果十分明顯。（接近60%，綠色環(huán)保、工作電壓低（3V左右））

(2)使用壽命長

反復(fù)開關(guān)無損壽命，穩(wěn)定性好。一般LED的壽命高達幾萬小時，10萬小時光衰為初始的50%。

(3)價格低廉

LED的價格越來越平民化，因LED省電的特性，也許不久的將來，人們都會把白熾燈換成LED燈。我國部分城市公路、學(xué)校、廠區(qū)等場所已換裝完LED路燈、節(jié)能燈等。

(4)適用性

體積小，可以做成各種形狀，重量輕，抗振性能好。

(5)環(huán)保

LED是由無毒的材料構(gòu)成，不像熒光燈含水銀會造成污染，同時LED也可以回收再利用，不輻射紅外線和紫外線，無頻閃。

(6)安全

LED使用低壓電源，供電電壓在6-24V之間，根據(jù)產(chǎn)品不同而異，所以它是一個比使用高壓電源更安全的電源，特別適用于公共場所。

相比之下，各種傳統(tǒng)照明存在一定的缺陷：

白熾燈電光轉(zhuǎn)化效率低（10%左右）、壽命短（1000小時左右）、發(fā)熱溫度高、顏色單一且色溫低。

熒光燈電光轉(zhuǎn)化效率不高（30%左右）、危害環(huán)境、不可調(diào)亮度（低電壓無法啟輝發(fā)光）、紫外輻射、閃爍現(xiàn)象、啟動較慢、稀土原料漲價（熒光粉占成本比重由10%上升到60~70%）、反復(fù)開關(guān)影響壽命；體積大。

高壓氣體放電燈耗電量大、使用不安全、壽命短、散熱問題，多用于室外照明。

五、LED的應(yīng)用

(1)用作指示燈。

六十年代末紅色LED問世時由于發(fā)光強度不高，被用作指示燈和電平指示，并一直沿用至今。如今的電子產(chǎn)品、儀器的工作狀態(tài)指示大部分都是用紅、綠色LED?，F(xiàn)在各種光色的LED在交通信號燈上得到了廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。以12英寸的紅色交通信號燈為例，在美國本來是采用長壽命，低光效的140瓦白熾燈作為光源，它產(chǎn)生2000流明的白光。經(jīng)紅色濾光片后，光損失90%，只剩下200流明的紅光。而在新設(shè)計的燈中，Lumileds公司采用了18個紅色LED光源，包括電路損失在內(nèi)，共耗電14瓦，即可產(chǎn)生同樣的光效。汽車信號燈也是LED光源應(yīng)用的重要領(lǐng)域。1987年，我國開始在汽車上安裝高位剎車燈，由于LED響應(yīng)速度快（納秒級），可以及早讓尾隨車輛的司機知道行駛狀況，減少汽車追尾事故的發(fā)生。(2)用作顯示屏。

將普通的LED按要求排列、控制，即能具有顯示字符、圖形的功能，稱為數(shù)碼管、符號管、米字管及點陣式顯示屏（簡稱矩陣管）等，如圖8。這些不同的顯示屏中的每個發(fā)光單元都是一個發(fā)光二極管。

(3)照明光源。

這是目前最熱門的應(yīng)用，市場上已經(jīng)大量出現(xiàn)高亮LED電筒（如圖9），不久將進入生活照明和液晶顯示器背光源領(lǐng)域。另外各種顏色的高亮度二極管還可用于做景觀照明，美化環(huán)境。

六、LED發(fā)光材料的前景

LED技術(shù)雖然取得了長足的發(fā)展，但在家庭照明和顯示領(lǐng)域還沒有大批量的投入商業(yè)生產(chǎn)，最主要的原因是成本太高。如果成本問題解決，LED大量投入使用，帶來的技術(shù)革新和能源節(jié)約是巨大的。比如在液晶顯示器上，LED背光源可以提高亮度，降低能耗，光的均勻性、漏光和色彩顯示能力也都將得到較大幅度的改善。用在家庭照明上，LED的優(yōu)勢是大幅度降低能耗，其耗電量是同等照明亮度白熾燈的1/8，是日光燈的1/2。另外LED壽命長，也可以節(jié)約大量的材料，保護了環(huán)境。

