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电子系统综合设计与训练系部：工业中心项目：LED点阵显示屏班级：D自集成111班姓名：万文强（第4组）指导老师：杨老师时间：6月10日-7月12日前言LED是发光二极管英文Light Emitting Diode 的简称，是六十年代末发展起来的一种半导体显示器件，七十年代，随着半导体材料合成技术、单晶制造技术和P-N结形成技术的研究进展，发光二极管在发光颜色、亮度等性能得以提高并迅速进入批量化和实用化。
进入八十年代后，LED在发光波长范围和性能方面大大提高，并开始形成平板显示产品即LED显示屏。
LED电子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。
它是集微电子技术、光电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的显示系统，是目前国际上极为先进的显示媒体。
由于它具有发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富、工作性能稳定以及对室内室外环境适应能力强等优点而日渐成为显示媒体中的佼佼者。
在我国改革开放之后，特别是进入90年代国民经济高速增长，对公众场合发布信息的需求日益强烈，LED显示屏的出现正好适应了这一市场形势，因而在LED 显示屏的设计制造技术与应用水平上都得到了迅速的提高，生产也得到了迅速的发展，并逐步形成产业，成为光电子行业的新兴产业领域。
LED显示屏经历了从单色、双色图文显示屏，到图像显示屏的发展过程。
LED电子显示屏是由几万--几十万个半导体发光二极管像素点均匀排列组成。
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。
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。
51单片机驱动LED点阵扫描显示C语言程序LED点阵屏发光亮度强，指示效果好，可以制作运动的发光图文，更容易吸引人的注意力，信息量大，随时更新，有着非常好的广告和告示效果。
笔者此处就LED点阵屏动态扫描显示作一个简单的介绍。
1、LED点阵屏显示原理概述图1-1为一种8x8的LED点阵单色行共阳模块的内部等效电路图，对于红光LED其工作正向电压约为1.8v，其持续工作的正向电流一般10ma左右，峰值电流可以更大。
如下图，当某一行线为高电平而某一列线为低时，其行列交叉的点就被点亮，当某一行线为低电平时，无论列线如何，对应的这一行的点全部为暗。
LED点阵屏显示就是通过一定的频率进行逐行扫描，数据端不断输入数据显示，只要扫描频率足够高，由于人眼的视觉残留效应，就可以看到完整的文字或图案信息。
通常有4、8、16线扫描方式，扫描行数越少，点阵的显示亮度越好，但相应硬件数据寄存器需求也越多。
图1-1 点阵内部原理图2、硬件设计微控制器的IO口均不能流过过大的电流，LED点亮时有约10ms 的电流，因此LED点阵引脚不要直接接单片机IO口，应先经过一个缓冲器74HC573。
单片机IO口只需很小的电流控制74HC573即可间接的控制LED点阵某一行(或某一列)，而74HC573输出也能负载约10ms的电流。
设置LED每点驱动电流为ID =15ma，这个电流点亮度好，并且有一定的裕度，即使电源输出电压偏高也不会烧毁LED，限流电阻值R = (VCC- VCE – VOL – VLED) / IDVCC为5v供电，VCE为三极管C、E间饱和电压，估为0.2v，VOL为74hc573输出低电平时电压，不同灌电流，此值不一样，估为0.2v，具体查看规格书，VLED为红光驱动电压，估为1.7v，根据上式可算出限流电阻为R = 200R。
LED点阵屏需接收逐个扫描信号，扫描到相应列(或行)，对应的列(或行)数据有效，即显示这一列(或行)的信息。
基于单⽚机控制的LED点阵屏含设计报告电路原理图C语⾔程序课程设计LED显⽰屏的制作实验报告题⽬: 基于单⽚机的LED点阵屏设计院系名称：⼯业中⼼专业班级：D⾃集成学⽣姓名：宋云学号：指导⽼师：杨⽼师实验时间：6⽉10号——7⽉13号实验地点：实验楼⼀．实验任务本设计主要实现LED 点阵屏对⽂字或图形的显⽰，附加功能有LED 显⽰屏对时间及温度的实时显⽰，lcd 显⽰屏，以便硬件搭建时利于测试和调整。
