LED点阵显示屏

2024-04-30

LED点阵显示屏（精选十篇）

LED点阵显示屏篇1

1 电路设计

基于上述原理分析, 各部分电路设计如下。

1.1 微控制器单元设计

单片机应用简单, 软件编程灵活, 因而采用单片机作为系统的控制器, 能够满足本系统的应用需要。同时, 该型号单片机具有功能强大的位操作指令, 大大方便系统的调试, 微控制器单元包括单片机、晶振电路、复位电路。复位电路由RC充电网络构成, 开机上电时在电容负极性端产生至少2个机器周期的高电平输入RST完成复位。为了定时准确, 晶振电路选12MHz, 可产生精确到μs级的时隙, 方便定时操作。另外, 本系统通过I/O口驱动按键用于清屏操作。

1.2 X/Y轴扫描逻辑单元

通常LED点阵显示屏采用74LS595进行扫描驱动, 每片可驱动8列, 驱动32列需要4片, 同时每列数据串行输入, 逻辑电路移位造成速度过低。因此, 本设计中采用4片74LS373锁存器对LED点阵X轴方向进行列扫描, 将LED点阵显示屏作为外部RAM驱动, 以MOVX指令对总线操作一次完成一列扫描, 指令执行占用2个机器周期, 对于12MHz晶振, 在2μs刷新一次列扫描数据, 可保证每点点亮48μs, 达到书写流畅的要求。

2 系统设计

单片机在LED点阵显示系统中主要负责数据的接收、存储和扫描显示LED点阵屏三大主要功能。串行移动的子程序设计是一个通用子程序, 在显示子程序中都要被调用, 功能是移位寄存器接收单片机发出的点阵行数据, 逐位移动到对应位置后再进行锁存和输出工作, 同时对四六译码器进行开关工作, 控制屏幕的显示。该系统软件为开发的LED显示屏的编辑和播放功能一体化的专用软件, 与大屏幕密切配合, 系统集图形制作播放、艺术字型制作播放、三维动画播放等强大功能于一体, 界面美观, 全中文菜单操作方便, 总体设计思路是提供简捷方便和交互的节目制作播放环境, 其功能可由用户自由组合后, 进行循环播放、多画面播放并自动切换, 且各项均可分别实行定时、定速、显示方式多种多样, 具有良好的扩充性和可靠性:全中文菜单, 人机直接交互, 所见即所得, 操作简便;可以交互式的在显示映射区域放置各种信息对象, 实时调节对象属性, 支持文本、图片、动画、视频等显示。有100多种显示方式, 可以通过键盘、鼠标、扫描仪等不同的输入手段输入文字、图象等信息;文字可放大、缩小、拷贝等编辑处理;图像可经过软件进行修改、编辑各种字体、字形、色彩选择, 插入各种显示方式, 各项编排可自由组合、定时, 达到理想的显示效果。本软件提供五笔、拼音、区位、英文四种常用的输入方式, 用户可根据需要任意选择输入方式, 在WINDOWS、金山等任意中文系统的字体都可直接调用, 并可对字的各种方向上加边修饰, 字色、边色可任意选, 所选字属性均有示范, 客户可直观感觉所选属性是否合适, 实现最佳的艺术效果。不同显示方式使屏体每一幅图案、单调的文字更有吸引力, 增加画面的动感, 本软件提供多种不同的显示方式, 如循环、开帘、卷帘、中开、闪烁、旋转显示等多种显示方式。可直接显示OFFICE2000的文档、图表, 全面支持国内最流行的办公软件文档。通过OLE连接可实现各种流行播放媒体文件的显示。显示屏可播放视频信号。

2.1 系统主程序

系统主程序开始以后, 首先是对系统环境初始化, 包括设置串口、定时器、中断和端口;然后以“卷帘出”效果显示图形, 停留约3s;接着向上滚动显示“我爱单片机”这5个汉字及一个图形, 然后以“卷帘入”效果隐去图形。由于单片机没有停机指令, 所以可以设置系统程序不断的循环执行上述显示效果,

2.2 显示驱动程序

显示驱动程序在进入中断后首先要对定时器T0重新赋初值, 以保证显示屏刷新率的稳定, 然后显示驱动程序查询当前燃亮的行号, 从显示缓存区内读取下一行的显示数据, 并通过串口发送给移位寄存器。为消除在切换行显示数据的时候产生拖尾现象, 驱动程序先要关闭显示屏, 即消隐, 等显示数据打入输出锁存器并锁存, 然后再输出新的行号, 重新打开显示。

3 列驱动电路

列驱动电路有集成电路74HC595构成。它具有一个8位串入并出的移位寄存器和一个8位输出锁存器的结构, 而且移位寄存器和输出锁存器的控制是各自独立的, 可以实现在显示本行列数据的同时, 传送下一行的列数据, 既达到重叠处理的目的。它的输入侧有8个串行移位寄存器, 每个移位寄存器的输出都连接一个输出锁存器。引脚SI是串行数据的输入端。引脚SCK是移位寄存器的移位时钟脉冲, 在其上升沿发生移位, 并将SI的下一个数据打入最低位。

移位后的各位信号出现在各移位寄存器的输出端, 也就是输出锁存器的输入端。RCK是输出锁存器的打入信号, 其上升沿将移位寄存器的输出打入输出锁存器。引脚G是输出三态门的开放信号, 只有当其为低时锁存器的输出才开放, 否则为高组态。SCLR信号是移位寄存器清零输入端, 当其为低时移位寄存器的输出全部为零。能够做到输入串行移位与输出锁存互不干扰。芯片的输出端向上一级的级联输出。但因为QH受输出锁存器的打入控制, 所以还从输出锁存器前引出QH, 作为与移位寄存器完全同步的级联输出。这样的结构, 使得串行移位能把显示数据依次输入到相应移位寄存器输出端, 移位过程结束后, 控制器各列显示数据一起打入相应的输出锁存器, 通过选通相应的行, 该行的各列就按照显示数据的要求进行显示。由于系统设计时采用每两行字即共用一个控制器, 上下两部分各16行。当上部分1行384列的数据准备好之后, 先不打入其输出锁存器, 也先不选通该行, 而是继续为下半部分的同名准备数据, 当上下部分同名行的列数据也准备好之后, 才把它们一起打入各自的输出锁存器, 并发出该行的选通信号。在电路安排上, 上下两部分的列串行数据输入端是并连的, 在对液晶模块的初始化中要先设置其显示模式, 在液晶模块显示字符时光标是自动右移的, 无需人工干预。此控制电路部分相当每次输入指令前都要判断液晶模块是否处于忙的状态。?

