&&&&基于单片机的LED点阵显示屏设计（16*32）
基于单片机的LED点阵显示屏设计（16*32）
这是一个毕业设计，包括以下文件
dianzhen.hex
dianzhen.lnp
dianzhen.M51
dianzhen.Opt
dianzhen.plg
dianzhen.Uv2
dianzhen_Opt.Bak
dianzhen_Uv2.Bak
LED点阵控制.exe
MSSCCPRJ.SCC
├─原理图
TTL电平转换电路.bmp
单片机最小系统.bmp
原理图.pdf
├─芯片资料
74HC164.pdf
74HC595.pdf
└─论文及各种材料
----中期检查表.doc
----开题报告.doc
----文献综述.doc
----毕业设计（论文）.doc
----译文.doc
----任务书.doc
承诺书.doc
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当前位置：&>>&&>>&&>>&基于单片机的LED汉字显示屏设计与制作
1&引&言& 　　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。 　　本文基于()讲述了16×16&LED汉字点阵显示的基本原理、硬件组成与设计、程序编译与下载等基本环节和相关技术。 2&硬件电路组成及工作原理 　　本产品拟采用以AT单片机为核心芯片的电路来实现，主要由AT89C51芯片、时钟电路、复位电路、列扫描驱动电路()、16×16&LED点阵5部分组成，如图1所示。
　　其中，AT89C51是一种带4&kB闪烁可编程可擦除只读(Falsh&Programmable&and&Erasable&Read&OnlyMemory，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1&000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，在智能化设计与制作过程中经常用到AT89C51芯片。 　　时钟电路由AT89C51的18，19脚的时钟端(XTALl及XTAL2)以及12&MHz晶振X1、C2，C3组成，采用片内振荡方式。 　　复位电路采用简易的上电复位电路，主要由R1，R2，电容C1，开关K1组成，分别接至AT89C51的RST复位输入端。 　　LED点阵显示屏采用16×16共256个象素的点阵，通过万用表检测发光二极管的方法测试判断出该点阵的引脚分布，如图2所示。
　　我们把行列总线接在单片机的IO口，然后把上面分析到的扫描代码送人总线，就可以得到显示的汉字了。但是若将LED点阵的行列端口全部直接接入单片机，则需要使用32条IO口，这样会造成IO资源的耗尽，系统也再无扩充的余地。因此，我们在实际应用中只是将LED点阵的16条行线直接接在P0口和P2口，至于列选扫描信号则是由4-16线译码器74HC154来选择控制，这样一来列选控制只使用了单片机的4个IO口，节约了很多IO资源，为单片机系统扩充使用功能提供了条件。考虑到P0口必需设置上拉电阻，我们采用4.7&kΩ排电阻作为上拉电阻。 　　汉字扫描显示的基本过程是这样的：通电后由于电阻R1，电容C1的作用，使单片机的RST复位脚电平先高后低，从而达到复位；之后，在C2，C3，X1以及单片机内部时钟电路的作用下，单片机89C51按照设定的程序在P0和P2接口输出与内部汉字对应的代码电平送至LED点阵的行选线(高电平驱动)，同时在P1.1，P1.2，P1.3，P1.4接口输出列选扫描信号(低电平驱动)，从而选中相应的象素LCD发光，并利用人眼的视觉暂留特性合成整个汉字的显示。 3&汉字的点阵显示原理及字库代码获取方法 　　我们以UCDOS中文宋体字库为例，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象素，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象素范围内的任何图形。如查用8位的AT89C51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，如图3所示。
