Led点阵广告牌设计显示原理及控制方式分析

电气与信息工程系课程设计任务书教研室主任（签名）系（部）主任（签名）年月日课程设计评定意见设计题目：LED点阵广告牌设计学生姓名：王金涛专业电力系统自动化班级电力09-9-(1)评定意见：评定成绩：指导教师（签名）：年月日评定意见参考提纲：1.学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。

2.学生的勤勉态度。

3.设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。

摘要本设计使用AT89C51系列高速单片机作为主控制模块，利用简单的外围电路来驱动16×16的点阵LED显示屏。

利用AT89C51系列高速单片机本身强大的功能，可以很方便的实现单片机与PC机间的数据传输及存储，并能利用软件方便的进行显示内容的多样变化，另一方面点阵显示广告牌广泛的应用于医院、机场、银行等公共场所，所以本设计具有很强的现实应用性。

本LED显示广告牌能够以动态扫描的方式同时显示4个16×16点阵汉字，并能通过上位机软件修改显示内容和显示效果等等。

把字符内码存储在空闲的单片机程序存储器空间，使本LED显示系统能掉电存储1024个字符。

设计中采用了SPI接口的GB2312标准字库，支持所有的国标字符和ASCII标准字符的显示。

因为采用串行传输方式，使本系统的可扩展性得到提升，便于多个显示单元的级联。

本文从LED的显示原理入手，详细阐述了LED动态显示的过程，以及硬件电路的设计、计算和软件的算法。

关键词：动态显示；单片机；点阵字库目录1 LED概述 (1)1.1 LED电子显示屏概述 (1)2 显示原理及控制方式分析 (2)2.1 LED点阵模块结构 (2)2.2 LED 动态显示原理 (3)2.3 LED常见的控制方式 (4)3 系统硬件概述 (5)3.1单片机简介 (5)3.1.1 单片机概念 (6)3.1.2 单片机的发展史 (6)3.1.3单片机的特点 (7)3.1.4主控单片机的接口说明 (7)3.2 74HC138译码器 (8)3.3 16×16LED点阵显示制作 (9)3.3.1 16×16LED点阵的内部结构及工作原理 (9)3.3.2 用8×8LED点阵构成16×16LED点阵 (10)3.4 LED显示驱动电路 (11)4 字模生成 (13)4.1 字模简介 (13)4.1.1 LED显示屏领域字模实现技术 (13)4.1.2 软件控制系统字模提取的分析与设计 (13)4.2 字模存储技术 (14)4.3 字库生成 (15)5软件设计 (16)5.1 程序设计总体思路和结构 (16)5.1.1 程序设计总体思路 (16)5.1.2 程序流程图 (16)5.2 各模块程序设计 (17)5.2.1 系统初始化程序： (17)5.2.2 LED动态显示 (18)5.2.3 字符显示的原理 (19)5.3系统功能测试 (19)5.3.1 单元模块电路测试 (19)5.3.2 系统整体功能测试 (19)总结 (21)致谢 (22)附录A (23)附录B (24)参考文献 (34)1 LED概述1.1 LED电子显示屏概述LED（Light Emitting Diode），发光二极管，简称LED，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。

LED点阵的显示原理概述：本文档由月月鸟电子淘宝店整理，适用于月月鸟电子淘宝店LED点阵模块以及市面上一些其它普通的点阵模块。

本文主要讲述LED点阵的显示原理。

适合初学者掌握LED点阵显示的基本原理，为后面的学习打下基本的理论基础。

本篇文档不涉及具体的硬件设计和软件设计，相关硬件设计和软件设计请参考赠送资料当中相关资料。

LED的显示原理一、LED一、在了解LED点阵原理之前，我们先了解一下单个LED发光原理。

LED（发光二极管）只能往一个方向导通（通电），叫作正向偏置（正向偏压），当电流流过时，电子与空穴在其内复合而发出单色光，这叫电致发光效应，而光线的波长、颜色跟其所采用的半导体材料种类与掺入的元素杂质有关。

具有效率高、寿命长、不易破损、开关速度高、高可靠性等传统光源不及的优点。

上图是单个LED经常被使用的原理图。

从图中可以看出，LED的阳极经过电阻接到5V电压上，阴级接地。

因为二极管的正向导通，所以必须加正向电压到LED两端并且电压大于LED的压降即可令LED 导通发光。

一般LED的压降在1.5-2V的范围之内。

LED点阵的显示原理二、二、LED了解了LED的发光原理之后，现在了解LED点阵，先看一下LED点阵的结构从结构图中，我们可以看出其实一个8x8点阵是由64个独立的LED组成。

