基于51单片机的16-16LED点阵广告牌的设计与制作

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目录

1产品功能分析.....................................................1

2设计框图.........................................................1

3产品硬件设计.....................................................1

3.1系统原理图及工作原理........................................1

3.2AT89C51单片机核心电路......................................2

3.3列驱动模块..................................................3

3.4行驱动模块..................................................4

3.5显示电路设计................................................4

4产品软件设计.....................................................5

4.1程序流程图.................................................5

4.2各模块程序设计..............................................6

5产品使用说明书...................................................8

5.1产品装配图..................................................8

5.2使用说明....................................................8

附录...............................................................9

附录1元件清单.................................................9

附录2电路原理图...............................................10

附录3PCB设计图...............................................11

附录4作品实物照...............................................12

附录5软件程序代码............................................14

参考资料..........................................................18

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基于51单片机的16*16点阵广告牌的设计与制作

1产品功能分析

本产品采用51单片机作为主控器，设计的16乘16点阵显示屏通过单片机

控制扫描，点阵屏实现“老师您辛苦了”的滚动循坏显示。

2设计框图

本产品是以51单片机开发板为核心，由时钟电路，复位电路，以及显示模

块和驱动模块组成。

复位电路行驱动

个×点阵

AT89C51488

单片机LED显示器

时钟电路列驱动

图1系统设计框图

3产品硬件设计

3.1系统原理图及工作原理

图2系统原理图

1

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利用单片机控制，编写程序，通过程序控制LED的显示，显示所要显示的

内容“老师您辛苦了”。技术线路为通过程序控制AT89C51芯片输出高低电平，

高低电平控制分别控制LED的亮和灭，最终达到所要显示的内容。在显示电路

中，主要靠按键来实现各种显示要求的选择与切换。

3.2AT89C51单片机核心电路

图3单片机核心电路图

晶振全称为晶体振荡器，其作用在于产生原始的时钟频率，这个频

率经过频率发生器的放大或缩小后就成了电脑中各种不同的总线频率。晶振一

般叫做晶体谐振器，是一种机电器件，是用电损耗很小的石英晶体经精密切割

磨削并镀上电极焊上引线做成。这种晶体有一个很重要的特性，如果给它通电，

它就会产生机械振荡，反之，如果给它机械力，它又会产生电，这种特性叫机

电效应。他们有一个很重要的特点，其振荡频率与他们的形状，材料，切割方

向等密切相关。由于石英晶体化学性能非常稳定，热膨胀系数非常小，其振荡

频率也非常稳定，由于控制几何尺寸可以做到很精密，因此，其谐振频率也很

准确。根据石英晶体的机电效应，我们可以把它等效为一个电磁振荡回路，即

谐振回路。他们的机电效应是机-电-机-电..的不断转换，由电感和电容组成的

谐振回路是电场-磁场的不断转换。在电路中的应用实际上是把它当作一个高Q

值的电磁谐振回路。由于石英晶体的损耗非常小，即Q值非常高，做振荡器用

2

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时，可以产生非常稳定的振荡，作滤波器用，可以获得非常稳定和陡削的带通