　　为了弄清楚汉字的点阵组成规律，首先通过列扫描方法获取汉字的代码。汉字可拆分为上部和下部，上部由8×16点阵组成，下部也由8×16点阵组成。本例通过列扫描方法首先显示左上角的第一列的上半部分，即第0列的P00～P07口，方向为P00到P07，显示汉字“大”时，P05点亮，由上往下排列，为：P0.0灭，P0.1灭，P0.2灭P0.3灭，P0.4灭，P0.5亮，P0.6灭，P0.7灭。即二进制，转换为十六进制为04h。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P27向P20方向扫描，从图3可以看到，这一列全部为不亮，即为，十六进制则为00h。依照这个方法转向第二列、第三列，…，直至第十六列的扫描，一共扫描32个8位，可以得出汉字“大”的扫描代码为：
由这个原理可以看出，无论显示何种字体或图像，都可以用这个方法来分析出他的扫描代码从而显示在屏幕上。 　　上述方法虽然能够让我们弄清楚汉字点阵代码的获取过程，但是依靠人工方法获取汉字代码是一件非常繁琐的事情。为此，我们经常采用字库软件查找字符代码，软件打开后输入汉字，点“检取”，十六进制数据的汉字代码即可自动生成，把我们所需要的竖排数据复制到程序中即可，如图4所示。
　　可见，汉字点阵显示一般有点扫描、行扫描和列扫描3种。为了符合视觉暂留要求，点扫描方法的扫描频率必须大于16×64=1&024&Hz，周期小于1&ms即可。行扫描和列扫描方法的扫描频率必须大于16×8=128&Hz，周期小于7.8&ms即可，但是一次驱动一列或一行(8颗LED)时需外加驱动电路提高电流，否则LED亮度会不足。 4&元器件选择 　　本设计所需元器件如表1所示。
5&PCB设计与元件装配 　　本作品采用通用的Protel&99SE板级EDA软件完成PCB图的设计，详细设计过程略。考虑到本设计用到的元件数量不多，我们基本采用单面布线策略，只使用了少量的顶层跨接导线，以便于业余设计制作。已设计好的PCB图见图5所示。
　　本电路对元件参数没有苛刻要求，只要元器件选择正确，无损坏，电路板制作工艺良好，把所有正确焊接装配后即可进入程序下载和调试工作阶段。制作与调试时，在AT89C2051的位置应安装20脚的IC座，以便使单片机可以从电路板中拿下去烧写程序。 6&程序设计、烧录与调试 　　软件程序主要由开始、初始化、主程序、字库组成。其中主程序和子程序的流程图如图6和图7所示。
&&& 　　下面的程序能够用来实现“为中华之崛起而学习”等汉字的显示。程序清单如下：
&&& 在完成编写程序的编译和仿真之后，准备一台可以烧写AT89C51的并与电脑主机硬件连接后即可对AT89C51芯片进行程序烧录下载，然后，将烧录好程序的AT89C51单片机装入到40脚的IC座上，通电即可调试和运行，由于本例电路对元件参数的要求不是很高，只要元件较好，参数基本符合要求，焊接装配后即可正常工作。 7&结&语 　　虽然本设计只使用了一块16×16&LED点阵，电路简单，但是已经包涵了LED显示屏的电路基本原理和基本程序，只要扩展单片机的IO接口，并增加一些LED点阵和相关芯片，就能设计出更大面积、更多花样的LED显示屏。因此本文对同类设计具有一定的理论和实践参考价值。 &&参考文献:[1].&AT89C51&datasheet&.[2].&MCS-51&datasheet&.[3].&89S51&datasheet&.[4].&74HC154&datasheet&.[5].&Protel99SE&datasheet&.[6].&AT89C2051&datasheet&.来源:
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很好，实用
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暂且没有信息...
