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1、基于单片机的LED迎宾屏的设计摘 要本文以单片机 AT89S52 为核心控制器，介绍了 LED 点阵电子显示屏的动态显示的设计过程。单片机控制程序采用单片机 C51 语言进行编辑，通过编程控制各显示点对应 LED 阳极和阴极端的电平，就可以有效的控制各显示点的亮灭。所显示字符 的点阵数据可以自行编写（即直接点阵画图），也可从标准字库中提取。显示屏采用6416 的 LED 点阵，可以显示4个16*16点阵的汉字。显示方式采用动态显示，使得图形或文字能够实现静止、移入移出等多种显示方式。本系统涵盖了单片机、双向缓冲器74LS245、74HC595级连，64*16 LED 点阵的应用技术。文中详细介
2、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等。关键词：单片机，LED，迎宾屏，C5122目 录1 绪论11.1 LED电子迎宾屏概述11.2 LED电子迎宾屏的分类11.2.1 按颜色分类11.2.2 按使用场合分类11.2.3 按发光点直径分类21.3 LED迎宾屏的应用21.4 LED迎宾屏的发展趋势32 总体方案分析与设计52.1 点阵模块结构52.2 显示单元的考虑52.3 动态显示原理62.4 滚屏的实现72.5 微控制器的考虑82.6 总体电路结构及工作原理82.6.1 硬件电路框图82.6.2 工作原理93 系统硬件电路设计103.1
3、单片机控制系统的电路设计103.1.1 单片机机选型103.1.2 复位电路113.1.3 晶振电路113.1.4 AT89S52在电子迎宾屏应用中的优越性123.1.5 单片机系统电路设计123.2 时钟与单片机的接口设计133.2.1 时钟芯片的选型133.2.2 时钟芯片的引脚排列及操作时序133.2.3 时钟芯片与单片机的接口设计163.3 显示单元的电路设计173.3.1 列驱动电路设计173.3.2 行驱动电路设计194 系统软件设计214.1 开发工具及语言214.2 算法的实现214.3 下移效果编程224.4 左移效果编程235 结论276 参考文献287 致谢298 附录3
4、0西南科技大学应用型自学考试毕业设计（论文）1 绪论现在城市中用于装点各种建筑物的绚丽色彩绝大部分用的是霓虹灯，但是霓虹灯具有发热量大，亮度较小，容易损坏，耗电量大等缺点已经不作为现在装饰及广告宣传的主要选择对象。LED电子迎宾屏具有可视度远，亮度高，耗能低，性价比高等优点，在此主要介绍以AT89S52为控制芯片，用88的模组通过级联实现1616的点阵屏，从而用于迎宾显示及广告宣传等。1.1 LED电子迎宾屏概述LED（Light Emitting Diode）即发光二极管是利用半导体的P-N结电致发光原理制成的一种半导体发光器件。LED具有亮度高、功耗小、寿命长、工作电压低、易小型化、结构牢
5、固等优点。LED电子迎宾屏是由矩阵均匀排列的LED组成。由于LED工作电压低（仅1.5V -3V），能主动发光且有一定亮度，亮度又能用电压（或电流）调节，本身又耐冲击、抗振动、寿命长（10万小时）等优点，使得LED电子迎宾屏应用十分广泛。LED电子迎宾屏分为图文显示屏和条幅显示屏，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，而条幅显示屏则适用于小容量的字符信息显示。1.2 LED电子迎宾屏的分类1.2.1 按颜色分类(1)单基色显示屏:单一颜色（红色或绿色）。 (2)双基色显示屏：红和绿双基色，256级灰度、可以显示65536种颜色。 (3)全彩色显示屏：红、绿、蓝
6、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。 1.2.2 按使用场合分类(1)室内显示屏：发光点较小，一般3mm 8mm，显示面积一般零点几至十几平方米。(2)半室外显示屏：发光点居中，一般为10mm，显示面积一般几个平方到几十个平方米，可以在潮湿环境下长期工作。(3)室外显示屏：面积一般几十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。1.2.3 按发光点直径分类(1)室内屏：3mm、3.75mm、5mm、 (2)室外屏：10mm、12mm、16mm、19mm、21mm、26mm (3)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
7、二极管封在一个塑料筒内共同发光增强亮度。1.3 LED迎宾屏的应用LED电子迎宾屏应用极广，可以用于显示重要信息及温馨提示。主要用在以下场合：(1)证券交易、金融信息显示。这一领域的LED电子迎宾屏占到了前几年国内LED电子迎宾屏需求量的50%以上，目前仍为LED电子迎宾屏的主要需求行业。上海证券交易所、深圳证券交易所及全国上万家证券、金融营业机构广泛使用了LED电子迎宾屏。(2)机场航班动态信息显示。民航机场建设对信息显示的要求非常明确，LED电子迎宾屏是航班信息显示系统FIDS(Flight information Display system)的首选产品，首都机场、上海浦东国际机场、海口