另外，一行的8个LED的阳极接到了一起，一列8个LED 的阴极接在了一起。

运用刚才我们讲述单个LED点亮的原理。

便可以很容易分析出LED点阵的显示原理。

假设我们现在要亮第一行的第一个灯。

就需要给R1高电平，C1低电平，让第一行第一个LED处于正向导通。

以此类推，如果需要亮一行灯，那么就需要给一个行信号（R1-R8）高电平。

列信号（C1-C8）低电平。

另外，点阵为了可以显示字符或者其他图形，就需要对每一行分别设置哪几个灯亮。

因此点阵会是逐行扫描，也就是说点阵会先点亮第一行的灯，然后第二行,第三行。

如此循环。

由于人类的视觉暂留现象，将感觉到8行LED是在同时显示的，这样便可以显示具体的字符了。

led广告牌原理
LED广告牌是一种使用LED灯珠（Light Emitting Diodes）作
为显示单元的广告媒体。

它的工作原理可以简单概括为电能转化为光能。

LED灯珠是一种电子半导体器件，当电流通过时，会发光。

LED广告牌中的LED灯珠被组织成一个个像素点，通过调节
每个像素点的亮度和颜色来显示图像和文字。

一个LED广告
牌通常由多个模块组成，每个模块上都布有许多个LED灯珠。

这些LED灯珠通过电路连接到主控制器，主控制器负责接收
和解码要显示的内容，并将相应的信号发送给每个像素点的LED灯珠。

LED广告牌的主控制器通过电源为LED灯珠提供所需的电能。

LED灯珠的发光光谱可以通过人为控制来调节，常见的颜色
有红、绿、蓝三种基本颜色，通过不同的亮度和颜色组合可以得到各种颜色的显示效果。

LED广告牌的亮度和清晰度取决于LED灯珠的质量和数量。

高质量的LED灯珠具有较高的亮度和较低的能耗，能够显示
出更清晰、更鲜艳的画面。

而LED灯珠的数量越多，像素点
越密集，显示效果越细腻。

LED广告牌相比传统的广告牌具有很多优势，如亮度高、能
耗低、寿命长、颜色鲜艳、安装灵活等。

随着LED技术的不
断成熟和进步，LED广告牌在室内外广告领域的应用越来越
广泛。

led点阵滚动显示原理
Led点阵滚动显示的原理是通过控制各个LED灯的亮灭来显
示出特定的图像或文字。

在点阵显示屏上，每个LED灯都代
表一个像素点，通过同时开启或关闭多个LED灯，可以组合
成不同的形状和图案。

滚动显示是通过逐个像素点的变化来实现的。

首先，需要将要显示的文字或图像通过编程转化为一个个点阵的位图，其中每个点代表一个LED灯的亮灭状态。

然后，通过定时器或者其
他时钟信号，控制LED灯按照一定的顺序进行刷新。

具体的滚动显示过程如下：首先，显示屏幕上的LED点阵全
部熄灭；然后，按照事先设定好的顺序，逐个点亮LED灯，
形成一个移动的图像或文字；接着，根据设定的显示速度和滚动方向，将已显示的LED灯逐个熄灭，并同时点亮下一个需
要显示的LED灯，如此循环往复，直至显示完整个图像或文字。

通过不断地重复上述的点亮和熄灭过程，使得LED点阵显示
屏上的图像或文字能够以滚动的方式连续变化，从而实现了滚动显示效果。

需要注意的是，在滚动显示的过程中，需要保持刷新频率足够高，以确保人眼不能察觉到每个LED灯的亮灭变化，从而产
生流畅的滚动效果。

此外，还需要合理设计点亮和熄灭的顺序，以及滚动的速度和方向，以适应不同的显示要求和观看效果。

8X8 LED点阵显示原理与应用LED点阵显示屏广泛应用与汽车报站器，广告屏等。

8X8 LED点阵是最基本的点阵显示模块，理解8X8 LED点阵的工作原理就可以基本掌握LED点阵显示技术。

一、LED点阵显示的基本原理8X8点阵LED结构如下图所示:列〔阴极）紅1 2 3 4 5 6 7 8从图中可以看出，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；要实现显示图形或字体，只需考虑其显示方式。

