本科毕业论文（设计）
题目：基于单片机的LED点阵显示系统的设计
专业：机电一体化
姓名：郑世杰
学号： 130103413 指导教师：山之魂
职称：讲师
毕业时间：二零一六年六月
基于单片机的LED点阵显示系统的设计
摘要:本文是一款以单片机STC89C51为控制器的LED点阵显示屏系统的设计。该系统选用四块8×8点阵模块构建一个16×16的LED点阵屏，可实现中英文字符的显示及其动态特效显示。选定STC89C51单片机为核心控制器件，74LS164为译码电路，三极管8550和74HC595做行和列驱动。STC89C51单片机处理控制命令以及显示代码，将显示内容通过I/O口串行输出并且控制译码电路完成串并转换并行输出，最后由显示驱动电路模块驱动LED点阵显示屏的扫描显示。由于制作简单，电子显示屏安装方便，成本低，广泛用于各种公共场所，如车站，广告画面和公告栏等。LED点阵电子显示屏，其功能有固定汉字、字母、数字的显示；平行左移、平行右移、上移、下移；固定内容的循环显示；显示屏的亮度调节等等。
关键词：STC89C51；74HC595；74LS164；16*16点阵；LED
System design of LED dot matrix display based on MCU
Abstract:This is a LED dot matrix display system controller based on the single chip STC89C51 design. This system adopts four pieces of 8 x 8 dot matrix module to construct a 16 x 16 LED dot matrix display screen, and can realize the dynamic effects of English characters of the show. The selected STC89C51 microcontroller as the core control device, 74LS164 as the decoding circuit, a triode 8550 and 74HC595 as the row and column driver. STC89C51 single-chip processing of control commands and displays the code, will display the content through I/O serial output and control decoding circuit to complete string conversion and parallel output, and finally by the display driving circuit module driver LED dot matrix display scanning display. Because of the simple, electronic display screen, convenient installation, low cost, widely used in various public places, such as the station, the advertisement picture and bulletin. LED dot matrix display, its function is fixed Chinese characters, letters, digital display; parallel shift left, right, up, down parallel; fixed content display; the display brightness adjustment etc..
Key words:STC89C51;74HC595;74LS164;16*16dot array;LED
目录
1. 引言 (1)
2. 方案选择 (1)
2.1 系统硬件方案 (1)
2.1.1 通信系统 (2)
2.1.2 硬件设计方案 (2)
2.2 系统软件方案 (2)
3. 硬件整体设计概述及功能分析 (3)
3.1 控制单元设计 (3)
3.1.1 控制系统设计 (4)
3.2 串并转换器74LS164 (4)
3.3 驱动电路设计 (5)
3.3.1 行驱动电路设计 (5)
3.3.2 列驱动电路设计 (5)
3.4 通信系统硬件设计 (6)
3.5 电源设计 (7)
4. 系统软件设计 (7)
4.1 程序设计 (7)
4.2 显示程序的设计 (8)
4.2.1 点阵数据表达方式 (8)
4.2.2 显示程序的流程图 (8)
5. 系统调试 (9)
5.1 硬件调试 (9)
5.2 软件调试 (9)
6. 结束语 (10)
参考文献 (11)
谢辞 (12)
附录1程序清单 (13)
附录2系统原理图 (18)
附录3实物图 (20)
1. 引言
LED显示屏是八十年代后期在全球快速发展起来的新型信息显示媒体，显示屏由几万到几十万个半导体发光二极管像素点均匀排列而组成。从LED的新材料的使用，对灰度控制技术，应用彩色图像，以及灵活高效的驱动电路与控制系统技术的提升，无不体现了LED行业技术的快速发展。LED显示屏可以显示数字、文字、图形的变化；不仅可以用于室内环境，而且还可以用于室外环境，具有传统媒体设备，如投影仪，电视墙的优点，液晶显示屏是无法比拟的。
此外，随着计算机网络技术的发展，LED显示更多的在网络环境中得到使用，各种复杂的，在多媒体显示设备信息显示系统，智能网络控制，网络控制面板技术已被广泛应用于实际应用当中。在近十来年中，LED点阵显示屏就凭借其亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定的明显优点迅速成为平板显示的主流电子产品，并且在信息显示领域得到了广泛的应用。LED的发展前景极为广阔，目前正朝着使其具有更高亮度、更高耐环境性、更高的发光密度、更高的发光均匀性、稳定性、全色化等方面发展。LED显示屏在社会经济各个领域的应用，主要包括：（1）证券交易、金融信息的显示。（2）机场航班动态信息显示。（3）港口、车站售票信息显示。（4）体育场馆比分信息显示。（5）道路交通状况信息显示。（6）交通调度指挥中心信息显示。（7）邮政、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示。（8）广告媒体新产品等。
经历了十几年的发展,我国LED产业已从购买芯片、外延片生产应用产品，逐步发展到自主生产外延片和芯片的阶段,并且已具备一定技术能力和产业基础。并且初步形成从外延片生产、芯片制备到器件封装、集成应用等比较完整的产业链。
2. 方案选择
2.1 系统硬件方案
对于大多数的LED显示屏而言，大多都用在室外，因此对硬件的质量和稳定性要求非常高。为了便于硬件电路设计的维修和保养，所以设计方案时常常采用模块化的设计方法。硬件的设计采用模块化设计，既要满足模块本身功能又要能够兼容整个系统。如图2-1所示，根据显示系统的功能特点确定系统硬件由显示屏部分，控制部分，通信系统三大部分组成。通过单片机的通信部分发送控制命令和显示代码，执行显示指令并将显示代码处理控制显示内容和显示部分。
图2-1 系统硬件组成框图
2.1.1 通信系统
通信部分要满足的设计要求就是稳定、快速、简单易实现。因此本设计采用串行通信的方式。
串行通信的数据是一位一位按顺序传送，只需用几根通信线，虽然串行传送的速度低，但是传送的距离远，因此串行通常用于长距离而速度低的场所。在串行发送时，数据是一位一位按顺序进行的，但是计算机内部的数据是并行的。因此，当计算机向外发送数据时，首先将并行数据转换为串行数据然后再发送。反之，首先将串行数据转换为并行数据后再输入计算机中。这种转换用硬件或用软件都可实现。如果由软件实现会增加CPU 负担，降低效率，所以通常采用硬件实现。通用异步接收/发送器，简称UART （Universal Asynchronous Receiver/Transmitted ）是实现这一功能的硬件电路。在单片机芯片中，UART 通常集成在其中，作为其组成部分，构成一个串行口。 2.1.2 硬件设计方案
如图2-2所示，以单片机作为核心控制器件存储和处理显示内容，用串行通信的方式将显示内容和控制指令传输到单片机系统，单片机根据传输来的内容和指令通过端口译码扩展后驱动4块8*8LED 点阵模块构成的16*16的LED 点阵显示屏。
图2-2 硬件设计方案
2.2 系统软件方案
软件的设计在实现设计功能外还必须要做到易读写、方便下载和编译。设计方案和硬件总体结构确定的情况下，软件可以分为主程序，显示子程序，各种特效显示子程序，通信程序三个主要部分组成。具体结构如图2-3所示。
通信部分
显示部分
控制部分
串
行通信
单片机
译码电路
显示驱动电路