编程时需要通盘考虑，本设计中⽤到的时钟芯⽚（DS1302），温度传感器（DS18B20）及LCD1602显⽰屏都需要驱动才能正常⼯作，由于这些驱动的头⽂件可以通⽤，就没有必要重新编写，这样⼀来就可以把主要精⼒放在主函数的编写上，编写主函数有两⼤⽅⾯，⼀是如何实现对LED 显⽰屏及外围器件的控制，⼆是如何把时钟芯⽚（DS1302），温度传感器（DS18B20）及LED 显⽰屏有机的结合起来。
⼆．实验⽅案利⽤单⽚机STC89S 52单⽚机作为本系统的中控模块。
单⽚机可把由ADC0832、DS 18B 20、DS 1302读来的数据利⽤软件来进⾏处理，从⽽把数据传输到显⽰模块，实现光照强度、温度、⽇历的显⽰。
点阵LED 电⼦显⽰屏显⽰器为主要的显⽰模块，把单⽚机传来的数据显⽰出来,并且可以实现滚动显⽰。
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。
STC89S52led 显⽰屏光报警DS18B20 DS1302光照强度AD 转换器三．实验步骤1.显⽰部分LED显⽰屏具有其他显⽰屏所⽆法⽐拟的技术优越性，LED显⽰屏是集光电⼦技术微电⼦技术计算机技术视频技术为⼀体的⾼科技产品。
它的发光部分由LED （即发光⼆极管是英⽂Light Emitting Diode的缩写）拼装组成的，其特点是耗电量少亮度⾼、⼯作电压低、功耗⼩、微型化、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定。
显⽰屏⾯积可以根据需要由单元模块任意拼装，以其变化丰富的⾊彩，图案实时动态的显⽰模式，完美的多媒体效果，强⼤的视觉冲击⼒将信息、⽂字、图⽚、动画、视频等多种⽅式显⽰出来,成为信息传播的划时代产品,在铁路民航、体育场馆、会议厅、⾼速公路、⼴场、⼤型商场、证券市场以及多种监控调度中得到了⼴泛的应⽤[2]。
LED点阵显示屏工作原理及驱动程序LED显示屏驱动程序几年前本人得到一块双色LED显示屏，因为没有控制器，所以对显示屏的工作原理进行了一番研究，利用手头上的元件，搭了一块电路板，编写了一段程序就放置一边了，这几天有时间，把原来的89C51汇编程序改了一下，改为AT89C2051和STC11F04E单片机能用的程序，放到博客上希望有兴趣的同行可以参考一下。
下面是显示效果图：下面是接口电路板图：下面是电路原理图：工作原理：这块显示屏是分为上下共32行LED点阵，水平有4块16*16点阵，所以能显示16*16点阵8个汉字。
工作原理是用74ls138做为行扫描，列用74ls595控制，当138扫描到某一行时，595决定哪一列该亮，就这样快速扫描，就形成了图像了。
参见下图：以单色单元板为例走线方式如下图：各信号走向如下：l JP1排针16脚信号A->74HC245的第2脚（信号放大）->74HC245的第18脚->74HC138的第1脚->JP2排针16脚l JP1排针15脚信号B->74HC245的第3脚（信号放大）->74HC245的第17脚->74HC138的第2脚->JP2排针15脚l JP1排针1脚信号OE->74HC245的第4脚（信号放大）->74HC245的第16脚->74HC04D的第1脚->74HC04D的2脚->①74HC138的第5脚->②74HC04D的3脚->74HC04D的4脚->JP2排针1脚l JP1排针11脚信号R->74HC245的第9脚（信号放大）->74HC245的第11脚->最左上角74HC595-1的第14脚->74HC595-1的9脚->74HC595-2的14脚->74HC595-2的9脚->最右下角74HC595-16的14脚->74HC595-16的9脚->JP2排针11脚我现在用的是双色板，JP1各端口含义如下：ABCD是显示屏电路板上的74LS138地址译码端，单片机寄存器R3控制行扫描，当R3从00000000到00010000增加时ABCD的变化给138译码，当R3=0FH 时正好扫描16行，当进位到10时扫描结束，OE是138的片选使能端，低电平有效。
1常用点阵的接线原理及引脚分配目前市场上点阵种类繁多，对于教学所用而言，应用最多的就是8*8单色、双色点阵，4*4圆弧点阵。
1.18*8双色点阵的接线原理和引脚分配如图1、图2所示。
图1接线原理图2引脚分配图示为3*4mm 红绿双色共阳2*8*8=128LED 点阵屏，边长58.5*58.5，由128个LED 直接焊接到电路板上。
该点阵发光面是椭圆形，红绿LED 交替，LED 可以方便地从印版上拆下，便于维修，是学生观察实习点阵工作原理的绝佳材料。