4 调试

调试主要分为硬件调试和软件调试:

(1) 硬件调试:在焊接电路板的时候, 应该从最基本的最小系统开始, 分模块, 逐个进行焊接测试。在对各个硬件模块进行测试时, 要保证软件正确的情况下去测试硬件, 要不然发生错误

摘要：本文设计了以单片机为微控制器, 以32×32点阵LED组成显示模块, 结合行、列扫描驱动逻辑电路, 实现信息输入和LED屏显示控制。

LED点阵显示屏篇2

1．实验任务

在8X8 LED点阵上显示柱形，让其先从左到右平滑移动三次，其次从右到左平滑移动三次，再次从上到下平滑移动三次，最后从下到上平滑移动三次，如此循环下去。2．电路原理图

图4.24.1 3．硬件电路连线

(1)．把“单片机系统”区域中的P1端口用8芯排芯连接到“点阵模块”区域中的“DR1－DR8”端口上；(2)．把“单片机系统”区域中的P3端口用8芯排芯连接到“点阵模块”区域中的“DC1－DC8”端口上； 4．程序设计内容(1)． 8X8 点阵LED工作原理说明 8X8点阵LED结构如下图所示

图4.24.2 从图4.24.2中可以看出，8X8点阵共需要64个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一列置1电平，某一行置0电平，则相应的二极管就亮；因此要实现一根柱形的亮法，如图49所示，对应的一列为一根竖柱，或者对应的一行为一根横柱，因此实现柱的亮的方法如下所述：

一根竖柱：对应的列置1，而行则采用扫描的方法来实现。一根横柱：对应的行置0，而列则采用扫描的方法来实现。

6． C语言源程序

#include

unsigned char code taba[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};unsigned char code tabb[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};

void delay(void){ unsigned char i,j;

for(i=10;i>0;i--)for(j=248;j>0;j--);}

void delay1(void){ unsigned char i,j,k;

for(k=10;k>0;k--)for(i=20;i>0;i--)for(j=248;j>0;j--);}

void main(void){ unsigned char i,j;

while(1){ for(j=0;j<3;j++)//from left to right 3 time { for(i=0;i<8;i++){ P3=taba[i];P1=0xff;delay1();} }

for(j=0;j<3;j++)//from right to left 3 time { for(i=0;i<8;i++){ P3=taba[7-i];P1=0xff;delay1();} }

for(j=0;j<3;j++)//from top to bottom 3 time { for(i=0;i<8;i++){ P3=0x00;P1=tabb[7-i];delay1();} }

LED点阵显示屏篇3

关键词：LED点阵显示；AT89S51；动态扫描

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 04-0000-01

大屏幕显示是超高亮度LED应用的另一巨大市场，包括：图形、文字、数字的单色、双色和全色显示。在表2中列出了LED显示的各种用途。传统的大屏幕有源显示一般采用白炽灯、光纤、阴极射线管等；无源显示一般采用翻牌的方法。表3列出了几种显示的性能比较。LED显示曾一直受到LED本身性能和颜色的限制。如今，超高亮度AlGaInP、TS-AlGaAs、InGaN LED已能够提供明亮的红、黄、绿、蓝各种颜色，可完全满足实现全色大屏幕显示的要求。LED显示屏可按像素尺寸装配成各种结构，小像素直径一般小于5mm，单色显示的每个像素用一个T-1（3/4）的LED灯，双色显示的每个像素为双色的T-1（3/4）的LED灯，全色显示则需要3个T-1红、绿、蓝色灯，或者装配一个多芯片的T-1（3/4）的LED灯作为一个像素。大像素则是通过把许多T-1（3/4）红、绿、蓝色LED灯组合在一起构成的。用InGaN（480nm）蓝、InGaN（515nm）绿和ALGaAs（637nm）红LED灯作为LED显示的三基色，可以提供逼真的全色性能，而且具有较大的颜色范围包括：蓝绿、绿红等，与国际电视系统委员会（NTSC）规定的电视颜色范围基本相符。

一、设计要求

（1）具有较高的工作效率和良好的可靠性；（2）成本低，功能强，社会需求大；（3）显示没有明显抖动；（4）能静态显示所需显示的汉字。

二、系统总体规划

整个系统的构成是由两部分组成。一部分是由8块8×8 LED组成的32×16的LED显示屏，另一部分是驱动LED显示屏工作的驱动板，驱动板上有各种功能的芯片和元件。

三、设计基本方案

针对LED驱动电路工作频率高，谐波分量造成的射频干扰问题，即采用高档 EDA 软件对 PCB 进行设计，保证了设计阶段的 EMI 插入，严格按照国际标准，对每一个显示单元做了电磁屏蔽处理；单元控制板器件全部采用表贴器件， 4 层 PCB 板的大面积接地，有效解决了电磁辐射与干扰的问题。

整个系统以控制计算机为中心，控制、处理、编辑、传输、采集播放内容，不论是自己制作的动画片、广告，还是局域网及互联网传输来的信息，或是外围设备播放的内容，经过专用传输系统，显示在 LED 显示屏上。在有多个显示屏联网使用的系统中需要一台编辑电脑，作为所有显示屏时间和空间使用的总导演。整个系统由编辑计算机、显示屏体、控制机系统、信号传输系统、音视频设备、供电系统、软件、固定框架部分组成.

四、主要芯片的选型

（一）MCU芯片的选型

方案一：8031芯片内部无ROM，需要外扩程序存储器，由此造成电路焊接的困难，况且使用8031还需要另外购买其他的芯片，从而造成成本较高，性价比低。

方案二：89S51芯片内部有ROM，且片内ROM全部采用Flash ROM，它能于3V的超低压工作，与MCS-51系列单片机完全兼容[3，4]。

（二）移位寄存器的选型

方案一：74LS164是一个串行输入并行输出的移位寄存器，可用于扩展并行输出口，并带有清除端。但是在本设计中，最后输出时会有重影，在74LS164输出端另加锁存器也可防止重影，不过电路太复杂。不推荐。

方案二：74HC595是硅结构的CMOS器件，兼容低电压TTL电路，遵守JEDEC标准。74HC595是由一个8位串行移位寄存器和一个带3态并行输出的8位D型锁存器所构成。该移位寄存器接收串行数据并提供串行输出，同时移位寄存器还向8 位锁存器提供并行数据。移位寄存器和锁存器具有单独的时钟输入端。该器件还有一个用于移位寄存器的异步复位端。74HC595具有输出锁存功能，可有效防止移位时LED的闪烁与重影。

（三）译码器的选型

74LS154，是在单片机系统中常用的4线-16线译码器，他的功能还比较多。译码器在单片机系统中一般起扩展IO的作用，当外设比较多，单片机的引脚不够用的时候，就可以由74ls154把4个单片机IO口扩展为16个。增强了单片机控制外设的能力。在设计中作为 LED行线的译码选择。

五、结束语

本方案设计的一个32x16的点阵LED显示屏，目测条件下LED显示屏各点亮度均匀，显示文字稳定、清晰无串扰。在本设计中用简短的程序使LED点阵显示实现了汉字的静态显示。在设计中采用的芯片有AT89S51、74HC595、74HC138和2个16*16LED点阵显示器。

参考文献：

[1]张凯.LED介绍完全手册[M].北京航空航天大学出版社，2000.

[2]夏志清.LED显示专利器件[M].现代显示，2004.000（002）.

[3]何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计与接口技术[M].北京航空航天大学出版社，1990.

[4]何立民.单片机应用技术选编[M].北京航空航天大学出版社，2000.

[5]张毅刚等.MCS-51单片机应用设计[M].哈尔滨工业电子出版社，1996.

[6]沈庆阳.89C51单片机实践与应用[M].清华大学出版社，2002.

[7]邬宽明.单片机外围器件实用手册[M].北京航空航天大学出版社，1998.

[8]张友德等.单片微型机原理应用与实验[M].复旦大学出版社，1996.

[9]成同福，王锦川.LED点阵式城市客车电子显示路牌的功能与使用[M].城市车辆，2003（05）.

[10]贾东耀，汪仁煌.LED显示屏动态显示和远程监控的实现[M].国外电子元器件，2002（09）.