或带阻曲线。

复位电路是用来让单片机返回到初始状态的辅助电路，其作用是当单

片机程序跑飞或系统出现死机状态时可以让系统从新恢复工作。

3.3列驱动模块

工作原理：由于我们采用逐列扫描，所以同一行的LED不会同时亮起，但

是同一列的LED可能同时亮起，那么就必须关注同一列LED的功耗问题：假如

同列的8个LED同时亮起，那么电流就达到了100mA。使用74HC238控制某一列，

其引脚无法承受这么大的电流。我采用了NMOS，其工作原理与NPN三极管类似，

当74HC595输出高电平时导通，相当于LED点阵的某一列接地。但是导通以后，

相比于集电极与发射极．源极与栅极之间的电压更小。分析来自于单片机的数

据，可知LED点阵屏的行需要8+8=16位的数据，列由于采用了三八译码器的级

联，所以只需要3个数据位＋1个使能控制位，所以一个控制命令最少需要20

位。通常单片机的数据发送位数是8的整数倍，故一个控制命令共有24个位。

电路采用2个74HC595级联，前2个各控制1行LED，后1个用于控制三八译码

器。前一个三八译码器的低电平使能端接后一个三八译码器的高电平使能端，

如此一来，通过一根控制线上的高低电平转换，就可以保持始终只有一个译码

器工作，即16列中只有1列LED可以被点亮。

图4列驱动原理图

3

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3.4行驱动模块

图5行驱动原理图

3.5显示电路设计

工作原理：从结构上可知，它的每一列共用一根列线，每一行共用一根行

线。当相应的行接高电平，列接低电平时，对应的发光二极管被点亮。通常情

况下，一块8*8像素的LED显示屏是不能用来显示一个汉字的，因此，按照其

原理结构进行扩展为16*16，就足以显示一个完整的汉字。在显示过程中，多采

用扫描方式，利用人的视觉暂停效应，只要刷新速率不小于25帧/秒，就不会

有闪烁的感觉。

每一个字由16行16列的点阵组成显示。即国标汉字库中的每一个字

均由256点阵来表示。我们可以把每一个点理解为一个像素，而把每一个字的

字形理解为一幅图像。事实上这个汉字屏不仅可以显示汉字，也可以显示在

256像素范围内的任何图形。

4

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图6显示电路原理图软件设计

4产品软件设计

4.1程序流程图

程序主要由开始、初始化、主程序、字库组成。其中主程序和子程序的流

程图如图所示。

图7主程序流程图

图8子程序流程图

5

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4.2各模块程序设计

1系统初始化

ORG0000H

AJMPSTART

ORG000BH

LJMPTIME0

ORG0030H

START:MOVR1,#00H

MOVR2,#00H

MOVR3,#00H

MOVR4,#00H

MOVR5,#00H

2LED动态显示

显示要求汉字在显示屏上按从左到右的顺序一个个的出现。设计时可采用

如下方法：首先将LED显示屏对应的显示缓冲区全部清零，即LED显示空白，

然后每间隔一个“软定时器”设定的动态显示时间，显示缓冲区依次加入一个

汉字点阵数据并进行扫描显示，这样就可达到动态显示的效果。实现LED从左

向右移动显示程序：

TIME0:INCR5

CJNER5,#3,NEXT

MOVR5,#0

INCDPTR

INCDPTR

INCR1

CJNER1,#144,NEXT

MOVR1,#0

MOVDPTR,#TAB

NEXT:MOVTH0,#3CH

MOVTL0,#0B0H

RETI

3汉字显示的原理

6

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我们以中文宋体字库为例，每一个字由16行16列的点阵组成显示。即国

标汉字库中的每一个字均由256点阵来表示。我们可以把每一个点理解为一个

像素，而把每一个字的字形理解为一幅图像。事实上这个汉字屏不仅可以显示

汉字，也可以显示在256像素范围内的任何图形。LED点阵汉字显示程序：

MAIN:MOVP1,R2

MOVA,R3

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,A

INCR3

MOVA,R3

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

INCR3

MOVP3,R4

LCALLDELAY1MS

INCR2

CJNER2,#16,MAIN

MOVR2,#0

INCR4

CJNER4,#3,MAIN

MOVR3,#0

MOVR4,#0

LJMPMAIN

7

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5产品使用说明书

5.1产品装配图

图9产品装配图

5.2使用说明

用简短的程序设计，实现LED点阵显示内容，并使显示的内容在屏幕上从左

到右的滚动显示。

8

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附录

附录1元件清单

基于51单片机的16*16LED点阵广告牌的设计与制作20互联1班颜锦华

序号元件标号元件名称规格数量

1R17电阻10K1

2C1C2电容22P2

3C3电容100uf1

4SW1-SW3按键3

5U1U9列驱动74HC1382

6U5U6行驱动74HC5952

7晶振12M1

8U2U3U7U8点阵8*84

9U4单片机ST89C511

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附录2电路原理图

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附录3PCB设计图

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附录4作品实物照

作品实物图正面

作品实物图反面

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附录5软件程序代码

#include<reg51.h>//头文件

sbitshcp=P1^2;//数据输入时钟线595的11脚

sbitstcp=P1^1;//输出存储器锁存时钟线595的12脚

sbitds=P1^0;//数据线595的14脚

sbits1=P3^1;//按下暂停再暂按继续

sbits2=P3^2;//按下方向取反

bitfx;//方向切换

unsignedcharalt;//数据移动定时时间

unsignedintnet;//控制显示的字符

unsignedcharzi=8;

unsignedintzong;//总字符（所有的字数+1）*32字数指的是汉

字，字母、数字两个算一个数字

unsignedcharcodetab[]={

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,

//老(0)师(1)，(2)您(3)辛(4)苦(5)了(6)！(7)