1.24*4圆形点阵。
圆环形LED 点阵，共有16个独立发光点，也即4*4点阵。
该点阵有15个点为红色，剩下一个圆点是黄色，共8个引脚，4个共阳，4个为阴极，可以方便地进行连接。
常用动态扫描方式工作，可以独立控制每个点的发光。
整体呈正方形，这个点阵外形美观独特，可以制作成具有个性化的电子小作品。
让学生独立自主、创新出许多新奇产品。
16个独立发光点，圆点为点阵的最后一个点，也即第四行第四列。
按照圆点顺时针计数，第一个独立发光点为第一行第一列，第二个点为第一行第二列，以此类推，到最后一个圆点结束。
8个引脚按照从左到右排列。
2工作原理单色点阵和双色点阵的工作原理是相同的。
本论文以双色为例讲解：ROV 为点阵的行，COL 为点阵的列，共8行8列，点阵行接二极管阳极，点阵列接二极管阴极。
阳极接高电平，阴极接低电平，二极管就会导通发光，编写程序时需对应引脚关系。
3点阵的运用点阵的学习需要循序渐进的过程，作为实习教师，应该要求学生从简到难进行操作，可以按照以下步骤进行训练。
3.1识别点阵的阳极和阴极。
如果学生在不知点阵管脚如何分配，如何识别阴极和阳极的情况下，可以让学生利用单片机的+5V 电源和接地电源进线测试。
只要二极管阳极和阴极分别接上5V 电源和地，二极管发光，就容易判别阳极和阴极，也可推断出该二极管所处的行列位置，运用此方法可以测试出所有引脚排列。
3.2单点显示的运用。
—16×8点阵汉字显示器一．实验目的用LED点阵块设计制作一个16×8点阵汉字显示器，本系统采用51系列单片机作为控制器件，辅以外围数字电路来实现。
本作品的实现由控制模块和显示模块完成，在单片机最小系统的基础上，结合相关芯片，对电路参数进行不断调整。
二．设计要求1、能显示16×8的汉字，显示“大连”。
2、通过按键控制可以改变显示的汉字，图形和符号。
3、通过按键控制可以实现汉字左移显示上移动态显示。
4、可以实现图形的从外向内周期显示。
三．原理分析点阵模块图如下：如上图所示，本实验通过列扫描方式，扫描同时给行线送显示数据。
当扫描到某列，则该列选通，其他列截止，选通瞬间送显示数据，则所对应的二极管亮。
显示的基本原理：点阵依靠循环点亮每一列（或行），快速循环形成一屏图像，而每一屏快速交替，可进一步形成动画的效果。
四．实验方案（1）方案论证控制模块由8051、74LS154，8255组成，其中，采用51单片机制做一个最小系统，包含有时钟信号电路、复位电路等，154是4线转16线译码器，4线端接8255的PB.0-PB.3口，16线端低电平有效，控制点阵的16列，244是对列的驱动，8255的PA.0-PA.7用于将行扫描数据进行高速串-并转换，实验箱内部便可提供较大电流总够控制点阵的8行，这样，点阵的128个点中被选通的就亮。
显示模块由2块8×8点阵组成，通过相互并联转换成16×8点阵。
（2）硬件连接（3）软件部分编程思路为：先对相关变量进行初始化，循环扫描点亮16列LED，一帧图像扫描完毕后，列指针向右移动一位，再扫描下一帧图像。
依此类推，列指针共向右移动16位，这样主观上就感觉向左滚动，移动一个汉字（列指针右移16位）后，字指针指向下一个汉字，这样就能在显示屏上看到汉字滚动。
（3）实验程序ORG 0000HLJMP STARTORG 3000HSTART:MOV DPTR,#8003HMOV A,#81H ;扩展I/O口，方式0，A口出，B口出，C口入MOVX @DPTR,AMOV R6,#2 ;每个状态循环的次数MOV R7,#10H ;扫描16列MOV DPTR,#8002HMOVX A,@DPTR ;检查C口的PC0,PC1,PC2是否有键按下JNB ACC.0,L1JNB ACC.1,L2JNB ACC.2,L3SJMP START;模式1-显示"大连"两个字，不动L1: MOV R0,#00HMOV R1,#00HLOOP1: MOV A,R1MOV DPTR,#8001HMOVX @DPTR,A ;B口是扫描口MOV DPTR,#TAB1MOV A,R0MOVC A,@A+DPTRMOV DPTR,#8000HMOVX @DPTR,A ; 查表，将表中数码传给A口LCALL DELAYINC R0INC R1DJNZ R7,LOOP1 ;16列全部扫描完毕跳出MOV R7,#10HDJNZ R6,L1 ;状态1循环LJMP START ;重新检测C口的状态;模式2-"大连"两个字滚动显示L2: