LED发光二极管原理（图文）半导体发光器件包括半导体发光二极管（简称LED）、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管）等。

　　事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。

　　一、半导体发光二极管工作原理、特性及应用（一）LED发光原理发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。

　　进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图1所示。

　　假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。

　　除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。

　　理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Ｅg有关，即λ≈1240/Eg（mm）式中Eg的单位为电子伏特（eV）。

　　若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。

　　现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。

　　（二）LED的特性1．极限参数的意义（1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。

　　课程设计说明书（论文）题 目： 循环彩灯电路设计课程名称： 数字电子技术学 院： 电子信息与电气工程学院学生姓名： 李振振学 号： 5专业班级： 自动化2012级2班指导教师： 翟亚芳2014 年 6 月 6日课程设计任务书循环彩灯电路设计摘要：设计了一个循环彩灯电路，该电路可以实现8个彩灯从左到右依次点亮，然后依次熄灭，且点亮和熄灭的时间间隔均为1秒的功能。

　　该电路主要由555定时器、74LS164移位寄存器、74LS00与非门、LED等组成，555定时器提供周期为1s的脉冲信号，74LS164和74LS00共同提供顺序脉冲，从而达到设计要求。

　　利用Altium Designer软件对电路进行了原理图设计和PCB设计，并对电路进行了安装和调试，调试结果正常。

　　关键词：循环彩灯；555定时器；74LS164移位寄存器；74LS00与非门；电路仿线)1.2时钟电路的作用及基本结构 (1)1.3Multism和Aultism软件的功能及使用 (1)2.设计方案 (2)2.1 课题任务 (2)2.2 任务分析 (2)3.实施方案 (2)3.1原理图设计 (2)3.2电路仿线)5.收获与致谢 (8)6.参考文献 (9)7.附件 (9)7.1电路原理图 (9)7.2仿线．设计背景1.1数字电路的介绍数字电子技术是信息、通信、计算机、自动控制等领域工程技术人员必须掌握的基本理论和技能。

　　数字电路系统的主要内容：数值、逻辑门电路、数模/模数转换电路、半导体存储器等。

　　8位LED 串行显示器设计一、设计目的利用74LS164芯片扩展8位LED 串行显示。

　　学习和掌握单片机中常用接口电路的应用和设计技术，充分认识理论知识对应用技术的指导性作用，进一步加强理论知识与应用相结合的实践和锻炼。

　　通过这次设计实践能够进一步加深对专业知识和理论知识学习的认识和理解，使自己的设计水平和对所学的知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力得到全面提高。

　　二、设计要求1、要求将片内30H-37H 单元中数据，8个数码管，用扩展串行的显示端口显示出来。

　　三、硬件电路设计3.1 系统结构框图3.2 STC89C52单片机介绍89C52共有四个八位的并行双向口，即有32根输入输出口线。

　　各口的每一位均单片机 STC89C52 74LS164 移位寄存器 LED 数码管由锁存器、输出驱动器和输入缓冲器组成。

　　引脚功能：VCC（40引脚）：电源电压VSS（20引脚）：接地P0端口（P0.0~P0.7，39~32引脚）：P0口是一个漏极开路的8位双向I/O口。

　　作为输出端口，每个引脚能驱动8个TTL负载，对端口P0写入“1”时，可以作为高阻抗输入。

　　在访问外部程序和数据存储器时，P0口也可以提供低8位地址和8位数据的复用总线口内部上拉电阻有效。

　　在Flash ROM编程时，P0端口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节。

　　P1端口（P1.0~P1.7，1~8引脚）：P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。

　　P1口作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流。

　　此外，P1.0和P1.1还可以作为定时器/计数器2的外部技术输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）P3口为准双向口。

　　集中实践报告书课题名称 利用74LS164芯片扩展8位LED 串行显示接口电路姓 名 学 号 系、 部 专业班级 指导教师※※※※※※※※※ ※※ ※※ ※※※※※※※※※※※年月日利用74LS164芯片扩展8位LED串行显示接口电路一、设计目的利用74LS164芯片扩展8位LED串行显示。