16*16LED 显示
屏
图2-3 软件功能结构框图
3. 硬件整体设计概述及功能分析
显示系统具体设计主要由通信系统，单片机系统，译码电路，显示驱动电路和16*16的点阵显示屏五部分组成。其工作过程为：单片机通过通信系统发送控制指令和显示代码内容，执行控制指令处理显示代码将显示内容通过I/O 口串行输出并且控制译码电路完成串并转换并行输出，最后由显示驱动电路进行电压和电流的处理以达到LED 显示屏的显示电流、电压的要求进而使显示屏显示内容。
根据硬件的功能结构图选则所需要的元器件，元器件既要满足设计本身功能又要能够兼容整个系统。通过查阅资料和筛选最终的硬件原理图如图3-1所示。
图3-1 硬件原理图
3.1 控制单元设计
控制单元是整个显示系统的核心，本设计采用51系列单片机为核心器件，根据设
MAX232
通信程序
静态显示程序
主程序
特效显示程序
控制程序
电源
STC89C
51
74HC595
74HC595
74LS164
8550三极管
LED 点阵模块阳极
4块8*8点阵模块构成16*16LED 点阵屏
LED 点阵模块阴极
计的要求该芯片要有方便的编程能力，因为在软件设计时方便的程序下载对程序的实现和编写很重要。其次可以提高LED显示屏的扫描速度，单片机的执行速度要尽可能的快。根据这几点要求，设计选择深圳STC宏晶科技公司生产的STC89C51为控制单元的主控芯片。
3.1.1 控制系统设计
控制电路设计中采用的是单片机系统，该系统必须要是工作在一个最小系统（指单片机的最小配置系统）。STC89C51的最小系统包括了外界时钟电路和复位电路，选定一定数量的I\O口作为控制口控制外部的各种元器件和数据的交换。根据所需功能选择单片机端口并添加所用的元器件。
STC89C51单片机的P1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，P2口在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时，P2口送出高8位地址数据。所以P1和P2口作为外部数据存储器和程序存储器的扩展使用，以备内部存储器和程序存储器不够用的情况时使用。
3.2 串并转换器74LS164
列译码采用的是芯片74LS164。如果不采用译码电路完全依靠单片机的端口输出来控制16*16的LED点阵屏显示，至少需要32个端口。可是如果采用了译码电路后仅仅只需要7～9个端口便可实现控制显示。这样就大大减少了I/O口的使用数目，为单片机扩展其他功能腾出空间。具体电路如图3-2所示
图3- 2 译码电路图
74LS164为一个8位数据的串并转换器。当清除端（CLEAR ）为低电平时，输出端（QA －QH ）均为低电平。串行数据输入端（A ，B ）可控制数据。当A 、B 任意一个为低电平，则禁止新数据输入，在时钟端（CLOCK ）脉冲上升沿作用下Q0为低电平。当A 、B 有一个为高电平，则另一个就允许输入数据，并在CLOCK 上升沿作用下决定Q0的状态。
表3-1 74LS164工作参数
参数 最小值 标准值 最大值 单位 高电平输入电压 2 — — V 低电平输入电压 — — 0.8 V 高电平输出电压 2.4 3.2 -- V 低电平输出电压 — 0.2 0.4 V 时钟频率
—
25
MHZ
3.3 驱动电路设计 3.3.1 行驱动电路设计
发光二极管，LED(Light Emitting Diodes)，即是在某些半导体材料的PN 结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。8550为PNP 型三极管，发射极e 接5V 电源，基极b 接译码信号输出端，集电极c 接输出驱动LED 点阵屏。当译码器端口输出为低电平时，发射极与基极电势差为5V －0v 基极中带负电的电子越过PN 结扩散到发射区。发射极产生和电子扩散方向相反的电流，由于基极电子大量扩散到发射极，集电极电子扩散到基极中形成了电流c I 。当译码器端口输出高电平时发射极与基极之间的电势差为5V －0V －
B V ，由于发射极与基极之间电势差的下降导致基极电子向发射极扩散的电子数量减
少。所以集电极电流也随之减少。因此8550在驱动电路中起到提供驱动电流和选通开关的作用。
3.3.2 列驱动电路设计
本设计列扫描驱动电路的设计可用串入并出的通用集成电路74HC595来作为数据锁存。这样就可以减少I/O 口的占用数目，为单片机扩展其他功能腾出空间。
74HC595是具有硅结构的CMOS 器件，遵守JEDEC 标准。74HC595具有8位移
位寄存器和一个存储器，三态输出功能。移位寄存器和存储器是两种不同的时钟。数据在Sh cp 的上升沿输入到移位寄存器中，在ST cp 的上升沿输入到存储寄存器中去。如果把两个时钟连在一起，那么移位寄存器会比存储寄存器早一个脉冲。 移位寄存器有一个串行移位输入（Ds ），和一个串行输出（Q7’）,再加一个异步的低电平复位，存储寄存器有一个并行8位的，具备三态的总线输出，当使能OE 时（为低电平），存储寄存器的数据输出到总线。 具体电路如图3-3所示。
表3-2 74HC595工作参数
符号
参数
条件
TYP
单位
HC
HCt t PHL/t PLH
传输延时 SHcp 到Q7' STcp 到Qn MR 到Q7'
C L =15 Pf Vcc=5V
16 17 14
21 20 19
Ns Ns Ns f max
STcp 到SHcp 最大时钟速度
100 57 MHz
C L 输入电容 3.5 3.5 Pf C PD
每包电容 电量损耗
115 130
Pf
图3-3 列驱动电路
3.4 通信系统硬件设计
STC89C51单片机具有全双工串行UART 通道，支持单片机进行数据的串行传输。
单片机与计算机不能直接相连进行通信必须将RS-232C与TTL电平进行转换。在通用的电平转换芯片中MAX232系列的芯片以集成度高，单＋5V电源工作，只需外接5个小电容即可完成RS-232C与TTL电平之间的转换而成为单片机系统中的常用芯片之一。在该显示系统中，MAX232为通信系统中最重要的硬件组成部分。电路如图3-4所示
图3-4 串口通信系统电路图
3.5 电源设计
在系统中MAX232、74LS164、STC89C51都需要5V的供电电压，在系统开发过程中可以使用电脑USB供电。
4. 系统软件设计
4.1 程序设计
系统软件采用C语言编写，按照模块化的设计思路设计。本设计主控程序只实现汉字显示的单一功能。每次将程序烧写进单片机中运行。
开始
系统初始化
化
从显示数组读取数
据到显示寄存器
调用相应的显示程序
图4-1 主流程图
程序开始时应当先对单片机进行初始化，初始化的内容有：各I\O口功能的设定。
初始化完成后程序则开始运行主程序，实现LED 显示功能。 4.2 显示程序的设计 4.2.1 点阵数据表达方式，
该显示系统的显示数据采取纵向取模方向，正向的数据存储方式。
即数据是纵向的，一个像素对应一个点。8个像素对应一个字节，字节的位顺序是按照上高下低的顺序排列，例如从上到下8个点的状态是“*-----*-”(*为黑点，-为白点)，转换为字模数据是0x82(B1000_0010)。一幅16*16的点阵画面点阵数据按照B1B2B 3……B31B32方式存储。因此可知一幅画面的数据量为32字节。画面显示时选通的第i 列对应的数组元素为第i 和i+16个元素。 4.2.2 显示程序的流程图
显示程序分为静态显示程序、左移显示、右移显示、上移显示、下移显示五种显示方式。其中上下左右移动程序都调用了静态显示程序为子程序。静态显示程序流程图如图4-2所示:
Y
N
图4-2 静态显示程序流程图
本设计显示采用的是列扫描的显示方式，选通一列后按照列与数据元素的对应关系第i 列对应的行数据为数组中的第i 和第i+16个元素。将对应元素按照由低至高位的顺序依次从端口输出，具体的做法是将元素向右逻辑移位后再与0X01相与，所得
开 始
初 始 化
读取显示数
依次选通列，行74LS164的CLOCK 端置低，锁存器禁止输出
对应行数组元素与0X01相与，相与结果写入单片机端口输出 右移次数是否为8
到结果通过单片机端口输出到串并转换器的A 端，锁存在锁存器里，当完成一系列数据移位后再将数据输出。像这样依次循环选通各列来显示所需要的画面。
Y N Y N
图4-3 左右移/上下移程序流程图
动态显示程序流程如图4-3所示，根据显示数据的存储原理通过改变实际LED 列与数据逻辑列的方法来完成程序的左右移动。显示数据与列的对应关系为：第i 列对应的数据为数组中i 和第2×i 个数据。显示数组中，第1至16个元素的第8至第1位对应LED 显示屏中的第1至第8行。同理第17至32个元素的第8至第1位对应LED 显示屏中的第9至第16行。所以将元素数据进行逻辑位移便能产生上下移动的效果。
5. 系统调试
5.1 硬件调试
硬件调试主要是调试各部分的焊接是否有虚焊或漏焊和各元器件的输出输入电压是否符合设计要求，最后测试各硬件部分能否实现设计功能。常见的硬件故障有逻辑故障、元器件损坏、电源故障等。 5.2 软件调试