中央处理器是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心和控制核心，它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。主要包括运算器和高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线。它与内部存储器和输入/输出设备合称为电子计算机三大核心部件。[][][][][][][][][][]第一章 概述
LED点阵显示屏是通过PC机将要显示的汉字字模提取出来，并发送给单片机，然后显示在点阵屏上，主要适用于室内外汉字显示。
第二章 硬件设计
2.1 主要器件介绍
LED 点阵显示屏是由20 个8*8 的LED 点阵块组成，形成16*80 矩形点阵，以Atmel 公司的AT89S52单片机为控制核心。显示屏的其他主要硬件有：①带锁存输出的8位移位寄存器74HC595，作为LED的列线驱动输入；②三八译码器74LS138，作为LED行线的译码选择；③三极管C9012，连接两个三八译码器的十六个输出端，作为开关使用，驱动LED 的行线
2.2 主要器件详细连接说明
Atmel的AT89S52芯片相关器件连接的接脚如下：P00-P03连接3-8译码器的输入口A，B，C，~G2A
P20-P23连接74HC595的输入口RCK, SI，SCK，SCLR
三八译码器74LS138的16 个输出端连接16 个C9012的三极管的基极B，发射极E 连接16 个行线控制端,集电极C连接到GND。
点阵的80 列数据线驱动由10 片74HC595 级联组成，前一片74HC595 的Q&H 引脚连接
下一片的SI引脚，各片的RCK、SCK、SCLR 分别并联。
2.3 LED点阵块
8*8的LED点阵为单色行共阳模块，单点的工作电压为正向（Vf)=1.8 v ,正向电流（IF）= 8-10 mA 。静态点亮器件时（64 点全亮）总电流为640mA，总电压为1.8 v，总功率为1.15W。动态时取决于扫描频率（1/8或1/16秒），单点瞬间电流可达80-160 mA。16*16点阵静态时16*16*10mA,动态时单点电流80-160mA。
接线方式：
当某一行线打高时，某一列线为低时，其行列交叉的点就被点亮；
某一列线为高时，其行列交叉的点为暗；
当某一行线打低时，无论列线如何，对应这一行的点全部暗。
列线：13&20控制点阵的列接低电平
行线：1-4 21-24控制点阵的行接高电平
2.4 AT89S52
(1)P0.0【39 脚】，P0.1【38 脚】，P0.2【37 脚】，P0.3【36 脚】接两片3-8译码器的A，B，C和第一片的~G2A 与第二片的G1，用来选择LED的行线
(2) P2.0【21 脚】：接74HC595的RCK脚。
P2.1【22 脚】：接74HC595的SCK脚。
P2.2【23 脚】：接74HC595的SI脚。
P2.3【24 脚】：接74HC595的SCLR脚。
VCC 【40 脚】：接电源
EA/VPP【31 脚】：接电源
RST 【9脚】：复位脚。过10K电阻接GND，过10uF的电容C3接VCC；复位按钮接到电容C2两端。
2.5 移位寄存器74HC595
74HC595是带锁存输出的8位移位寄存器，其管脚见下图，其中SI是串行数据的输入端；
VCC、GND分别为电源和地；RCK是存储寄存器的输入时钟，SCK是移位寄存器的输入时钟，SCLR是移位寄存器的输入清除，Q&H是串入数据的输出，G是对输入数据的输出使能控制，QA~QH串入数据的并行输出。从SI口输入的数据在移
位寄存器的SCK脚上升沿的作用下输入到74HC595中，在RCK脚的上升沿作用下将输入的数据锁存在74HC595中，当G为低电平时时，数据并行输出。SCLR为移位寄存器的输入清除端。
74HC595与AT89S52的连接：SI【14脚】，SCK【11脚】，RCK【12脚】, SCLR【10脚】分别接到AT89S52的P2.2【23脚】，P2.1【22脚】,P2.0【21脚】,P2.3【24脚】上。
其他脚连接：OE【13脚】接地，使其始终输出；
Q&H【9脚】是连接下一片74HC595的SI脚；QA，QB到QH分别连接到LED点阵的1至8列的列线脚上.
2.6 三八译码器74LS138
图所示的是将两片74LS138译码器扩展为4线-16线译码器的连接图。其接线特点为：将四个输入信号~G2A,C,B,A中的低三位C,B,A同时接至两个芯片的地址输入端。输入信号的最高位~G2A接至两个芯片的使能端，使两个芯片不能同时工作。~G2A,C,B,A作为地址输入变量构成二进制代码，Y0~Y7、Y0~Y7作为输入信号，每个输出表示一个二进制代码的含义，即能实现4线-16线译码器的功能。
第三章 软件设计
3.1 单片机的程序设计
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。
/***************************************************************************************************
09/12/2009
* Description:
This program controls 16*80LED and implements
dynamic scan.
