大屏幕LED点阵显示系统

LED点阵显示屏系统设计方案第1章绪论1.1 课题背景1.1.1 选题背景LED显示屏是八十年代后期在全球迅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组成。

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显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像；不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点[1]。

在短短的十来年中，LED点阵显示屏就以亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定的优点迅速成长为平板显示的主流产品，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显示屏的应用涉及社会经济的许多领域，主要包括证券交易、金融信息显示、机场航班动态信息显示、港口、车站旅客引导信息显示、体育场馆信息显示、道路交通信息显示、调度指挥中心信息显示、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、广告媒体新产品等。

1.1.2 研究现状及发展趋势（1）我国LED产业发展现状经历了多年的发展,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和产业基础。

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。

我国上游产业的现状，一是参与单位多，主要单位有中科院半导体所、中科院物理所、电子工业集团第十三电子研究所、北京大学、清华大学、南昌大学和一些企业；但是这些参与单位都想建立自己产能，起始阶段产能都不大，整个产业看起来资源分散，没有规模；而且科研院所都想建立自己的产能，在技术输出上排外，而实际上各科研单位某一时间突破的可能仅是产业技术链的某一环节，整体上产业化条件还不具备，这样虽然每年看起来各个方面的技术都在突破，但产业化效率非常低。

基于51单片机的LED点阵显示屏系统的设计摘要：本篇论文主要介绍基于51单片机的LED点阵显示屏系统的设计方案。

该系统通过51单片机进行数据处理，并将数据在LED点阵显示屏上进行展示，具有显示效果好、成本低等优点。

论文主要介绍了硬件电路设计、程序设计、PCB设计以及实验结果等内容，对基于51单片机的LED点阵显示屏系统的实用性进行了探讨。

关键词：51单片机、LED点阵显示屏、硬件电路设计、程序设计、PCB设计、实验结果一、引言LED点阵显示屏是一种广泛应用于各种场合，如宣传广告、商店展示、显示器等领域的显示设备。

与传统的显示屏相比，LED点阵显示屏具有显示效果好、成本低等优点。

近年来，随着51单片机技术的不断发展，基于51单片机的LED点阵显示屏系统在各个领域得到了广泛的应用。

本文主要介绍基于51单片机的LED点阵显示屏系统的设计方案。

该系统通过51单片机进行数据处理，并将数据在LED点阵显示屏上进行展示，具有良好的实用性和经济效益。

论文主要包括硬件电路设计、程序设计、PCB设计以及实验结果等部分。

二、硬件电路设计1. 系统框图基于51单片机的LED点阵显示屏系统的硬件。

2. 数码管显示电路基于51单片机的LED点阵显示屏系统的中，采用BCD数码管进行数据输入。

BCD数码管共四位，每一位数字独立控制。

数码管显示电路主要包括74HC595移位寄存器、串联$k$向$n$型译码器以及BCD数码管组成。

采用74HC595移位寄存器可以将多个BCD数码通过串联方式连接在一起，从而减少了输出引脚的数量。

通过寄存器的移位方式，可以实现控制数据的输入和输出。

3. LED点阵显示电路在本系统中，采用了8*8共阴极的LED点阵显示屏，并通过双向移位寄存器74HC595将数据的控制信号传输到LED点阵显示屏。

在具体的控制方案中，将LED点阵显示屏划分为8*8个小块，每个小块对应一个控制信号，通过移位寄存器将每一个小块的控制信号输出到LED 点阵上。

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。

摘要伴随当今高度发展的信息时代，涉及半导体技术光电器件、电子电路、集成电路、信息图像处理、信息传输、计算机网络以及电子产品制造和电子产品安装工程等相关技术的LED显示屏在信息领域显得尤为活跃，在各行业的应用及普及方面也取得了长足的进步。

从LED材料的不断更新，灰度控制技术的发展，真彩色图像的展现；到驱动电路的灵活、高效，控制系统技术的提高无不体现了LED行业技术的飞跃发展。

另外，随着计算机网络技术的发展，LED显示屏在网络环境下的使用情况越来越多，在多媒体、多种显示设备组成的信息显示系统中，采用智能化网络控制，联网控制多屏技术也在实际中得到应用。

现存显示屏的控制系统包括了输入接口电路、信号的控制、转换和数字化处理电路、输出接口电路等，涉及的具体技术很多，其中为关注并研究开发和应用的关键技术包括：串行传输与并行传输、动态扫描与静态锁存、输入接口技术、自动检测、远程控制技术等。

本文以4个8×8点阵显示器为例，单片机AT89C52作为控制器，探讨简单的汉字、数字显示技术。

硬件模块设计方面，主控制系统采用单片机控制方式，实现点阵 LED显示屏的驱动及信息的保存与显示。

具体包括：（1）LED显示点阵：主要由LED、固定板及其电路构成。

通过单片机的控制驱动电路，采用扫描方式进行显示时，每行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个列驱动器，由行译码器给出的列选通信号，从第一列开始，按顺序依次对个行进行扫描，实现LED的发光功能。

