点阵式汉字显示屏的设计与制作

点阵式汉字显示屏的设计与制作LED点阵显示屏作为一种新兴的显示器件，是由多个独立的LED发光二极管封装而成.LED点阵显示屏可以显示数字或符号，通常用来显示时间、速度、系统状态等。本设计是4个16X16点阵LED电子显示屏的设计。整机以美国ATMEL公司生产的40脚单片机AT89C51为核心，介绍了以它为控制系统的LED点阵电子显示屏的动态设计和开发过程。通过该芯片控制一个行胆动器74LS595和八个列胆动器74HC154来驱动显示屏显示。该电子显示屏可以显示各种文字或单色图像，全屏能显示4个汉字，采用16块8x8点阵LED显示模块来组成4个16x16点阵显示模式。显示采用动态显示，使得图形或文字能够实现静止、移入移出等多种显示方式。文中详细介绍了LED点阵显示的硬件设计思路、硬件电路各个部分的功能及原理、相应软件的程序设计，以及使用说明等。关键词：AT89C51;单片机;LED3系统的硬件设计硬件电路主要由LED显示屏、单片机系统及外围电路、列驱动电路和行驱动电路四部分组成。3.1单片机的选型该控制系统选用AT89C51单片机作为系统的控制核心。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CM0S8位微处理器，俗称单片机。AT89C51单片机是可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。3.1.2单片机的基本结构AT89C51是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM）,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。AT89C51有4（）个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线,AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时,每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路,对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时,要求外接上拉电阻。P1口：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“I”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）op2口：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口P2写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVX@R1指令）时，P2口输出P2锁存器的内容。Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（IID。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如下所示：P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INTO（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（定时/计数器0外部输入）P3.5T1（定时/计数器1外部输入）P3.7/RD（外部数据存储器读选通）主要管脚有：XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz晶振。RST/Vpd（9脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40脚）和VSS（20脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P（）~P3为可编程通用I/O脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0端口（32〜39脚）被定义为N1功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13脚定义为IR输入端，10脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12脚、27脚及28脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。AT89C51单片机其主要工作特性是：片内程序存储器内含8KB的Flash程序存储器，可擦写寿命为1000次；片内数据存储器内含256字节的RAM：具有32根可编程I/O口线；具有3个可编程定时器；中断系统是具有8个中断源、6个中断矢量、2个级优先权的中断结构；串行口是具有一个全双工的可编程串行通信口；具有一个数据指针DPTR；