****************************************************************************************************/
#include &AT89X52.h&
#include &intrins.h&
#define CONIO P0
//行选信号
#define NUMOFWORDS (6)
//显示的字数
#define SPEED
//扫描周期
SPEED越大，扫描越慢；
#define MAXWORDS
//屏幕最大固定显示字数
#define BLANK
//填充空数
#define MAXROW
//最大行数
static sbit OE
//控制74LS138，低电平有效
static sbit RCK = P2^0;
// 上升沿时数据输出
static sbit SCK = P2^1;
//上升沿时数据移位
static sbit SI
//74hc595串行输入
static sbit SCLK = P2^3;
//低电平移位寄存器清零，通常接VCC
static void send_in(unsigned char Data);
//串行数据输入
static void send_out(void);
//并行数据输出
static unsigned int row = 0;
//行选信号
static int j
static int k
static int m
static int s
//与SPEED匹配
static int count = 0;
//当为5时达到最大字数MAX
const static unsigned char code zimo[][32]={
{0x20,0x08,0x13,0xFC,0x12,0x08,0x02,0x08,0xFE,0x08,0x0A,0x08,0x12,0x08,0x3B,0xF8,
0x56,0xA8,0x90,0xA0,0x10,0xA0,0x11,0x20,0x11,0x22,0x12,0x22,0x14,0x1E,0x18,0x00},//祝
{0x00,0x80,0x20,0x80,0x20,0x80,0x20,0x80,0x20,0x88,0x24,0x98,0x3E,0xA0,0x20,0xC0,
0x20,0x80,0x20,0x80,0x20,0x80,0x20,0x82,0x26,0x82,0x38,0x82,0x60,0x7E,0x00,0x00},//比
{0x01,0x00,0x7F,0xFE,0x44,0x42,0x9F,0xF4,0x04,0x40,0x1F,0xF0,0x04,0x40,0x7F,0xFC,
0x08,0x20,0x1F,0xF0,0x28,0x2E,0xC9,0x24,0x09,0x20,0x01,0x00,0x06,0xC0,0x18,0x30},//赛
{0x00,0x80,0x00,0xA0,0x00,0x90,0x3F,0xFC,0x20,0x80,0x20,0x80,0x20,0x84,0x3E,0x44,
0x22,0x48,0x22,0x48,0x22,0x30,0x2A,0x20,0x24,0x62,0x40,0x92,0x81,0x0A,0x00,0x06},//成
{0x00,0x80,0x00,0x80,0x08,0x80,0xFC,0x80,0x10,0x84,0x17,0xFE,0x10,0x84,0x10,0x84,
0x10,0x84,0x10,0x84,0x1D,0x04,0xF1,0x04,0x41,0x04,0x02,0x44,0x04,0x28,0x08,0x10},//功
{0x00,0x00,0x01,0x80,0x03,0xC0,0x03,0xC0,0x03,0xC0,0x03,0xC0,0x03,0xC0,0x01,0x80,
0x01,0x80,0x01,0x80,0x00,0x00,0x01,0x80,0x03,0xC0,0x01,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00},//!
void main()
//初始化引脚
CONIO = 0X00;
/**********************************动态扫描左移显示不限字数***************************************/
for(k = 0; k & NUMOFWORDS; k++)
{//扫描NUMOFWRODS遍
for(s = 0; s & SPEED; s++)
for(row = 0; row & MAXROW; row++)
count = 0;
//将要显示的字，送入74HC595的SI端，即单片机的P2^2引脚
for(j = j &= 0; j--)
if(count & MAXWORDS)
send_in(zimo[j][2*row+1]);
send_in(zimo[j][2*row]);
//填充空白
for(m = BLANK-k; m & 0; m--)
send_in(0);
send_in(0);
send_out();
//下面程序逻辑同上，只是换下位置
for(k = 1; k &= MAXWORDS; k++)
for(s = 0; s & SPEED; s++)
for(row = 0; row & MAXROW; row++)
for(m = m & 0; m--)
send_in(0);
send_in(0);
for(j = 1; j &= MAXWORDS - j++)
send_in(zimo[NUMOFWORDS-j][2*row+1]);
send_in(zimo[NUMOFWORDS-j][2*row]);
send_out();
/*****************************************************************
