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1、第 37 页 共 41 页桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计(论文)说明书 编号： 桂林电子科技大学信息科技学院 暑期培训报告题 目： 16x16点阵屏控制设计 系 别： 机电工程系 专 业： 机械电子工程 学生姓名： 赵永健 学 号： 1253200226 指导教师： 莫荣 职 称： 讲师 题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 应用研究 2014年9月20日摘 要本次设计使用AT89S51单片机作为主控制模块，利用74HC595来驱动16x16的LED点阵显示屏。LED显示屏是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，它是由很多的发光二极管组成，靠灯的亮来显示字符。
2、LED显示屏分为数码显示屏、图文显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组成。目前由于LED显示屏造价昂贵，主要应用于比较高档的场所，主要集中在城市的繁华场所，举办的2010年上海世博会、未各项大型运动赛事等新增需求，都将促使LED显示屏的大规模发展。此外，已架设的大型LED显示屏幕每10年将历经一换机潮，随着人们生活水平的提高，户外LED显示屏将逐渐应用于各个行业。关键词：单片机AT89S52；74HC595；16x16LED点阵；点阵字库。Abstract This design uses AT89S51 micro controller as the main control module,
3、LED dot matrix displayusing74HC595 to drive 16x16. LED display is a display control semiconductor light emitting diode through, which is composed of alight emitting diode many, by the bright lights to display character. Graphic display and LED display into the video digital display,display, by the L
4、ED matrix blocks.At present, the LED display is expensive,mainly used in high-grade places, mainly concentrated in the bustling place city,Expo 2010 Shanghai, not the big sporting events and new demand, large-scale development will promote LED display screen. In addition, LED has set up large displa
5、y screen every 10 years after a replacement tide, along with the people living standard enhancement, outdoor LED screen will be gradually applied to various industries.Keywords: single chip AT89S52; 74HC595; 16x16LED lattice; lattice fonts.目 录引言.51 硬件设计.61.1 硬件总体电路设计思路.61.2硬件电路总体设计实现.61.3 硬件电路制作过程.6
6、1.4 硬件控制模块设计实现.81.5 点阵屏模块设计实现.92 软件设计.102.1 C语言程序.103 电路调试.13 3.1 电路调试过程.14总结.14谢辞.15参考文献.16附 录.17引言LED显示屏Light Emitting Diodede：又叫电子显示屏。随着现代的进步，LED显示屏在制作工艺有很大的改善，并且在性能上有了很大的进步。虽然在市场上显示屏的种类各式各样，从各式各样的型号到各式各样的种类从对显示驱动原理到驱动方式再到实际应用范围都各不相同，但LED显示屏作为现代显示器技术的发展的产物，在实际应用领域拥有一席之位。目前，在国外很多国家的街道上随处可见，作为信息传输的
7、工具，在实际应用和显示的效果都很好。LED显示屏显示画面清晰，色彩丰富艳丽，在国外的各个行业都有了广泛应用。如广告宣传、交通信号灯、汽车、教育系统、火车站、证券公司、大型商场等。但是在控制技术方面还有很多不足。由于LED显示屏发出的光很亮，并且闪烁对人眼睛刺激很大，这是由于技术的不成熟所导致的，所以国外对LED显示屏技术还处在发展段。目前，在国内LED显示屏受到很多个体户和企业广泛的研究和应用从而得到迅速的发展。这是因为LED显示本身所具有高亮度、低功耗、环保、可大型化、使用寿命长、性能稳定等优异的特性。在国内LED显示屏在实际应用，主要是作为传输信息的工具。如电子显示屏门牌，墙式电视机等。而
8、且LED在照明上也应用很广泛，是因为LED发光亮度很高。所以，在国内外LED的发展前景非常广阔，正迈向更高耐气候性、高的发光密度、高稳定性方向发展。本课题设计的是基于FPGA的彩色点阵控制器。彩色点阵屏制作工艺发展迅速，在性能上也有很大的提高，这样对控制电路的要求也越来越高。由于LED显示屏的亮度太高，色彩丰富等优越特性，本课题结合LED显示屏的一些特性，制作一款性能优越的LED显示屏控制电路。要想制作出一款彩色显示屏控制器在性能上有更高的要求，可以从LED显示屏色彩丰富和低功耗着手，使得LED显示的颜色更艳丽，画面更生动，耗能更少。在国内外有很多人对LED显示屏控制器有研究，但是设计出来的控
9、制器控制显示屏显示的效果还不是很好。如出现闪烁，屏体太亮，显示的颜色不够丰富，画面不够生动等缺点。所以本课题研究是结合LED显示屏的优越特性设计的一款控制器。根据对LED点阵屏发光的特性和内部结构的组成分析。再根据LED显示屏的特性和内部结构，选定需要使用的驱动控制芯片。结合芯片的工作原理从而设计一款LED显示屏的驱动控制电路。最后，结合Verilog 语言设计的特点再结合硬件电路设计编写软件LED显示屏扫描控制程序。由于本课题设计使用动态和静态的扫描技术。动态扫描技术必须选用移位寄存器，必须在时间上控制数据的移位，可以让画面产生动态。静态扫描技术以静态锁存器扫描方式，把所要传输的数据送到锁存
10、器并且打入屏体中显示，并且充分保证LED亮度。综合上所述，结合对LED显示屏的种种因素的影响和利用LED的优越特性设计出对LED显示屏控制器的扫描程序，再结合FPGA开发板功能和驱动控制电路的设计实现对LED点阵屏的控制，从而可以显示文字信息和图文信息等动态和静态信息。 1 硬件设计从理论上分析LED显示屏控制器后，根据选用的芯片设计控制电路。从硬件电路的总体设计到个个模块的实现。1.1 硬件总体电路设计思路 使用74HC595芯片的15脚和1至7脚并行八位数据输出作为显示屏数据的输出，来控制显示屏的亮灭；9脚级联输出端作为数据输入；10脚复位端，因为低电平有效，不需要把数据清除，把复位端直接
11、VCC；11脚移位寄存器数据移位时钟输入端作为移位寄存器芯片控制数据移位信号；12脚移位寄存器存储数据时钟输入端作为移位寄存器芯片数据寄存信号控制端；13脚移位寄存器使能作为输入的数据显示在显示屏上，因为使能控制信号是低电平有效，为了使电路设计和在编写程序简单，把13脚直接GND；14脚串行数据输出端作为芯片级联端，实现更多数据的级联；使用8550驱动电流加载在行的显示。1.2 硬件电路总体设计实现本次培训用的是88的双基色点阵屏，使用四块点阵屏经过设计组合成的1616 LED点阵屏用来显示汉字和图片，所谓的1616，是每一个汉字在纵、横行各用16像素点的区域内显示，满足了本次设计的要求。再用
12、两块74HC138芯片级联的方式组合成4-16译码器对十六行进行控制。四块74HC595是通过9脚级联十四脚实现了32位数据的输入。所以通过74HC595芯片的9脚、11脚和12脚组合在一起，就能对LED点阵屏的LED灯的亮灭进行控制。1.3 硬件电路制作过程使用protel 99 画图软件画硬件原理图，protel 99软件是ProklTechnology公司开发的一款画图软件，它可以进行电路原理图设计和单层或双层印刷电路板设计。该软件中的元器件的封装是有限的，再加上现在市面上的器件的形状各种各样，在进行电路设计和PCB电路图设计时，必须先画好相应的元器件封装并更新到元器件库当中，才能完成相应的设计。图2.1为硬件电路开发流程。设计原理图