低功耗工作模式有空闲模式和掉电模式;具有可编程的3级程序锁定位；AT89C51工作电源电压为5(1+0.2)V,且典型值为5V;AT89C51最高工作频率为24MHz°单片机引脚如3-1图所示RSTRSTRST(RXD)P3fTXD*P3(!NTO>P3(IRST(RXD)P3fTXD*P3(!NTO>P3(INT1>P3<T0)P3(T1>P3(Wff)P3dH5>P3XTAL1VCCPO.0/(ADO)PO.i•\r>：>PO.2/(AD2>PO.3/(AD3>PO.4/(AD4>PO.5/(AD5>PO.O/(ADOPO.7/(AD7>EX/vppALE/PROCP2.7/(Al5)P2.6/(Al4)P2.5/(Al3>P2.4(Al2)P2.3/<A11>P2.2/(AlO>P2.1/(A9)P2.O/<A«)单片机P3口低4位输出的行号经4/16线译码器74HC154译码后生成16条行选通信号线，再经过驱动器驱动对应的行线。为节省I/O口资源，方便于扩展，行驱动电路采用串口输入。本设计电路中行方向由两片74HC595完成扫描，它由AT89C51的P3.0…P3.3控制，将LED点阵的16条行线与两片74HC595的并行输出端之间通过4.7kQ的电阻连接。74HC595是一款低噪声、低功耗、高速的COMS移位寄存器，能够驱动15个TTL的负载。该器件包含一个8位串行输入，并行输出的移位寄存器及带有三态输出控制的8位D型存储器。移位寄存器和存储器分别由独立的时钟提供信号。移位寄存器内置直接清零，串行输入和用于级联的串行输出功能。时钟的上升沿触发移位寄存器和存储器。如果同一个时钟提供信号，则移位寄存器的状态必须比存储器提前一个脉冲信号。74HC595的主要优点是具有数据存储寄存器，在移位的过程中，输出端的数据可以保持不变。这在串行速度慢的场合很有用处，数码管显示不会产生闪烁感。74HC595有很多功能，在点阵显示中用到的串行输入并行输出是其中的一个功能，是通过寄存器选择的。对于动态显示，行扫描主要处理字模，需要把整个字的字模都打入到74HC595芯片，通过74HC595来处理，通过子模各个位的移动来实现要显示的字。在LED点阵显示屏中，74HC595的主要作用应该为1驱动，CMOS的74HC595驱动LED点阵显示屏没有问题。2串行输入转并行输出，非常节约资源，从而可以降低对处理器的I/O资源

的需求量。3具有三态输出锁存。4多个级联，可以很方便的用于更大的LED点阵屏驱动。74HC595的引脚如3-2图所示1212345678123412345678其引脚功能为：Q1〜Q7:八位并行输出端，可以直接控制数码管的8个段。Q7，:级联输出端，它可接下一个595的SI端。MR：主复位端，低电平有效位端，低点平时将移位寄存器的数据清零。SHCP：移位寄存器时钟输入，上升沿时数据寄存器的数据移位，下降沿移位寄存器数据不变。STCP：存储寄存器时钟输入，上升沿时移位寄存器的数据进入数据存储寄存器，下降沿时存储寄存器数据不变。通常将RCK置为低电平，当移位结束后,在RCK端产生一个正脉冲，更新显示数据。0E：低电平时输出，高电平时禁止输出（高阻态）。如果单片机的引脚不紧张，用一个引脚控制它，可以方便地产生闪烁和熄灭效果。比通过数据端移位控制要省时省力。DS：串行数据输入。SI:串行数据输入端。Q0：锁存器输出端。VCC：接电源GND：接地。74HC595的输入侧有8个串行移位寄存器，每个移位寄存器的输出都连接一个输出锁存器。引脚SI是串行数据的输入端。引脚SCK是移位寄存器的移位时钟脉冲，在其上升沿发生移位，并将SI的下一个数据打入最低位。移位后的各位信号出现在各移位寄存器的输出端，也就是输出锁存器的输入端。RCK是输出锁存器的打入信号，其上升沿将移位寄存器的输出打入输出锁存器。引脚G是输出三态门的开放信号，只有当其为低时锁存器的输出才开放,否则为高阻态。SCLR信号是移位寄存器清零输入端，当其为低时移位寄存器的输出全部为零。由于SCK和RCK两个信号是互相独立的，所以能够做到输入串行移位与输出锁存互不干扰。芯片的输出端为QA〜QH,最高位QH可作为多片74HC595级联应用时，向上一级的级联输出。