** 函数名:void send_in(unsigned char data)
** 输　入:unsigned char data
** 输　出: void
** 功能描述: send data to 74hc595
** 全局变量: SCK SI
** 调用模块:main()
** 作　者:khldragon
** 日　期:09/12/2009
** 版本version1.0
****************************************************************/
void send_in(unsigned char data)
for(i = 0; i & 8; i++)
{ //循环8次，刚好移完8位
//先将移位寄存器控制引脚置为低
SI = Data & 0x01;
//取数据的最低位，form： little endian
Data &&= 1;
//将数据的次高位移到最高位
//再置为高，产生移位时钟上升沿，上升沿时数据寄存器的数据移位
/*****************************************************************
** 函数名:void send_out(void)
** 输　入:void
** 输　出: void
** 功能描述: send data to led
** 全局变量: RCK
** 调用模块:main()
** 作　者:khldragon
** 日　期:09/12/2009
** 版本version1.0
****************************************************************/
void send_out(void)
//先将存储寄存器引脚置为低
//再置为高，产生移位时钟上升沿，上升沿时移位寄存器的数据进入数据存储寄存器，更新显示数据。
//先将存储寄存器引脚置为低
第四章 总结
在 LED 点阵汉字显示屏的设计过程中，学到了很多东西，基本了解了整个嵌入式开发的流程。
例如，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，要不然发生错误时，不知道到底是哪一方出错了。当然，在设计的过程中也存在着失误和不足。例如，在进行搭试点阵块的时候，因为电压过高，导致点阵块损坏。这次设计开发，本人受益非浅，在以后的开发过程中一定吸取教训。
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基于单片机的LED点阵显示屏设计
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&&因​此​,​点​阵​式​L​E​D​显​示​屏​的​研​发​、​设​计​、​生​产​获​得​迅​速​的​发​展​,​并​且​成​为​了​产​业​。​点​阵​式​L​E​D​显​示​屏​的​显​示​效​果​、​功​率​环​保​也​不​断​优​化​。​点​阵​式​L​E​D​屏​具​有​较​大​的​信​息​显​示​量​、​寿​命​长​、​功​耗​小​、​重​量​轻​、​空​间​尺​寸​小​及​造​价​低​等​优​点​。​本​设​计​通​过​使​用​单​片​机​为​控​制​核​心​,​设​计​一​款​点​阵​式​L​E​D​屏​。​同​时​,​使​用​电​脑​V​B​编​写​的​上​位​机​通​过​串​口​通​信​对​点​阵​显​示​屏​的​信​息​更​新​、​显​示​速​度​控​制​等​。
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基于单片机的LED点阵显示系统的设计
摘要：显示屏是由多个发光二极管封装在一起组成，是一种新兴的显示器件。为了说明显示的原理，以为控制核心，和制作了一种成本低廉的汉字，其包括硬件和软件两个部分。该电路通过按键控制可实现任意多个汉字的卷帘、上移和左移等多种显示形式，可广泛应用于机场、商场、医院等公共场所进行文字广告宣传，信息发布等。通过仿真和实物测试，该系统获得良好的显示效果，而且具有体积小、硬件电路结构简单和容易实现等特点。关键词：MCU；LED；显示屏；系统0 引言 LED显示屏是一种由半导体发光二极管构成的显示，人们通过控制每个LED的亮灭实现图形或字符的显示。由于LED显示屏亮度高、视角广、工作电压低、功耗小、寿命长、耐冲击、性能稳定，因而被广泛应用于机场、商场、医院、宾馆、证券市场等公共场所。本文以为控制核心和制作了一种汉字，其成本低廉，内容更新简便。1 显示原理1．1 LED点阵显示屏 将多个LED按矩阵方式排列在一起，如图1所示，就构成了一个LED点阵显示屏。其中各个LED的引脚按照一定的规律连接，以最常见的8&8单色LED点阵共阳型显示器为例，其内部电路结构和外型规格如图1所示。本文引用地址： 16&16单色LED点阵显示屏可由4块8&8单色LED点阵显示器组合而成，即16行16列，16&16=256像素。如果采用共阳型连接方式，即每行的LED阳极连接在一起，每列的LED阴极连接在一起。1．2 显示原理 对于共阳型LED点阵显示屏，如果采用动态扫描方式，扫描电路就可以实现多行发光二极管的同名列共用一套驱动器。动态扫描，简单说就是逐行轮流点亮。具体以8&8点阵模块为例显示字符&B&的过程如图2所示。即先送出对应于第一行发光二极管亮灭的列数据OFFH并锁存，然后选通第一行，即送行数据80H，延时一段时间后，送行数据00H，第一帧显示结束；再送第二行的列数据87H并锁存，然后选通第二行，即送行数据40H，点亮相同时问后，送行数据00H，相应二极管熄灭，第二帧显示结束；以此类推，第8行显示之后，又重新点亮第一行，周而复始。当这样轮回的速度足够快(每秒24次以上)时，就能看到显示屏上稳定的字符B了。上述列数据即为字符B的字模数据。
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