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。

基于单片机的LED点阵显示系统的设计作者：景向伟, 李娣娜, 邵思飞来源：《现代电子技术》2011年第20期摘要：LED点阵显示屏是由多个LED发光二极管封装在一起组成，是一种新兴的显示器件。

为了说明LED点阵显示的原理，以单片机为控制核心，设计和制作了一种成本低廉的汉字显示系统，其包括硬件和软件两个部分。

该电路通过按键控制可实现任意多个汉字的卷帘、上移和左移等多种显示形式，可广泛应用于机场、商场、医院等公共场所进行文字广告宣传，信息发布等。

通过仿真和实物测试，该系统获得良好的显示效果，而且具有体积小、硬件电路结构简单和容易实现等特点。

关键词：MCU； LED；显示屏；系统设计中图分类号：TN911-34 文献标识码：A文章编号：1004-373X(2011)20-0153-03esign of LED Dot-matrix Display System Based on MCUJING Xiang-wei1, LI Di-na2, SHAO Si-fei 2(1. Yanan Vocatinoal &Technical College, Yan’an 716000, China;2. Innovation College of Yan’an University, Xi’an 710100, China)Abstract： LED dot-matrix display screen as a new kind of display device is composed of multiple independent LEDs. In order to explain the principle of LED dot matrix display, a low-cost Chinese character display system was designed and produced by taking MCU as a control core. This display system includes specific hardware design and software design. The shutter, up shift, left shift and various display forms of any Chinese characters can be realized by any individual key. This LED display was widely used in airports, shopping malls, hospitals and other public places in text advertisment, information dissemination, etc. which obtained good results by simulation and physical test. Furthermore, it has a lot of excellences just as small size, simple hardware circuit, easy to implement and so on.Keywords： MCU; LED; display screen; system design0 引言LED显示屏是一种由半导体发光二极管构成的显示点阵［1］，人们通过控制每个LED的亮灭实现图形或字符的显示。

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。

点阵式LCD液晶显示屏点阵式LCD液晶显示屏（Liquid Crystal Display）是一种新型的显示技术，其优点是体积小、功耗低、显示效果好，因此在电子产品中被广泛采用。