但因为QH受输出锁存器的打入控制，所以还从输出锁存器前引出QH,作为与移位寄存器完全同步的级联输出。其与单片机的连接简单方便，只需三个I/O口即可。芯片的输出端最高位QHT可作为多片74HC595级联应用时向上一级的级联输出，然而，QHT受输出锁存器输入控制，所以74HC595还从输出锁存器前引出QHT,通过芯片的QHT引脚和SI引脚，可以实现完全同步的级联输出。3列驱动电路设计列驱动电路的选择如果采取并口输入，会占用大量I/O口资源。而选取串口输入，I/O口资源使用较少。所以我选用串口输入。本设计中列方向由4—16译码器74HC154完成扫描，它由AT89C51的P1.0---P1.3控制。74HC154是一种单片4线一16线译码器，非常适合用于高性能存储器的译码器。只要控制端/El、/E2任意一个为高电平，A、B、C、D任意电平输入都无效c/El、/E2必须都为低电平才能操作芯片。当两个选通输入/El和/E2为低时，它可将4个二进制编码的输入译成16个互相独立的输出之一。实现解调功能的办法是：用4个输入线写出输出线的地址，使得在一个选通输入为低时数据通过另一个选通输入。当任何一个选通输入是高时，所有为高。74HC154的引脚如3-3图所示。图3-374HC154引脚说明:/Y0-/Y15：输出端。GND：接地。/El,/E2：使能输入端，低电平有效。A0-A3：地址输入端。VCC：接电源。74HC154是4线-16线译码器/解调器，其功能为1将4个二进制编码输入译成16个彼此独立的输出之一。2将数据从一个输入线分配到16个输出的任意一个而实现解调功能。3输入箝位二极管简化了系统设计。4与大部分TTL和DTL电路完全兼容。将LED像素模块按照实际需要大小拼装排列成矩阵，配以专用显示驱动电路，直流稳压电源，软件，框架以及外装饰灯，即构成一台LED显示屏，用来显示文字、图形、动画、行情、视频、录像等各种信息的显示屏幕。4LED显示模块的硬件设计及工作原理LED显示屏是由一个一个的发光二极管点阵构成的，要构成大屏幕的LED显示屏就需要多个发光二极管。构成LED屏幕的方法有两种，一是由单个的发光二极管逐点连接起来，二是选用一些由单个发光二极管构成的LED点阵子模块构成大的LED点阵模块。这两种屏幕构成方法各有有缺点，单个发光二极管构成显示屏优点在于当单个的发光二极管出现问题时只需更换一个二极管即可，检修的成本较低，缺点在于连接线路复杂；而点阵模块构成的方法却正好与之相反，模块构成省约了大量的连线，不过当一个LED出现问题时同在一个模块的所有LED都必须被更换。这就加大了维修的成本。两种方法相比较，决定采取模块构成的方法来制作一个LED点阵显示屏。16X16点阵LED显示屏由256个LED发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交又点上。当对应的某一列置1电平，某一行置0电平，则相应的二极管就亮。系统电路如图所示3-4o函H:::g“”::::・；H:::g“”::::“in仰仰[[L99999999S9999999MM4系统的软件设计4.1主程序设计LED显示屏软件的主要功能是向屏幕提供显示数据，产生各种控制信号，使屏幕按设计要求来显示。软件系统采用模块化结构，包括主程序、显示子程序和定时器中断服务程序。主程序为顺序结构，完成堆栈、中断、串口的初始化设置后，调用显示子程序，黑屏显示准备以及逐排显示；显示子程序通过定时器TO产生中断；中断服务程序接收显示子程序的中断请求，从文字表查表取出自摸，送出列扫描信号至74LS154,并通过74LS154配合行扫描信号，进行动态扫描显示。程序各部分的功能由各个模块分别实现］。主程序流程图如图所示，'开始LED点阵主程序,该程序能够用来实现“万方科技学院”等汉字的显示。D100MS:MOVR3,#250；延时100毫秒DJNZR3,$DJNZR2,D1()()MSMOV20H,#00H；取码指针的初值1100:MOVR1,#10():每个字的停留时间L16:MOVR6,#16；每个字16个码MOVR4,#00H；扫描指针清零MOVR0,20H；取码指针存入R0L3:MOVA,R4；扫描指针存入AMOVPl,A；扫描输出INCR4；扫描指针加1,扫描下一个MOVA,R0；取码指针存入AMOVDPTR,#TABLE；取数据表的上半部分的代码MOVCA,@A+DPTRMOVP0,A；输出到POINCRO；取码指针加1,取下一个码。