LED點陣顯示屏實驗報告

1、16x16點陣LED電子顯示屏的設計摘要：文章介紹了基于單片機AT89C51的16x16點陣LED電子顯示屏的設計。分別闡述了顯示屏顯示的基本原理，硬件設計、控制方法及其程序的實現(xiàn)。經(jīng)過調試和分析，設計的結果能夠實現(xiàn)對漢字的靜態(tài)和動態(tài)顯示，動態(tài)顯示的內容有多種方式，同時又可通過上位機更新顯示的內容。關鍵字：AT89C51；16x16點陣；LED；顯示屏一緒論LED顯示屏是利用發(fā)光二極管點陣模塊或像素單元組成的平面式顯示屏幕。它具有發(fā)光效率高、使用壽命長、組態(tài)靈活、色彩豐富以及對室內外環(huán)境適應能力強等優(yōu)點。并廣泛的應用于公交汽車，碼頭，商店，學校和銀行等公共場合的信息發(fā)布和廣告宣傳oLED顯示屏

2、經(jīng)歷了從單色，雙色圖文顯示屏到現(xiàn)在的全彩色視頻顯示屏的發(fā)展過程，自20世紀八十年代開始，LED顯示屏的應用領域已經(jīng)遍布交通、電信、教育、證券、廣告宣傳等各方面。1 LED點陣顯示屏概述LED點陣顯示屏的構成型式有多種，其中典型的有兩種。一種把所需展示的廣告信息燒寫固化到EPROM芯片內，能進行固定內容的多幅漢字顯示，稱為單顯示型；另一種在機內設置了字庫、程序庫，具有程序編制能力，能進行內容可變的多幅漢字顯示，稱可編程序型。目前，國內的LED點陣顯示屏大部分是單顯示型，其顯示的內容相對較少，顯示花樣較單一。一般在產品出廠時，顯示內容就已寫入顯示屏控制系統(tǒng)中的EPROM芯片內，當需要更換顯示內容時

3、就非常困難，這樣使該類型的顯示屏使用范圍受到了限制。國內的另一種LED顯示屏一一可編程序型LED顯示屏，雖然增加了顯示屏系統(tǒng)的編程能力，顯示內容和顯示花樣都有所增加，但也存在著更換顯示內容不便的缺點。隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，如今的廣告牌都存在著顯示內容豐富、信息量大、信息更換速度快等特點。因此傳統(tǒng)的LED顯示屏控制系統(tǒng)已經(jīng)越來越不能滿足現(xiàn)代廣告宣傳業(yè)的需要。而利用PC機通信技術控制LED顯示屏，則具有顯示內容豐富，信息更換靈活等優(yōu)點。2 LED顯示屏控制技術狀況顯示屏的控制系統(tǒng)包括輸入接口電路、信號控制、轉換和數(shù)字化處理電路及輸出接口電路等，涉及的具體技術很多，其關鍵技術包括串行傳輸與并行傳輸

4、技術、動態(tài)掃描與靜態(tài)鎖存技術、自動檢測及遠程控制技術等。二系統(tǒng)總體設計方案1硬件框圖漢字點陣的控制電路采用C51系列單片機，硬件電路可分為單片機控制器、LED顯示屏行列驅動電路、LED點陣顯示屏三部分，如下圖所示。系統(tǒng)設計硬件框圖2基本原理點陣LED掃描法介紹點陣LED般采用掃描式顯示，實際運用分為三種方式：（1）點掃描（2）行掃描（3）列掃描若使用第一種方式，其掃描頻率必須大于16X64=1024Hz,周期小于1ms即可。若使用第二和第三種方式，則頻率必須大于16X8=128Hz,周期小于即可符合視覺暫留要求。此外一次驅動一列或一行（8顆LED）時需外加驅動電路提高電流，否則LED亮度會不足

5、。漢字的存儲用動態(tài)分時掃描技術使LED點陣模塊顯示圖像，需要進行兩步工作。第一步是獲得數(shù)據(jù)并保存，即在存貯器中建立漢字數(shù)據(jù)庫。第二步是在掃描模塊的控制下，配合行掃描的次序正確地輸出這些數(shù)據(jù)。獲得圖像數(shù)據(jù)的步驟是，先將要顯示的每一幅圖像畫在一個如圖所示的被分成16X16共256個小方格的矩形框中，這樣就形成了與這個漢字所對應的二進制數(shù)據(jù)在該矩形框上的分布，再將此分布關系以32X16的數(shù)據(jù)結構組成64個字節(jié)的數(shù)據(jù)，并保存在只讀存貯器ROM中。以這種方式將若干個漢字的數(shù)據(jù)貯存在存貯器內，就完成了圖像數(shù)據(jù)庫的建立工作。常LED怎傳衛(wèi)手生咸袒*=I立井JSC才屁藝戸4尺字袴串點1車輸入字符En?f闔格職