　　学习和掌握单片机中常用接口电路的应用和设计技术，充分认识理论知识对应用技术的指导性作用，进一步加强理论知识与应用相结合的实践和锻炼。

　　通过这次设计实践能够进一步加深对专业知识和理论知识学习的认识和理解，使自己的设计水平和对所学的知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力得到全面提高。

　　二、设计要求1. 要求将片内30H-37H单元中数据，8个数码管，用扩展串行的显示端口显示出来。

　　三、硬件电路设计74LS164是串行输入并行输出的移位寄存器，每接一片74LS164可扩展一个8位并行输出口，可以作为LED显示器的8根段选线所示。

　　系统总电路原理图如图3-2，为89C52单片机最小系统与8位数码管的连接图，分别用8个74LS164和8个LED数码管。

　　图3-1 电路连接实物图图3-2 总电路原理图图3-3 部分硬件电路原理图数码管中有8段LED数码管显示器由8个发光二极管组成。

　　LED数码管显示器有两种不一样的形式：一种是8个发光二极管的阳极都连在一起的，称之为共阳极LED数码管显示器；另一种是8个发光二极管的阴极都连在一起的，称之为共阴极LED数码管显示器。

　　在单片机应用系统中，数码管显示器显示常用两种办法：静态显示和动态扫描显示。

　　所谓静态显示，就是每一个数码管显示器都要占用单独的具有锁存功能的I/O接口用于笔划段字形代码。

　　这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接口电路，就不用管它了，直到要显示新的数据时，再发送新的字形码，因此，使用这种办法单片机中CPU的开销小。

　　任务一认识点阵显示模块LED点阵显示模块是一种能显示图形、字符和汉字显示器件，具有价廉、易于控制和实现、使用寿命长等特点，广泛应用于各种公共场合，如车站、机场公告、商业广告、体育场馆、港口机场、客运站、高速公路、新闻发布、证券交易等方面。

　　一个LED点阵显示模块一般是由88个LED发光二极管组成的方阵，有的点阵中的每个发光二极管是由双色发光二极管组成的，即双色LED点阵模块，如图4-1所示。

　　由多个LED点阵显示模块可组成点阵数更高的点阵，如四个LED点阵显示模块可构成1616点阵。

　　（a）单色点阵模块（b）双色点阵模块图4-1 88LED点阵显示模块一、手工焊接一个88点阵任务要求：用64个发光二极管在万能实验板上焊接一个焊接一个88点阵，并引出8根列线-2所示。

　　由图可知，每列的8个发光二极管的负极连接在一起，并分别引出8根线个发光二极管的正极连接在一起，并分别引出8根线。

　　欲点亮某只发光二极管，须在其所在的列线上加低电平，在其所在的行上加高电平。

　　图4-2 88点阵电路图2. 焊接实物图焊接时注意列线和行线的正确连接方法。

　　图4-3 由发光二极管构成的88点阵二、LED点阵显示模块的识别和检测在使用LED点阵显示模块时首先要判别它的引脚，一般它并不会如我们想象的那样按顺序排列好，而是需要用万用表或者测量电路进行判别。

　　1. 欧姆表检测法应将万用表转换到欧姆挡的10K挡，因为一般万用表欧姆挡的10K挡使用的是9V电池或者15V电池供电，大于发光二极管的导通电压，能够使发光二极管导通而发出微弱的光，欧姆挡的其它挡使用的是1.5V电池供电，测量效果不明显。

　　东北石油大学实习总结报告实习类型生产实习实习单位东北石油大学实习基地实习起止时间 2018年7月7日至2018年7月16日指导教师刘东明、孙鉴所在院（系）电子科学学院班级电子科学与技术15-2学生姓名学号 022018年 7月 16日目录第1章按键控制流水灯设计 (1)实习目的.............................. 错误!未定义书签。

　　实习要求.............................. 错误!未定义书签。

　　第2章电路工作原理 (2)STC89C52单片机工作原理 (2)LED工作原理 (3)按键工作原理 (3)整体电路图 (5)本章小结 (6)第3章 C程序设计 (7)程序设计流程图 (7)实验结果 (8)本章小结 (9)总结及体会 (10)参考文献 (11)附录 (12)第1章按键控制流水灯设计1.1实习目的本次实习以STC89C52单片机为控制核心。

