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1、基于单片机的Led点阵广告牌设计【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64x16 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，另一方面点阵显示屏广泛的应用于医 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显示屏能够以动态扫描的方式同时显示4个16x16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
2、 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Led dot matrix based on single chip designbillboardsAbstract： This design uses STC12C series MCU as a main controller, and depends on a simple external
3、circuit to drive 96x16 the lattice LED display. By using its own powerful functions and capacity of internal E2PR0M, it is easy to accomplish the MCU and PC and E2PR0M for internal storage, data transmission equipment ,and it also can be used conveniently to show a variety of content changes. The ot
4、her dot matrix display is widely used in hospitals, airports, banks and other public places. Therefore, the design has a strong practical application.The LED Display dynamic scan can show the way at the same time six 16 x 16 dot matrix Chinese characters, and PC software can modify the content and e
5、ffect shows, and so on. IAP used in the application of programmable technology, the characters within the code stored in the SCM free program memory space, so that the LED display system can store 1,024 brown-out characters. SPI used in the design of the interface standard GB2312 character, to suppo
6、rt all the GB2312 standard ASCII characters and characters of the show. Because serial transmission used, so that the system can be enhanced scalability, for a number of display units of the cascade.This article from the start LED display principle, elaborated on the LED display dynamic process, as
7、well as hardware circuit design, computing and software algorithms.Key Words： MCU; Serial Data Transfer； Llattice Llibrary目录1 LED概述1. 2 LED电子显示屏的分类52显示原理及控制方式分析62. 1 LED点阵模块结构62.2 LED动态显示原理62.3 LED常见的控制方式73硬件电路设计93.1系统硬件概述.二93. 2 16X16LED点阵显示制作io3.2. 1 16X16LED点阵的内部结构及工作原理io3. 2. 2用8X8LED点阵构成16X16LE
8、D点阵n3. 3主控单吃机的接口说明133.4 LED显示驱动电路is4字模生成154. 1字模简介154. 1. 1 LED显示屏领域字模实现技术is4. 1.2软件控制系统字模提取的分析与设计is4. 2字模存储技术is4. 3字库生成165荻件设计185. 1程序设计总体思路和结构185. 1. 1程序设井总体思路185. 1. 2程序流程图is5. 2各模块程序设计195. 2. 1系统初女台化195. 2. 2 LED 动态显示195.2.3汉字显示的原理196系统动能测试216. 1单元模块电路测试216. 2索统整体功能测试21总结22至攵谢23参肴文献24附隶25LED （Li
9、ght 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的心脏是一个半导体的晶片，晶片的 一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极使整个晶片被环氧树脂封装起来。 半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N 型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N 结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴 复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。多个LED发光灯组成固定的字符
10、或图形进行显示，即形成LED点阵图文显示屏。其主 要特征是只控制LED点阵中各发光器件的通断（发光或熄灭），而不控制LED的发光强弱。 LED点阵的汉字显示方式是先根据所需要的汉字提取汉字点阵（如16X16点阵），将点阵文 件存入ROM,形成新的汉字编码；而在使用时则需要先根据新的汉字编码组成语句，再由MCU 根据新编码提取相应的点阵进行汉字显示。LED点阵显示具有如下特点：（1）电压：LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而异，所以它 是一种比使用高压电源更安全的电源。（2）效能：消耗能量比同光效的白炽灯减少80%。（3）适用性：每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所
11、以可以制备成各种形状的器件， 并且适合于易变的环境。（4）稳定性：10万小时，光衰为初始的50%。（5）响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级。（6）对环境污染：无有害金属汞。（7）颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能 带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。山于LED的众多优势，在市场中得到了广泛的应用，主要应用领域有：（1）、信号指示应用：信号照明是LED单色光应用比较广泛也是比较早的一个领域，约 占LED应用市场的4%左右。（2）、显不应用：指不牌、广告牌、大屏幕显不等，LED用于显不屏幕的应用约占LED 应用的20%25%,显示
12、屏幕可分为单色和彩色。（3）、照明应用：便携灯具，汽车用灯，特殊照明。由于LED尺寸小，便于动态的亮度 和颜色控制，因此比较适合用于建筑装饰照明。背光照明：普通电子设备功能显示背光源、 笔记本电脑背光源、大尺寸超大尺寸LCD显示器背光源等。以及投影仪用RGB光源。1 LED概述1. 1 LED电子显示屏概述LED电了显示屏(Light. Emitting Diode Panel)是由几百一几十万个半导体发光二极 管构成的像素点，按矩阵均匀排列组成。利用不同的半导体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
13、是一种通过控制半导体发光二极管的亮度的方式，来显示文字、图形、 图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。LED显示屏分为图文显示屏和条幅显示屏，均山LED矩阵块组成。图文显示屏可与计算 机同步显不汉字、英文文本和图形；而条幅显不屏则适用于小容量的字符信息显不。LED显 示屏因为其像素单元是主动发光的，具有亮度高，视角广、工作电压低、功耗小、寿命长、 耐冲击和性能稳定等优点。因而被广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、 证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。LED显示屏的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高气候耐受性、更高的发 光密度、更高的发
14、光均匀性，可靠性、全色化方向发展。1. 2 LED电子显示屏的分类按颜色分类：单基色显示屏:单一颜色(红色或绿色)。双基色显示屏：红和绿双基色，256级灰度、可以显示65536种颜色。全彩色显示屏：红、绿、蓝三基色，256级灰度的全彩色显示屏可以显示一千六百多万种颜 色。按显示器件分类：LED数码显示屏：显示器件为7段码数码管，适于制作时钟屏、利率屏等，显示数字的电子 显示屏。LED点阵图文显示屏：显示器件是山许多均匀排列的发光二极管组成的点阵显示模块，适于 播放文字、图像信息。按使用场合分类：室内显示屏：发光点较小，一般3mm8mm,显示面积一般零点几至十几平方米。 室外显示屏：面积一般几十
15、平方米至几百平方米，亮度高，可在阳光下工作，具有防风、防 雨、防水功能。按发光点直径分类：室内屏：3mm、C3. 75mm、5min室外屏：eiOmm、elZmm、C 16mm, eigmm、021111111,26mm 室外屏发光的基本单元为发光筒，发光筒的原理是将一组红、绿、蓝发光二极管封在一个塑 料筒内共同发光增强亮度。2显示原理及控制方式分析2. 1 LED点阵模块结构八十年代以来出现了组合型LED点阵显示器模块，以发光二极管为像素，它用高亮度发 光二极管芯阵列组合后，环氧树脂和塑模封装而成。这种一体化封装的点阵LED模块，具有 高亮度、引脚少、视角大、寿命长、耐湿、耐冷热、耐腐蚀等特点。LED点阵规模常见的有 4X4、4X8、5X7、5X8、8X8、16X16 等等。根据像素颜色的数目可分为单色、双基色、三基色等。像素颜色不同，所显示的文字、 图象等内容的颜色也不同。单色点阵只能显示固定色彩如红、绿、黄等单色，双基色和三基 色点阵显示内容的颜色由像素内不同颜色发光二极管点亮组合方式决定，如红绿都亮时可显 示黄色，如果按照脉冲方式控制二极管的点亮时间，则可实现256或更高级灰度显示，即可 实现真彩色显示。图2. 1示出最常见的8X8单色LED点阵显示器的内部电路结构和外型规格，其它型号点 阵的结构与引脚可试验获得。*
