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基于单片机的LED点阵显示屏的设计LED点阵显示屏是一种常见的显示设备，它通过控制各个LED的亮灭来显示文字、图形或动画。
在这篇文章中，我们将介绍基于单片机的LED 点阵显示屏的设计。
一、设计目标设计一个基于单片机的LED点阵显示屏，使其能够显示各种文字、图形和动画。
同时，要求显示屏的显示效果清晰、稳定，能够满足日常使用的需求。
二、设计方案1.硬件设计（1）点阵屏：选择合适的点阵屏作为显示屏的输出设备。
点阵屏的种类有很多，常见的有8x8、16x16和32x32等不同尺寸的点阵屏。
根据实际需求选择合适的尺寸。
（2）单片机：选择一块适合的单片机作为控制器。
单片机的选择需要考虑其计算能力、扩展性和易用性等因素。
（3）扩展模块：根据需要，可以选择添加一些额外的扩展模块，如按键模块、声音模块等，以增加显示屏的功能。
（4）电源模块：为显示屏提供稳定的电源，以保证其正常工作。
2.软件设计（1）驱动程序：编写驱动程序，通过单片机控制各个LED的亮灭。
根据点阵屏的不同类型，编写相应的驱动程序。
（2）显示程序：编写显示程序，将要显示的文字、图形或动画转换成相应的点阵数据，然后通过驱动程序显示在点阵屏上。
（3）用户界面：设计一个用户界面，使用户能够方便地输入要显示的文字、选择图形或动画等，然后通过单片机控制显示屏显示出来。
三、实施步骤1.硬件部分（1）按照设计方案选择合适的点阵屏、单片机和扩展模块，并连接它们。
（2）根据点阵屏的引脚定义，设计相应的电路板，并进行制作。
（3）将单片机和扩展模块焊接到电路板上，并连接好相应的引脚。
（4）连接电源模块，为整个系统提供电源。
2.软件部分（1）根据点阵屏的类型，编写相应的驱动程序。
（2）编写显示程序，将要显示的文字、图形或动画转换成点阵数据。
（3）设计用户界面，编写相应的程序，将用户输入的内容转换成可显示的数据。
（4）将驱动程序、显示程序和用户界面程序上传到单片机。
四、测试与调试完成硬件和软件的设计后，进行测试与调试。
专业技能实训报告题目基于单片机的汉字显示系统设计学院信息科学与工程学院专业电子信息科学与技术班级学生学号指导教师二〇一二年十二月二十五日1前言 (1)1.1 课题背景 (1)1.1.1 电子显示屏概述 (1)1.1.2 LED研究现状及发展趋势 (1)1.2 选题意义 (2)2 显示原理及控制方式分析 (3)2.1 点阵模块 (3)2.2 LED的控制方式 (5)3 硬件电路设计 (6)3.1 总体设计 (6)3.2 系统硬件概述 (6)3.2.1 仿真电路组成 (6)3.2.2主控单片机的接口说明 (7)3.3 LED显示电路 (8)3.3.1 驱动显示电路 (8)3.3.2 LED显示屏显示 (9)3.3.3 译码电路 (9)3.4 字模提取 (9)4 软件设计 (12)4.1显示驱动程序 (12)4.2系统主程序 (13)4.3 动态显示原理 (13)5 系统功能调试分析 (15)结语 (16)参考文献 (17)附录 (18)1前言1.1 课题背景1.1.1 电子显示屏概述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。
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：（1）证券交易、金融信息显示。
目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)引言 (1)第1章LED显示屏的介绍 (2)1.1 LED显示屏的发展背景及国内外研究现状 (2)1.2 LED显示屏的分类 (3)1.3 LED显示屏的显示方案 (3)1.4 LED显示屏的作用及市场前景 (4)第2章系统总体分析 (6)2.1 设计目标及采取的方案 (6)2.1.1 设计目标 (6)2.1.2 设计采取的方案 (6)2.3 工作原理 (7)2.4 总体设计 (7)第3章系统硬件设计 (8)3.1 AT89C51芯片的简要介绍 (8)3.2 时钟电路 (9)3.3 复位电路 (10)3.4 驱动电路设计 (10)3.4.1 行驱动电路设计 (10)3.4.2 列驱动电路设计 (13)3.5 电源模块设计 (16)3.6 点阵式LED汉字显示屏设计 (16)3.6.1 点阵式LED显示屏设计 (16)3.6.2 LED电子显示屏显示字符原理 (17)3.6.3 汉字显示原理 (18)3.7 系统整体电路 (20)第4章系统软件设计 (21)4.1 主程序设计 (21)4.2 子程序设计 (21)第5章系统制作与调试 (25)5.1 Proteus软件简要介绍 (25)5.2 仿真过程 (25)5.3 硬件制作与调试 (26)5.3.1 硬件电路板的制作 (26)5.3.2 系统硬件调试 (26)5.4 系统软件调试 (27)结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录A源程序 (32)附录B实物图 (36)基于单片机的LED滚动汉字显示器设计摘要：LED（Light Emitting Diode）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。