6、3f:在編語吉H,比也H,H.H.H.D4L4L4Do24I4T-4-u生咸點咗生成優(yōu)碼Sttii-tteCiwfKOhSF.QmI6ggg紐OxU,QxOflOmFEjOkLLMLCbc嘰Dx7F?OtOO.IHE4,Ojcll,OxEl,Oxilt.xF4.x4D.OiTF,0kF4,Ok-11,OxDl,Zl,eD4.0t40,0xD4,Ox-IF.Oxll.05F.eFE.H.比H.H.H.比O4-F4FC4H-445TOK兒出幾K噸誥41曽H,比HaH;比H.F4L4147F44OOK兒H.KK幾民5BEM4別馳也Made-byYargQ|E-maikyargqinj4然后，依次對多

7、漢字抽取像素信息，并按序排隊存放起來，便可得到一個待顯示數(shù)據(jù)序列。將這個序列存到ROM中進一步通過尋址的方法來控制該數(shù)據(jù)序列的釋放過程，就可實現(xiàn)在LED發(fā)光二極管點陣上顯示多漢字信息的目的。第二步工作的步驟是：先在掃描模塊的控制下，由地址線確定每次由ROM送出某一列的16個LED所要顯示的漢字的控制字節(jié)數(shù)據(jù)，同時由掃描模塊輸出的5位掃描碼經(jīng)兩個4-16譯碼器解碼后決定相應的某一列可以被點亮，而另外31列都不能被點亮。該狀態(tài)持續(xù)約毫秒后，就接著進行下一行的掃描。當完成了一次32行的掃描后，也就完成了一幀畫面的顯示。重復上述過程不斷修改ROM的地址區(qū)間的起始地址，轉向下一幅畫面的數(shù)據(jù)傳送和顯示。如

8、此進行，就可以在LED點陣模塊上顯示ROM中存儲的漢字。三硬件系統(tǒng)設計1硬件原理圖利用Proteus仿真軟件制作出詳細的硬件原理圖如下：|14vbtfaoSZiFrohmrardRhiWMilTndu打“Gapb!&oumguqLiiraryImpiabvfnbwnHdp回I汕*卡電ga玉山百工占規(guī)也冷百0)1麗;aE)moDu.luszrhu-L-SJ?剛口某I刪廊hissesJLT逝口ECHITi-MME*ECHIfrOWICDWUTr-liM-MAIHEgBELLEHHKS4fJKLntspse：TTTTnTTFSS-TffiHHHllIHFRI刪冊諭刪刪刪刪ffl棚刪忡刪惻刪酬kII標

9、硬件原理圖2元器件的選擇元件編號規(guī)格參數(shù)LED16x16點陣PCB板10cm*10cm環(huán)氧板U1U674HC595U7AT89C51U874HC154R12K歐姆C1、C233pFC310uF3芯片簡介AT89C51AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器(FPEROMFlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS

10、-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃速存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。時鐘電路由AT89C51的18,19腳的時鐘端(XTAL1及XTAL2)以及12MHz晶振X1、電容C2，C3組成，采用片內振蕩方式。復位電路采用簡易的上電復位電路，主要由電阻R1，R2，電容C1，開關K1組成，分別接至AT89C51的RST復位輸入端。外形及引腳排列如圖所示AT89C51外形及引腳排列74HC15474HC154是一款高速CMOS器件，74H

11、C154引腳兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。74HC154譯碼器可接受4位高有效二進制地址輸入，并提供16個互斥的低有效輸出。74HC154的兩個輸入使能門電路可用于譯碼器選通，以消除輸出端上的通常譯碼“假信號”也可用于譯碼器擴展。該使能門電路包含兩個“邏輯與”輸入，必須置為低以便使能輸出端。任選一個使能輸入端作為數(shù)據(jù)輸入，74HC154可充當一個1-16的多路分配器。當其余的使能輸入端置低時，地址輸出將會跟隨應用的狀態(tài)。74HC59574HC595是硅結構的CMOS器件，兼容低電壓TTL電路，遵守JEDEC標準。74HC595是具有8位移位存儲器和一個存儲器，三態(tài)輸出功能。移位寄存

12、器和存儲器是分別的時鐘。數(shù)據(jù)在SHCP（移位寄存器時鐘輸入）的上升沿輸入到移位寄存器中，在STCP（存儲器時鐘輸入）的上升沿輸入到存儲寄存器中去。如果兩個時鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲寄存器早一個脈沖。移位寄存器有一個串行移位輸入（Ds）,和一個串行輸出（Q7，和一個異步的低電平復位，存儲寄存器有一個并行8位的，具備三態(tài)的總線輸出，當使能OE時（為低電平），存儲寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線。其特點：.是8位串行輸入/8位串行或并行輸出存儲狀態(tài)寄存器，三種狀態(tài)。2.輸出寄存器（三態(tài)輸出：就是具有高電平、低電平和高阻抗三種輸出狀態(tài)的門電路。）可以直接清除100MHz的移位頻率四系統(tǒng)軟件設計1編程思