發(fā)光材料的其他應(yīng)用領(lǐng)域更是有巨大的發(fā)展?jié)摿?。同樣在顯示技術(shù)領(lǐng)域，有機發(fā)光顯示器（OLED）已經(jīng)研制成功。這是一種比LCD顯示器更先進的顯示技術(shù)，擁有比無機半導(dǎo)體電致發(fā)光材料更好的電熱穩(wěn)定性和器件的可機械加工性，更好的顯示特性，以及一些特殊性能，是未來的發(fā)展趨勢之一。另外發(fā)光材料在交通、醫(yī)學(xué)、光電子等方面也將得到更廣泛的應(yīng)用。

第五篇：《一位LED數(shù)碼管顯示0-9》

成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院

單片微機原理及應(yīng)用課程設(shè)計

《一位LED數(shù)碼管顯示0-9》

學(xué)生姓名：

學(xué)

號：

專

業(yè)：

班

級：

指導(dǎo)教師：

完成日期：

目

錄

一 實驗?zāi)康呐c任務(wù)…………………………………2 二 實驗要求…………………………………………2 三 實驗內(nèi)容…………………………...……………2 四 元器件清單………………………………………2 五 LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及工作原理…………………2 六 關(guān)于PLC控制LDE介紹………………………4 七 原理圖繪制說明…………………………………5 八 流程圖繪制以及說明……………………………9 九 電路原理圖與仿真………………………………10 十 源程序……………………………………………12 十一 心得體會………………………………………12 十二 參考文獻………………………………………13

一、實驗與任務(wù)

結(jié)合實際情況，編程設(shè)計、布線、程序調(diào)試、檢查與運行，完成一個與接近實際工程項目的課題，以培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力，適應(yīng)生產(chǎn)一線工作的需要。做到能檢查出錯誤，熟練解決問題；對設(shè)備進行全面維修。通過實訓(xùn)對PLC的組成、工作原理、現(xiàn)場調(diào)試以及基于網(wǎng)絡(luò)化工作模式的基本配置與應(yīng)用等有一個一系列的認識和提高。

利用51單片機、1個獨立按鍵及1位7段數(shù)碼管等器件，設(shè)計一個單片機輸入顯示系統(tǒng)，要求每按一下獨立按鍵數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)加1（數(shù)碼管初始值設(shè)為0，計到9后再加1，則數(shù)碼管顯示0）。

本次設(shè)計采用12MHz的晶體振蕩器為單片機提供振蕩周期，外加獨立按鍵，復(fù)位電路和顯示電路組成。

二、實驗要求

1、了解七段LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)、分類以及數(shù)碼管的顯示碼。

2、學(xué)習(xí)1位LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示的編程方法。

3、掌握可編程序控制器技術(shù)應(yīng)用過程中的一些基本技能。

4、了解可編程控制器的裝備、調(diào)試的全過程。

三、實驗內(nèi)容

1、練習(xí)設(shè)計、連接、調(diào)試控制電路；

2、學(xué)習(xí)PLC程序編程；

四、元器件清單

從PROTUES庫中選擇元器件（1）AT89C51;單片機。（2）RES、RX8;電阻、8排阻。

（3）7SEG-COM-CAT-BLUE;帶公共端共陰極七段藍色數(shù)碼管。（4）CAP/CAP-ELEC;電容、電解電容。（5）CRYSTAL:晶振。

五、LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及工作原理 led數(shù)碼管（LED Segment Displays）是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。led數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個小數(shù)點，還有一種是類似于3位“+1”型。位數(shù)有半位0，1，2，3，4，5，6，8，10位等等....，led數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解LED的這些特性，對編程是很重要的，因為不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。圖2是共陰和共陽極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。顏色有紅，綠，藍，黃等幾種。led數(shù)碼管廣泛用于儀表，時鐘，車站，家電等場合。選用時要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長等。下面將介紹常用LED數(shù)碼管內(nèi)部引腳圖1