MOVA,ROMOVDPTR,#TABLE；取数据表下半部份的代码MOVCA,@A+DPTRMOVP2,A；输出到P2口INCROMOVR3,#O2；扫描1毫秒DELAY2:MOVR5,#248；DJNZR5,$DJNZR3,DELAY2MOVA,#()()H；清除屏幕ANLP2,#00HDJNZR6,L3;一个字16个码是否完成？DJNZRl,LI6；每个字的停留时间是否到了？MOV20H,R0；取码指针存入20HCJNER0,#0FFH,L100；8个字256个码是否完成?JMPLOOP:反复循环TABLE:汉字“万”的代码(16xl6,V)0x80,0x00,0x40,0x03,0x60,0x06,0x50,OxOC,0x48,0x38,0x45,0xD0,0x7E,0x20,0x45,0x40,0x44,0x84,0x45,0x46,0x46,0x24,0x4F,0xF8,0x4C,0x08,0x50,0x04,0x60,0x02,0x40,0x01,(16xl6,H)0x80,0x00,0x7F,0xFF,0x22,0x02,0x12,0x04,0x0A,0xl8,0x07,0xF8,0x02,0x30,0x05,0x50,0x04,0x90,0x05,0x50,0x0A,0x30,0x0C,0xl0,0x18,0x18,0x30,0xE4,0x60,0x42,0x40,0x01,汉字“方”的代码方(16xl6,V)0x90,0x02,0x50,0x03,0x30,0x06,0xl0,0x0C,0x18,0x38,0xl4,0xD0,0x9F,0x20,0x53,0x40,0x32,0x84,0x13,0x42,0x12,0x22,0xl7,0xFC,0x18,0x08,0x10,0x04,0x30,0x02,0x40,0x01,(16xl6,H)0x82,0x00,0x41,0x01,0x20,0x82,0xFF,0xFE,0x0A,0x08,0x06,0x10,0x03,0xF0,0x03,0x50,

0x04,0x90,0x05,0x50,0x()A,0x30,()x()C,Ox1(),0x18,0x18,0x30,0x94,0xE0,0x62,0x40,0x01,汉字“科”的代码(16xl6,V)0x88,0x20,0x48,0x41,0x69,0x82,0x5E,0x04,0x7F,0xFF,Ox8E,OxlO,0x8B,0x20,0x01,0x60,0x44,OxAO,0x33,0x40,0x02,0x60,0x04,0x50,OxFEOxFF,0x10,0x84,0x20,0x82,0x40,0x01,(16xl6,H)0x86,0x08,0x78,0x89,0x28,0x4A,0xl8,0x4C,OxFE,OxO8,Ox1C,0x98,0x1E,0x68,0x2B,0x48,0x28,0x8E,0x49,0x78,0x8B,0xA8,0x0C,0xl8,0x08,0x08,0xl8,0x0C,0x28,OxOA,0x48,0x09,汉字“技”的代码(16xl6,V)0x90,0x80,0x50,0x83,0x31,0x03,OxFF,OxFE,0x1A,0x08,0x14,0x12,0x02,0x22,0x13,0x44,0x12,0xC8,0x13,0x70,0xFE,0x30,0x16,0x58,0xlB,0x8C,0x12,0x06,0x30,0x06,0x40,0x01,(16xl6,H)0x90,0x20,0x50,0x21,0x30,0x22,OxFD,OxFE,0x18,0x28,0x14,0x30,Ox1B,()xFC,0x31,0x48,0xD0,0x88,0x1l,0xD0,Ox12,0x60,0x14,0x70,0x18,0x98,()xll,()x()E,0x76,0x06,0x60,0x01汉字“学”的代码(16xl6,V)0x8B,0x41,Ox1C,0x50,0x40,0x01,0x82,0x00,0x4C,0x41,0x28,0x42,0x58,0x44,0x3A,0x48,0x2E,0x50,0x0A,0x62,0x7A,0xFE,0x2B,0x40,0x0A,0x60,0xEA,0x48,0x5C,0x44,0x8B,0x41,Ox1C,0x50,0x40,0x01,0x18,0x94,0x18,0x94,0x81,0x08,0x50,0x8D,0x2C,0xCA,0x7F,0xFE,0x18,0x94,0x7F,0xFE,0x44,Ox14,0x8F,0xE8,0x01,0x40,0x00,0x80,0x7F,0xFE,0x02,OxAO,0x04,0x90,0x08,0x88,0x