通过编程控制各显示点对应LED阳极和阴极端的电平，就可以有效的控制各显示点的亮灭。

例如：要实现一根柱形的亮法，如图所示，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。

二、实例应用1、在8X8 LED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。

分析：此任务是比较简单的，最基础的LED点阵显示应用。

只需设置显示的起始地址（即起始状态），列出LED行扫描、列扫描的顺序输出，再设置一个延时即可循环显示。

源程序:#include <AT89X52.H>unsigned char code taba[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f}; // 行扫描显示编码unsigned char code tabb[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80}; //列扫描显示编码void delay(void)// 设置延时{ unsigned char i,j;for(i=10;i>0;i--) for(j=248;j>0;j--);}void delay1(void){ unsigned char i,j,k;for(k=10;k>0;k--) for(i=20;i>0;i--) for(j=248;j>0;j--);}void main(void){unsigned char i,j;while(1){ for(j=;j<3;j++)//从左向右三次{ for(i=0;i<8;i++) {P3=taba[i]; P1=0xff;delay1();} }for(j=0;j<3;j++) //从右向左三次{for(i=0;i<8;i++){P3=taba[7-i];P1=0xff;delay1();}}for(j=0;j<3;j++) //从上向下三次{ for(i=0;i<8;i++) { P3=0x00; P1=tabb[7-i]; delay1();}}for(j=0;j<3;j++) //从下向上三次{ for(i=0;i<8;i++) { P3=0x00; P1=tabb[i]; delay1();}}}}2、数字0－9 点阵循环显示分析：重点是数字0－9 点阵显示代码的形成：如下图所示，假设显示数字“ 0”1 2 3 4 5 6 7 8••••••••••••••••00 00 3E 41 41 41 3E 00因此，形成的列代码为OOH, OOH, 3EH, 41H, 41H, 3EH, OOH, 00H;只要把这些代码分别送到相应的列线上面，即可实现“ O”的数字显示。