圖1 10引腳的LED數(shù)碼管

圖2 LED數(shù)碼管引腳定義

LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數(shù)位，因此根據(jù)LED數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。

A、靜態(tài)顯示驅(qū)動：

靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O埠進行驅(qū)動，或者使用如BCD碼二-十進位*器*進行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O埠多，如驅(qū)動5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×8=40根I/O口來驅(qū)動，要知道一個89S51單片機可用的I/O口才32個呢。故實際應(yīng)用時必須增加*驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬體電路的復(fù)雜性。B、動態(tài)顯示驅(qū)動：

數(shù)碼管動態(tài)顯示介面是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃“a,b,c,d,e,f,g,dp ”的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位元選通控制電路，位元選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位元選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位元就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。

透過分時輪流控制各個LED數(shù)碼管的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位元數(shù)碼管的點亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示資料，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O口，而且功耗更低。

六、關(guān)于PLC控制LED介紹

PLC可編程控制器：它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序、執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算數(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。

用PLC控制LED直接進行數(shù)據(jù)顯示，可以降低成本，使得數(shù)據(jù)顯示直觀。傳統(tǒng)數(shù)顯有兩種方法：

1、由PLC編制程序進行譯碼，來控制顯示a-g段；

2、利用 譯碼組合電路產(chǎn)生a-g各段譯碼信號實現(xiàn)LED數(shù)碼管顯示。前一種方法邏輯譯碼關(guān)系復(fù)雜，后一種方法譯碼電路冗長，都不利于顯示的實現(xiàn)。傳統(tǒng)數(shù)顯邏輯譯碼關(guān)系復(fù)雜,而用PLC的位組合元件和譯碼功能指令方法來實現(xiàn)LED數(shù)顯.前一種方法將表示十進制數(shù)的4位BCD碼的位元件成組使用,形成位組合元件數(shù)顯;后一種方法用7段譯碼指令把指定元件的低4位對應(yīng)的十六進制數(shù)譯碼后,驅(qū)動數(shù)顯.這兩種方法邏輯簡單,易于理解,便于實現(xiàn)。

設(shè)計任務(wù)：LED數(shù)碼管顯示：0到9

七、原理圖繪制說明

本次設(shè)計主要用到單片機AT89C51、晶振時序電路。AT89C51是一種帶4KB閃爍可編程可擦出只讀存儲器的低電壓、高性能CMOS微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微處理器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且廉價的方案，AT89C51的管腳分配（如圖1）。

圖1 AT89C51芯片及管腳圖

AT89C51單片機主要由4個輸入輸出端口（P0口、P1口、P2口、P3口）及個控制引腳組成的，本次設(shè)計用到P1、P2的部分引腳，及18、19腳外接晶振電容為單片機提供時鐘，9管腳為復(fù)位引腳，外接復(fù)位電路。

晶振時序電路：XTAL1和XTAL2分別為片內(nèi)反相放大器的輸入和輸出端，當單片機采用外部時鐘信號時，前者接地，后者引入外部輸入信號，本次設(shè)計采用12M的石英晶體振蕩器為單片機提供時鐘（如圖2）。

圖2 AT89C51的晶振時序電路圖

本次設(shè)計的原理圖是在PROTEUS ISIS中繪制的，其工作界面分為原理圖編輯窗口（Editing window）、預(yù)覽窗口（Overview window）和工具欄。

1、新建*.dsn 打開繪圖界面后，首先新建一個繪圖文件，選擇“【文件】——【新建設(shè)計】”，并保存成.dsn型文件。

2、繪制原理圖

6（1）添加元器件：元件拾取共有兩種辦法，一種是按類別查找和拾取元件，另一種是直接查找和拾取元件。我采用的是前一種方法，元件通常以其英文名稱或器件代號在庫中存放。我們在取一個元件時，首先要清楚它屬于哪一大類，然后還要知道它歸屬哪一子類，這樣就縮小了查找范圍，然后在子類所列出的元件中逐個查找，根據(jù)顯示的元件符號、參數(shù)來判斷是否找到了所需要的元件。雙擊找到的元件名，該元件便拾取到編輯界面中了。右側(cè)列表中自上而下分別為元件圖形和元件封裝。具體如圖3所示：