　　通过它实现对八盏LED 灯的亮灭进行设定，并在设定完成之后能够按照之前的设定实现流水灯效果。

　　P0口控制八盏灯，P1口控制矩阵键盘，P2口控制独立按键，程序利用单片机内部计时器中断实现流水效果。

　　本专业的生产实习旨在广泛了解实际单片机电子产品工作的全过程，熟悉电子产品的主要技术管理模式，并在实习的操作过程中学习掌握电子产品的焊接安装调试的实际操作技能。

　　巩固和加深理解所学的理论，开阔眼界，提高潜力，为培养高素质大学本科人才打下必要的基础。

　　透过学习，是理论与实际相结合，能够使学生加深对所学知识的理解，并为后续专业课的学习带给必要的感性知识，同时直接了解本业的生产过程和生产资料，为将来走上工作岗位带给必要的实际生产知识。

　　1.2实习要求1．深入学习单片机开发软件Keil的使用，熟悉单片机电路设计，根据实际应用电路对程序进行调试。

　　电阻都要比采用10 mA计算出的大，常用的典型值为470 Ω。 硬件连接上，每个LED发光二极管对应单片机的一个唯一

　　够控制8个LED发光二极管。当相应引脚输出为低时，电流从 VCC流入单片机，LED发光二极管开始发光，发光亮度由匹配

　　51系列单片机有4个I/O端口，每个端口都是8位双向口， 共有32根引脚。每个端口都包括一个锁存器(即专用寄存器 P0～P3)、一个输出驱动器和输入缓冲器。这4个端口称为 P0～P3，通常情况下，这4个端口的每一位都可以作为双向 通用I/O端口使用。如果要在片外扩展存储器，则P2口作为 高8位地址线位地址线口除了作为双向通用 I/O接口使用外，每一根线还具有第二种功能。而P1口只能 作为双向通用I/O接口使用。 本模块从开发控制8个LED发光二极管闪烁的应用程序 入手，介绍4个I/O端口的内部结构及其使用方法。开发单片 机应用程序时可以使用汇编语言，但更多的时候使用的是C 语言，因为C语言开发程序高效且可维护性好。

　　速发热。为了防止LED发光二极管过热损害，也必须采用限 流串联电阻对LED发光二极管的功耗进行限制。表3.1所示为

　　实验二 P1口控制LED发光二极管一、实验目的1、进一步熟练Proteus及Keil软件的基本操作2、掌握8051单片机P1口的使用方法3、掌握LED发光二极管的原理及使用方法4、学习汇编程序的调试及仿真方法二、实验电路三、实验内容及步骤：要求：8个LED发光二极管循环左移显示（发光的移位），间隔时间为一秒。

　　首先，将Proteus仿真电路中的开关SW闭合，来联合调试当开关闭合时 的系统运行情况。

　　3.1.1 训练目的与控制要求 3.1.2 硬件系统与控制流程分析 3.1.3 Proteus仿线 汇编语言程序设计与调试 3.1.5 C语言程序设计与调试

　　训练任务要求如下： 1）进行单片机应用电路分析，并完成Proteus仿线）根据任务要求进行单片机控制程序流程和程序设计思路分 析，画出程序流程图。 3）依据程序流程图在Keil中进行源程序的编写与编译工作。 4）在Proteus中进行程序的调试与仿真工作，最终完成实现 任务要求的程序。 5）完成单片机应用系统实物装置的焊接制作，并下载程序实 现正常运行。

　　当单步执行程序，按顺序分别执行完“MOV P1,R0”、“MOV P1,R1”、“MOV P1,R2”、“MOV P1,R3”和“MOV P1,R4” 程序语句后，就能看到LED灯由两边同步向中间逐一点亮的效果，如图 3-5和图3-6所示。

　　当执行完“MOV R0,#0FFH”、“MOV R1,#7EH”、“MOV R2,#3CH”、“MOV R3,#18H”、“MOV R4,#00H”程序时，能够 看到右侧Keil软件CPU窗口中R0=0XFF(全都熄灭的值)、R1=0X7E（左 右各点亮一盏其余熄灭的值）、R2=0X3C（左右各点亮两盏其余熄灭 的值）、R3=0X18（中间两盏熄灭其余点亮的值）以及R4=0X00(全都 点亮的值)的赋值。

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