10,0x84,0x22,0x82,0x41,0x01,汉字“院”的代码(16xl6,V)OxFF,OxFF,0x69,0xC9,0xA4,0x80,0x7F,0xFE,0x44,Ox14,0x8F,0xE8,0x01,0x40,0x7F,0xFE,0x44,Ox14,0x8F,0xE8,0x01,0x40,0x00,0x80,0x7F,0xFE,0x02,OxAO,0x04,0x90,0x08,0x88,0x10,0x84,0x22,0x82,0x41,0x01,汉字“院”的代码(16xl6,V)OxFF,OxFF,0x69,0xC9,0xA4,0x80,0x40,0x01,0x6C,0x42,0x52,0x24,0x34,0x92,0x26,OxAC,0x65,OxCO,0x26,0xFE,0x2C,0x89,0x30,0x85,0x20,Ox8F,(16xl6,H)0x80,0x80,0xF8,0x41,OxAF,OxFE,0x25,OxFO,0x24,0x91,0x40,0x01,0x94,0x04,AbstractAsapopulardisplaydevicecomponent,LEDdot-matrixdisplayboardconsistsofseveralindependentLED(LightEmittingDiode).TheLEDdot-matrixdisplayboardcandisplaythenumberorsign,anditisusuallyusedtoshowtime,speed,thestateofsystemetc.Thisdesignis416x!6latticeLEDelectrondisplaymonitordcsign.Thcwholeequipmentiswiththe40-pinAT89C51MCU(MicroControllerUnit)producedbytheAmericanATMELcompanyatthecore,introducedtakeitasthecontrolsystemLEDlatticeelectrondisplaymonitordynamicdesignandthedevelopmentprocess.Controlsgooddriver74LS595andeightrowdriver74HC154throughthischipactuatesthedisplaymonitordemonstration.Theelectronicscreencanshowallkindsofwrittenormonochromeimages,onefullscreendisplayChinesecharacters,sixteenpiecesof8x8dot-matrixLEDdisplaymodulestoformthe16x16dotmatrixdisplaymode.Showdynamicshowthatmakesstaticgraphicortextcanbeachieved,shiftedoutofvariousformats.ThispaperdescribesthehardwaredesignoftheLEDdotmatrixdisplay,andtheprinciplefunctionofthevariouspartsofthecircuit,thecorrespondingsoftwareprogramdesignandtheuseofsomesuch.

OxA8,()x()8,0xA7,0xF8,0x92,0x20,0x89,0x40,0x8F,0xFE,0xA9,0x60,0x93,0x20,0x85,0x30,0x8A,0x2A,0x92,0x26,OxA4,0x22,0xC8,()xIF,4.2子程序设计结束延时子程序,协调字符显示速度：DELAY:MOVR7,#1HDL1:MOVR6,#00HDL2:DJNZR6,DL2DJNZR7,DL1RETLED点阵显示子程序：CSLEDEQU8000HCSR1EQUCSLED行1273CSC1EQUCSLED+2H列1374CSC2EQUCSLED+3H列2374ORG0000HMOVSP,#60HINIT:MOVA,#0H关闭行MOVDPTR,#CSR1MOVX@DPTR,AMOVDPTR,#CSR2MOVX@DPTR,AMOVA,#0FFH关闭列MOVDPTR,#CSC1MOVX@DPTR,AMOVDPTR,#CSC2MOVX@DPTR,AD:MOVR5,#00HMOVR4,#01H每次为单行扫描DISP:MOVA,R5MOVDPTR,#ASCE此处设定所要显示的字符MOVCA,@A+DPTRCPLACC代码取反，决定显示的阴阳MOVDPTR,#CSC2MOVX@DPTR,AMOVDPTR,#CSR1MOVA,R4MOVX@DPTR,ARLACCMOVR4,ACCINCR5LCALLDELAYCJNER5,#8H,DISPMOVA,#()HMOVX@DPTR,AMOVR5,#()8HMOVR4,#01HDISP2:MOVA,R5MOVDPTR,#ASCEMOVCA,@A+DPTRCPLACCMOVDPTR,#CSC2MOVX@DPTR,AMOVDPTR,#CSR2MOVA,R4MOVX@DPTR,ARLACCMOVR4,ACCINCR5LCALLDELAYCJNER5,#10H,DISP2MOVA,#0HMOVX@DPTR,ASJMPDEND在完成编写程序的编译之后，准备一台可以烧写AT89C51的编程器并与电脑主机硬件连接后即可对AT89C51芯片进行程序烧录下载，然后，将烧录好程序的AT89C51单片机装入到40脚的IC座上，通电即可调试和运行。参考文献吴微、文军等.单片机原理及制作[M].武汉：武汉大学出版社，2003王宏民.LED显示屏的驱动方案[M].哈尔滨：黑龙江电子技术出版社，1999《单片机原理与接口技术》，作者：肖金球，出版社：清华大学出版社，出版日期：2004年12月《单片机原理及接口技术》，主编：胡汉才，出版社：清华大学出版社2004年2月何立民，《MCS-51系列单片机应用系统设计》[M].北京:北京航空航天大学出版社，1990,第1版戴佳，戴卫恒.51单片机C语言应用程序设计实例精讲[M].北京：电子工业出版社,2006.杨将新，李华军，刘东骏.单片机程序设计及应用从基础到实践[M].北京：电子业出版社工,2006.戴胜华，蒋大明，杨世武.单片机原理与应用[M].北京:清华大学出版社,2005。⑻潘永雄.新编单片机原理与应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2007o⑼阎石.数字电子技术基础[M].北京:高等教育出版社，2000。周航慈.单片机应用程序设计[M].北京航空航天大学出版社，1991徐泳龙主编.单片机原理及应用[M].北京：机械工业出版社2004陈汝全.实用微机与单片机控制技术[M].成都：电子科技大学出版社,1995致谢Keywords：AT89C51,Micro,Controller,Unit,LED目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1绪论11引言11.2点阵式LED显示屏概述11.2.1LED显示屏控制技木现状12.2LED显示屏的特点21.2.3LED的作用及市场前景21.3设计目标2\o"CurrentDocument"2系统方案设计42.1系统的整体设计42显示部分方案的选择5\o"CurrentDocument"3系统的硬件设计63.1单片机的选型63.1.2单片机的基本结构62行驱动电路83列驱动电路设计103.4LED显示模块的硬件设计及工作原理11\o"CurrentDocument"4系统的软件设计134.1主程序设计132子程序设计16\o"CurrentDocument"参考文献19\o"CurrentDocument"致谢20IV1绪论1.1引言随着显示器件与技术的进一步发展，屏幕显示系统得到了广泛的应用，LED显示屏是信息显示的重要传媒之一。LED显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的显示屏幕。LED显示屏具有稳定性高、亮度高、清晰度高、功耗低、寿命长、性能价格比高等特点，所以一直在平板显示领域扮演着重要的角色，并且在今后相当长的一段时期内还有相当大的发展空间。被广泛应用于证券、广告、新闻发布、信息传播等方面，是目前国际上极为先进的显示媒体。现代社会信息化高速发展，最具意义的莫过于大屏幕显示己从公共信息展示等商业应用开始向消费类多媒体应用渗透。随着宽带网络的发展，数字化的多媒体内容将在信息世界中占据主流，新型的大屏幕显示设备将代替传统电视机成为人们享受生活的主要工具。1.2点阵式LED显示屏概述LED就是LightEmittingDiode（发光二极管）的缩写。LED电子显示屏是由几万到几十万个半导体发光二极管像素点均匀排列组成。利用不同的材料可以制造不同色彩的LED像素点。LED显示屏是集光电子技术、微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的高技术屏幕同步的产品。