MOV R4,#00H ;行指针MOV A,R4MOV R0,ALOOP2: MOV R1,#00HKK2: MOV A,R1MOV DPTR,#8001HMOVX @DPTR,A ;B口是扫描口MOV DPTR,#TAB2MOV A,R0MOVC A,@A+DPTRMOV DPTR,#8000HMOVX @DPTR,A ; 查表，将表中数码传给A口INC R0INC R1LCALL DELAYDJNZ R7,KK2 ; 16列全部扫描完毕跳出MOV A,R4MOV R0,AMOV R7,#10HDJNZ R6,LOOP2 ; 状态2循环LCALL DELAYINC R4MOV A,R4MOV R0,A ; 重新检测C口的状态MOV R7,#10HMOV R6,#02HCJNE R4, #16,LOOP2LJMP START;模式3-左边的点阵从外向内周期显示，右边的点阵随后从内向外周期显示L3: MOV R4,#00HMOV R5,#08HMOV A,R4MOV R0,AMOV R1,#00HLOOP3: MOV A,R1MOV DPTR,#8001HMOVX @DPTR,A ;B口是扫描口MOV DPTR,#TAB3MOV A,R0MOVC A,@A+DPTRMOV DPTR,#8000HMOVX @DPTR,A ; 查表，将表中数码传给A口LCALL DELAYINC R0INC R1DJNZ R7,LOOP3 ;16列全部扫描完毕跳出MOV R7,#10HMOV A,R4MOV R0,ADJNZ R6,LOOP3 ; 状态3循环MOV R6,#2MOV A,#16ADD A,R4MOV R4,AMOV R0,ADJNZ R5,LOOP3LJMP START ; 重新检测C口的状态DELAY:MOV R2,#0FHPP:MOV R3,#1FHDJNZ R3,$DJNZ R2,PPRETTAB1:DB 7EH,40H,40H,40H,7EH,42H,42H,7EH,3EH,40H,40H,3EH,7EH,4AH,4AH,4AH TAB2:DB44H,24H,14H,0FH,14H,24H,44H,00H,8BH,0F6H,0AAH,0AEH,0ABH,0FEH,0AAH,0AAHDB44H,24H,14H,0FH,14H,24H,44H,00H,8BH,0F6H,0AAH,0AEH,0ABH,0FEH,0AAH,0AAHTAB3:DB 0FFH,81H,81H,81H,81H,81H,81H,0FFH,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,7EH,42H,42H,42H,42H,7EH,00H, 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00HDB 00H,00H,3CH,24H,24H,3CH,00H,00H, 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00HDB 00H,00H,00H,18H,18H,00H,00H,00H, 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00HDB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H, 00H,00H,00H,18H,18H,00H,00H,00HDB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H, 00H,00H,3CH,24H,24H,3CH,00H,00HDB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H, 00H,7EH,42H,42H,42H,42H,7EH,00HDB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H, 0FFH,81H,81H,81H,81H,81H,81H,0FFHEND五．实验元器件六.实际制作与调试（1）实际制作先对软件程序进行编译测试，调试成功后开始硬件部分。
点阵LED显示屏的原理与制作电子协会：黄世玲截稿2008-12-12汉字显示屏到处可见，被广泛应用于与汽车报站器，广告屏等。
（图1）网上也有很多关于汉字显示屏的制作原理的材料，本文是本人参考《例说51单片机（C语言版）》（人民邮电）并在其基础上加以修改制作成功的单个字16*16LED显示屏的一些经验总结。