由于已经进行了硬件调试，所以软件调试主要是软件编译和将各功能块程序分别写入以验证其功能的可实现性。在进行功能调试前必须用KEIL 对所有程序进行编译，编译成功生产可执行的.hex 文件后才可以进行功能测试。之后烧入单片机STC89C51
开 始
读入显示数组
显示
显示数组元素在数组中的位置前/后移一位初始化
右移次数是否
为16 开 始
读入显示数组
显示
显示数组元素在数组中的位置
左/右移一位初始化
右移次数是否
为16
中，通过观察电路硬件和输出驱动控制等元器件来检测系统是否能够正常工作。
6. 结束语
本系统是以单片机STC89C51芯片为控制核心部件，74LS164为译码电路，三极管8550和74HC595做行和列驱动。通过这次设计我得到了宝贵的经验和教训：（1）在设计前应做好理论分析，明确设计思路；
（2）在选择元器件时不仅要考虑元器件的功能还要考虑元器件在系统中的兼容性；（3）软件编写时在实现功能的基础上，要不断的优化，使其更加易读。
通过本次设计，对LED也有了进一步了解。认为LED应用将会更加广泛。可以设想利用LED的高稳定性和低能耗，与太阳能技术相结合，在人迹罕至的地方为人们提供天气信息和指示。
参考文献
[1]关积珍,陆家和.我国LED显示屏技术和产业发展及展望[J].现代显示,2004.
[2]任阳,李秉全.基于51系列单片机的大屏幕显示系统[J].科技资讯,2012(04).
[3]蔡朝洋.单片机控制实习与专题制作.[M]北京:北京航空航天大学出版社,2006.
[4]侯坤,徐志永.LED点阵显示系统[J].科技情报开发与经济, 2006(14)
[5]田金云.基于单片机的LED汉字点阵显示系统设计[J] .工业控制计算机,2008(06).
[6]白海涛,陈建铎.C语言程序设计[M].西安：西北大学出版社,2008.
[7]张华林,周小方.电子设计竞赛实训教程[M]．北京:北京航空航天大学出版社,2007.
[8] 陈君霞,黄跃华,甘文.大屏幕LED点阵显示系统[J].自动化技术与应用.2007(07). [ 9] 刘鑫,张庆顺.基于单片机的LED点阵显示系统的设计[J].微计算机信息;2010(08).
[10]郑刚,李宇成.LED大屏幕显示系统的设计[J].北方工业大学学报,2001.(02).
谢辞
这次能够圆满完成毕业设计我首先要感谢我的指导老师老师，感谢她在百忙之中对我毕业设计的指导、勉励、和督导，从课题选择到具体的设计以及写作过程中，无不凝聚着李老师的心血和汗水。使我在毕业设计中避免了不少弯路。没有李娣娜老师的帮助和关怀，我不会这么顺利的完成毕业论文。在此向李老师表示深深的感谢和崇高的敬意。
同时我要感谢大学四年里教过我课程的老师们，感谢他们对我知识增长所付出的辛勤劳动。同时，我还要感谢在我周边的同学，他们为我提供了很多的资料和帮助。在此也感谢其他同学对我学业的支持与关心。
（全文共7183字）
附录1程序清单
#include
#include
#define DA TAOUT P2 //指定P2口做为输出
sbit DATA=DATAOUT^0; //列数据输出位
sbit SCLH=DATAOUT^1; //列扫描时钟位
sbit SCLT=DATAOUT^2; //列数据锁存位
sbit AB=DATAOUT^4; //行数据输出位
sbit SCK=DATAOUT^5; //行扫描时钟位
unsigned char lhj[32]; //32字节RAM做为16*16点阵屏显示缓存
void display(); //做为点阵扫描函数，将显示缓存的数据输出到点阵屏
void displays(unsigned int timer);//指定时间扫描显示
void display move(unsigned char *LP,unsigned char c,unsigned char timer);
//timer是移动的速度
void display move(unsigned char din,unsigned char *LP,unsigned char timer);
void delay(unsigned int a); //延时子函数
code unsigned char lin[32]={0x08,0x40,0x08,0x40,0x10,0xa0,0x21,0x10,//汉字"徐"的点阵数据。
0x42,0x0e,0x0c,0x04,0x13,0xf8,0x30,0x40,
0x50,0x48,0x97,0xfc,0x10,0x40,0x11,0x50,
0x12,0x4c,0x14,0x44,0x11,0x40,0x10,0x80};
code unsigned char yang[32]={//靖
0x20,0x40,0x10,0x48,0x13,0xfc,0xfc,0x40,
0x03,0xf8,0x48,0x40,0x4f,0xfe,0x48,0x08,
0x4b,0xfc,0x12,0x08,0x13,0xf8,0x1e,0x08,
0xe3,0xf8,0x42,0x08,0x02,0x28,0x02,0x10};
code unsigned char Dian[32]={//琪
0x01,0x10,0x09,0x10,0x7f,0xfc,0x11,0x10,
0x11,0x10,0x11,0xf0,0x7d,0x10,0x11,0x10,
0x11,0xf0,0x11,0x10,0x11,0x14,0x17,0xfe,
0x1c,0x00,0x71,0x10,0x22,0x0c,0x04,0x04};
code unsigned char zi[32]={//做
0x10,0x20,0x12,0x20,0x12,0x20,0x22,0x24,
0x3f,0xfe,0x62,0x84,0xa2,0x44,0x22,0x44,
0x2f,0xc8,0x28,0xa8,0x28,0xa8,0x28,0x90,
0x28,0xa8,0x2f,0xa8,0x28,0x46,0x20,0x84};
code unsigned char L Y[32]={//图案数据
0x00,0x00,0x30,0x00,0x30,0x20,0x30,0x30,
0x30,0x18,0x30,0x0C,0x30,0x06,0x3F,0x7F,
0x3F,0x7F,0x00,0x06,0x00,0x0C,0x00,0x18,
0x00,0x30,0x00,0x20,0x00,0x00,0x00,0x00};
void main(void) //主入口函数
{
unsigned char i=0,j=0;
for(i=0;i<32;i++)
lhj[i]=L Y[i]; //将图案数据复制到显示缓存
while(1){
Displays(2); //显示图案约2秒
displaymovetb(lin,4,7); //将从"徐"开始的四个汉字从右向左移动
Displays(1); //等持约1秒
Display move(1,0,10);
Displays(1); //等待1秒
displaymovetb(0,lin,10); //达"靖"字以10的速度向上移动
displaymovetb(0,yang,10); //将"琪"字以10的速度向上移动
displaymovetb(0,Dian,10); //将"做"字以10的速度向上移动
displaymovetb(0,zi,10); //将"子"字以10的速度向上移动
displaymovetb(0,0,10); //以10的速度向上清空
Displays(1); //等待1秒
displaymovetb(1,L Y,10); //将"图案"以10的速度向下移动}
}
void display()//显示
{
unsigned char i,ia,j,tmp; //定义变量
DA TAOUT=0XFF; //置位高电平做准备
AB=0; //将行数据位清0，准备移位
for(i=0;i<16;i++){ //循环输出16行数据
SCK=0; //为行移位做准备
SCLT=0; //为列锁存做准备
for(ia=2;ia>0;){ //每行16个点，循环位移两个字节
ia--; //循环两次
tmp=~lhj[i*2+ia];
for(j=0;j<8;j++){ //循环两次，每次移一个字节，
SCLH=0; //为列移位做准备
DATA=tmp&0x01;
tmp>>=1; //将数据缓冲右移一位，为下次输出做准备
SCLH=1; //将DA TA上的数据移入寄存器
} //移入单字节结束
} //移入两个字节结束
DA TAOUT|=0X24;
//SCK=1;
//SCLT=1;
AB=1;
}
j=64;
while(j--);
SCK=0;
SCK=1; //将最后一行数据移出
}
void displayS(unsigned int timer) //指定时间扫描显示
{