点阵LED电子显示屏控制系统设计篇4

1 LED及LED显示屏

LED (Light Em itting Diode) 发光二极管是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件。LED核心是一个半导体的晶片, 当电流通过导线作用于这个晶片的时候, 电子就会被推向其PN结的P区跟空穴复合, 然后就以光子的形式发出能量, 从使点亮LED。

LED显示屏 (LEDpane l) 是一种由半导体发光二极管构成的点阵模块组成的显示屏幕, 它是通过控制半导体发光二极管的亮灭情况来显示的方式, 根据要显示的文字、图形、图像、动画、视频、录像信号等各种信息来选择相应的发光二极管的亮灭, 从而实现显示各种信息的目的。LED显示屏具有节能、发光效率高、使用寿命长、组态灵活等优点, 在国内外得到了很大的推广, 广泛应用于大型剧场、商城、酒店的出入口及洗手间的标示牌等各种室内、户外显示屏。

2 电子显示屏系统分析

通过对LED主控电路、亮度连续可调电路、驱动电路、键盘电路等硬件电路做多方位的分析, 选择出最佳方案, 从而实现对16×16点阵显示屏的驱动, 完成电子显示屏的电路设计方案。

2.1 LED显示屏的显示

LED显示屏不论显示图形还是文字, 都是控制与组成这些图形或文字的各个点所在位置相对应的LED器件发光。通常先把需要显示的图形文字转换成点阵图形, 再按照显示控制的要求显示数据。对于只控制通断的显示屏来说, 每个LED发光器件占据数据中的1bit, 在需要该LED器件发光的数据中相应的位填1, 否则填0。根据控制电路的设计, 相反的定义同样是可以的。这样依照所需显示的图形文字, 按显示屏的各行各列逐点填写显示数据, 就可以构成一个显示数据文件。其中, 文字的点阵格式比较规范, 采用UCDOS中文宋体字库。

在UCDOS中文宋体字库中, 每一个字由16行16列的点阵组成显示。如果用8位的AT89S52单片机控制, 由于单片机的总线为8位, 一个字需要拆分为2个部分, 即拆分为上部和下部, 上部由8×16点阵组成, 下部也由8*16点阵组成。在本例中单片机首先显示的是左上角的第一列的上半部分, 即第0列的p0口。方向为p0.0到p0.7。上半部第一列完成后, 继续扫描下半部的第一列, 为了接线的方便, 我们仍设计成由上往下扫描, 即从p2.7向p2.0方向扫描, 然后单片机转向上半部第二列, 这一列完成后继续进行下半部分的扫描。依次, 继续进行下面的扫描, 一共扫描32个8位, 可以得出字模的扫描代码。

2.2 LED主控芯片选择

第一代8位单片机系统功能较差, 如INTEL公司的MCS-48系列, 它实际上是8位通用CPU单元电路和基本I/O接口电路、小容量存储器、中断控制系统的简单组合, 没有串行通信功能, 中断控制和管理能力也较差。第二代8位机通用性强, 但个性不突出, 依然存在很多问题。而新一代8位单片机, 其特点是功能齐全, 片内数据存储器容量大, 带有可编程阵列, 使用灵活, 电磁兼容性好, 能满足本设计的应用要求。因此本设计使用的单片机AT89S52。

2.3 亮度可调方案选择

对于LED显示屏的亮度可以通过在软件中调节刷新频率。刷新频率高的时候, 连续点亮的时间短, 显示屏亮度低, 当刷新频率调低时, 连续点亮的时间延长, 显示屏变亮, 因此通过调节占空比来实现显示屏亮度的调整。但是由于软件调节亮度变化不连续, 不能实现连续的亮度调节, 并且会出现闪烁。调节的效果不明显。另外可通过调节电位器来改变电压, 实现亮度的调节。调节电位器实现线性电压调整, 从而控制三极管使显示屏压降发生改变, 从而达到连续调节亮度的目的。电位器的调节范围较大, 因此用此方法来调节。

2.4 驱动芯片的选择

在不使用专用的LED控制芯片的情况下可以采用通用芯片74LS595, 这个芯片具有8位锁存, 串—并移位寄存器和三态输出, 可以用它的锁存功能实现硬件电路对数据的刷新。但是需要更多的控制信号, 而且芯片的级联不方便。由于ATMEL公司对AT89S52提供了足够的内存来做为数据缓冲区对显示数据进行存储, 我们可以用移位寄存器74LS154实现LED点阵显示的行列控制。

2.5 软件程序设计的选择

P0, P2口送字模扫描代码到16×16点阵LED显示屏的阳极, P1, P3口直接送扫描信号到显示屏的阴极。这样做直接有效, 可是占用了P3口, 浪费了有限的I/O资源, 无法接入控制键盘, 完成不了设计要求。P0, P2口送字模扫描代码到16×16点阵LED显示屏的阳极, P1口通过两个74LS154移位寄存器扩展电路, 送扫描信号到显示屏的阴极。而由于人眼的视觉停留效应, 只要扫描频率足够高, 从显示器就看不出闪烁现象。所以采用P1口送扫描信号到显示屏的阴极。

3 电子显示屏系统组成

由以上的分析可得出, 电子显示屏系统的由AT89S52单片机及相关外围电路具体包括时钟电路、复位电路、键盘模块、显示控制电路和电子显示屏等部分组成, 具体如图1所示:

4 结语

本文主要讨论了电子显示屏系统设计的关键问题, 并且对如何才能实现系统功能进行了论证, 设计所采用动态扫描方案, 通过字模来点亮显示屏, 达到显示所要求内容的目的。

参考文献

[1]乔威, 王小利.智能点阵电子显示屏控制系统设计[J].实验室研究与探索, 2010.

LED点阵开题报告篇5

题目基于单片机的

led点阵显示系统的设计

二〇一二年十二月

开题报告填表说明 1.开题报告是毕业设计（论文）过程规范管理的重要环节，是培养学生严谨务实工作作风的重要手段，是学生进行毕业设计（论文）的工作方案，是学生进行毕业设计（论文）工作的依据。

2.学生选定毕业设计（论文）题目后，与指导教师进行充分讨论协商，对题意进行较为深入的了解，基本确定工作过程思路，并根据课题要求查阅、收集文献资料，进行毕业实习（社会调查、现场考察、实验室试验等），在此基础上进行开题报告。3.课题的目的意义，应说明对某一学科发展的意义以及某些理论研究所带来的经济、社会效益等。

4.文献综述是开题报告的重要组成部分，是在广泛查阅国内外有关文献资料后，对与本人所承担课题研究有关方面已取得的成就及尚存的问题进行简要综述，并提出自己对一些问题的看法。

5.研究的内容，要具体写出在哪些方面开展研究，要突出重点，实事求是，所规定的内容经过努力在规定的时间内可以完成。6.在开始工作前，学生应在指导教师帮助下确定并熟悉研究方法。7.在研究过程中如要做社会调查、实验或在计算机上进行工作，应详细说明使用的仪器设备、耗材及使用的时间及数量。8.课题分阶段进度计划，应按研究内容分阶段落实具体时间、地点、工作内容和阶段成果等，以便于有计划地开展工作。9.开题报告应在指导教师指导下进行填写，指导教师不能包办代替。10.开题报告要按学生所在系规定的方式进行报告，经系主任批准后方可进行下一步的研究（或设计）工作。篇二：led点阵显示系统开题报告

电气与信息学院

毕业设计（论文）开题报告

《基于单片机的led点阵显示系统设计》开题报告

一、课题的目的和意义

1、研究目的（1）运用51系列单片机控制技术，编写程序，通过程序控制led的显示，使led显示能够固定，平移，左右跑马，垂帘等多种显示功能，达到熟练使用c51语言进行单片机编程的目的。

（2）以89c51单片机为主要芯片，通过与译码器芯片、行列驱动器件及周围辅助电路的连接，形成硬件电路，并用dxp2004绘制出电路原理图与pcb图。通过设计，达到熟练使用dxp绘图的目的，同时锻炼动手能力，并对51系列单片机熟练应用。