本文中的16*16LED显示屏是采用4块8*8LED合并而成的。
下图是4个8*8LED组成的显示屏。
（图2）这里我把点阵LED显示屏制作的电路原理分成两个部分来介绍即显示屏电路和显示屏驱动电路。
一、显示屏电路本人用的是共阴极的8*8点阵屏，在市场上是比较容易买到，下图是8*8点阵屏的实物图。
（图3）8*8点阵屏的部电路原理图如图4所示，点阵屏有两个类型，一类为共阴极（左），另一类则为共阳极（右），下图给出了两种类型的部电路原理及相应的管脚图。
（图5）LED 阵列的显示方式是按显示编码的顺序，一行一行地显示。
每一行的显示时间大约为4ms,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。
若显示的时间太短，则亮度不够，若显示的时间太长，将会感觉到闪烁。
本文采用低电平逐行扫描，高电平输出显示信号。
即轮流给行信号输出低电平，在任意时刻只有一行发光二极管是处于可以被点亮的状态 ，其它行都处于熄灭状态。
为了方便调试本文把4块8*8组成的16*16的点阵屏的行信号扫描输出管脚和列信号显示输出管脚分别引到显示屏的两边。
Protel原理图如下：(图6)如图6 所示的原理图中的Si(i=1，2，3,…,16) 代表行扫描信号输出，Di(i=1，2，3,…,16)代表列显示信号输出。
实物电路图的正反面如下：（图7） 二、 显示屏驱动电路显示屏驱动电路的原理图如下：（图8）显示屏驱动电路主要由主芯片控制电路、电源电路、控制信号放大电路等组成。
1、主芯片控制电路该部分电路主要由AT89S52和74LS154组成。
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，以下图为一个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。
如以下图所示，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，如以下图所示。
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<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code TAB[]={0x81,0xFD,0xFD,0xC1,0xBF,0xBF,0xBD,0xC3};uchar i,t;delay(uchar t){while (t--){;}}void main(void){while(1){P2=0x01;for(i=0;i<8;i++){P1=TAB;delay(100);P2=P2<<1|P2>>7;}}}二、行扫描翻页显示字码取模方式为逐行第一次从字码数组中取出第1～8个数据置于列上，行扫描顺序为1～8行，显示一帧，第二次取第9～16个数据，行扫描顺序仍为1～8行，显示第二帧，第三次取第17～24个数据，…… 实现图显示效果的程序如下：/*8X8行扫描，翻页显示*/#include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code TAB[]={0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF, //空屏0xFD,0xFD,0xFD,0xFD,0xFD,0xFD,0xC1,0xFF, //L0xE3,0xDD,0xDD,0xDD,0xDD,0xDD,0xE3,0xFF, //O0xDD,0xDD,0xDD,0xDD,0xDD,0xEB,0xF7,0xFF, //V0xC1,0xFD,0xFD,0xC1,0xFD,0xFD,0xC1,0xFF, //E0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF, //空屏};uchar i,t;delay(uchar t){while (t--){;}}void main(void){ uchar N,T;while(1){for(N=0;N<6;N++) //循环扫描一遍6帧for(T=0;T<100;T++) //速度{P2=0x01;for(i=0;i<8;i++){P1=TAB[i+8*N];delay(100);P2=P2<<1|P2>>7;}}}}三、行扫描上下移动显示。