它以其超大画面、超强视觉、灵活多变的显式方式等独具一格的优势，成为目前国际上使用广泛的显示系统。LED显示屏可分为单色显示屏、彩色显示屏和彩色灰度显示屏。其中单色显示屏采用标准8X8单色发光二极管矩阵模块标准组件，一般为红色，可实现各种文字、数据及两维图形。缺点是色彩单调。彩色显示屏采用标准8X8双基发光二极管矩阵模块，每一像素内有红、绿两个发光二极管，可发出红、绿、黄三种颜色。还可以和各种数据设备连接，实时显示动态数据和广告，具有较好的信息显示效果，是目前使用较为广泛的LED显示屏。彩色显示屏采用标准8X8双基发光二极管矩阵模块，彩色灰度屏层次丰富，表现力极佳，可以显示照片、三维图形、动画、图像及视频等内容，表现效果细腻丰富、逼真感人。1.2.1LED显示屏控制技术现状早期因LED材料的限制，LED显示屏的应用领域没有广泛展开，另一方面，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。所以导致早期的LED显示屏在国内很少，产品以红、绿双基色为主，控制方式为通信控制，灰度等级为单点四级调灰，产品的成本比较高。后来LED显示屏迅速发展,进入九十年代，全球信息产业高速增长，LED显示屏在LED材料和控制技术方而不断出现新的成果。蓝色LED镜片研制成功，全彩色LED显示屏进入市场;电子计算机及微电了领域的技术发展，在显示屏控制技术领域出现了视频控制技术，显示屏的动态显示效果大大提高。这个阶段，LED显示屏在我国发展迅速,LED显示屏产业成为新兴的高科技产业。今天，LED显示屏应用领域更为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性、可靠性、全色化方向发展。LED显示屏的特点在局部设计上采用模块化电路设计按功能分成不同的模块，每个模块之间只需要极少的联系，极大的提高了系统的稳定性、可靠性。调试、维护难度大大降低。先进的分布式扫描技术显示部分的扫描采用扫描控制技术，显示部分被分成不同的单元，独立进行扫描。每个单元间的信号采用信号锁存技术进行同步控制，显示的稳定性大大增强。可视性好采用高性能LED驱动芯片构成的显示屏具有高亮度、色彩鲜艳、视角大，寿命长（不少于50,000小时），稳定性高，响应速度快等特点易于安装采用显示单元板或显示单元箱体，可根据用户要求和应用场所要求任意组装成所需要的显示屏尺寸，如果要扩大或缩小系统规模，只须按需要在系统中增加新单元，或拆去某个单元，系统完整性不会受到多少影响，便于安装和维护。LED的作用及市场前景1起到商品宣传，吸引顾客的作用。2起到店面装饰，提高企业档次的作用。3起到照明，标新立异的作用。4起到普及知识的作用。5起到烘托气氛的作用。通过显示屏幕可播放上级领导及各种贵宾莅临参观、指导的欢迎词，各种重大节日的庆祝词等综上所述，LED显示技术作为一种电子信息显示技术，相信随着各种科学技术的发展，LED显示系统以其优异的性能将会有更为广阔的发展前景。1.3设计目标毕业设计是学生完成本专业教学计划达到培养目标的重要的教学环节，是教学计划中综合性最强的实践性教学环节，它对于培养学生正确的思想和工作作风，提高学生综合运用专业知识和分析解决实际问题的能力，达到工程技术人员所必须具备的基本素质等方面具有重要的意义。本设计的理论基础是单片机技术基础，微机原理，模拟电子技术和数子电子技术。通过本设计不仅把以前学过的知识重新温习，而且在查阅课外资料时还有好多芯片都是以学过的芯片为基础，并且在其基础上改进和完善。通过这次毕业设计使我在学校学习的理论知识和实际应用有机地结合起来，同时也能培养我独立思考、勇于创新的科学态度和钻研精神，为我将要踏上工作岗位做一次提前的锻炼。2系统方案设计2.1系统的整体设计设计4个16x16的点阵LED图文显示屏，要求在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形和文字应稳定、清晰无串扰。2.2系统整体的设计过程从理论上说，不论显示图形还是文字，只要控制与组成这些图形或文字的各个点所在的位置相对应的LED器件发光，就可以得到我们想要的显示结果，这种同时控制各个发光点亮灭的方法称为静态驱动显示方式。16x16的点阵共有256个发光二极管，显然单片机没有这么多的端口，如果我采用锁存器来扩展端口，按8位的锁存器来计算，16x16的点阵需要256/8=32个锁存器。这个数字很庞大，因为我们仅仅是16x16的点阵，在实际应用中的显示屏往往要大得多，这样在锁存器上花的成本将是一个很庞大的数字。因此在实际应用中的显示屏几乎