2、研究意义 led是取自 light emitting diode 三个字的缩写，中文译为“发光二极管”，顾名思义发光二极管是一种可以将电能转化为光能的电子器件具有二极管的特性。

八十年代以来出现了组合型ied点阵显示器，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。具有高亮度、功耗低、引脚少、视角大、寿命长、耐湿、耐冷热、耐腐蚀等特点。点阵显示器有单色和双色两类，可显示红，黄，绿，橙等。led点阵有4×4、4×8、5×7、5×8、8×8、16×16、24×24、40×40等多种。目前，在大型商场、车站、码头、地铁站以及各类办事窗口等越来越多的场所需要用led点阵显示图形和汉字。led行业已成为一个快速发展的新兴产业，市场空间巨大，前景广阔。随着信息产业的高速发展，led显示作为信息传播的一种重要手段，已广泛应用于室内外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所，例如户内外公共场所广告宣传、机场车站旅客引导信息、公交车辆报站系统、证券与银行信息显示、餐馆报价信息豆示、高速公路可变情报板、体育场馆比赛转播、楼宇灯饰、交通信号灯、景观照明等。显然，led显示已成为城市亮化、现代化和信息化社会的一个重要标志。

二、文献综述

发光二极管是一种可以将电能转化为光能的电子器件具有二极管的特性。目前不同的发光二极管可以发出从红外到蓝间不同波长的光线，目前发出紫色乃至紫外光的发光二极管也已经诞生。除此之外还有在蓝光 led 上涂上荧光粉将

蓝光转化成白光的白光led。

制造led的材料不同，可以产生具有不同能量的光子，借此可以控制led所发出光的波长，也就是光谱或颜色。历史上第一个led所使用的材料是砷(as)化镓(ga),其正向pn结压降(vf，可以理解为点亮或工作电压)为1.424v，发出的光线为红外光谱。另一种常用的led材料为磷(p)化镓(ga)，其正向pn结压降为2.261v，发出的光线为绿光。在实际使用中，led显示屏这种主动发光体一般采用cd／平方米作为发光强度单位，并配合观察角度为辅助参数，其等效于屏体表面的照度单位勒克司；将此数值与屏体有效显示面积相乘，得到整个屏体的在最佳视角上的发光强度，假设屏体中每个像素的发光强度在相应空间内恒定，则此数值可被认为也是整个屏体的光通量。一般室外led显示屏须达到4000cd／平方米以上的亮度才可在日光下有比较理想的显示效果。普通室内led，最大亮度在700～2000 cd／平方米左右。当多个led较紧密规则排放，其发光球面相互叠加，导致整个发光平面发光强度分布比较均匀。在计算显示屏发光强度时，需根据led视角和led的排放密度，将厂商提供的最大点发光强度值乘以30％～90％不等，作为单管平均发光强度。

常见的led点矩阵显示器有5*

7、5*

8、8*8等3种阵型。高度有17.78mm、30.48mm,35.56mm,50.80mm,60mm,42mm等多种。尺寸有小到只有0.7英寸的757，也有大到4英寸的4085，最常见的是约2英寸的2057、2058及2088品种。其中5*7阵型主要用于西文显示，5*8阵型用于中西文显示，8*8阵型主要用于中文显示，也可用于西文显示，这几种阵型都可显示图形。l ed 已经有近30 年的历史, 广泛应用于指示灯, 大屏幕显示等, 1996 年l ed 在全世界的销售额已达几十亿美元。由于l ed 具有使用寿命长, 能经受较强的冲击和震动, 可靠性高、工作电流小, 可与数字电路兼容等许多优点, 一直受到研究开发人员的重视。l ed 大屏幕电子显示屏在国内外已被普遍采用。同其它显示媒体相比, 它具有显示内容丰富、动态范围广、画面生动、无污染、寿命长、亮度高、效果好等显著优点, 是目前性能价格比最高的显示媒体。

三、研究（设计）内容和拟解决的关键问题

1、研究内容

（1）研究单片机i/o接口的扩展与led的行列驱动方式。

（2）以89c51芯片为主体，与行列驱动芯片、译码器及其它外围电路结合进行电路图设计与pcb图绘制。

（3）研究led点阵显示的原理，并用c51语言进行软件编程。

（4）通信电路的设置。（5）在线调试仿真，以达到所需结果。

2、研究途径

收集资料和文献，系统学习led点阵显示系统的原理，根据设计要求进行软件编程，并进行程序调试，仿真。设计以89c51单片机为主芯片、以rs-232作为通信设备，以74hc595做为列驱动，用三极管2n5401来作为行驱动和一片8*8led点阵显示屏来设计电路原理图和pcb。

3、技术路线

（1）首先要了解led点矩阵的结构、种类及用途，并知道led的内部结构及工作方式，最主要的是其行列驱动。

（2）选择合适的行列驱动芯片。（3）选择8位高性能单片机89c51为核心控制器控制led的显示，并设计单片机硬件和软件系统。硬件设计采用dxp2004制作原理图和印刷电路板，软件设计计划采用89c51汇编语言编程，以有效提高软件开发和维护效率。

（4）进行在线调试与仿真，使其实现led能够固定，平移，左右跑马，垂帘等多种显示功能。

4、拟解决的关键问题

（1）led点阵显示系统的硬件设计： l e d 点阵显示系统由计算机、行列驱动电路、控制电路和led点阵显示电路构成。这是完成硬件设计所必需的。在硬件设计中，最重要的是如何选择好需要的芯片，使电路达到最佳效果且成本最低。

（2）led点阵显示的原理及软件设计：本次设计的点阵led显示系统以单片机89c 5l为基础，加以外围电路，实现led显示固定、平移、左右跑马、垂帘等多种功能。在编程过程中，最重要的是明白led点阵显示的原理与单片机的通信原理，理清编程思路。

四、研究（设计）方案与进度计划安排

1、研究（设计）方案：(1)主控制器的选择方案

方案一：采用通用的51单片机at89c51作为主控制器，at89c51是一种带4k字节闪烁可编程可擦除只读存储器（fperom—falsh programmable and erasable read only memory）的低电压，高性能cmos8位微处理器。at89c2051是一种带2k字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。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，且价格低廉。

方案二：采用pic系列的pic17cxx单片机，其特点是速度快，所以适用于高速数字运算的应用场合中，加之它具备一个指令周期内(160ns)可以完成8×8(位)二进制乘法运算能力，所以可取代某些dsp产品。再有pic17cxx单片机具有丰富的i/o控制功能，并可外接扩展eprom和ram，使它成为目前8位单片机中性能最高的机种之一。所以很适用于高、中档的电子设备中使用。

但在该设计中，所需存储数据和运算速度都没有太高要求，因此选用方案一。

（2）显示驱动器件的选择

方案一：采用74hc595作为列驱动，74hc595是硅结构的cmos器件，兼容低电压ttl电路，遵守jedec标准。74hc595是具有8位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。移位寄存器和存储器是分别的时钟。8位串行输入/输出或者并行输出移位寄存器，具有高阻关断状态。这使列数据的准备和列数据的显示可以同时进行。十分适合本设计。

方案二：采用74ls154与16个三极管来做驱动。74ls154是一个4-16译码器，它需要单片机的四个i/o口来控制，且自身不能完成驱动，需三极管来完成驱动部分。使用74ls154不仅浪费i/o口，而且使电路变得复杂，因此，应选择方案一。

2、进度计划安排

五、预期结果和创新成果 led显示能够固定，平移，左右跑马，垂帘等多种显示功能，并能够保证长时间的显示。设计开始采用16*16的led点阵屏，在此基础上进行扩展，扩大点阵显示屏，使显示屏可动态滚动显示多个字符或图案。篇三：基于单片机的led点阵显示屏的合计的开题报告