unsigned char i;
while(timer--){ //当timer=1时，大约1秒时间
i=130;
while(i--)
display();
}
}
void displaymove(unsigned char *lp,unsigned char c,unsigned char timer)
{
unsigned char i=0,j=0,ia=0;
unsigned int tmp=0,timerc=0;
unsigned char tmp2[16];
c*=2;
for(i=0;i<16;i++)
tmp2[1]=0; //将缓冲区清0，
while(c){ //循环处理
if(lp!=0){
tmp=c%2;
for(i=0;i<16;i++){
tmp2[i]=lp[i*2+tmp]; //取半个汉字点阵数据，16字节
}
if(tmp)
lp+=32;
}
//--------------
tmp=8; //变量再次利用
while(tmp){ //循环8次，是将下一个字的前半部份的字节数据移入显示缓冲
ia=0; //做为点阵数组的元素
for(i=0;i<16;i++){//移动是16行同时移，因此要处理16个字节
lhj[ia]<<=1; //移当前显示缓冲的前半行字节
if(lhj[ia+1]&0x80)
lhj[ia]++;
ia++;
lhj[ia]<<=1; //移当前显示缓冲的后半行字节
if(tmp2[i]&0x80)
lhj[ia]++;
ia++;
tmp2[i]<<=1;
}
tmp--;
timerc=timer; //处理完16行，调用显示函数更新点阵
while(timerc--) //循环做为处理的速度，即移动的速度
display();
}
//----------
c--; //移完一半，进入下一半或下一个汉字，直到结束}
}
void displaymovetb(unsigned char din,unsigned char *lp,unsigned char timer) {
unsigned char i=0,j=0,ia=0;
unsigned int tmp=0,timerc=0;
if(din){ //判断移动方向，向下
ia=32; //要移入第一个汉字的数组元素
i=16; //行索引
while(i--){ //逐行处理
j=30;
while(j){
j--;
lhj[j+2]=lhj[j];
}
if(lp==0){
lhj[0]=0;
lhj[1]=0;
}
else{ //否则，取字数组处理
ia--;
lhj[1]=lp[ia];
ia--;
lhj[0]=lp[ia];
}
timerc=timer; //处理完16行，调用显示函数更新点阵
while(timerc--) //循环做为处理的速度，即移动的速度
display();
}
}
else{ //移动方向，向上
ia=0; //向上移动，移入汉字从低位开始
for(i=0;i<16;i++){ //处理16行
for(j=0;j<30;j++)
lhj[j]=lhj[j+2];
if(lp==0){
lhj[30]=0;
lhj[31]=0;
设计 题目 姓名 焦作大学机电 工程学院 中图分类号： 基于单片机的LED点阵显示 专业名称： 学生姓名： 导师姓名： 职称： 学号： 焦作大学机电工程学院 2012年12 月 毕业设计
中图分类号：密级： UDC：单位代码： 基于单片机的LED点阵显示 LED-based LCD display microcontroller design 姓名学制 专业研究方向 导师职称 提交日期答辩日期 焦作大学机电工程学院
焦作大学机电工程学院毕业设计摘要 摘要 单片机自70年代问世以来得到蓬勃发展，目前单片机功能正日渐完善:单片机集成越来越多资源，内部存储资源日益丰富，用户不需要扩充资源就可以完成项目开发，不仅是开发简单，产品小巧美观，同时抗干扰能力加强,系统也更加稳定，使得它更加适合工业控制领域，具有更加广阔的市场前景；提供在线编程能力，加速了产品的开发进程，为企业产品上市赢得宝贵时间。此外单片机具有性能高、速度快、体积小、价格低、稳定可靠、应用广泛、通用性强等突出优点。单片机的设计目标主要是增强“控制”能力，满足实时控制的需要。 本文的主要内容是掌握各种单片机的结构、接口、片上外设的特点，并用STC12C5410AD单片机的片上资源设计出适当的最小系统；并利用自行制作的单片机最小系统，完成一个简单应用（量程自动转换的电压表）的设计与软件及硬件设计制作，让读者掌握数字单片机最小系统的设计及单片机系统的应用方法。 关键字：单片机仿真器 LED点阵显示屏
Abstract MCU in modern life has been widely applied in the life of the very important position. It features becoming strong, involving various electronic applications. The work process for data collection, data processing and display, receiving terminals. Including specific control, display, A / D converter, level translation interface, such as personal computers. ADC0809 used to design 8-way data sampling, the use of MCS-51 microcontroller serial port to send and receive data. Show 8155, 75452, 7407 and in part by a LED digital display. Hardware design applications for electronic design automation tools, software design is modular programming method Key W ords: Single Chip Microcomputer Emulator LED dot matrix display
分类号 TP 单位代码 11395 密级公开学号 0605230 学生毕业设计（论文） 题目LED汉字显示 作者 院 (系) 能源工程学院 专业电气工程及自动化 指导教师 答辩日期2010年月日
毕业设计（论文）诚信责任书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业设计（论文）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人毕业设计（论文）与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。 论文作者签名: 年月日
LED汉字显示 摘要 目前，作为方便、快捷的信息显示方式，LED汉字显示的应用非常广泛。车站、银行、超市等大型公共场所的即时信息及广告的显示，无不应用LED汉字显示屏。在能源日渐危机以及信息日渐重要的今天，具有低耗能、频更新、易维护的LED汉字显示屏必将受到广泛的应用，其具有非常的发展前景。 本文从LED的发展及单片机的简单原理开始，深入的研究了基于AT89C51单片机16×16 LED汉字滚动显示屏的设计并运用Proteus软件的仿真和实现。主要介绍了LED汉字显示屏的硬件电路设计、汇编程序设计与调试、Proteus 软件仿真和实物制作等方面的内容，本显示屏的设计具有体积小、硬件少、电路结构简单及容易实现等优点。能帮助广大电子爱好者了解汉字的点阵显示原理，认识单片机的基本结构、工作原理及应用方法，并提高单片机知识技术的运用能力。 关键词：单片机 LED 点阵 Proteus仿真
单片机LED点阵显示方法与程序代码 点阵的接法有共阴和共阳两种（共阳指的是对每一行LED来讲是共阳）。 由于51单片机驱动能力有限，亮度不够，所以一般需要三极管驱动，下图为一个8X8点阵原理图，仅仅是仿真，如果需要接实物的话，加上三极管才足够亮。 显示的方法有两种： 1、逐列扫描方式。如下图所示，P1口输出列码决定哪一列能亮（相当于位码），P2口输出行码（列数据）决定列上哪些LED亮（相当于段码），能亮的列从左向右扫描完8列（相当于位码循环移位8次）即显示出一帧完整的图像。 2、逐行扫描方式，与逐列扫描调换，即P2口输出位码，P1口输出段码，扫描完8行显示出一帧图像。 以逐行扫描为例，从上图可以很明了的知道点阵的显示原理了（红色表示高电平，绿色表示低电平），当把扫描速度加快，人的视觉停留，看见的就是一幅图或一个字了，如下图所示。
一、行扫描静态显示， 用51单片机实现上图静态显示的程序如下： #include