13、路根據(jù)以上硬件電路和單片機控制原理，編程思路為a先對相關變量進行初始化。b調用顯示程序c裝載三個漢字的第一行數(shù)據(jù)，并顯示出來。d依次顯示三個漢字的第二行至第十六行。e結束2流程圖：3系統(tǒng)的仿真調試1）將上述程序原代碼用Keil軟件編譯產生一個“.hex”為后綴的用于燒寫芯片的文件。dfdLEVHi上皿山曲KT!血臨3.：?hi&piijsrLiuClxLPIititHiWSi:TbHiHLF：-K!HrbnKtE-121.nr愿血ll:li1121suE:l6汀礙謝0712Z3MHS顯姑腐鸚遜中瓷S-U-s*ne!：UH-i.:刪刪冊|刪刪恤itMO,nirnfl.nrlTnilTrnTni.

14、1n1nilrKMUHIWUWfflM.鮒能柳附.Q|IHZeHSOEd斤鈕口曲丄如2；呻MinES&I-BLLEKAIHESFELKL也昭EiiirrnTFSjRkVivwEzflTodiCnign&ap卜CvugLihrvyIr-nplftyrtwrHvJp主于盂主冬1jfgFYn!-1.-L-wHWn33-1:*LivSig;SELC-I.弟.in-d.JI.Pau3-dinSi-xbrddti*id.flxdiitiHBOredivnSEvrdtLidX1LFrni丹廠Z1*WViV嚴-DEirortfi|DWaxmijj|B).-ii|jjl卜|5帕Jlh-5咖吻FDrcn&s4UM

15、2）把生成的hex文件添加到硬件電路圖中的單片機驅動程序中。3）在ISIS電路圖中點擊左下角的運行按鈕，則可在LED顯示點陣中看到圖結果。仿真調試結果五設計總結本次課程設計的制作使我對Proteus、Keiluvision2等軟件的認識有了進一步的加深，對它們的使用能力也得到了進一步的加強。同時也加深對單片機課程的全面掌握和認識，對單片機課程的應用得到了更深的了解。雖然本設計只使用了一塊16X16LED點陣，電路簡單，但是已經(jīng)包涵了LED漢字滾動顯示屏的電路基本原理、基本程序和Proteus軟件仿真，只要擴展單片機的10接口，并增加一些LED點陣和相關芯片，就能設計出更大面積、更多花樣的LED

16、顯示屏。在一開始做課程設計的時候由于缺乏經(jīng)驗和資料，沒有找準目標，思路和設計都缺乏針對性，在一些小細節(jié)上浪費了很多時間。通過和同學的交流，找準了此次課程設計的重點在網(wǎng)上有目的的找到了相關的資料，在同學的幫助和自己的努力下完成了最后的課程設計雖然還有很多地方需要完善，但通過本次課程設計使我對自己的動手能力更加的有自信，同時也了解到人多力量大的道理，和同學的交流以及上網(wǎng)搜索資料能更快更好的完成任務。參考文獻:1) 謝龍漢，莫衍，Protues電子電路設計及仿真電子工業(yè)出版社2) 樓然苗，李光飛單片機課程設計指導M.北京：北京航空航天大學出版社,.3) 周興華.單片機智能化產品C語言設計實例詳解北京

17、航空航天大學出版社，2005.4) 戴俊峰嵌入式系統(tǒng)大屏幕LED點陣顯示器J.現(xiàn)代電子技術，2004，27(19).5) 馮壽鵬基于嵌入式系統(tǒng)的LED信息顯示技術研究J.現(xiàn)代電子技術，2005(1).6) 金炯泰，金奎煥.如何使用KEIL8051C編譯器M北京航空航天大學出版社，2002.7) 楊世品.基于Proteus的單片機出租車計價器的設計.微計算機信息，2007.附錄：#include#includeunsignedcharcodeFONT16x16332=0x12,0x48,0x12,0x48,0x13,0xC8,0x12,0x48,0x10,0x08,0x10,0x08,0x10,

18、0x28,0x10,0x10,0x08,0x00,0x08,0x04,0x0F,0xFE,0x10,0x08,0x10,0x48,0x33,0xE8,0x52,0x48,0x92,0x48,/何0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x05,0x00,0x02,0x00,0x02,0x00,0x01,0x00,0x7F,0xFE,0x40,0x02,0x80,0x04,0x00,0x00,0xFF,0xFE,0x01,0x00,/寧0x14,0x08,0x25,0x10,0xE4,0xA0,0x24,0x40,0x28,0xA0,0x29,0x10,0x32,0x0E,0x24,0x04,0x00,0x40,0x40,0x40