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1、西南大学育才学院2012届电子信息工程专业本科毕业论文本科毕业论文（设计）题 目 LED点阵显示屏 学院理工学院专业电子信息工程年级学号姓名指导教师成绩 2012年4月9日1西南大学育才学院2012届电子信息工程专业本科毕业论文（设计）目 录摘 要1关键词1Abstract1Key words1绪 论2一、设计设计任务及要求2（一）设计目标2（二）显示模块方案论证3（三）数据传输方案论证3（四）原理及原理图4二、系统硬件电路的设计5（一）总电路图5（二）电源部分6（三）AT89C51单片机的结构与说明7（四）列驱动电路9三、系统程序的设计10（一）系统主程序11（二）显示驱动程序16四、调试及
2、性能分析18（一）理论性能分析18（二）系统调试19总 结20参考文献21致 谢22第 2 页 共 22 页LED点阵显示屏设计摘要：LED点阵显示屏作为一种新兴的显示器件, 利用发光二极管点阵模块或像素单元组成，由多个独立的LED发光二极管封装而的平面式显示屏幕。通常用来显示时间、图文等信息。它具有发光效率高、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。本设计是基于以AT89C51单片机为核心的16x16显示屏，通过该芯片控制一个行驱动器74LS154和八个列驱动器74LS595来驱动显示屏显示。其中详细的包含了系统具体的硬件设计方案,软件流程图和部分C语言程序等方面的设
3、计。此外、该设计只需简单的级联就能实现显示屏的拓展，但级联时要注意不要超过驱动负载范围。关键词：AT89C51单片机 LED 动态显示Abstract：LED dot matrix display is a new display device, the light-emitting diode lattice module or pixel units, composed of a plurality of independent LED light-emitting diode packaging and plane type display screen. Usually used to
4、 display time, graphic information. It has high luminous efficiency, long service life, flexible configuration, rich colors as well as indoor and outdoor environmental advantages such as adaptability.This design is based on AT89C51single-chip microcomputer as the core of the16x16 display screen, thr
5、ough the chip controls a row driver 74LS154and eight column driver74LS595 to drive a display. The detailed including system hardware design, software flow chart and some program in C language and other aspects of the design. In addition, the design simply cascade can realize the display of expansion
6、, but to be careful not to exceed the cascade drive load rangeKey words: AT89C51 Micro Controller Unit, LED, Dynamic Display绪论LED（Light Emitting Diode）,即发光二极管，是一种半导体固体发光器件，它是利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合引起光子发射而产生光。LED显示屏是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。显示屏分为数码显示屏、图文
7、显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组成。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。在实际应用中的显示屏由于成本和可靠性的因素常采用一种称为动态扫描的显示方法。目前，国内的LED点阵显示屏大部分是单显示型，其显示的内容相对较少，显示花样较单一。一般在产品出厂时，显示内容就已写入显示屏控制系统中的EPROM芯片内，当需要更换显示内容时就非常困难，这样使该类型的显示屏使用范围受到了限制。国内的另一种LED显示屏可编程序型LED显示屏，虽
8、然增加了显示屏系统的编程能力，显示内容和显示花样都有所增加，但也存在着更换显示内容不便的缺点。如今传统的LED显示屏控制系统已经越来越不能满足现代广告宣传业的需要，而利用PC机通信技术控制LED显示屏，则具有显示内容丰富，信息更换灵活等优点。随着LED显示屏在广告传媒领域逐渐崭露头角，单片机正朝着高性能和多种方向发展，其趋势将进一步向着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，其功能也将越来越丰富，速度也越来越快，甚至有些方面并不逊于ARM或DSP。本设计是基于单片机(AT89C51)讲述了16*16 LED汉字点阵显示的基本原理、硬件组成与设计、程序编
