1、16*16LED點陣顯示屏專業論文論文題目：16*16 LED 顯示屏摘要：本設計使用簡單單片機AT98S52作為主控制模塊，利用簡單的外圍電路來驅動16*16的點陣LED顯示屏。利用燒錄器可以很方便的實現單片機與PC機等外圍存儲設備的數據傳輸，并能利用軟件方便的進行顯示內容的多樣變化，另一方面點陣顯示屏廣泛的應用于醫院、機場、銀行等公共場所，使信息的發布全面進入動屏時代,所以本設計具有很強的現實應用性。關鍵詞：點陣 LED 單片機 目 錄1 緒論 3 1.1 LED簡介3 1.2 LED簡介和構成3 1.3 LED屏的分類4 1.3.1 顏色可以分為4 1.3.2按顯示器件分類5 1.3.3

2、按顯示方式分類5 1.3.4按發光點直徑分類 6 1.3.5.按顯示方式分類62 LED點陣顯示屏7 2.1 LED顯示屏的提出7 2.2 LED顯示屏的需求7 2.3 LED顯示屏的開發環境8 2.3.1 顯示屏驅動電路的選擇 8 2.3.2 亮度連續可調 8 2.3.3 串行口的選擇 93 系統的具體設計與實現10 3.1 系統總框圖10 3.2 硬件條件 10 3.3 驅動部分11 3.3.1 LED顯示屏行驅動電路11 3.3.2 LED顯示屏列驅動電路 12 3.4 亮度連續可調13 3.5 刷新頻率的計算13 3.6 鍵盤 13 3.7 軟件方面14 3.7.1 主程序的流程圖14

3、 3.7.2 按鍵程序15 3.7.3 行列的掃描 15 4 AT89S52部分程序碼165 測試、結果及分析17 5.1 基本功能 17 5.2 發揮部分功能17 5.3 其他發揮部分功能176 總結18致謝19參考文獻201 緒論1.1 概述 LED電子顯示屏是隨著計算機及相關的微電子光電子技術的迅猛發展而形成的一種新型信息顯示媒體。9它利用發光二極管構成的點陣模塊或像素單元組成可變面積的顯示屏幕，以可靠性高、使用壽命長、環境適應能力強、性能價格比高、使用成本低等特點，在短短的十來年中，迅速成長為平板顯示的主流產品，在信息顯示領域得到了廣泛的應用。51.2 LED簡介和構成LED（Ligh

4、t Emitting Diode）即發光二極管是利用半導體的P-N結電致發光原理制成的一種半導體發光器件。9 LED具有亮度高、功耗小、壽命長、工作電壓低、易小型化等優點。4近幾年來，它得到迅猛的發展和廣泛的應用。從七十年代起，已有人開始用LED做為發光像素研制LED顯示器。隨著微機技術的發展和LED器件的成熟，LED 顯示屏也得到迅猛的發展。目前已研制出多種規格的LED屏，從色彩上講有單色、多色、全色顯示屏，從顯示尺寸上講，LED屏現已做到了數百平方米。4現已形成了一個新興的高科技產業。 最近，藍色、純綠色超高亮發光二極管相繼研制成功并已商品化，用LED制成室外"大彩電"

5、已成為現實，它標志著 LED顯示技術達到了一個新的高度。LED顯示屏是用發光二極管作顯示像素而構成的顯示屏，受空間限制小，適合于幾平方米到幾百平方米的屏幕，在此范圍內和其它幾種屏幕相比有較強優勢，可表現文字、圖形、圖像、動畫和視頻，能較好地適應各種使用環境。5LED顯示屏系統一般由微機、發送控制板、接收控制板、顯示屏屏體、穩壓電源及金屬框架等部分構成。5（1） 微機 微機主要用于大屏幕系統的操作和控制，體現在上層軟件部分。用來制作、編輯欲顯示的內容，包括文字、圖像、表格，并設置各種節目的播放順序及畫面停留時間等。編輯完成后，微機用來運行播放制作好的內容。微機播放時，內容在微機的顯示器上顯示出來

6、。 （2） 發送控制板該部分的作用主要是將微機上顯示的內容采集下來，進行數據處理和變換，轉換成為大屏幕顯示所需要的數據格式，并將信號進行功率放大，以發送給遠處的大屏幕。（3）接收控制板 該部分的作用主要是將發送控制板發送來的數據接收下來并送到大屏上的相應位置。 （4）顯示屏屏體 顯示屏屏體主要是由LED發光管矩陣和驅動電路構成。它收到接收控制板送來的數據信號，驅動顯示屏正面LED發光管矩陣的亮滅，使大屏幕顯示出一幅幅畫面。1.3 LED屏的分類51.3.1 按顯示顏色可以分為單基色顯示屏:單一顏色（紅色或綠色）。圖1.1 單基色顯示屏雙基色顯示屏：紅和綠雙基色，256級灰度、可以顯示65536