8、美兰机场、珠海机场、厦门高崎机场、深圳黄田机场、广州白云机场及全国数十家新建和改扩建机场都选用了LED电子迎宾屏。(3)港口、车站旅客引导信息显示。以LED电子迎宾屏为主体的信息系统和广播系统、列车到发揭示系统、票务信息系统等共同构成客运枢纽的自动化系统，北京站、北京西站、南昌站、大连港等国内重要火车站和港口都安装了国内厂家提供的产品和系统。(4)体育场馆信息显示。LED电子迎宾屏已取代了传统的灯泡及CRT显示屏，四十三届世乒赛主场地天津体育中心首次采用了国产彩色视频LED电子迎宾屏，受到普遍好评，上海体育中心、大连体育场等许多国内重要体育场馆相继采用了LED电子迎宾屏作为信息显示的主要手段。
9、(5)道路交通信息显示。智能交通系统（ITS）的兴起，在城市交通、高速公路等领域，LED电子迎宾屏作为可变情报板、限速标志等，替代国外同类产品，得到普遍采用。(6)调度指挥中心信息显示。电力调度、车辆动态跟踪、车辆调度管理等，也在逐步采用高密度的LED电子迎宾屏。(7)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。遍布全国的服务领域均有国产LED电子迎宾屏在信息显示方面发挥作用。(8)广告媒体新产品。除单一大型户内、户外显示屏做为广告媒体外，国内一些城市出现了集群LED电子迎宾屏广告系统；列车LED电子迎宾屏广告发布系统也已在全国数十列旅客列车上得到采用并正在推广。LED电子迎宾屏是
10、当今世界上最为引人注目的户外大型显示装置，采用先进的数字化视频处理技术，有无可比拟的超大面积与超高亮度。根据不同的户内外环境，采用各种规格的发光像素，实现不同的亮度、色彩、分辨率，以满足各种用途。它朝着高清析，高亮度，高可靠性方向发展，可以动态显示图文动画信息，利用多媒体技术，可播放各类多媒体文件LED电子迎宾屏以其高亮度、高可靠性等优点成为主要显示产品。1.4 LED迎宾屏的发展趋势现代信息社会中，作为人一机信息视觉传播媒体的显示产品和技术得到迅速发展，进入二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代，LED电子迎宾屏作为平板显示的主导产品之一无疑会有更大的发展，并有可能成为二十一世纪平板显示的代
11、表性主流产品。(1)高亮度、全彩化蓝色及纯绿色LED产品自出现以来，成本逐年快速降低，已具备成熟的商业化条件。基础材料的产业化。使LED全彩色显示产品成本下降，应用加快。以全彩色户外26显示屏为例，1996年的产品市场价格每平方米在12万元左右，1999年已降至78万人民币/m2，LED产品性能的提高，使全彩色显示屏的亮度、色彩、白平衡均达到比较理想的效果，完全可以满足户外全天候的环境条件要求，同时，由于全彩色显示屏价格性能比的优势，预计在未来几年的发展中，全彩色LED电子迎宾屏在户外广告媒体中会越来越多地代替传统的灯箱、霓红灯、磁翻板等产品，体育场馆的显示方面全彩色LED屏更会成为主流产品。
12、全彩色LED电子迎宾屏的广泛应用会是LED电子迎宾屏产业发展的一个新的增长点。(2)标准化、规范化材料、技术的成熟及市场价格的基本均衡之后，LED电子迎宾屏的标准化和规范化将成为LED电子迎宾屏发展的一个新趋势。近几年业内的发展，市场竞争在传统产品条件下是以价格作为主要的竞争手段，几番价格回落调整达到基本均衡，产品质量，系统的可靠性等将成为主要的竞争因素，这就对LED电子迎宾屏的标准化和规范化有了较高要求，业内一些骨干企业已开始在企业实施ISO9000系列标准。行业规范和标准体系的形成，对产品的检测有了相对统一的认识和评判依据，生产条件差、技术性不强、售后服务体系不完善的企业将受到市场的淘汰，
13、预计今后几年内一批小规模LED电子迎宾屏厂商会逐步淡出，行业的发展趋于有序。(3)产品结构多样化信息化社会的形成，信息领域愈加广泛，LED电子迎宾屏的应用前景更为广阔。预计大型或超大型LED电子迎宾屏的主流产品局面将会发生改变，适合于服务行业特点和专业性要求的小型LED电子迎宾屏会有较大提高，面向信息服务领域的LED电子迎宾屏产品门类和品种体系将更加丰富，部分潜在市场需求和应用领域将会有所突破，如公共交通、停车场、餐饮、医院等综合服务方面的信息显示屏需求量将有更大的提高，大批量、小型化的标准系统LED电子迎宾屏在LED电子迎宾屏市场总量中将会占有多数份额。2 总体方案分析与设计2.1 点阵模块
14、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44、48、57、58、88、1616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
15、示，即可实现真彩色显示。图2-1示出最常见的88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测试获得。图2-1 88单色LED模块内部电路LED点阵显示时，既可代替数码管显示数字，也可显示各种中西文字及符号。如5x7点阵显示器用于显示西文字母。58点阵显示器用于显示中西文，8x8点阵可以用于显示简单的中文文字，也可用于简单图形显示。用多块点阵显示器组合则可构成大屏幕显示器，但这类实用装置常通过PC机或单片机控制驱动。2.2 显示单元的考虑最常见的单色LED电子迎宾屏为88点阵的模块，显示一个简体汉字，至少需要1616的点阵，故本设计显示每个汉字采用4个88点阵LED模块，为了达到很直观的显示及视觉效果，采用了像素直径为5mm的88点阵LED模块拼接成6416点阵的LED阵列。因些需要用16个88的LED模块拼接成6416的矩阵。整个屏幕能同时显示四个汉字，这样每个汉字则为1616的点阵，能在50米处仍清晰阅读。2.3 动态显示原理LED点阵显示系统中各模块的显示方式： 有静态和动态显示两种。静态显示原理简单、控制方便，但硬件接线复杂，在实际应用中一般采用动态显示方式，动态显示采用扫描的方式工
