1.研究背景

我国开始使用单片机是在1982 年，短短五年时间里发展极为迅速。1986 年在上海召开了全国首届单片机开发与应用交流会，有的地区还成立了单片微型计算机应用协会，那是全国形成的第一次高潮。截止今日，单片机应用技术飞速发展，我们上因特网输入一个”单片机”的搜索，将会看到上万个介绍单片机的网站，这还不包括国外的。与它相应的专业杂志现在也有很多，比如由单片机界的权威何立民主编的《单片机与嵌入式系统应用》杂志现以风靡电子界，在2003年7月，91student.com（91 猎头网）在上海、广州、北京等大城市所做的一次专业人才需求报告中，单片机人才的需求量位居第一。一块小小的片子，为何有这样的魔力？我们首先从它的构成说起：单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口（I/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟体积大。微计算机（单片机）在这种情况下诞生了，它为我们改变了什么？纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC 卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。以前没有单片机时，这些东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了。所以，它的魔力不仅是在现在，在将来将会有更多的人来接受它、使用它。据统计，我国的单片机年容量已达1#8212;#8212;3 亿片，且每年以大约16%的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。特别是沿海地区的玩具厂等生产产品多数用到单片机，并不断地辐射向内地。所以，学习单片机在我国是有着广阔前景的。

1970年代最早的gap、GaAsP同质结红、黄、绿色低发光效率的LED已开始应用于指示灯、数字和文字显示。

从此LED开始进入多种应用领域，包括宇航、飞机、汽车、工业应用、通信、消费类产品等，遍及国民经济各部门和千家万户。到1996年LED在全世界的销售额已达到几十亿美元。尽管多年以来LED一直受到颜色和发光效率的限制，但由于GaP和GaAsP LED具有长寿命、高可靠性,工作电流小、可与TTL,CMOS数字电路兼容等许多优点因而却一直受到使用者的青眯。 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，又称坎德拉(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。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。

随着社会科技的进步和传媒事业的发展，LED 显示屏得到了广泛的运用。LED 显示 屏受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起 来是：LED 显示屏不仅画面亮度高、对比度大，色彩鲜艳，而且可显示动态画面和文字， 它主动光发，远距离分辨率高，即使在百米以外，视觉效果跟在家里看电视一样，已广 泛用于人流量多的公共场所、交通要道。

其功能除广告宣传外，还可发布信息，丰富人们的文化娱乐生活，是观众喜爱的信 息传播媒体，在我国北京、上海、重庆等大城市已推，广应用，并收到了很好的效果。 而近期，国内著名的广告公司分众传媒、东方明珠移动纷纷进军户外 LED 市场，则更昭 示了这一市场的勃勃生机。

据专家预测，今后几年全球各类 LED 显示屏需求每年均会达到几十亿美元，而且还在逐年递增。而在中国，据全国光学光电子行业协会 LED 显示屏分会统计，去年 LED 显 示屏全行业的销售额约为 40 亿元，随着加入 WTO，又借助 2008 奥运会和 2010 年上海世博会带来更多的眼球经济，以及国家对环保问题的重视等多种利好因素的影响下，LED 显示屏在体育、户外广告、交通等诸多领域的市场将有显著的增加。专家预测认为：国 内市场 LED 全彩屏需求增长率将高达 30%以上。

目前国际上著名的 LED 显示屏厂商有比利时的 Barco、美国的 Daktronics 和 Lighthouse 等，国内比较好的的有上海三思、大连路明、深圳京东方、惠州德赛等。我国 LED 显示屏产业的技术水平相对先进，主要产品和关键技术与国际同行业的先进水平能保持一致，但工艺水平比较落后，在产品规范化、整体系统设计、可靠性、制造工艺 、 检测测试手段等方面与国际先进水平有明显的差距。这就突出体现了我们对 LED 智能显示屏的研究的重要意义。

2.单片机LED显示屏的工作原理

LED显示屏的基本工作原理是动态扫描。动态扫描又分为行扫描和列扫描两种方式， 常用的方式是行扫描。行扫描方式又分为8行扫描和16行扫描两种。在行扫描工作方式下，每一片LED点阵片都有一组列驱动电路，列驱动电路中一定有一片锁存器或移位寄 存器，用来锁存待显示内容的字模数据。