7、種顏色。圖1.2 雙基色顯示屏 全彩色顯示屏：紅、綠、藍三基色，256級灰度的全彩色顯示屏可以顯示一千六百多萬種顏色。1.3.2按顯示器件分類 LED數碼顯示屏：顯示器件為7段碼數碼管，適于制作時鐘屏、利率屏等，顯示數字的電子顯示屏。 LED點陣圖文顯示屏：顯示器件是由許多均勻排列的發光二極管組成的點陣顯示模塊，適于播放文字、圖像信息。 LED視頻顯示屏：顯示器件是由許多發光二極管組成，可以顯示視頻、動畫等各種視頻文件。 1.3.3按使用環境分類 室內顯示屏：發光點較小，一般3mm-8mm，顯示面積一般幾至十幾平方米。室外顯示屏：面積一般幾十平方米至幾百平方米，亮度高，可在陽光下工作，具有防風

8、、防雨、防水功能1.3.4按發光點直徑分類 室內屏：3mm、3.75mm、5mm即P7.62mm、8mm 室外屏：10mm、12mm、16mm、19mm、20mm、21mm、22mm、26mm 室外屏發光的基本單元為發光筒，發光筒的原理是將一組紅、綠、藍發光二極管封在一個塑料筒內共同發 1.3.5.按顯示方式分類 有靜態、橫向滾動、垂直滾動和翻頁顯示等。單塊模塊控制驅動12塊（最多可控制24塊）8X8點陣，共16X48點陣（或32X48點陣），是單塊MAX7219（或PS7219、HD7279、ZLG7289及8279等類似LED顯示驅動模塊）3 LED顯示屏的技術2 LED點陣顯示屏2.1

9、LED顯示屏的提出LED顯示屏是八十年代后期在全球迅速發展起來的新型信息顯示媒體，它利用發光二極管構成的點陣模塊或像素單元組成在面積顯示屏幕，以可靠性高、使用壽命長、環境適應能力強、價格性能比高、使用成本低等特點，在短短的十來年中，迅速成長為平板顯示的主流產品，在信息顯示領域得到了廣泛的應用。2.2 LED顯示屏的需求分析 信息化社會的到來，促進了現代信息顯示技術的發展，形成了CRT、LCD、PDP、LED、EL、DLP等系列的信息顯示產品，縱觀各類顯示產品，各有其所長和適宜的市場應用需求。隨著LED材料技術和工藝的提升，LED顯示屏以突出的優勢成為平板顯示的主流產品之一，并在社會經濟的許多領

10、域得到廣泛應用，主要包括：（1）證券交易、金融信息顯示。 這一領域的LED顯示屏占到了前幾年國內LED顯示屏需求量的50%以上，目前仍有較大的需求。（2）機場航班動態信息顯示。 民航機場建設對住處顯示的要求非常明確，LED顯示屏是航班住處顯示系統FIDS（Flight information Display system）的首選產品。（3） 港口、車站旅客引導信息顯示。 以LED顯示民間為主體的信息系統和廣播系統、列車到發揭示系統、列車到發揭示系統、票務信息系統等共同構成客運樞紐的自動化系統，成為國內火車站和港口技術發展和改造的重要內容。（4） 體育場館信息顯示。 LED顯示屏作為比賽信息顯示

11、和比賽實況播放的的主要手段已取代了傳統的燈光及CRT顯示屏，在現代化體育場館成為必備的比賽設施。（5） 道路交通信息顯示。 智能效通系統（ITS）的興起，在城市效通、高速公路等領域，LED顯示民間作為可變情報板、限速標志等，得到普遍采用。 （6）調度指揮中心信息顯示。 電力調度、車輛動態跟蹤、車輛調高度管理等，也在逐步采用高密度的LED顯示屏。（7）郵政、電信、商場購物中心等服務領域的業務宣傳及信息顯示。（8）廣告媒體新產品。 除單一大型戶內、戶外顯示屏做為廣告媒體外，集群LED顯示屏廣告系統、列車LED顯示屏廣告發布系統等也已得到采用并正在推廣。（9） 演出和集會。 大型顯示屏越來越普遍的用

12、于公共和政治目的的視頻直播，如在我國建國50周年大慶、世界各地的新千年慶典等重大節日中，大型顯示屏在播放實況和廣告信息發布方面發揮了卓越的作用。（10） 展覽會。 LED顯示大屏幕作為展覽組織者提供的重要服務內容之一，向參展商提供有償服務，國外還有一些較大的LED大屏幕的專業性租賃公司，也有一些規模較大的制造商提供租賃服務。2.3 LED顯示屏的開發環境2.3.1 顯示屏驅動電路的選擇 方案一 在禁止使用專用的LED控制芯片的情況下采用通用芯片74LS595，其具有8位鎖存、串并移位寄存器和三態輸出，可以用它的鎖存功能實現硬件電路對數據的刷新。其特點是控制信號簡單，級聯方便，芯片數量少。 方案