（2）主控制系统：采用AT89C52单片机控制整个硬件模块的工作，系统可以和PC 机进行通信，实现数据刷新。

综上所述，基于系统的分析设计方案以及硬件设备的支持，对整个系统做了深入浅出的分析，本文以8×8LED点阵显示器为例，采用ATMEL公司的高性能8位单片机，探讨简单的汉字、数字显示技术，并为大型系统的研发和生产提供思路。

关键词：LED点阵显示器；单片机AT89C52； 74LS154 4-16线译码器； MAX232电平转换芯片；铁电存储器FM24C16ABSTRACTWith the high development of communication in our society,LED large screen include so many kinds of technique such as semiconductor technology, electrocircuit, integrate circuit,image manipulation, information transfers, computer network and electronic manufacture technology and engineering has become more and more active in the information field, and also make a great progress with application and populaziration in every walk of life.From the development of the material of LED, the technique of ash-degree control, the clearly multicolor image’s displaying to the active and high efficient drive electrocircuit, also the improving skill of control system are all incarnate the great progress of the LED-industry. In addition , with the development of network LED large screen is more and more in used ,intelligentize net control and net-join control technology are also bu used in practice under the multimedia and information display system composed with multi-device environment. Taking four 8 ×8 LED matrix with the controller of single-chip minicomputer AT89C52 as an example, we discuss the display technology of Chinese character, number.The hardware-model is under the single-chip’s control, achieve saving the information and driving the LED. Including :1.Led-field-array display: it is consist of LED, fixation and driving electrocircuit. At last through the control of single-chip accomplish the word and picture display.2. Center control system: under transfer data to the hardware system SMC, The system may carry on the communication with PC machine, realizes the data revolution. Information preservation in poss ferroelectric random access memory FM24C16 According to the analysis and design of the system, arithmetic, program and support of hardware device. This article take 8×8 the LED matrix as an example, uses ATMEL Corporation the high performance 8 monolithic integrated circuits, discusses the simple Chinese character, the digital demonstration technology, and provides the mentality for the large-scale system research and development and the production.Key words:LEDmatrix; Single-chip microcomputerAT89C52; 4-Line to 16-Line Decoder/Demultiplexer; Poss ferroelectric random access memory FM24C16；MAX232 level transformation chip目录绪论 (1)1.1 LED显示屏的研究背景及意义 (1)1.2 LED显示屏的技术现状及发展趋势 (2)1.3 论文主要研究内容及要考虑问题 (4)2．直流电源设计介绍 (5)2.1 桥式整流电路 (6)2.2 滤波电路 (6)2.3 三端集成稳压器 (7)3． PC机与单片机串口通信接口设 (8)3.1 串行通信接口标准RS－232C (8)3.2 RS-232C与TTL\COMS逻辑电平的比较和转换 (9)3.3 MAX232电平转换芯片 (9)3.4 PC机与单片机的串行通信接电路 (10)4． LED显示屏结构功能介绍 (11)4.1 屏体部分结构与功能 (11)4.2 控制器结构与功能 (12)4.2.1 单片机功能电路 (12)4.2.2 驱动电路 (13)5．硬件模块的设计与实现 (14)5.1 总体设计 (14)5.2 主要元件介绍 (15)5.2.1 单片AT89C52 (15)5.2.2 8*8点阵显示器 (17)5.2.3 4线-16线译玛器74LS154 (24)5.2.4 大功率2SC8050NPN三极管 (28)5.2.5 大功率2SC8550PNP三极管 (31)5.2.6 铁电存储器FM24C16及其应用 (31)5.3 LED点阵显示系统的硬件设计 (34)5.3.1 单片机的晶阵电路 (34)5.3.2 单片机的复位电路 (35)5.3.3 AT89C52的最小应用系统 (36)5.3.4 显示器及接口设计 (37)5.3.5 驱动电路的原理与设计 (38)总结与展望致谢参考文献附录绪论LED显示屏是八十年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体，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大型显示系统。

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。

LED点阵显示屏设计原理及制作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。

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1）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2）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内部电路原理及相应的管脚图。

（图3）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。

Prot EL原理图如下：(图4)如图4 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5）二、显示屏驱动电路显示屏驱动电路的原理图如下：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。

单片机的P0和P2号控制显示信号的输出，P1号的低4位控制74LS154的译码输入，从而控制扫描信号的输出。

2、电源电路整个电路的供电由USB电源提供，利用我们的电脑主机USB接口可以输出+5V电压，方便我们在实验室调试3、控制信号放大电路为提供负载能力，在P0和P2口接16个常用9013的NPN三极管放大驱动信号。