9、译与下载等基本环节和相关技术。一、设计设计任务及要求（一）设计目标本方案设计的是一块16*16的LED点阵，通过这个点阵可以显示特定字符。利用的是单片机原理，通过写入程序控制单片机来显示1.要求采用51单片机作为微控制器；2.通过四个1616的点阵LED进行文字显示；3.在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足、稳定、清晰无串扰。 4.文字显示具有每排字有滚动和逐排等显示方式。（二）显示模块方案论证1616的点阵，行和列的交叉处有一个LED，共由256个LED构成，如果LED的阳极与行相连，而阴极与列相连，那么只要给该LED对应的行以高电平，列以低电平，那么对应的LED就发光。图1.2画出了
10、室内直插式88点阵双基色LED模块实物图。这种模块由64个发光LED芯片以88的形式构成一个正方形模块，然后用2列8针引脚将内部电路接口引出，供驱动电路使用。图1.1 LED 点阵显示原理图每一个字由16行16列的点阵组成显示。即国家标准汉字库中的每一个字均由256点阵来表示。我们可以把每一个点理解为一个像素，而把每一个字的字形理解为一幅图像。事实上这个汉字屏不仅可以显示汉字，也可以显示在256像素范围内的任何图形。这里我们以“机”字说明，如图1.2所示。（三）数据传输方案论证显然，采用并行方式时，从控制电路到列驱动器的线路数量大，相应的硬件数目多。当列数很多时，并列传输的方案是不可取的。采用
11、串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。但是，串行传输过程较长，数据按顺序一位一位地输出给列驱动器，只有当一行的各列数据都以传输到位之后，这一行的各列才能并行地进行显示。这样，对于一行的显示过程就可以分解成列数据准备（传输）和列数据显示两部分。对于串行传输方式来说，列数据准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下留给行显示的时间就太少了，以致影响到LED的亮度。解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的方法。即在显示本行各列数据的同时，传送下一列数据。为了达到重叠处理的目的，列数据的显示就需要具有所存功
12、能。经过上述分析，就可以归纳出列驱动器电路应具有的功能。对于列数据准备来说，它应能实现串入并处的移位功能；对于列数据显示来说，应具有并行锁存的功能。这样，本行已准备好的数据打入并行锁存器进行显示时，串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。图1.3为显示屏电路实现的结构框图。图1.2 显示屏实现的结构框图（四）原理及原理图如图1.4所示，本产品拟采用以AT89C51单片机为核心芯片的电路来实现，主要由AT89C51芯片、电源、行驱动器、列驱动器、16*16 LED点阵5部分组成。图1.3 显示屏电路框图本设计采用的是动态扫描的现实方法。动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮
13、，这样扫描驱动电路就可以实现多行（比如16行）的同名列共用一套驱动器。具体就16*16的点阵来说，把所有同1行的发光管的阳极连在一起，把所有同1列的发光管的阴极连在一起（共阳极的接法），先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1行使其燃亮一定时间，然后熄灭；再送出第二行的数据并锁存，然后选通第2行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；以此类推，第16行之后，又重新燃亮第1行，反复轮回。当这样轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就能够看到显示屏上稳定的图形了。采用扫描方式进行显示时，每一行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个驱动器。显示数据通常存储在单片机的存储器中，按
14、8位一个字节的形式顺序排放。显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去，这就存在一个显示数据传输的问题。从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并列方式或串行方式。显然，采用并行方式时，从控制电路到列驱动器的线路数量大，相应的硬件数目多。当列数很多时，并列传输的方案是不可取的。二、系统硬件电路的设计（一）总电路图硬件电路大致上可以分成单片机系统及外围电路、列驱动电路和行驱动电路三部分。图2.1 总电路图（二）电源电路图2.2电源部分 （三）AT89C51单片机的结构与说明AT89C51是一种带4KB闪烁可编程可擦除只读存储器(Falsh Programmable and Erasabl
15、e Read Only Memory，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，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，能够进行1000次写擦循环，数据保留时间为10年。他是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。因此，在智能化电子设计与制作过程中经常用到AT89C51芯片。图2.3 AT89C51引脚图P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电