13、二 我們可以用移位寄存器74HC164和譯碼器74HC138配合三級管來實現LED點陣顯示的行列控制.但由于三極管需要量太大使電源超負荷，將導致屏幕暗亮。綜合考慮，我們采用方案一。2.3.2 亮度連續可調 方案一 通過在軟件中調節刷新頻率。刷新頻率高的時候,連續點亮的時間短,顯示屏亮度低,當刷新頻率調低時,連續點亮的時間延長,顯示屏變亮。因此通過調節占空比來實現顯示屏亮度的調整。但是由于軟件調節亮度變化不連續.不能實現連續的亮度調節。并且會出現閃爍。調節的效果不明顯。方案二 通過調節電位器來改變電壓,實現亮度的調節。調節電位器實現線形電壓調整,從而控制三極管使顯示屏壓降發生改變。從而達到連續調

14、節亮度的目的。電位器的調節范圍較大，因此用此方法來調節。 考綜合慮，我們采用方案二。圖2.1 簡單單片機處理框圖2.3.3 串行口的選擇方案一 采用RS485來進行長距離（1200M）的傳輸，RS-485總線通信模式由于具有結構簡單、價格低廉、通信距離和數據傳輸速率適當等特點而被廣泛應用.2但RS485總線存在自適應、自保護功能脆弱等缺點，如不注意一些細節的處理，常出現通信失敗甚至系統癱瘓等故障而且總線本身存在許多的局限性，效率低，實時性差，通信的可靠性低，應用不靈活。方案二 采用MAX232來進行串行的傳輸, 用串行通訊的好處是簡單，抗干擾性強.由于本系統有寄存器,因此不需要遠距離傳輸,因此

15、MAX232已經足夠滿足要求。并且可直接和PC機接口，2不用外加協議轉換電路。綜上所述，方案二比較合理。3 系統的具體設計與實現3.1 系統總框圖圖3.1系統原理圖3.2 硬件條件 用常用的AT89S52控制。技術比較熟練，應用廣泛，9現在的51系列技術硬件發展的也非常得快，也出現了許多功能非常強大的單片機，因此使用單片機可以實現要求的基本功能。 都是8051的內核，只不過52的內部資源比51稍多，8比如增加了一個16位的計數器T2，當然相應的特殊寄存器(SFR)也有了一點變化，另外52的內存也從51的128字節提高到了256字節，ROM也從2K提高到4K，可以裝下更大的程序，但是若單從運算速

16、度來講，由于二者都是8051的直系后代，基本上可以認為二者運算性能相同。1 考慮到內存的增加對較復雜的程序帶來的好處，52的總體性能是要比51好不少的。1 另外S52比C51還增加了ISP功能，1就是在線可編程功能，這可是很有用的功能哦，首先是省去購買編程器的錢，另外，對于買不起仿真器或希望能板上調試（就是插在成品電路板上調試）的人來說十分有價值，你可以隨時更新插在電路板上的單片機的程序，十分方便。當然S51也具備這一功能，C51和C52都不具備，不過他們也已經停產了，7現在電子市場能買到的大都是S系列的。圖3.2 8*8點陣外觀及引腳圖 采用4個8*8LED顯示模塊，構成16行*16列點陣顯

17、示點陣顯示屏。4片8*8點陣LED顯示模塊利用總線形組成一個16*16的LED點陣，用于同時顯示1個16×16點陣漢字或4個16×8點陣的字母字符或數字。4單元顯示屏可以接收來自控制器（主控制電路板）或上一級顯示單元模塊傳輸下來的數據信息和命令信息，并可將這些數據信息和命令信息不經任何變化地再傳送到下一級顯示模塊單元中，因此顯示板可擴展至更多的顯示單元，用于顯示更多的顯示內容。3.3 軟件部分3.3.1 LED顯示屏驅動電路4采用74HC154譯碼器。將從AT89S52里出來的列信號通過74HC154級聯而成的16位的信號輸出端連接到16*16的點陣LED的輸入端，作為點陣

18、的行驅動信號。從89S52輸出四個信號分別輸入到級聯的74HC154譯碼器，2然后輸出16位行信號，經過16個200歐姆的電阻，再輸入到16個PNP（8550）三極管的B極來進行對行信號的放大，其中所有的三極管的E極相連接+5V的電源，所有的C極接16個LED點陣的行型號引腳，得到的信號作為點陣LED 的行輸入信號。通過對154的四個輸入信號進行控制，改變行信號來控制二極管的亮、滅來顯示出所要求的字符、漢字。行驅動電路：每個LED管亮需要7mA的電流，那么64個同時亮就需要448mA的電流，所以我們要對列進行驅動，我們采用晶體管8550對列信號進行放大，使LED點陣能夠正常顯示。其驅動電路如下