led点阵显示屏工作原理
LED点阵显示屏是一种使用LED灯珠组成像素点的显示设备，可以显示文字、图像和动态效果。

它是由许多个LED灯珠组
成的矩阵，每个LED灯珠充当一个像素点。

LED点阵显示屏的工作原理是通过控制每个LED灯珠的亮灭
状态来显示图像。

每个像素点都有一个控制器，控制器通过电信号控制LED灯珠的开关状态。

当需要显示某个像素点时，
相应的控制器发送控制信号，使对应的LED灯珠点亮，而其
他灯珠则保持熄灭状态。

通过不同的LED灯珠亮灭组合，可
以显示出不同的图案和文字。

LED点阵显示屏通常采用的是逐行扫描的方式进行显示。

当
需要显示一行像素点时，控制器按照预设的规律依次发送控制信号，点亮该行的LED灯珠。

然后快速切换到下一行，再次
发送控制信号。

通过不断重复这个过程，整个屏幕的像素点逐行点亮，最终形成完整的图案。

此外，LED点阵显示屏还需要外部的控制电路来生成控制信号。

通常使用的是微控制器或专门的驱动芯片，通过编程控制LED灯珠的亮灭状态。

控制信号可以通过串行通信或并行通
信的方式传输到控制器。

总的来说，LED点阵显示屏通过控制LED灯珠的亮灭状态来
显示图案和文字。

通过逐行扫描的方式进行显示，并使用控制电路生成相应的控制信号。

这样就能够实现LED点阵显示屏
的工作原理。

LED点阵显示屏设计简介LED点阵显示屏广泛应用于室内和室外的广告牌、交通信号灯、数字时钟等场合。

它由多个LED灯组成的二维阵列，可以显示文字、图形、动画等内容。

本文将介绍LED点阵显示屏的设计原理、硬件组成和软件控制。

设计原理LED点阵显示屏的设计原理基于LED〔Light Emitting Diode〕发光二极管技术。

它通过控制LED灯的亮灭来实现信息的显示。

在LED点阵显示屏中，每个LED灯都是点阵的一个元素，通过适当的排列组成二维阵列。

每个LED灯可以分别控制其亮度和颜色，从而实现文字、图形和动画的显示。

硬件组成LED点阵显示屏的硬件组成主要包括LED灯、控制电路、电源和外壳。

LED灯LED点阵显示屏所使用的LED灯可以是单色LED或多色LED。

单色LED通常只能发出单一颜色的光，多色LED那么可以发出多种颜色的光。

在设计LED点阵显示屏时需要根据实际需求选择适合的LED灯。

控制电路控制电路是LED点阵显示屏的核心局部，它负责接收来自软件的控制信号，并通过对LED灯的控制来实现信息的显示。

常见的控制电路包括驱动芯片和控制模块。

驱动芯片负责将控制信号转化为对LED灯的驱动信号，控制模块那么负责提供控制信号。

电源LED点阵显示屏需要稳定的电源来正常工作。

电源可以使用交流电源或直流电源，需要根据实际情况选择适宜的电源类型。

同时，还需要考虑电源的容量和可靠性，以确保LED点阵显示屏能够正常工作。

外壳LED点阵显示屏通常需要在室内或室外使用，因此需要选择适宜的外壳来保护LED灯和控制电路不受环境影响。

外壳应具有防水、防尘、耐高温、抗冲击等特性，以确保LED点阵显示屏的正常工作。

软件控制LED点阵显示屏的软件控制主要包括显示内容的编辑和控制信号的发送两局部。

显示内容的编辑显示内容的编辑通常通过计算机或专用软件完成。

用户可以通过编写文本、图形和动画等内容来定义显示的内容，并将其转化为控制信号发送给LED点阵显示屏。

LED点阵及LED显示器显示原理
随着LED产品应用领域的不断壮大，要求生产更为直接和方便的LED显示器件。

因而出现了数码管、字符管、电平管、LED点阵等多种LED显示器。

不管显示器的结构怎么变，它的核心部件仍然是发光半导体芯片。

例如一个8*8的点阵是由64个发光二极管按一个规律组成的，如图
如图所示的发光二极管，行接低电平，列接高电平，发光二极管导通发光WWW
（Sosoledcom）。

及led照明显示原理人眼的亮度感觉不会因光源的消失而立即消失，要有一个延迟时间，这就是视觉的惰性。

视觉惰性可以理解为光线对人眼视觉的作用、传输、处理等过程都需要时间，因而使视觉具有一定的低通性。

实验表明，当外界光源突然消失时，人眼的亮度感觉是按指数规律逐渐减小的。

这样当一个光源反复通断，在通断频率较低时，人眼可以发现亮度的变化；而通断频率增高时，视觉就逐渐不能发现相应的亮度变化了。

不致于引起闪烁感觉的最低反复通断频率称为临界闪烁频率。

通过实验证明临界闪烁频率大约为24Hz。

因此采用每秒24幅画面的电影，在人看起来就是连续活动的图象了。

同样的原理，日光灯每秒通断50次，而人看起来却是一直亮的。

由于视觉具有惰性，人们在观察高于临界闪烁频率的反复通断的光线时，所得到的主观亮度感受实际上是客观亮度的平均值。

LED点阵是由发光二极管排列组成的显示器件,在我们日常生活的电器中随处可见，被广泛应用于汽车报站器，广告屏等。

特别是它的发光类型属于冷光源，效率及发热量是普通发光器件难以比拟的，它采用低电压扫描驱动，具有：耗电少、使用寿命长、成本低、亮度高、故障少、视角大、可视距离远、规格品、可靠耐用、应用灵活、安全、响应时间短、绿色环保、控制灵活种等特点。

一、LED 显示原理
以简单的8X8点阵为例，它共由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，当对应的某一行置1电平，某一列置0电平，则相应的二极管就亮；
一般我们使用点阵显示汉字是用的16*16的点阵宋体字库，所谓16*16，是每一个汉字在纵、横各16点的区域内显示的。

也就是说用四个8*8点阵组合成一个16*16的点阵。

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led点阵原理
LED点阵是通过许多微小的灯泡（称为LED）排列在一个密集的点阵矩阵中来显示图像或文字的一种显示技术。

LED点阵通常由多行多列的LED灯组成，每个LED灯都可以独立控制。

LED点阵的原理是利用人眼的视觉暂留效应。

人眼感知到连续的光线时，会产生视觉上的持续亮度效果。

通过控制不同的LED灯点亮和熄灭的时间和顺序，可以在人眼中形成所需的图像或文字。

在LED点阵中，每个LED灯都有两个端子，分别为正极（Anode）和负极（Cathode）。

通常，点阵的行是通过连接所有LED的正极来控制的，而列则是通过连接所有LED的负极来控制的。

为了控制LED点阵显示特定的图像或文字，需要使用一个适当的驱动电路。

驱动电路可以通过模拟或数字控制信号来控制LED点阵的行和列，从而点亮或熄灭特定的LED灯。

通过适当的编码和控制信号，可以实现动态的图像或文字显示效果。

LED点阵具有较低的功耗和较长的寿命，因此在许多应用中得到广泛应用。

它们常见于电子设备、时钟、电子游戏机和广告牌等产品中。