本文将介绍点阵式LCD液晶显示屏的组成、工作原理、优点和应用等方面。

一、组成点阵式LCD液晶显示屏由多个液晶小点（或者叫像素）组成，每个小点的位置由行和列决定。

通常，这些小点都是黑白的。

颜色可以在其它方式中被添加，挂到每个小点的后面，成为液晶显示屏中的彩色小点。

点阵式LCD液晶显示屏的屏幕由一个透明的基板和一个带有透明导电性物质的玻璃基板组成。

导电性物质的整体覆盖在基板上，并且组成一个电极矩阵。

二、工作原理当外加电压施加到液晶分子上时，它会扭曲，改变其吸光性质。

具体地，液晶分子的扭曲程度由电压的大小决定，也可以通过正负电压来控制它的扭曲。

这种电场控制的扭曲液晶分子形成反射或透射光的棱镜，从而使整个液晶显示屏输入信号的像素变得明亮或暗淡。

三、优点1.体积小：点阵式LCD屏幕体积小巧，便于安装在各种手持设备和小型电子设备上。

2.耗电小：由于点阵式LCD屏幕的电流消耗非常低，因此几乎不会对电池寿命造成太大的影响。

在电子设备中，许多人选择的重要性能指标就是设备的电池寿命。

3.显示效果好：点阵式液晶显示屏不但可以显示清晰、锐利的图像，而且可以显示文本和数字，并且还可以显示动态图像和视频等内容。

它的显示效果比其他技术的显示效果要好得多。

四、应用1.移动电话：近年来，智能手机的普及速度非常快。

点阵式LCD屏幕是目前大多数智能手机和平板电脑中常用的技术之一。

它可以给用户带来高质量、高分辨率的显像。

2.嵌入式系统：嵌入式系统就是把计算机技术嵌入到了各种设备中。

例如汽车、家用电器、扫描仪、照相机、路由器等等。

其中LCD就是嵌入式系统中的关键技术之一。

3.笔记本电脑：LCD屏幕是笔记本电脑常用的显示技术之一。

它不仅可以让电脑的分辨率更高，而且还可以减少电脑的体积和重量，从而使它更轻便、更方便携带。

目录摘要 (1)前言 (2)1 概述 (2)1.1 LED电子显示屏的分类 (2)1。

2 LED显示屏的应用示例 (2)1。

3 设计任务 (2)2 显示原理及控制方式分析 (3)2.1 LED点阵模块结构 (3)2。

2 LED 动态显示原理 (3)2.3 LED常见的控制方式 (5)3 总体方案设计与分析 (6)3.1显示单元的考虑 (6)3。

2 滚屏的实现 (6)3。

3 关于可扩展性 (6)3。

4 微控制器的考虑 (6)3.5 总体电路结构及工作原理 (6)3.5。

1 硬件电路框图 (6)3.5。

2 工作原理 (7)4 硬件电路设计 (7)4。

1 显示单元电路设计 (7)4。

1。

1 LED点阵模块的选择 (8)4.1.2 列驱动电路设计 (8)4。

1。

3 行驱动电路设计 (9)4.2 单片机控制系统电路设计 (10)4.2.1单片机的选型 (10)4。

3对于系统电源及通信电缆的选择 (11)4。

4 其它元件的选择 (11)5 单片机软件设计与仿真 (12)5.1 开发工具及语言 (12)5。

2 单片机软件流程 (13)5。

3 单片机软件中算法的实现 (14)5.4 调试及仿真结果 (15)6 PCB设计及硬件调试 (16)6。

1 PCB设计平台 (16)6.2元件布局及PCB整体结构工艺 (16)6。

3 布线工艺与准则 (16)7 总结 (17)谢辞............................................................................................ 错误!未定义书签。

参考文献. (18)附录 (19)LED点阵电子显示屏系统的设计xxx摘要:本设计使用STC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16×64的点阵LED显示屏。

本LED显示屏能够以动态扫描的方式同时显示特定的四个16×16点阵汉字。

小型LED点阵显示系统的制作LED电子显示屏显示字符原理下图所示为单基色8*8的点阵屏内部结构图：从结构上可知，它的每一列共用一根列线，每一行共用一根行线。

当相应的行接高电平，列接低电平时，对应的发光二极管被点亮。

通常情况下，一块8*8像素的LED 显示屏是不能用来显示一个汉字的，因此，按照其原理结构进行扩展为16*16，就足以显示一个完整的汉字。

在显示过程中，多采用扫描方式，利用人的视觉暂停效应，只要刷新速率不小于25帧/秒，就不会有闪烁的感觉。

3、系统硬件本系统采用89S51为系统的控制核心[1]，用译码器74HC138提供显示的列地址，直接由P0、P2口加大功率三极管提供驱动电路。

（1）89S51简介89S51单片机是A TMEL公司推出的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4K bytes 的可编程的Flash只读程序存储器，兼容标准8051指令系统及引脚，并且可采用在线编程（ISP），使得调试非常方便。

其主要参数及引脚图如下：89S51芯片的各引脚功能如下：GND 接地Vcc 接电源P0.0-0.7 开漏双向I/O口P2.0-2.7 内部上拉的双向I/O口P1.0-1.7 内部上拉的双向I/O口P3.0-3.7 内部上拉的双向I/O口特殊功能引脚：MOSI，MISO，SCK（P1.5，P1.6，P1.7）用于ISP编程RXD（P3.0）串行输入口TXD(P3.1) 串行输出口WR (P3.6）外部数据存储器写信号RD (P3.7）外部数据存储器读信号T0 (P3.4) 定时器0外部输入T1 (P3.5) 定时器1外部输入INT0 (P3.3) 外部中断0INT1 (P3.2) 外部中断1RST 复位ALE 地址锁存使能EA/Vpp 外部寻址使能/可编程电压PSEN 程序存储器使能XTAL1 振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端XTAL2 振荡器反相放大器输出端（2）74LS138译码器[2]74LS138译码器引脚图及功能表如下：从上图可看出74LS138是3-8译码器，它具有三个使能端，三个数据输入端，只有当使能端S1为高电平，而S2与S3之和为低电平时，才能正常工作。