项目名称：基于51单片机的LED点阵显示器 目录 一、项目介绍 (2) 1.1 项目背景 1.2 功能介绍 二、电路结构 (3) 三、实现模块 (5) 四、运行程序 (7) 一、项目介绍 1.1项目背景 当今世界，电子技术迅猛发展，点阵式显示器件作为现代信息显示的重要媒体，在金融证券、体育、机场、交通、商业、广告宣传、邮电电信、指挥调度、国防军事等许多领域中得到了广泛应用。因此点阵式显示器件的研制、生产也的到了迅速的发展，并逐步形成产业，成为光电子行业的新兴产业领域。目前，点阵式显示器件具体包括LED显示模块和LCD显示模块等。现在发展的LCD比较先进，LCD的优点较为明显，他体积小，容易控制，功能强，价格适宜，能够适应显示器的发展方向，因而在通信、家电、大屏幕投影等领域得到了越来越广泛的应用；随着社会经济的迅猛发展，工业生产逐渐实现了自动化，其中，设备的工
作状态和生产过程状态的显示与监控起到了非常重要的作用，对于那些需要显示的信息量不是很大，分辨率不是很高，又需要制造成本相对比较低的场合，使用大、小屏幕LED点阵显示器是比较经济适用的，他可以显示字符、数字、汉字和简单图形，可以根据需要使用不同字号、字型，显示亮度较高，并且对环境条件要求比较低。LED显示又可以分为单色显示和双色显示，可以按照需要的大小、形状和颜色进行组合，并用单片机控制实现各种文字或图形的变化，达到宣传和提示的目的。 1.2功能介绍 2本次设计的用单片机控制的显示电路使用比较简单，操作方便。它主要是通过一个8×8点阵来显示图案，通过不同的按键来选择控制图案的种类及显示方式。在通电以后，显示屏全亮，随后进入逐字显示状态。按下复位键K1，系统自动复位，显示diligent，随后进入待命状态。按键1、2、3、4分别控制不同的图案。另外，我们可以通k5键来控制字符移动速度的快慢。 二、电路结构 单片机最小系统设计 2.2.1 各部分具体电路 1 单片机的时钟电路 AT89C52单片机内部的振荡电路是一个高增益反向放大器，引线XTAL1和XTAL2分别是放大器的输入端和输出端。单片机内部虽然有振荡电路，但要形成时钟，外部还需附加电路。AT89C52的时钟产生方式有两种：内部时钟电方式和外部时钟方式。由于外部时钟方式用于多片单片机组成的系统中，所以此处选用内部时钟方式。 内部时钟方式：利用其内部的振荡电路在XTAL1和XTAL2引线上外接定时元件，内部振荡电路产生自激振荡。最常用的是在 XTAL1和XTAL2之间接晶体振荡器与电路构成稳定的自激振荡器，如图2-1电路所示为单片机最常用的时钟振荡电路的接法，其中晶振可选用振荡频率为6MHz的石英晶体，电容器一般选择30PF左右。
＃i nclude
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(); } }
单片机课程设计报告 —8×8 LED点阵屏显示“大”字 第一章设计内容及要求 (3) 第二章总体设计 (3) 2.1 系统框图.........................................................3、4 2.2 设计步骤 (4) 第三章各部分电路设计 (4) 3. 1 复位电路………………………………………………4 、5 3.2时钟电路……………………………………………5、 6 3.3显示电路.........................................................6、7 3. 4大字取模 (7) 3.5 LED 引脚连接方式..........................................8、9 3.6总体电路 (9) 第四章程序设计 (9) 4.1软件流图......................................................9、10 4.2大字的模 (10) 4.2主程序......................................................10、11 4.3 C51单片机开发工具：keil 4 Proteus使用方法...11、16 第五章仿真结果 (16)
第六章总结与体会................................................17、18 第七章参考文献 (18) 附录程序清单……………………………………………19、20 基于C51单片机的8×8 LED点阵屏汉字显示 一设计要求 1、设计一个8*8点阵LED电子显示屏 2、要求在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可静态显示一个大字。 二总体方案设计 2.1系统框图 根据设计要求与设计方案，硬件电路的设计框图如图1所示。硬件电路结构由8个部分组成：时钟电路、复位电路、按键接口电路、电源电路、点阵显示阳极电路、点阵显示阴极电路和8*8点阵显示电路。
项目名称：基于51单片机的LED点阵显示器 目录 一、项目介绍 (2) 1.1 项目背景 1.2 功能介绍 二、电路结构 (3) 三、实现模块 (5) 四、运行程序 (7) 一、项目介绍 1.1项目背景 当今世界，电子技术迅猛发展，点阵式显示器件作为现代信息显示的重要媒体，在金融证券、体育、机场、交通、商业、广告宣传、邮电电信、指挥调度、国防军事等许多领域中得到了广泛应用。因此点阵式显示器件的研制、生产也的到了迅速的发展，并逐步形成产业，成为光电子行业的新兴产业领域。目前，点阵式显示器件具体包括LED显示模块和LCD显示模块等。现在发展的LCD比较先进，LCD的优点较为明显，他体积小，容易控制，功能强，价格适宜，能够适应显示器的发展方向，因而在通信、家电、大屏幕投影等领域得到了越来越广泛的应用；随着社会经济的迅猛发展，工业生产逐渐实现了自动化，其中，设备的工作状态和生产过程状态的显示与监控起到了非常重要的作用，对于那些需要显示
的信息量不是很大，分辨率不是很高，又需要制造成本相对比较低的场合，使用大、小屏幕LED点阵显示器是比较经济适用的，他可以显示字符、数字、汉字和简单图形，可以根据需要使用不同字号、字型，显示亮度较高，并且对环境条件要求比较低。LED显示又可以分为单色显示和双色显示，可以按照需要的大小、形状和颜色进行组合，并用单片机控制实现各种文字或图形的变化，达到宣传和提示的目的。 1.2功能介绍 2本次设计的用单片机控制的显示电路使用比较简单，操作方便。它主要是通过一个8×8点阵来显示图案，通过不同的按键来选择控制图案的种类及显示方式。在通电以后，显示屏全亮，随后进入逐字显示状态。按下复位键K1，系统自动复位，显示diligent，随后进入待命状态。按键1、2、3、4分别控制不同的图案。另外，我们可以通k5键来控制字符移动速度的快慢。 二、电路结构 单片机最小系统设计 2.2.1 各部分具体电路 1 单片机的时钟电路 AT89C52单片机内部的振荡电路是一个高增益反向放大器，引线XTAL1和XTAL2分别是放大器的输入端和输出端。单片机内部虽然有振荡电路，但要形成时钟，外部还需附加电路。AT89C52的时钟产生方式有两种：内部时钟电方式和外部时钟方式。由于外部时钟方式用于多片单片机组成的系统中，所以此处选用内部时钟方式。 内部时钟方式：利用其内部的振荡电路在XTAL1和XTAL2引线上外接定时元件，内部振荡电路产生自激振荡。最常用的是在 XTAL1和XTAL2之间接晶体振荡器与电路构成稳定的自激振荡器，如图2-1电路所示为单片机最常用的时钟振荡电路的接法，其中晶振可选用振荡频率为6MHz的石英晶体，电容器一般选择30PF左右。
1 LED电子显示屏原理 1.1 L ED电子显示屏概述 LED电子显示屏（Light Emitting Diode Panel）是由几百--几十万个半导体发光二极管构成的像素点，按矩阵均匀排列组成。利用不同的半导体材料可以制造不同色彩的LED像素点。目前应用最广的是红色、绿色、黄色。而蓝色和纯绿色LED的开发已经达到了实用阶段。 LED显示屏是一种通过控制半导体发光二极管的亮度的方式，来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。 LED显示屏分为图文显示屏和条幅显示屏，均由LED矩阵块组成。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；而条幅显示屏则适用于小容量的字符信息显示。LED 显示屏因为其像素单元是主动发光的，具有亮度高，视角广、工作电压低、功耗小、寿命长、耐冲击和性能稳定等优点。因而被广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、 GAGGAGAGGAFFFFAFAF