衡水学院

毕业设计开题报告

题目:基于单片机的led点阵显示屏的设计

学生姓名 : 肖霄

系别 : 物理与电子信息系专业 : 电子信息工程

年级 : 2008级

学号 : 200840513043 指导教师 : 郭海丽

衡水学院教务处印制

毕业设计开题篇四：led点阵电子显示屏开题报告

武汉工程大学邮电与信息工程学院2011届毕业设计（论文）

开题报告

注：此表中的一、二、三项，由学生在教师的指导下填写。

LED点阵显示屏篇6

关键词：MCS-51,单片机,点阵LED

引言

LED是指发光二极管, 在某些半导体的PN结中, 注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来, 从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压, 少数载流子难以注入, 故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管, 简称LED。由于电子显示屏制作简单, 安装方便, 被广泛应用于各种公共场合, 如公交汽车的报站器、广告屏以及公告牌等等。介绍的LED点阵电子显示屏, 其功能有固定汉字、字母、数字的显示;平行左移、右移;固定信息的循环显示;显示屏的亮度连续可调;时间的显示和上位机对显示内容可修改的功能。

1 16*64点阵LED显示屏的硬件组合

(1) MCU的选择:由于软件对空间的需求和硬件的简化, 本系统MCU采用的是AT89S52, 它具有8KB的ROM, 128字节的RAM, 不需再外扩存储器了。

(2) 行以及列驱动电路:因为要驱动16行选, 所以采用四六译码器74LS154, 它只需占用AT89S52的四个I/O口, 起到了节省I/O口资源的目的。它是输出低电平有效, 所以用它驱动共阳集LED (行是高电平有效) 行时需在每个输出口接三极管8550。

列选就采用TPIC6B595芯片, 因为它可以直接连到列上驱动列选, 起到简化硬件设计的作用。TPIC6B595内含8位串入、串/并出移位寄存器和8位三态输出锁存器。寄存器和锁存器分别有各自的时钟输入 (CLK和ST) , 都是上升沿有效。当CLK从低到高电平跳变时, 串行输入数据 (SDA) 移入寄存器;当ST从低到高电平跳变时, 寄存器的数据置入锁存器。清除端 (CLR) 的低电平只对寄存器复位, 而对锁存器无影响。当输出允许控制 (EN) 为高电平时, 并行输出 (Q0~Q7) 为高阻态, 而串行输出不受影响。本系统要求驱动64列, 所以采用8片级联的TPIC6B595作为列驱动电路。

(3) 时间芯片:为了实现时间的显示, 采用时间芯片DS1302;该芯片内部采用石英晶体振荡器, 其芯片精度不大于10ms/年, 且具有完备的时钟闹钟功能, 因此, 可直接对其以用于显示或设置, 使得软件编程相对简单;与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信仅需用到三个口线1 RES复位2 I/O数据线3 SCLK串行时钟时钟/RAM的读/写数据以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信DS1302工作时功耗很低保持数据和时钟信息时功率小于1m W;该芯片可接备用电源, 当主电源的电压低于备用电源时, 芯片自动使用备用电源供电, 既使程序不能执行时也保证了时间的准确性, 满足了系统的要求。

(4) 键盘的设计:根据系统的要求设计了8个按键, 分别是:固定汉字的显示;固定英文字母的显示;固定数字的显示;汉字的左移;汉字的右移;当前时间的显示;显示屏变暗;显示屏变亮。考虑到程序的执行效率, 键盘采用独立式设计, 占用了8个I/O口。本系统将其连接到P1口, P0口作为输入口时, 需外接1K的上拉电阻。

(5) 上位机的硬件设计:本系统要求上位机 (PC机) 可对点阵LED显示屏的显示内容进行修改, 所以必需在PC机和AT89S52之间建立通讯管道, 也就是要构造通信总线。PC机的总线接口都为标准总线接口, 所以, 上、下位机之间的通信必须采用标准总线。本系统中, 大部分的计算都在下位机执行, 上、下位机的通信并不是非常繁忙, 所以, 设计时选用了通用的串行总线RS-232。RS-232总线, 设计简单, 连线方便, 容易调试, 在没有调制解调器的情况下最大传输距离可以达到50英尺, 可以满足系统要求。串行口采用的是TTL电平, 因此必须得有电平转换电路, 采用单电源电平转换芯片MAX232A可以使电路变得简单, 可靠。

2部分C语言程序

(1) 固定显示的程序

void unmove (uchar tupian[][64]) //固定显示函数

(2) 左移显示的程序

void zmove (uchar tupian[][64]) //实现图像的左移

(3) 右移显示的程序

void ymove (uchar tupian[][64]) //实现图像的右移

参考文献

[1]张毅刚, 彭喜元, 姜守达.新编MCS-51单片机应用设计[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社.

[2]吴金戌, 沈金阳, 郭庭吉.8051单片机实践与应用[M].北京:清华大学出版社.

LED点阵显示屏篇7

关键词：AT89S52,设计,LED

0、引言

LED显示屏是在20世纪80年代在全球迅速发展起来的一种新型的信息显示媒体，它利用发光二极管构成的点阵模块组成大面积显示屏幕，具有可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、价格性能比高、使用成本低等特点，迅速成长为平板显示的主流产品之一，在广告牌、公共显示屏等信息显示领域得到了广泛的应用。

1、LED及LED显示屏

LED (Light Emitting Diode），发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件。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。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向其PN结的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，从使LED发光。LED发光灯可以分为单色发光灯、双色发光灯、三色发光灯、面发光灯、闪烁发光灯、电压型发光灯等多种类型。按照发光灯强度又可以分为普通亮度发光灯、高亮度发光灯、超高亮度发光灯等。

LED显示屏（LED panel）是一种由半导体发光二极管构成的点阵模块组成的显示屏幕，它是通过控制半导体发光二极管的亮灭情况来显示的方式，根据要显示的文字、图形、图像、动画、视频、录像信号等各种信息来选择相应的发光二极管的亮灭，从而实现显示各种信息的目的。LED显示屏具有抗震耐冲击、光响应速度快、节能、发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对室内室外环境适应能力强等优点, 随着LED制造技术的不断完善，在国内外得到了很大的推广，广泛应用于大型剧场、商城、酒店的出入口及洗手间的标示牌等各种室内、户外显示屏。[1]

2、点阵LED电子显示屏系统组成

通过对LED主控电路、亮度连续可调电路、驱动电路、键盘电路等硬件电路做全面的分析，选择出比较适合的方案，从而实现对16*16点阵显示屏的驱动，完成电子显示屏的电路设计方案。本设计电子显示屏系统的由AT89S52单片机及相关外围电路具体包括时钟电路、复位电路、键盘模块、显示控制电路和电子显示屏等部分组成，具体如图1所示:

3、点阵LED电子显示屏系统硬件电路及工作原理

3.1采用8个LED8*8显示屏, 构成16行*32列点阵显示。

由8个8*8点阵LED显示模块组成点阵显示屏。8片8*8点阵LED显示模块利用总线形组成一个16*32的LED点阵, 用于同时显示2个16*16点阵汉字或4个16*8点阵的字母、字符或数字。根据实际需要，显示板可扩展至更多的显示单元, 从而显示更多的内容。

3.2 LED显示屏驱动电路

本设计的点阵显示屏电路是以AT89S52单片机作主控器，结合74LS154和74LS595进行扩展。选择了共阴的行列扫描方式，单片机P0, P2口输出的高电平对应字模的亮点，低电平对应字模的暗点，以九字为例，如图2所示。