19、：圖3.3 74HC154行驅動線路圖3.3.2 LED顯示器列驅動電路4 此電路是由集成電路兩個級聯74HC595構成的，它具有一個8位串入并出的移位寄存器，可以實現在顯示本行各列數據的同時，傳送下一行的列數據。圖3.4 74HC595列驅動線路圖3.4 亮度連續可調用一個200歐姆的電阻和8550的三極管組成，可以對LED的壓降進行調節，以到達連續改變亮度。5此是作為對亮度的調節的方法。3.5 刷新頻率的計算根據人眼的視覺的暫留特性，50HZ是適宜的刷新頻率，所以CPU的刷新頻率一般不低于60HZ，但是刷新頻率太高的話，會使顯示屏的亮度降低，所以刷新頻率有最高值要求，本設計最高刷新頻率為6

20、00HZ。1 3.6 鍵盤鍵盤是使用比較簡單的獨立式鍵盤，而且具有指示功能模塊電路圖如圖圖3.5 按鍵開關線路圖 鍵盤各項功能如下：顯示模式鍵：鍵可以模式選擇五種模式，預存漢字、預存符號、SD卡信息、時鐘和PC數據顯示。滾動模式鍵：可以控制二種滾動模式，在正常顯示模式下實現左、右滾動。循環模式鍵：可以控制定時循環模式。時間調整鍵：即時間設定鍵，在時鐘顯示模式下，可配合加減鍵循環設置時、分、秒。定時鍵：按下時，顯示當前的循環間隔的時間，可利用加減鍵進行間隔控制調整。刷新頻率鍵：按下后，顯示刷新頻率，可利用加減鍵調整。滾動速度鍵：按下后可以顯示當前的速度，利用加減鍵調節滾動速度。加、減鍵：配合其他

21、鍵，在各種模式下，實現調整。復位鍵：復位系統。3.7 軟件方面本系統的顯示處理采用動態掃描法，而鍵盤處理采用查詢法并注意按鍵的消抖處理。整個程序可以分為鍵盤掃描、點陣行列的掃描、串口傳輸。3.7.1 主程序的流程圖開始初始化寄存器、變量、I/O 否是否按鍵按下？ 按鍵處理子程序模塊是 否是否收到串口命令？處理命令子程序模塊 是 3.7.2 按鍵程序本系統中的按鍵程序分為按鍵掃描子程序和按鍵功能執行子程序。而且在按鍵中使用了定時器Time0來實現按鍵消抖的功能。清中斷按鍵掃描是否有鍵按下？計數器清0是 否 是計數器加1計數器是否大于10？ 否中斷結束置按鍵有效標志3.7.3 行列的掃描 本系統中

22、利用89S52來實現點陣顯示屏的行列的掃描，其軟件的流程圖如下圖清中斷送掃描行數據掃描當前行行數加14 AT89S52部分主要程序代碼326 /以下程序為主函數/void main(void)SCON=0x00; /串口工作模式0：移位寄存器方式 TMOD=0x01; /定時器T0工作方式1：16位方式 TR0=1; /啟動定時器T0 P1=0x3f;/P1端口初值：允許接收，鎖存，顯示 IE=0x82;/允許定時器T0中斷 P2=0x00;/P2.0接無線電接收模塊中的第11腳(B鍵),P2.1接12腳(C鍵),P2.2接13腳(D鍵),初始化為沒有 /按鍵按下 while(1) if(P2

23、&0x04) diyizhan();/即如果P2.2腳出現高電平,說明D鍵被按下,點陣顯示渝工三校院到了 else if(P2&0x02) dierzhan();/即如果P2.1腳出現高電平,說明C鍵被按下,點陣顯示渝工學院到了 else if(P2&0x01) disanzhan();/即如果P2.0腳出現高電平,說明B鍵被按下,點陣顯示優惠區到了 /end while(1) delay(3000); for(i=0;i<7;i+) /顯示效果：左跑馬 for(j=0;j<2;j+) for(k=1;k<9;k+) for(l=0;l<16;l+) dispraml*BLKN=dispraml*BLKN<<1|dispraml*BLKN+1>>7; dispraml*BLKN+1=dispraml*BLKN+1<<1|yiil*BLKN+j>>(8-k); 5 測試、結果及分析5.1基本功能表5.1要實現的功能測試的結果LED顯示實現了16*16的點陣顯示顯示屏無閃爍，亮度適中達到要求按鍵控制切換數字和字母實現了此功能能顯示特定漢字和字符能實現5.2 發揮部分功能表5.2功能是否實現？描述亮度連續可調實現