本文介绍了基于单片机AT89C51的16×16点阵LED汉字滚动显示屏的设计。
其中着重介绍了LED点阵显示的硬件设计思路、硬件电路各个部分的功能及原理、相应软件的程序设计，以及详细的使用说明和工作流程。
基于单片机的LED汉字显示设计摘要：首先介绍了基于单片机的LED点阵显示的设计思想及编码原理，粗略地介绍了单片机LED点阵显示的硬件设计与软件设计。
最后编译LED汉字点阵系统程序并最终在Proteus软件上实现了LED汉字点阵显示系统。
关键词：单片机；LED；点阵；显示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。
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。
全国中职骨干专业教师培训班论文题目：基于单片机LED汉字显示屏的设计与实现系别：电子与信息学院专业：电子技术应用班姓名：谢利民指导老师：韩克柳秀山时间： 2008 年 9 月基于单片机的LED汉字显示屏的设计与实现全国中职骨干教师培训班电子应用技术班谢利民摘要：本文研究了基于AT89C51单片机8×8 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1 引言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。
并广泛的用于公交汽车、商店、体育场馆、车站、学校、银行、高速公路等公共场所的信息发布和广告宣传。
LED 显示屏发展较快，本文讲述了基于AT89C51单片机8×8 LED汉字点阵滚动显示的基本原理、硬件组成与设计、程序编写与调试、Proteus软件仿真等基本环节和相关技术。
2 硬件电路组成及工作原理本产品采用以AT89C51单片机为核心芯片的电路来实现，主要由AT89C51芯片、时钟电路、复位电路、列扫描驱动电路、8×8 LED点阵5部分组成，电路框图如图1所示。
其中，AT89C51是一种带4 kB闪烁可编程可擦除只读存储器(Falsh Programmable and Erasable Read OnlyMemory，FPEROM的低电压、高性能CMOS 型8位微处理器，俗称单片机。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，工业标准的MCS一51指令集和输出管脚相兼容。
基于单片机的LED点阵汉字显示器的设计Ⅰ.绪论汉字是我国的传统文化之一，也是世界上唯一的使用人类音值语音文字，因此具有非常重要的意义。
在现代科技发展的时代，使用LED点阵来显示汉字已经变得非常普遍，在日常生活中应用非常广泛，不仅提高了信息传递效率，而且也为人们的生活带来了极大的便利。
本文主要针对基于单片机的LED点阵汉字显示器的设计做出了一定的探讨。
Ⅱ. 硬件设计（一）LED点阵选型由于LED点阵作为显示器主要的显示组件，所以其选型非常关键。
在选型时应该综合考虑到其显示效果、显示亮度、电压电流特性等各种因素进行选择。
（二）控制芯片选型为了控制LED点阵，需要选用一款适合的控制芯片，目前市场上应用比较广泛的控制芯片有TM1638、MAX7219、74HC595等，这里选择MAX7219控制芯片，以其具有控制显示屏数量多、控制精细、显示稳定等优点。
在设计中还需要使用一个555定时器作为时基生成器，用于产生一种稳定的脉冲信号用于刷新LED点阵。
（三）电路连接在硬件设计中需要将 LED点阵、MAX7219、单片机等进行连接，其中LED点阵由于其结构简单，只需将正极连接到正极电源，负极连接到MAX7219的输出端口；MAX7219与单片机之间连接采用SPI通信方式进行连接。
Ⅲ. 软件设计（一）单片机选型由于单片机要完成汉字转移为点阵数据的任务，需要具有较强的处理能力和高速的数据传输能力，因此本设计中采用STM32F103单片机进行开发。
（二）驱动程序开发将汉字转化为LED点阵数据是软件设计中最为核心的部分，本设计选用了BMP图像转点阵工具配合字符库数据手动转化的方法，将字符或汉字转化为点阵数据，然后通过MAX7219进行数据显示。
（三）显示程序开发在开发显示程序过程中，首先需要设置显示屏编号、图像旋转、扫描限制等参数，然后再将汉字转化为点阵数据进行显示。
其中，涉及到的汉字点阵转换算法主要有横向扫描算法、格点变算法等。
目录1 引言 (1)1.1 单片机简介 (1)1.2 单片机发展史 (2)1.3 单片机的发展趋势 (3)1.4 单片机的应用 (5)1.5 关于本设计 (6)1.6 小结 (6)2 硬件电路设计 (7)2.1硬件电路设计 (7)2.2 各硬件的原理介绍 (8)2.3小结 (13)3 汉字的点阵显示原理及字库代码获取方法 (14)3.1汉字的点阵显示原理 (14)3.2字库代码的获取方法 (15)3.3小结 (15)4程序设计与调试 (16)4.1程序流程图 (16)4.2程序设计 (17)4.3程序调试 (20)4.4小结 (23)5 结束语 (24)参考文献 (25)致谢 (26)1 引言单片机，又称微控制器( MicroController Unit, MCU)，自20世纪70年代问世以来，已经对人类社会的各个方面产生了巨大的影响。