但是P0, P2口一次总共只能传送16位的数据，因此要对字模数据进行扫描。扫描后的高电平作为点阵显示管的行输入，列输入则由74LS154的低电平控制，74LS154接在单片机P1.0到P1.3口上，如图3所示。

从图3中我们可以看出，要把'九'字显示出来，先显示九'字的第一列, 就是让P0口输出00001000, P2口输出00000001，对应的列上，74LS154输出低电平，即P1口输出00H然后保持显示1MSㄢ

如下面的程序:

然后显示第二列，P0口输出00001000, P2口输出00000001，对应第二列低电平输出，也就是P1口输出01H，同样保持显示1MS。显示情况如图4所示。

程序如下：

程序执行16次后用时0.016S左右，由于人眼的视觉停留效应，我们是分辨不出闪烁的，循环100次后，'九'字就可以完整显示出来，持续时间1.6S左右。

设计中采用左移显示方式。如果把显示一次看作一桢图像，那么本设计中一桢就是显示两个字，共32列。

这样依次显示下去，就可以达到左移显示汉字的目的。

列扫描电路:每个LED管亮需要7mA的电流, 那么32个同时亮就需要224mA的电流, 所以我们要对列进行驱动, 我们采用晶体管8550对列信号进行放大, 使LED点阵能够正常显示。

3.3亮度连续可调

用一个10K的电位器可以对LED的压降进行调节, 以达到连续改变亮度，从而实现对显示屏亮度的调节。

3.4刷新频率的计算

根据人眼的视觉的暂留特性, 50HZ是适宜的刷新频率, 所以CPU的刷新频率一般不低于60HZ, 但是刷新频率太高的话, 会使显示屏的亮度降低, 所以刷新频率有最高值要求, 本设计中使用12M晶体振荡电路，刷新频率在50HZ以上。

3.5键盘

键盘是使用比较简单的独立式键盘。编程容易控制，实现方便，如图5所示。

4、结束语

本文主要讨论了电子显示屏系统硬件电路的具体问题，并且对如何才能实现系统功能进行了论证，设计采用动态扫描方案，通过字模来点亮显示屏，达到显示所要求内容的目的。

参考文献

[1]张毅刚, 彭喜元, 姜守达.新编MCS-51单片机应用设计[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社, 2003:153-168.

LED点阵显示屏篇8

1 输出函数优化

在编写输出函数时, 为了提高数据的输出速度, 应尽量减少循环体的使用。特别是从存储器中读数据的代码段部分, 应尽量把循环结构改成平铺顺序结构。这样做虽然使输出函数的代码增加不少, 但对于目前的微处理器内嵌的Flash存储器来说, 增加的代码段占用空间的比例是比较小的, 但程序却大大减小了每字节数据输出所耗费的机器周期, 经过测算, 数据输出速度提高了30%。需要注意的是, 如果用C语言编写代码, 一定要查看确认所产生的汇编代码与所设计代码的一致性, 否则容易产出冗余代码, 增大程序运行耗时。

2 基于信号复用的电路优化

在数据输出到LED显示屏的过程中, 需要同时产生不少输出控制信号。如锁存器, 收发器及显示屏显示需要的控制信号 (LED单元板中HC595的SCK移位、RCK锁存、E使能信号, LED显示屏的显示原理见参考[1], 本文不再论述) 。这些必需信号的产生也增加了数据输出到显示这一过程的时间。如果能够复用读存储器及屏幕显示中的信号, 势必减少这一过程的时延。

在LED显示系统中, 常把显示数据按行存储到外部ROM/RAM中的办法即是一例。该办法设定存储器的高位并接到LED的行控制线上, 数据按行储存, 按行读出数据同时开通了行控制信号。下面的信号复用方案也是类似的原理。

在考查读外存的MOVX命令时发现:执行该命令时可产生读信号 (RD#) , 即当读外存时不但不需要另外去产生读信号 (RD#) , 而且还可以将此信号供给触发器74HC273及LED板上的移位信号SCK使用。这里要注意的是:在数据读出后, SCK信号才送出, 所以RD#信号不可直接做SCK信号使用, 必须做延时处理, 本例中的延时约为100ns。

经过改进后的硬件结构图如图2所示。

在图2中, 在RD#信号控制下, 数据经74HC273送入到LED显示屏。数据移位信号SC K由R D#信号经延时电路演变而来。读出数据并送出显示过程中的控制信号的时序关系如图3所示。

从上图可以看出, P0口在RD#信号为低电平期间读取数据, 在RD#信号上升沿时将数据锁存到74HC273, 同时RD#信号经延时电路延时约100ns后作为数据移位信号SC K使用, 在上升沿时将数据送出到LED显示屏。

该电路的显示程序部分可以参考图1。减少的三条信号产生指令相当于用硬件来实现了, 即将软件硬件化。这不仅可以减少控制线, 还节约了指令, 提高了数据输出并送入到屏幕显示的速度。

3 SPI在数据输出中的使用

在上文中, 提出了基于信号复用的电路优化原理与实现方法。但如果要提高数据输出的速度, 首先要提高数据的读出速度。由于读出的大片数据都是顺序存放在一起的特点, 本文设计了一个提供地址顺序变化的计数器辅助电路, 但该电路需要提供触发脉冲的信号源。单片机ALE脚或是利用串行口工作方式1也会产生一定频率的脉冲, 但这两种方式使用均有一定的限制, 且没有SPI方式下产生的脉冲频率高。

SPI的全称是“Serial Peripheral Interface”, 意为串行外围接口, 是Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。SPI系统使用四个I/O脚, 它们是串行时钟SPSCK;主机输入/从机输出数据线MISO;主机输出/从机输入数据线MOSI和低位有效的从机选择数据线SS。SPSCK用于同步数据从MOSI输入和MISO的输出传送, 通过对SPI控制寄存器SPCR的设置, SPSCK的频率最高可以达振荡器频率 (fOSC) 的1/4。

在控制卡设计中, 可以考虑增加一块SPI模式的FLASH存储器, 一方面可以保存重要文档, 另一方面可以利用SPSCK产生的信号, 实现对外部存储器件进行高速读出数据, 并将该信号转换提供给显示屏控制使用, 从而实现显示屏的同步高速显示。

在利用SPSCK的信号进行外部存储器件的读写时, 本文设计构建了一个计数器电路来保存读写的初始地址, 再利用SPSCK供给的脉冲, 实现对计数器组保存地址的顺序增加, 以达到对数据顺序地进行高速读出的目的。

图4给出了SPI配合计数器对存储器进行快速读出操作的具体实现电路。级联计数器的个数, 根据ROM/RAM的容量大小 (地址线的数目) 来确定。微处理器通过驱动器连接SPI串行存储器, 驱动器可以选择7407或7417的型号。RM_MODE用来区别不同的读写操作方式。当RM_MODE=1时, 是常规读写外部存储器的方式, 当RM_MODE=0时, 就可以让主机作为主器件, 串行FLASH存储器作为从器件, 两者以SPI方式进行通信, 利用此时产生的SPSCK信号对存储器进行高速读数据操作。并且SPSCK信号经过变换与延时处理, 可以供给LED做移位信号SCK使用。

图5为使用LA5034逻辑分析仪的测量结果。单片机配备的晶振为36MHz, SCK信号的频率测量结果约为9M, 即主频的1/4。

从调试的情况来看, 应用此方式需要注意以下问题。

使用SPSCK信号读取外部储存器时, 同样会产生SPI主从、模式下的数据溢出错误, 即连续传输多个数据时, 后一个数据覆盖了前一个数据而产生的错误。这种错误产生的原因是从器件的传输标志SPIF从相对于主器件的传输标志SPIF主有一定的滞后, 在主器件连续发送数据时, 会导致从器件的传输标志和主器件下一个数据的传输标志相重叠, 而利用SPSCK触发计数器使地址递加读取数据时, 第一个收到的数据也会被覆盖。先启动SPI模式, 再进入计数器读外存模式, 可避免数据溢出错误。