圖3 分類拾取元件示意圖

（2）元件的放置

在原理圖編輯區(qū)的藍色方框內(nèi)，單擊鼠標左鍵即完成元件的釋放。具體如圖4所示：

圖4 元件的放置示意圖

（3）電路連線

PROTEUS的連線是非常智能的，它會判斷你下一步的操作是否想連線從而自動連線，而不需要選擇連線的操作，只需用鼠標左鍵單擊編輯區(qū)元件的一個端點拖動到要連接的另外一個元件的端點，先松開左鍵后再單擊鼠標左鍵，即完成一根連線。如果要刪除一根連線，右鍵雙擊連線即可。根據(jù)設(shè)計完成連線后即可得到完整的電路原理圖，具體如圖5：

圖5 連線后的完整電路原理圖

八、流程圖繪制以及說明

主程序設(shè)計說明

主程序主要分為四部分，包括復(fù)位電路部分、獨立按鍵的判別部分、單片機控制主程序部分和譯碼顯示部分，模塊流程圖如圖6所示：

圖6 數(shù)碼管顯示程序流程圖

九、電路原理圖與仿真

1、Hex文件的導(dǎo)入過程

在仿真前，須先在KEIL4中生成.HEX文件。編譯完源程序并且沒有錯誤后，選擇“Project-Options for Target ‘Target1’-Output”,在“Create HEX File”前面的空挑勾，再“確定”，即可生成HEX文件，如圖7所示 ：

圖7 生成HEX文件示意圖

在進入PROTEUS ISIS中，雙擊AT89C51芯片，出現(xiàn)如圖8所示的對話框。在“Program File”一項中查找“seg.hex”文件的路徑并加上該文件即可開始仿真，如圖8所示：

圖8 keil的seg.hex文件載入單片機的示意圖

2.在導(dǎo)入hex文件后，便可運行該設(shè)計系統(tǒng)，打開仿真開關(guān)，顯示如圖

十、源程序清單

org 0000h

sjmp main

org 000bh

sjmp t0_isr

org 0030h main:clr a

mov dptr,#table

movc a,@a+dptr

mov p0,a

mov tmod,#01h

mov th0,#0d8h

mov tl0,#0efh

setb et0

setb ea

setb tr0 pd: cjne r0,#100,$

inc dptr

clr a

movc a,@a+dptr

cjne a,#00h,aaa

mov dptr,#table

;如果花樣數(shù)據(jù)完應(yīng)重新循環(huán)

clr a

movc a,@a+dptr aaa: mov p0,a

mov r0,#00h

sjmp pd t0_isr:

clr tr0

mov th0,#0d8h

mov tl0,#0efh

inc r0

setb tr0

reti table:db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh,00h

end

十一、心得體會

通過此次課程設(shè)計，使我更加扎實的掌握了有關(guān)單片機知識，用匯編語言在KEIL4中編程，在PROTEUS中繪制原理圖并進行仿真，通過對這兩個軟件的學(xué)習(xí)，了解了其功能的強大，掌握了AT89C51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理，對于我們以后的 學(xué)習(xí)和實踐有很大的指導(dǎo)意義，在設(shè)計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。過而能改，善莫大焉。在課程設(shè)計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多問題，最后在老師的指導(dǎo)下，終于游逆而解。此次設(shè)計也讓我明白了團隊精神的重要性，讓我們在合作起來更加默契，在成功后一起體會喜悅的心情。果然是團結(jié)就是力量，只有互相之間默契融洽的配合才能換來最終完美的結(jié)果。

十一、參考文獻

[1]高欽和.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計實例.北京:人民郵電出版社，2004 [2]虞鶴松編.可編程序控制器原理及應(yīng)用.南京：東南大學(xué)出版社，1995 [3]田庭主編.常用可編程序控制器編程器及編程軟件使用手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1994