LED点阵显示屏知识1. 概述LED点阵显示屏是一种常见的电子显示设备，由许多LED（发光二极管）组成的矩阵构成。

它可以用来显示数字、字符、图形等信息，被广泛应用于计算机、电子产品以及室内外广告等领域。

2. LED点阵显示原理LED点阵显示屏的原理非常简单。

它由多个LED组成，每个LED 可以独立控制亮灭状态。

通过控制不同LED的亮灭组合，可以显示出不同的字符、数字或图形。

LED点阵显示屏通常采用共阳极或共阴极的方式驱动。

对于共阳极显示屏，所有的阳极端都连接在一起，而对于共阴极显示屏，则是所有的阴极端连接在一起。

通过对某一行（或列）的LED点亮，可以选择显示的位置。

LED点阵显示屏根据LED的颜色和尺寸可以分为多种类型。

常见的LED点阵显示屏有七段式和十六段式。

3.1 七段式LED点阵显示屏七段式LED点阵显示屏一般用于显示数字。

它由7个LED组成，分别可以显示0-9的数字。

通过对不同的LED点亮或熄灭，可以显示不同的数字。

3.2 十六段式LED点阵显示屏十六段式LED点阵显示屏可以显示更加复杂的字符和图形。

它由16个LED组成，每个LED可以显示多种状态。

通过控制不同的LED 点亮组合，可以显示出字母、数字、符号等。

LED点阵显示屏的控制需要通过控制电流和电压来实现。

其中，电流大小决定LED的亮度，电压的正反决定LED的亮灭。

LED点阵显示屏通常通过控制芯片来实现。

常见的控制芯片有MAX7219、TM1637等，它们可以通过串行通信方式来控制多个LED 的状态。

5. LED点阵显示屏的应用LED点阵显示屏在电子产品中有着广泛的应用。

它可以用于显示时间、温度、湿度等数据，也可以用于显示滚动广告、跑马灯等。

此外，LED点阵显示屏还可以用于室内外广告牌、大屏幕显示、舞台演出等场合。

它具有亮度高、能耗低、寿命长、可靠性好等优点。

6. 总结LED点阵显示屏作为一种常见的电子显示设备，已经成为我们生活中不可或缺的一部分。

led大屏显示系统原理
LED大屏显示系统是利用LED（Light Emitting Diode，发光二极管）作为发光元件，结合控制电路和显示软件，实现图像、文字、视频等多媒体内容的显示。

其原理主要包含以下几个方面：
1. 发光二极管：LED是一种能够自发光的半导体器件，当电
流通过LED时，会产生光。

LED具有高亮度、长寿命、低能
耗等优点，因此被广泛应用于显示领域。

2. 控制电路：LED大屏显示系统中的控制电路负责对LED进
行亮度调节、色彩控制、信号转换等操作。

控制电路通常包括驱动芯片、扫描芯片、控制器等部分。

3. 显示软件：显示软件是LED大屏显示系统的核心，它负责
从外部输入信号（如电脑、摄像头等）中提取图像、文字、视频等内容，并将其转化为适合LED显示的格式。

显示软件通
常具有图像处理、文字编辑、视频播放等功能。

4. 显示模块：显示模块是LED大屏显示系统的关键组成部分，它由多个LED单元（LED点阵）组成。

LED单元按照一定规
律排列，形成了一个个像素点，通过调整像素点的亮暗程度和颜色，来呈现出不同的图像、文字、视频等内容。

在LED大屏显示系统中，控制电路通过控制LED单元的亮灭
和亮度，以及调整像素点的颜色，来实现图像、文字、视频等
内容的显示。

同时，显示软件负责对输入信号进行处理并转化为适合LED显示的格式，从而实现对显示内容的控制和管理。

点阵L ED (1．西安航空职工大学宝成工学院电子系，应用科技电子显示屏控制系统设计陈红丽陈朝峰2陕西宝鸡721006；2．九江学院电子工程学院，江西九江332005)B商耍]利用A T89S52作为主控制芯片，给出简单实用的外围电路来驱动16x16的点阵LED显示屏的设计方案，包括系统具体的硬件设计方案和各个外围电路部分的设计等方面。

p∈键词]A T89S52；设计；LE DLE D显示屏是在20世纪80年代在全球迅速发展起来的一种新型的信息显示媒体，它利用发光二极管构成的点阵模块组成大面积显示屏幕，具有可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、价格性能比高、使用成本低等特点，迅速成长为平板显示的主流产品之一，在广告牌、公共显示屏等信息显示领域得到了广泛的应用。

1L E D及L E D显示屏L E D f Li g ht E m i t t i n g D i ode)发光二极管是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件。

LE D核心是一个半导体的晶片，当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向其PN结的P区跟空穴复合，然后就以光子的形式发出能量，从使点壳LE D oLE D显示屏(LED pa ne l)是一种由半导体发光二极管构成的点阵棱峡组成的显示屏幕，它是通过控制半导体发光二极管的亮灭情况来显示的方式，根据要显示的文字、图形、图像、动画、视频、录像信号等各种信息来选择相应的发光二极管的亮灭，从而实现显示各种信息的目的。

LE D显示屏具有节能、发光效率高、使用寿命长、组态灵活等优点，在国内外得到了很大的推广，广泛应用于大型剧场、商城、酒店的出入口及洗手闻的标示牌等各种室内、户外显示屏。

2电子显示屏系统分析通过对LE D主控电路、亮度连续可调电路、驱动电路、键盘电路等硬件电路做多方位的分析，选择出最佳方案，从而实现对16×16点阵显示屏的驱动，完成电子显示屏的电路{殳i十方案。