另外要注意计数器及外存芯片的读写速度必须与SPSCK相匹配。器件读取速度越高, 数据出错的几率越小。在测试中发现, 存取时间35ns的RAM芯片与此模式匹配效果最好。

4 结语

在显示设备对数据输出速度的要求日益提高的背景下, 目前对控制设备进行改造的过程中, 许多方案采用的是更换更高速率的微处理器的办法, 而对软件的优化及硬件电路的挖潜往往容易被忽视。本文给出的例子虽是基于LED显示屏应用的, 但在LCD显示屏等其他对数据有高速输出要求的系统中, 同样具有借鉴意义。在实践运用中, 建议应先考虑在原有的系统上进行软件优化及硬件电路挖潜改造, 如仍不能满足显示要求再考虑更换高速率微处理器及用FPGA/CPLD器件进行输出电路替代处理的方案。如果以上两种方案配合使用, 不但能提高数据的输出速率, 还将大大降低控制电路的制作成本, 提高了系统的整体性能。

摘要：在研究现有LED显示屏控制电路的基础上, 本文以嵌入式系统为平台, 针对输出函数优化与硬件电路改造方向, 提出了提高数据输出速度的实现方法。文中给了该方法的原理与实现过程, 并探讨了在使用同一个高速信号源的前提下, 读数据信号与屏幕显示等控制信号衔接配合的工作过程。此方法如果与FPGA/CPLD改造、使用更高频率单片机的方式相结合, 将会进一会提高显示屏控制电路的性能。实验得出, 改造电路可以高至单片机主频的1/4频率送出显示数据。

关键词：嵌入式,LED显示屏,高速输出,软、硬件优化

参考文献

[1]诸昌钤.LED显示屏系统原理及工程技术[M].成都:电子科技大学出版社, 2000.

[2]陈光绒.单片机技术应用教程[M].北京:北京大学出版社, 2006.

[3]何立民.MCS-51系统单片机应用系统设计[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2000.

[4]Silicon Storage Technology.SST25VF016BDATASHEET[R].2006.

LED点阵显示屏篇9

Proteus是嵌入式系统软硬件设计仿真平台，它的特点是能够把用户编写的应用程序下载到微处理器(MCU)中，并结合外界连线及模拟、数字电路对微处理器进行系统逻辑功能的控制。常用的微处理器有MCS-51系列和AT89系列等，Proteus的使用彻底改变了传统单片机的学习和开发方式，可在没有硬件条件的基础上进行逻辑控制电路设计，大幅缩短了开发周期，节约了开发成本，极大的提高了设计效率和设计水平[2]。本文在Proteus仿真平台上完成了单片机控制的32×128 LED汉字点阵滚动显示电路的设计。

1 汉字显示硬件电路设计

系统硬件电路主要由单片机、行线驱动器、列线驱动器、8×8LED显示屏单元构成。单片机控制LED显示屏硬件电路设计框图如图1所示。

单片机选用AT89C52,LED行线驱动器选取74154译码器来扫描，共需2片。LED列线驱动器选用16片74LS595移位寄存器，一个移位寄存器驱动4个8×8的LED点阵的列线。本例的LED点阵显示屏由64个8×8的LED点阵组成，每16个8×8 LED点阵组成一个32×32的LED点阵。

1.1 8×8 LED点阵内部原理

8×8的LED点阵内部是由64个发光二极管组成的一个阵列，其内部接线如图2所示，图2是一种8×8的LED点阵单色行共阴模块的内部结构图，发光特点是当某一行线为低电平并且某一列线为高电平时，其行列交叉的点就被点亮;而当某一行线为低电平并且其某一列线为低时，其行列交叉的点为暗;当某一行线为高电平时，无论列线是高电平还是低电平，对应这一行的点全部为暗[3]。

1.2 32×32 LED点阵的组成

在Proteus中。选取16个8×8的LED点阵元件，把这些点阵元件进行级联以达到动态显示效果，把四个8×8LED点阵组成一小块，其中行号从左到右分别是R1-R32，每小块的列号从左到右分别是L1-L8、L9-L16、L17-L24、L25-L32，按照列号从小到大级联，即L1-L8在最上面，L9-L16在L1-L8的下面，L17-L24在L9-L16的下面，L25-L32在最下面。组成后的图是3，这样就组成一大块32×32的点阵液晶屏可以显示一个完整汉字。

1.3 4×32×32 LED点阵显示屏的构建

本实例由4个32×32 LED点阵组合成一个能够显示多个汉字的滚动效果的显示屏。上一小节已经介绍了如何级联16个8×8的LED点阵来显示一个完整的汉字，按照上一小节的行线和列线的连接方法，把4个汉字显示单元的行线引脚接成一样，即每个汉字显示单元的行都是从R1-R32，由两个译码器74154来选择这32行，这样译码器每次只选中一行，然后选中下一行形成扫描32行的效果;列线的连接方法也是按照上一小节的方法，列线分别是L1-L32、L33-L64、L65-L96、L97-L128，每8列来自一个移位寄存器74LS595，总共有16个移位寄存器。

2 LED点阵显示器的扫描方法

LED扫描方式有很多种类，主要有四种扫描方式，分别是逐行式、逐列式、列行式、行列式，各种扫描方式应用在不同的场合，逐行式扫描主要是应用在行数较少并且非滚动显示的场合，优点是数据稳定，缺点是较难实现滚动显示汉字，不能合理利用有限的LED液晶屏数目;逐列式扫描主要应用在列数较少行数较多的场合，也较难实现滚动显示;列行式扫描、行列式扫描都可以应用在滚动显示场合，并且显示的汉字有多个不受LED液晶屏数目限制，可以循环显示，应用在较多的地方，合理的利用了LED液晶屏的数目节约了资源和经济,本例是采用列行式扫描方法。

3 汉字显示软件设计

由于本例是采用列行式扫描，即先扫描LED点阵显示屏每一列的最上面的8个点，然后是下面的8个点，逐渐扫描直到最下面的8个点，所以用字模软件产生的32×32的数据每个汉字有128个十六进制数据，这些数据按照顺序分4个数组存放，即每个数组存放32个十六进制数据，每个数组存放的是一个汉字生成的码的1/4。本例的LED点阵数据是由单片机的串口发送的，采用Keil C语言对单片机进行控制以达到想实现的功能，根据矩阵选址的驱动原理，通过行扫描列选址的原理对程序进行设计，整个程序的设计流程如下：

1)对P2口和P3口清零，为了避免其它数据的影响。

2)对串口进行配置，设置SM0=0,SM1=0，采用方式0，移位寄存器方式，用于(I/O口扩展)。

3)选中LED点阵第一列，分别发送四个数组汉字码的第一个十六进制数据，完成了显示第一个汉字的第一列。

4)分别选中LED点阵第三十三列，第六十五列，第九十七列，按照3)的步骤分别发送四个数组的第三十三个，第六十五个，第九十七个十六进制数据，这样就分别显示了四个汉字的第一列。

5)延迟一段时间

6)消隐，防止上一次的显示产生的余晖影响下一次。

7)按照3)-4)的步骤逐步显示第一个汉字到第四个汉字的所有列。

8)经过一段时间，按照3)-7)的步骤在LED点阵显示屏上面第一列显示第一个汉字的第二列，然后在第三十三列显示第二个汉字的第二列，逐步显示第三个汉字和第四个汉字的第二列，后面的数据依次向前推进一步，这样就产生移动的效果。