银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。 LED显示屏的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高气候耐受性、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。 1.2 LED显示屏动态显示原理 LED点阵显示系统中各模块的显示方式：有静态和动态显示两种。静态显示原理简单、控制方便，但硬件接线复杂，在实际应用中一般采用动态显示方式，动态显示采用扫描的方式工作，由峰值较大的窄脉冲电压驱动，从上到下逐次不断地对显示屏的各行进行选通，同时又向各列送出表示图形或文字信息的列数据信号，反复循环以上操作，就可显示各种图形或文字信息。 点阵式LED汉字广告屏绝大部分是采用动态扫描显示方式，这种显示方式巧妙地利用了人眼的视觉暂留特性。将 GAGGAGAGGAFFFFAFAF
目录i 摘要 本文介绍了一款以单片机STC89C52的LED点阵显示屏系统的设计。该系统可实现宋体汉字的静态显示和动态特效显示。系统采用PC机作为上位机，上位机向单片机发送控制命令和上位机所存储的显示代码，STC89C52单片机接收并处理PC机的控制命令以及显示代码，由显示驱动模块驱动一个16×16分辨率的LED 点阵显示屏的扫描显示。上位机软件部分主要通过软件编写一个字模转换发送的界面；实现上位机与下位机的通信；控制部分主芯片是STC89C52，是系统的核心，再利用C语言编程下载实现对单片机各引脚的控制；LED点阵显示屏包括驱动电路和显示屏，74HC138译码器输出控制显示屏的行扫描，74HC573（八位数据锁存器）控制显示屏的列，由于人眼视觉的滞留现象，行列驱动电路通过动态控制便实现了汉字的显示。 关键词：STC89C52 LED点阵屏单片机74HC138 74HC573
ii 目录 ABSTRACT This paper introduced a system design of LED dot matrix display which based on a single-chip controller STC89C52 . The system can display Arial static and dynamic character effects display. System uses a PC as a PC, the PC sends control commands to the microcontroller and PC display code stored, STC89C52 microcontroller receives and processes the command and control of the PC display code, by the display driver module to drive a 16 × 16 resolution LED dot matrix display scan display. PC software software development, mainly through VB interface to send a font conversion; Between PC and the next crew of communication; controlling part of the main chip is STC89C52, is the core of the system, and then use the C programming language download each pin of the microcontroller to achieve control; LED dot matrix display includes a drive circuit and display, 74HC138 decoder output control display line scan, 74HC573 (eight data latches) control the display of the column, because the human visual retention phenomenon, the ranks driving circuit through the dynamic control will achieve a display of Chinese characters. Keywords: STC89C52 LED dot matrix display microcontroller 74HC138 74HC573
8X8 LED点阵显示技术 在8X8LED点阵上显示柱形，让其先从左到右平滑移动三次，其次从右到左平滑移动三次，再次从上到下平滑移动三次，最后从下到上平滑移动三次，如此循环下去。 电路原理图 图4.24.1 硬件电路连线
(1)．把“单片机系统”区域中的P1端口用8芯排芯连接到“点阵模块” 区域中的“DR1－DR8”端口上； (2)．把“单片机系统”区域中的P3端口用8芯排芯连接到“点阵模块” 区域中的“DC1－DC8”端口上； 程序设计容 (1)．8X8点阵LED工作原理说明 8X8点阵LED结构如下图所示
从图4.24.2中可以看出，8X8点阵共需要64个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上，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；因此要实现一根柱形的亮法，如图49所示，对应的一列为一根竖柱，或者对应的一行为一根横柱，因此实现柱的亮的方法如下所述： 一根竖柱：对应的列置1，而行则采用扫描的方法来实现。 一根横柱：对应的行置0，而列则采用扫描的方法来实现。
汇编源程序 ORG 00H START: NOP MOV R3,#3 LOP2: MOV R4,#8 MOV R2,#0 LOP1: MOV P1,#0FFH MOV DPTR,#TABA MOV A,R2 MOVC A,A+DPTR MOV P3,A INC R2 LCALL DELAY DJNZ R4,LOP1 DJNZ R3,LOP2 MOV R3,#3 LOP4: MOV R4,#8 MOV R2,#7 LOP3: MOV P1,#0FFH MOV DPTR,#TABA MOV A,R2 MOVC A,A+DPTR MOV P3,A DEC R2 LCALL DELAY DJNZ R4,LOP3
盛年不重来，一日难再晨。及时宜自勉，岁月不待人。 基于单片机的LED广告牌设计 班级电子2班姓名秦地学号0902214075 成绩 一、设计背景 LED显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕。它具有发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对室内外环境适应能力强等优点。并广泛的应用于公交汽车，码头，商店，学校和银行等公共场合的信息发布和广告宣传。LED 显示屏经历了从单色，双色图文显示屏到现在的全彩色视频显示屏的发展过程，自20世纪八十年代开始，LED显示屏的应用领域已经遍布交通、电信、教育、证券、广告宣传等各方面。 二、任务要求 设计一个简易的LED广告牌，用于显示自己的名字或其它个性信息。显示的字符用LED 发光二极管排列成固定形状，在控制电路驱动下各字符轮流循环点亮。或者用LED点阵显示，显示内容可更新。汉字一般是以点阵式方式存储的，如16×16,24×24点阵。汉字的字模其实是汉字字形的图形化。所谓16点阵字模，就是把汉字写在一个16×16的网格内，汉字的笔划通过某网格时该网格就对应1，否则该网格对应0，这样，每一网格均对应1或0，把对应1的网格连起来看，就是这个汉字。汉字就是这样通过字节表示其点阵存储在字形中的。为了方便查找所需要汉字的点阵，每个汉字都与一个双字节的内码相对应。通过汉字的内码可以计算出它的点阵起始字节。 三、整体设计方案 如图所示，本设计通过单片机来控制行列驱动器使LED显示屏显示出汉字，单片机选用AT89C52芯片，行驱动器采用74HC154的P0口，列驱动器选用74HC595芯片。该系统主要由AT89C52芯片、电源、行驱动器、列驱动器、16×64LED点阵5部分组成。
毕业设计（论文）文献综述 论文题目：基于单片机的LED点阵显示屏的设计 DESIGN OF LED DOT-MATRIX DISPLAY SCREEN BASED ON MCU 学生姓名：陈珂学号：0707070502102 二级学院名称：电子信息学院专业：电子信息工程 指导教师：黄暑娟职称：副教授 填表日期： 2011 年 2 月 20 日 浙江传媒学院教务处制 引言 随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到LED灯。在大型商场车站，地铁站以及各类办事窗口等越来越多的场所需要用LED点阵显示汉字或者图像。LED行业已成为一个快速发展的新兴产业，市场空间巨大，前景广阔。LED显示屏是利用发光二极管点阵模型或者像素单元组成平面的显示屏幕。不但拥有色彩丰富，组态灵活，能够适应室内外各种环境的特点，还具有发光效率高，使用寿命长的优势。LED显示屏经历了初期的不可更换显示内容，单色，双色的