单片机技术开发和应用水平已经成为一个国家工业化发展水平的重要标志。
近年来，由于单片机在国防、工业、医疗、交通、通信、机器人等高精尖技术领域的广泛应用，促进了单片机技术的迅猛发展。
为了适应广泛要求，各种新型的速度快、体积小、功能全、功耗低的单片机不断涌现出来。
比较有代表性的主要有Intel公司的MCS-51系列以及其他公司的基于51内核的兼容机、PIC公司的PIC系列单片机、Atmel 公司的AVR系列单片机以及32位ARM单片机等等。
[1]1.1单片机简介我国开始使用单片机是在1982 年，短短五年时间里发展极为迅速。
1986 年在上海召开了全国首届单片机开发与应用交流会，有的地区还成立了单片微型计算机应用协会，那是全国形成的第一次高潮。
截止今日，单片机应用技术飞速发展，我们上因特网输入一个“单片机”的搜索，将会看到上万个介绍单片机的网站，这还不包括国外的。
与它相应的专业杂志现在也有很多，比如由单片机界的权威何立民主编的《单片机与嵌入式系统应用》杂志现以风靡电子界，在2003年7月，（91 猎头网）在上海、广州、北京等大城市所做的一次专业人才需求报告中，单片机人才的需求量位居第一。
一块小小的片子，为何有这样的魔力？我们首先从它的构成说起：单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。
它是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口（I/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。
计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟体积大。
微计算机（单片机）在这种情况下诞生了，它为我们改变了什么？纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中随处可见的商店、电信、邮政大厅、营业部、车站、机场、港口、体育场馆等发布信息用的广告牌和广泛使用的各种智能IC 卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。
以前没有单片机时，这些东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。
在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。
这样产品的体积变小了，成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了。
所以，它的魔力不仅是在现在，在将来将会有更多的人来接受它、使用它。
据统计，我国的单片机年容量已达1——3 亿片，且每年以大约16%的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。
特别是沿海地区的玩具厂等生产产品多数用到单片机，并不断地辐射向内地。
所以，学习单片机在我国是有着广阔前景的。
1.2单片机发展史单片机作为微型计算机的一个重要分支，应用面很广，发展很快。
自单片机诞生至今，已发展为上百种系列的近千个机种。
单片机发展简史如果将8位单片机的推出作为起点，那么单片机的发展历史大致可分为以下几个阶段1.2.1第一阶段（1976-1978）：单片机的控索阶段。
以Intel公司的MCS – 48为代表。
MCS – 48的推出是在工控领域的控索，参与这一控索的公司还有Motorola 、Zilog等，都取得了满意的效果。
这就是SCM的诞生年代，“单机片”一词即由此而来。
1.2.2第二阶段（1978-1982）：单片机的完善阶段。
Intel公司在MCS –48 基础上推出了完善的、典型的单片机系列MCS –51。
它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。
①完善的外部总线。
MCS-51设置了经典的8位单片机的总线结构，包括8位数据总线、16位地址总线、控制总线及具有很多机通信功能的串行通信接口。
②CPU外围功能单元的集中管理模式。
③体现工控特性的位地址空间及位操作方式。
④指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。
1.2.3第三阶段（1982-1990）：8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。
Intel公司推出的MCS – 96系列单片机，将一些用于测控系统的模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机的微控制器特征。
随着MCS – 51系列的广应用，许多电气厂商竞相使用80C51为内核，将许多测控系统中使用的电路技术、接口技术、多通道A/D转换部件、可靠性技术等应用到单片机中，增强了外围电路路功能，强化了智能控制的特征。
1.2.4第四阶段（1990—）：微控制器的全面发展阶段。