9)当所有的汉字码全部移动到尾，然后从3)步骤开始，周而复始的显示，以产生循环滚动显示的效果。

4 仿真结果显示

在Keil uVision2编程软件中进行C语言编写与调试，然后生成“*.hex”文件。将*.hex加载到单片机中即可开始虚拟仿真。仿真结果如图4所示，“长江大学电子信息学院欢迎你”从左至右滚动显示。

5 结论

Proteus软件是一个操作简单，易于仿真与调试，仿真结果准确的仿真工具，为单片机开发者提供了一个虚拟的开发平台，开发者可以在没有硬件条件下对基于单片机所要实现的功能进行仿真调试，节约了资源，缩短了开发周期，从某种意义上讲，Proteus软件的仿真结果基本上可以应用在实际工程上面，本例设计了32×128的LED点阵滚动显示，图像清晰，其中的滚动显示思想可以应用在很多地方，本例设计的电路图方便进行扩展。同时利用电路图可以画出相应的PCB板，生成具体电路板，应用在工程中。

摘要：该文介绍了LED点阵显示的原理,如何将8×8的LED点阵级联成4×32×32点阵,硬件电路构成和软件的设计,并且在Proteus平台上实现了汉字的滚动显示,体现了Proteus在单片机仿真中优势。

关键词：Proteus,点阵,LED显示

参考文献

[1]郭兆正.LED点阵显示屏系统设计[J].渤海大学学报:自然科学版,2005,26(4):302.

[2]杨延宁,刘立军,张志勇.基于Proteus的单片机汉字点阵显示电路设计[J].液晶与显示,2009,24(1):98.

LED点阵显示屏篇10

LED电子显示屏是利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成可变面积的显示屏幕, 它具有高清晰度、色彩鲜艳、视角大、工作稳定、寿命长、功耗低等优点。由于采用单元模块化结构, 屏体大小可按用户要求灵活拼制;它的超高亮度, 使它在户内外显示中具有不可替代的作用。

本文提供了一种成本低廉的汉字点阵LED显示方案, 该方案采用常用的51系列单片机和可以级联扩展的显示电路, 可适用于许多需要汉字和图形显示的场合。本设计的LED点阵显示系统自带字库, 其显示和动态效果的实现主要依靠硬件扫描驱动, 该方法方便, 且易于实现。

1 显示原理

1.1 LED显示模块 (如图1所示)

LED是英文light emitting diode (发光二极管) 的缩写, 它的基本结构是一块电致发光的半导体材料, 置于一个有引线的架子上, 然后四周用环氧树脂密封, 起到保护内部芯线的作用, 所以LED的抗震性能好。当其处于正向工作状态时 (即两端加上正向电压) , 电流从LED阳极流向阴极时, 半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线, 光的强弱与电流有关。

1.2 汉字的显示原理

LED汉字显示模块一般采用动态扫描的方式来显示不同的内容。所谓动态显示就是逐行轮流点亮, 这样扫描驱动电路就可以实现多行的同名列共用一套驱动器。以16×16点阵为例, 所有同一行发光管的阳极连在一起, 所有同一列的发光管的阴极连在一起, 先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存, 然后选通第一行使其点亮一定的时间, 然后熄灭;再送第二行的数据并锁存, 然后选通第二行使其点亮一定的时间, 然后熄灭;……。第16行之后又重新点亮第一行, 这样反复轮回。只要速度足够快 (每秒24次以上) , 由于人眼的视觉暂停作用, 我们就能看到显示屏上稳定的图形或文字了。

用动态扫描的方法显示汉字的关键在于显示的亮度和显示内容的稳定性。亮度的高低由单位时间内通过的电流大小有关, 内容的稳定性是指人眼对显示内容的感觉, 在单位时间内, 屏幕刷新的次数越多, 人在视觉残留效应的影响下, 就会感觉内容越稳定。

1.3 字模的制作与保存

本次设计使用的字模 (16×16) 都是使用字模提取软件来获取的;如图2所示, 为本次取字的字模示意图。

取字原理:由于采用共阴极的LED显示模块, 故在取字符时, 取字符阴码, 即点亮LED灯的信号为1。取模顺序是从左到右, 逐行取位, 即第一个点作为最高位。每取8个点作为一个字节。取字的字体由软件写入时的字体决定, 每个LED灯的亮灭都是由一个数位来标志的。

每一个字由16行16列的点阵组成显示。即国标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, 即可以达到图文显示的目的。

2 系统硬件设计

本系统采用16个8×8LED显示模块, 构成16行×64列点阵显示屏。系统结构示意图如图3所示。

点阵显示屏由16个8×8点阵LED显示模块。16片8×8点阵LED显示模块利用总线形式组成一个16×64的LED点阵, 用于同时显示4个16×16点阵汉字或8个16×8点阵的字母﹑字符或数字。单元显示屏可以接收来自控制器 (主控制电路板) 或上一级显示单元模块传输下来的数据信息和命令信息, 并可将这些数据信息和命令信息不经任何变化地再传送到下一级显示模块单元中, 因此显示板可扩展至更多的显示单元, 用于显示更多的内容。

硬件电路大致上可分为单片机系统及外围电路、列驱动电路和行驱动电路三部分。硬件电路图如图4所示。

单片机采用AT89S51及其兼容系列, AT89S51内部有4K可擦除的FLASH ROM, 支持ISP系统编程, 下载程序代码整个过程仅需几秒钟, 使用起来非常方便。我们自己做了USB下载线, 使得编程和调试都变得很简单。系统采用24M晶振以获得较高的屏幕刷新率, 使显示更稳定。单片机的串口与列驱动相连, 用来送显示数据。P1口低4位与行驱动相连, 送行选信号。P1.5~P1.7口则用来发送控制信号。P0口和P2口可在必要时扩展ROM或RAM, 以显示更多的文字。

列驱动电路由74HC595构成, 它具有一个8位串入并出的移位寄存器和一个8位输出锁存器, 而且移位寄存器和输出锁存器的控制是各自独立的, 可以实现在显示本行各列数据的同时, 传送下一行的列数据, 达到重叠处理的目的。

P1口低四位输出的行号经4线-16线译码器74LS154译码后生成16行选通信号线, 再经过行驱动器驱动相应的行线。1条行线上要带动64列的LED进行显示, 按每一LED器件20m A电流计算, 64个LED同时发光时, 需要1280m A电流, 选用三极管8550作为驱动管可以满足要求。

3 系统软件设计

本程序主要包括三大部分, 分别为主程序、中断显示驱动程序、延时子程序。

主程序主要完成整个硬件系统的初始化, 主要包括对I/O口的定义和初始化、程序中的所用到的各个参数的设置与定义。程序流程图如图5所示。本文设计的LED点阵显示牌可实现静态显示、闪烁显示、动态移位显示三种显示方式。

由于LED的扫描驱动是一个重复的不间断的过程, 自然, 定时中断是最好的实现方法。中断显示驱动程序按图5程序流程图读取点阵数据, 按行扫描依次取出, 逐行点亮LED。在一屏汉字显示完毕后, 循环显示一段时间后, 接着显示下一屏数据。中断显示驱动程序如图6所示。

延时子程序是一个循环延时的设计, 利用循环的方法实现延时的设计。这里设计一个延时时间长度为1ms的程序来实现刷新率的问题。

字符、点阵等需要显示的数据利用数组保持在内部R O M区。供程序进行调用。

程序设计中要注意扫描时间和频率的计算调试。对定时器赋初始值的计算如下:

刷新率 (帧频)

以下是中断显示驱动程序部分代码:

4 系统调试