图文显示到如今的可随时更换显示内容，全彩色的视频显示，历经发展，LED显示屏得到了广泛的应用和发展。 一、国内外研究发展现状 随着信息产业的高速发展，LED显示屏作为信息传播的一种重要手段成为现代信息化社会的一个闪亮标志。近年LED显示屏已广泛应用于室内外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所如银行、营业部、车站、机场、港口、体育场馆等信息的发布，政府机关政策、政令，各类市场行情信息的发部和宣传等。目前，对于那些需要显示的信息量不是很大，分辨率不是很高，又需要制造成本相对比较低的场合，使用大、小屏幕LED点阵显示器是比较经济适用的，它可以用单片机控制实现显示字符、数字、汉字和简单图形，可以根据需要使用不同字号、字型，根据不同的需求动态或静态显示。 LED显示屏（LED panel）是由几万-几十万个半导体发光二极管像素点均匀排列组成，是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。利用不同的材料可以制造不同色彩的LED像素点，目前应用最广的是红色、绿色、黄色，而蓝色和纯绿色LED的开发已经达到了实用阶段。 LED显示屏的发展可分为以下几个阶段： 第一阶段为1990年到1995年，主要是单色和16级双色图文屏。用于显示文字和简单图片，主要用在车站、金融证券、银行、邮局等公共场所，作为公共信息显示工具。 第二阶段是1995年到1999年，出现了64级、256级灰度的双基色视频屏。视频控制技术、图像处理技术、光纤通信技术等的应用将LED显示屏提升到了一个新的台阶。LED显示屏控制专用大规模集成电路芯片也在此时由国内企业开发出来并得以应用。 第三阶段从1999年开始，红、纯绿、纯蓝LED管大量涌入中国，同时国内企业进行了深入的研发工作，使用红、绿、蓝三原色LED生产的全彩色显示屏被广泛应用，大量进入体育场馆、会展中心、广场等公共场所，从而将国内的大屏幕带入全彩时代。 具体的说，LED显示屏目前的发展现状如下：
-14- 引言 随着社会的发展，LED显示户外广告是 目前一种重要的广告形式。LED显示具有功耗 低、寿命长、清晰度高的特点，随着广告内容 的多样化，对LED显示的要求也越来越高。数 码管显示是LED显示的最基本功能，但是其只 能通过各个段位来实现10位数字和少量字母的 显示，一般适用于纯数字显示领域。LED显示 屏是由多个发光二极管组成显示屏幕，通过控 制二极管的亮灭来对内容进行显示，能够实现 对图形、文字、视频等多种信息的显示。 一、单片机的选择 单片机又被称作单片微控制器，它是系统 控制和设计的核心。单片机的选择非常重要， 选择合适的单片机不仅能够提高所设计系统的 性能、简化外围电路和程序的设计，而且能 够降低设计的成本，使所设计的系统更具有实 际意义。本文采用功耗低、I/O口资源丰富、 价格便宜的AVR系列单片机中的ATmega16作为 显示系统控制的核心。针对LED显示系统的特 点，本文选择ATmega16单片机的原因主要有： (1)性能高，功耗低。ATmega16的高速数 据吞吐率很好的解决了功耗和处理速度之间的 矛盾，对于太阳能光伏系统来说，因为产生的 电能非常宝贵，因此功耗小的控制器能为系统 节省更多的能源。 (2)I/O口资源丰富，且功能多样。ATmega16 具有三十二个I/O口，在这些I/O口中，PA口具 有10位精度的ADC，可对单端输入电压进行采 集。本系统需要对多路模拟信号进行采集，利 用ATmega16可以方便的进行数据采集，不必再 进行另外的电路设计，简化了电路。 (3)能够通过对相关定时器的简便的设置 实现PWM波信号的产生和调节。ATmega16有两 个8位和一个16位的定时计数器，可以通过简 单的指令产生频率、相位和占空比可调的PWM 信号，且具有多种PWM信号模式，能够满足不 同的需求。 (4)与Protues硬件仿真软件具有很好的 兼容性。通过Code Vision AVR编译的应用在 Protues中的程序，能够通过编译器直接下载 的单片机中使用，方便了系统的调试。 图1 8×8点阵显示屏内部结构图 二、LED显示原理 LED数码管和点阵显示屏显示的基本原理 都是通过控制发光二极管的亮灭，来形成不同 的字形或者图案。对于点阵显示屏来说，因为 其彩色显示的需要，有时候需要对发光二极管 的颜色进行控制。点阵显示屏的发光二极管数 基于单片机的LED显示系统设计 中山市技师学院 李 威 【摘要】LED显示作为一种重要的数字化显示方式，从起初的纯数字显示功能发展到目前的图像、视频等多种媒体显示功能，给人们带来了完美的视觉享受。本文在对单片机选型的基础上，阐述了LED显示的原理，并且针对LED点阵显示屏，设计了以ATmega16单片机为核心的LED显示控制系统。该系统主要的优点是功耗小、成本低且工作速率快，非常适合室外多媒体和产业化的要求。 【关键词】LED显示；ATmega16；单片机 量较多，因此显示原理也比较复杂，如图1所 示是共阳极LED显示屏的内部结构图。点阵显 示屏一般具有多个LED发光二极管，不能直接 通过单片机的I/O口来控制其亮灭，一般都采 用动态扫描的方法，对点阵进行逐行或者逐列 的控制。对于共阳型的点阵来说，根据要显示 的字形，设置每一行和每一列的数据，从第一 行第一列开始，先对应第一行二极管的亮灭送 出列数据并锁存，然后选通第一行，送行数 据，延迟一段时间后送行数据00H;然后选通第 二行，采取相同的方法来控制二极管亮灭，直 至8行扫描结束，然后重复扫描。因为扫描的 速度非常快，由于人眼的余辉效应，就可以再 显示屏上看到稳定显示的字形。 三、系统硬件电路设计 本系统采用ATmega16单片机作为显示控 制的核心，采用8×8点阵单色点阵显示屏来进 行显示，同时系统还包括行驱动器、列驱动器 以及相关电源电路。系统的整体框图如图2所 图2 系统整体设计框图 图3 晶振电路图 1.ATmega16单片机最小系统设计 单独的一个单片机是不能发挥其控制作用 的，只有通过相关辅助电路的设计，使其构成 一个最小系统，才能发挥其强大的微控制器功 能。 (1)晶振电路的设计 ATmega16单片机内部具有RC振荡电路，可 实现四种振荡频率。但是内置振荡电路产生的 振荡信号不是很准确，因此在某些对振荡频率 要求比较高的情况下，例如定时器准确定时等 情况，一般都采用外部振荡电路为单片机提供 振荡频率。一般在外部晶振电路设计中，都要 求接22pF左右的电容。其电路图如图3所示。 (2)复位电路设计 对于ATmega16单片机来说，其内部已经设 置了上电复位，通过对相应熔丝位的控制，可 以实现对复位时间长短的控制，因此单片机外 部的复位电路设计就简化了许多，具体做法是 在外部接一个上拉电阻R 到VCC，本文选择10K 的上拉电阻。 本文设计的复位电路图如图4，在设计的 过程中，为了增加电路的可靠性，一般会增加 一个滤波电容来实现消除杂波和干扰的功能， 本文采用增加一个0.1uF的电容。电路中的二 极管D3(1N4148)的主要有两个主要功能：功能 一是当系统突然断电后，将上拉电阻短路，同 时使滤波电容C 实现快速放电，当系统再次通 电时，保证复位的有效性；功能二是系统在复 位时将其输入电压限制在VCC±0.5V之间。本 课题采用按键方式进行复位，当单片机正常工 作时，按下复位开关，由于电路的设计复位脚 输入相应的低电平信号，对系统进行复位。 图4 最小系统复位电路设计 (3)电源电路设计 AVR单片机最常用的是5V与3.3V两种电 压。本线路以开关切换两种电压，并且以双 色二极管指示(5V时为绿灯，3.3V时为红灯)。 二极管D1防止用户插错电源极性。D2可以允许 用户将电压倒灌入此电路内，不会损坏1117－ ADJ，系统电源电路如图5所示。 图5 电源电路设计图 1117-ADJ的特性为1脚会有50uA的电流输 出，1-2脚会有1.25V电压。利用这个特点，可 以计算出要求得出输出电压： 当SW开关打向左边时，R6上的电流为 1.25/0.33=3.78ma。R8上的电流为1117-ADJ1脚 电流加上R6上的电流，即0.05+3.78=3.83ma。 可以计算得R8上的电压为3.84V。于是得出 VCC=1.25+3.83=5.08V。误差在2%以内。 当SW开关打向右边时，R6上的电流为 1.25/0.62= 2.02ma。R8上的电流为1117-ADJ1脚 电流加上R6上的电流，即0.05+2.02=2.07ma。 可以计算得R8上的电压为2.07V。于是得出 VCC=1.25+2.07=3.32V。误差在1%以内。