随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。
[2]1.3 单片机的发展趋势目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。
下面是单片机的主要发展趋势。
CMOS化近年，由于CHMOS技术的进小，大大地促进了单片机的CMOS化。
CMOS芯片除了低功耗特性之外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理状态。
这也是今后以80C51取代8051为标准MCU芯片的原因。
因为单片机芯片多数是采用CMOS（金属栅氧化物）半导体工艺生产。
CMOS电路的特点是低功耗、高密度、低速度、低价格。
采用双极型半导体工艺的TTL电路速度快，但功耗和芯片面积较大。
随着技术和工艺水平的提高，又出现了HMOS（高密度、高速度MOS）和CHMOS工艺。
CHMOS和HMOS 工艺的结合。
目前生产的CHMOS电路已达到LSTTL的速度，传输延迟时间小于2ns，它的综合优势已在于TTL电路。
因而，在单片机领域CMOS正在逐渐取代TTL电路。
低功耗化单片机的功耗已从Ma级，甚至1uA以下；使用电压在3~6V 之间，完全适应电池工作。
低功耗化的效应不仅是功耗低，而且带来了产品的高可靠性、高抗干扰能力以及产品的便携化。
低电压化几乎所有的单片机都有WAIT、STOP等省电运行方式。
允许使用的电压范围越来越宽，一般在3~6V范围内工作。
低电压供电的单片机电源下限已可达1~2V。
目前0.8V供电的单片机已经问世。
低噪声与高可靠性为提高单片机的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片厂家在单片机内部电路中都采用了新的技术措施。
大容量化以往单片机内的ROM为1KB~4KB，RAM 为64~128B。
但在需要复杂控制的场合，该存储容量是不够的，必须进行外接扩充。
为了适应这种领域的要求，须运用新的工艺，使片内存储器大容量化。
目前，单片机内ROM最大可达64KB，RAM最大为2KB。
高性能化主要是指进一步改进CPU的性能，加快指令运算的速度和提高系统控制的可靠性。
采用精简指令集（RISC）结构和流水线技术，可以大幅度提高运行速度。
现指令速度最高者已达100MIPS（Million Instruction Per Seconds，即兆指令每秒），并加强了位处理功能、中断和定时控制功能。
这类单片机的运算速度比标准的单片机高出10倍以上。
由于这类单片机有极高的指令速度，就可以用软件模拟其I/O功能，由此引入了虚拟外设的新概念。
小容量、低价格化与上述相反，以4位、8位机为中心的小容量、低价格化也是发展动向之一。
这类单片机的用途是把以往用数字逻辑集成电路组成的控制电路单片化，可广泛用于家电产品。
外围电路内装化这也是单片机发展的主要方向。
随着集成度的不断提高，有可能把众多的各种处围功能器件集成在片内。
除了一般必须具有的CPU、ROM、RAM、定时器/计数器等以外，片内集成的部件还有模/数转换器、DMA控制器、声音发生器、监视定时器、液晶显示驱动器、彩色电视机和录像机用的锁相电路等。
串行扩展技术在很长一段时间里，通用型单片机通过三总线结构扩展外围器件成为单片机应用的主流结构。
随着低价位OTP（One Time Programble）及各种类型片内程序存储器的发展，加之处围接口不断进入片内，推动了单片机“单片”应用结构的发展。
特别是 I C、SPI等串行总线的引入，可以使单片机的引脚设计得更少，单片机系统结构更加简化及规范化。
随着半导体集成工艺的不断发展，单片机的集成度将更高、体积将更小、功能将列强。
在单片机家族中，80C51系列是其中的佼佼者，加之Intel公司将其MCS –51系列中的80C51内核使用权以专利互换或出售形式转让给全世界许多著名IC制造厂商，如Philips、 NEC、Atmel、AMD、华邦等，这些公司都在保持与80C51单片机兼容的基础上改善了80C51的许多特性。
这样，80C51就变成有众多制造厂商支持的、发展出上百品种的大家族，现统称为80C51系列。
80C51单片机已成为单片机发展的主流。
专家认为，虽然世界上的MCU品种繁多，功能各异，开发装置也互不兼容，但是客观发展表明，80C51可能最终形成事实上的标准MCU芯片。
单片机的组成及特点单片机是微型机的一个主要分支，在结构上的最大特点是把CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路集成在一块超大规模集成电路芯片上。
就其组成和功能而言，一块单片机芯片就是一台计算机。
1.4 单片机的应用由于单片机具有显著的优点，它已成为科技领域的有力工具，人类生活的得力助手。
它的应用遍及各个领域，主要表现在以下几个方面：1.4.1 单片机在智能仪表中的应用单片机广泛地用于各种仪器仪表，使仪器仪表智能化，并可以提高测量的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。
1.4.2 单片机在机电一体化中的应用机电一体化是械工业发展的方向。