0x04,0x08,0x04,0x10,0x24,0x20,0x24,0x40,0x24,0xFC,0x24,0xA2,

0xFD,0x22,0x26,0x22,

0x24,0x42,0x2C,0x42,0x14,0x42,0x24,0x82,0x44,0x1E,0x04,0x00,

0x04,0x00,0x00,0x00,/*"老",0*/

0x00,0x00,0x3F,0xE1,0x00,0x02,0x00,0x0C,0xFF,0xF0,0x00,0x00,

0x40,0x00,0x47,0xF8,

0x44,0x00,0x44,0x00,0x7F,0xFF,0x44,0x10,0x44,0x08,0x47,0xF0,

0x40,0x00,0x00,0x00,/*"师",1*/

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x1A,0x00,0x1C,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,/*"，",2*/

14

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0x04,0x02,0x08,0x0C,0x10,0x00,0x3F,0xEE,0xC4,0x01,0x08,0x81,

0x11,0x11,0xE6,0x4D,

0x20,0x21,0x2F,0xC1,0x20,0x01,0x24,0x07,0x2A,0x00,0x31,0x88,

0x00,0x06,0x00,0x00,/*"您",3*/

0x02,0x00,0x02,0x20,0x22,0x20,0x22,0x20,0x2A,0x20,0x26,0x20,

0xA2,0x20,0x63,0xFF,

0x22,0x20,0x26,0x20,0x2A,0x20,0x22,0x20,0x22,0x20,0x02,0x20,

0x02,0x00,0x00,0x00,/*"辛",4*/

0x21,0x00,0x21,0x00,0x21,0x00,0x21,0x3F,0xF9,0x22,0x21,0x22,

0x21,0x22,0x2F,0xE2,

0x21,0x22,0x21,0x22,0xF9,0x22,0x21,0x3F,0x21,0x00,0x21,0x00,

0x21,0x00,0x00,0x00,/*"苦",5*/

0x00,0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x40,0x02,

0x40,0x01,0x47,0xFE,

0x44,0x00,0x48,0x00,0x50,0x00,0x60,0x00,0x40,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,/*"了",6*/

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x7F,0xCC,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,/*"！",7*/

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,

};

unsignedcharcodetab1[]={

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,

//老(0)师(1)，(2)您(3)辛(4)苦(5)了(6)！(7)

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0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x7F,0xCC,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,/*"！",7*/

0x00,0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x40,0x02,

0x40,0x01,0x47,0xFE,

0x44,0x00,0x48,0x00,0x50,0x00,0x60,0x00,0x40,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,/*"了",6*/

0x21,0x00,0x21,0x00,0x21,0x00,0x21,0x3F,0xF9,0x22,0x21,0x22,

0x21,0x22,0x2F,0xE2,

0x21,0x22,0x21,0x22,0xF9,0x22,0x21,0x3F,0x21,0x00,0x21,0x00,

0x21,0x00,0x00,0x00,/*"苦",5*/

0x02,0x00,0x02,0x20,0x22,0x20,0x22,0x20,0x2A,0x20,0x26,0x20,

0xA2,0x20,0x63,0xFF,

0x22,0x20,0x26,0x20,0x2A,0x20,0x22,0x20,0x22,0x20,0x02,0x20,

0x02,0x00,0x00,0x00,/*"辛",4*/

0x04,0x02,0x08,0x0C,0x10,0x00,0x3F,0xEE,0xC4,0x01,0x08,0x81,

0x11,0x11,0xE6,0x4D,

0x20,0x21,0x2F,0xC1,0x20,0x01,0x24,0x07,0x2A,0x00,0x31,0x88,

0x00,0x06,0x00,0x00,/*"您",3*/

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x1A,0x00,0x1C,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00