51单片机的LED点阵屏设计 1 引言 点阵显示是集微电子技术、计算机技术、信息处理于一体的新型显示方式。由于其具有色彩鲜艳，动态范围广，亮度高，寿命长，工作稳定可靠等优点。目前大多数的公交车招牌都是采用固定的板块显示，显示的信息量少，内容固定，修改站点信息比较麻烦，不能快速、便捷的更新站点信息。本文提出一种方案，采用LED点阵显示模块，克服了上述缺点，不仅可以静态的显示公交车站点信息，而且也可以通过动态滚动，从而增加信息显示的容量。为了醒目，还可以产生诸如闪动、滚动等显示效果。 1.1 车内显示器的发展现状 随着电子技术和计算机控制技术在客车上的日益广泛的应用，客车内的路牌显示器也经历了从灯光路牌、翻板式电子模块路牌、CRT显示、LCD液晶显示和LED 点阵显示等几种发展类型；显示信息也从固定内容发展到任意内容的多种显示方式；对显示信息的编辑、修改，也由遥控键盘有线通讯模式发展到用计算机编辑文字，在经专用无线控制器将其发射到各站点的通讯模式。以后的发展趋势是卫星定位系统站点显示器，客车内站牌显示器由天线、卫星定位模块、微处理器、LED点阵驱动电路、LED点阵站牌和电可擦写存储器构成。 目前在客车内广泛的显示器由LED点阵显示器和LCD液晶显示器，还有部分CRT 显示器，由于CRT显示器耗电量多、体积较大，且本质量较重，与LED点阵显示器和LCD液晶显示器相比，已处于下风，目前LED和LCD显示器成为现代人们选择之一，它们各有优缺点。LCD液晶显示器具有图像清晰、体积小、功耗低等优点，但它的成本高、亮度低、寿命短、可视距离和角度很有限。而LED显示屏具有亮度高、故障低、能耗少、使用寿命长、显示内容多样、显示方式丰富等优点。 1.2 LED点阵显示系统 点阵显示是集微电子技术、计算机技术、信息处理于一体的新型显示方式。由于其具有色彩鲜艳，动态范围广，亮度高，寿命长，工作稳定可靠等优点。目前大
毕业设计（论文）题目： 院 (系)： 专业： 姓名： 学号： 指导教师：
毕业设计（论文）任务书
近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用正在不断地走向深入，由于它具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此特别适合于与控制有关的系统，越来越广泛地应用于自动控制，智能化仪器，仪表，数据采集，军工产品以及家用电器等各个领域，作为微型机的一个主要分支，单片机在结构上的最大特点是把CPU、RAM和ROM 存储器、定时器和多种I/O接口电路集成在一块超大规模集成电路芯片上。从它的组成和功能来看，一块单片机芯片其实就是一台计算机。 本次设计是采用MSC-51单片机来设计的四位数计算器, 采用C语言进行程序编写实现计算器功能。外接4X4的键盘，通过键盘扫描来完成输入数的控制，利用驱动电路使数值与结果在七段共阴极数码管上正常显示，并设有清零键可随时完成计算与显示的清零。计算器将完成的0至9999整数的一次加/减/乘/除运算。 执行过程如下： 开机即显示0，等待键入数值，当输入数字，将通过数码管显示出来，在输入＋、-、*、/运算符之后，计算器在内部执行数值转换和存储，并等待再次输入数值，当在键入数值后将显示键入的数值，按等号就会在数码管上显示运算结果。 关键字：单片机计算器键盘扫描程序
n recent years, as computer penetration in the social field and large-scale development of integrated circuits, microcontroller applications are continually deepening, because of its powerful function, small size, low power consumption, cheap, reliable, easy to use, etc. therefore particularly suitable for systems with control of more and more widely used in automatic control, intelligent instruments, meters, data acquisition, military products and home appliances fields, As one of the main branch of microcomputer, microcontroller in the structure of the biggest feature is the CPU, RAM and ROM memory, timer and multiple I / O interface circuit integrated on a VLSI chip. The composition and function from its point of view, a single chip is actually a computer. This design is the use of MSC-51 microcontroller to design the four-digit calculator, using C programming language to achieve calculator functions. 4X4 external keyboard, the keyboard scan to finish by the number of control values and make the drive circuit to the cathode results in a total of seven-segment digital tube display properly, and has cleared at any time to complete key calculation and display clear. Calculator to complete an integer from 0 to 9999 plus / minus / multiply / divide. Implementation of the process is as follows: Power is displayed 0, waiting type value, when the input numbers, will come out through the digital display, the input +,-,*,/ operator, the calculator in the internal implementation of the numerical conversion and storage, and wait for the re-enter the value, when Type the value in the type of value will be displayed by an equal sign will be displayed in the digital control operation results. Key words: SCM calculator keyboard scan C language
基于单片机的LED显示屏控制电路设计 时间：2018-10-12 07:50:57 来源：现代电子技术作者：李秀忠 LED显示屏广泛应用于工矿企业、学校、商场、店铺、公共场所等进行图文显示，广告宣传，信息发布。本文设计一种由4个16×16点阵LED模块组成的显示屏，由单片机作控制器，平滑移动显示任意多个文字或图形符号，本电路可级联扩展实现由任意多个16×16点阵LED模块组成的显示屏。 1 电路设计 控制电路由AT89C51单片机作控制器，显示屏由4个16×16点阵LED模块组成，每个16×16点阵LED模块由4个8×8点阵LED模块组成，用户可根据需要扩展增加任意多个16×16点阵LED模块。8×8点阵LED模块结构如图1所示，共8行8列，每个发光二极管放置在行线和列线的交叉点上，共64个发光二极管。当某一列为高电平，某一行为低电平时，则对应的发光二极管点亮。 单片机P3．0引脚接串入并出移位寄存器74LS164(U10>的串行数据输入端，8个 74LS164(U10～U17>级联，P3．1引脚接8个74LSl64的时钟脉冲输入端；8个74LS164分别接8个锁存器74LS373(U18～U25>，8个锁存器的数据输出端接4个16×16点阵LED模块的行线，每个16×16点阵LED模块的行线是独立控制的。P1．O接8个 74LS164(U2～U9>的时钟脉冲输入端，P1．1接U2、U4、U6、U8的串行数据输入端，每两个74LSl64(U2和U3，U4和U5，U6和U7，U8和U9>级联；U2～U9的并行数据输出端接4个16×16点阵LED模块的64条列线。P1．2接所有74LSl64的清0端， P1．3接锁存器的锁存控制端。设计完成的电路如图2所示。