单片机的LED点阵显示屏设计
单片机的LED点阵显示屏设计[20200131185604]
【摘要】
本文以AT89C51单片机为核心，控制16*16的LED点阵显示屏，对LED点阵屏如何进行行列信号控制及信号传输中的驱动问题进行了研究，并讨论了单片机、控制系统中关键的数据处理以及发送问题，减少了CPU的辅助时间，提高了数据的发送速度。
本系统主要有最小单片机系统模块、时钟模块、温度模块和点阵显示屏模块组成。通过单片机与温度、时间通讯，将采集到的信号进行处理，再对行列驱动器进行控制，最终在点阵显示屏上显示时间、温度、字幕等内容。通过切换功能按键可控制切换显示的内容，如时间、闹钟、温度、字幕。其中时间和闹钟都可以通过设置按键设置和调节按键调节大小，字幕的滚动显示也可以通过调节按键控制其滚动的速度。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】单片机；时钟模块；温度模块；点阵显示屏
目录
一、前言 1
（一）背景和意义 1
二、总体设计 1
（一）总体思想 1
（二）方案论证 2
三、硬件设计 3
（一）AT89C51单片机概述 3
（二）按键输入模块 7
（三）温度采集模块 7
（四）时钟显示模块 8
（五）LED点阵显示模块 8
四、软件设计 11
（一）系统主程序 11
（二）显示驱动程序 12
（三）字模块提取 12
（四）汉字左移子程序 12
附录 14
附录一：总原理图 14
附录二：PCB图 15
附录三 部分源程序 16
总结 18
参考文献 19
致谢 20
一、前言
（一）背景和意义
随着社会文化的不断发展，人们的消费标准不断提高，户外灯箱广告更是扮演着越来越重要的角色，无论是汽车站还是火车站、股票交易市场，还是学校都离不开它，然而传统的霓虹灯广告牌不论是在显示效果，耗电量可修改性上现在都无法满足当代社会的需求。
由于单片机技术的迅速发展和高亮度LED的不断出现，最常见的一种就是大屏幕LED电子广告屏，单片机的日益平常化和LED技术的不断更新，使高亮度、清晰的LED点阵广告牌与传统的霓虹灯广告牌的成本都差不多。由于开关电源的大规模使用，SMT 技术的迅速发展，使在可靠性，体积上，都比传统的霓虹灯广告有明显的差别，为在其他特殊领域的应用上奠定了良好的基础。
（二）国内外研究的动态
与传统的显示设备相比，LED显示屏有非常的丰富色彩，基色的发光管可以显示全彩色，显示方式变化多样（文字，图形，动画，视频，电视画面等），是集光电子技术，微电子技术、与一体的高技术产品，可用来显示文字、计算机屏幕同步的图形。其次，LED显示屏的像素采用LED发光二级管，将多个发光二极管以序列的形式构成LED显示阵列。这种显示屏具有耗电低、成本低，亮度和清晰度高、寿命长等优点，而且LED显示屏其受空间限制较小，并可以更具用户要求设计屏的大小，具有全彩色效果视角大，是信息传播设施时代的产品。再次，LED显示屏应用广泛，金融证券，银行利率、商业广告，文化娱乐等方便，显示效果清晰稳定，越来越多的地方开始使用LED电子屏，有巨大的社会效益和经济效益。它以其超大的画面、超宽视觉，灵活多变的显示方式等独具一格的优势，成为目前国际上使用广泛的显示系统。 二、总体设计
（一）总体思想
本系统主要有最小单片机系统模块、时钟模块、温度模块、点阵显示屏模块、复位电路等组成。通过单片机与温度、时间通讯，将采集到的信号进行处理，再对行列驱动器进行控制，最终在点阵显示屏上显示时间、温度、字幕等内容。通过切换功能按键可控制切换显示的内容，如时间、温度、字幕。其中时间和闹钟都可以通过设置按键设置和调节按键调节大小，字幕的滚动显示也可以通过调节按键控制其滚动的速度，系统框图如图2-1所示。
图2-1 系统框图
（二）方案论证
1.显示模块
方案一：从理论上说，无论显示图像还是文字，只要控制与组成这些图形或者文字的各个点所在的位置和对应的LED发光，我们就可以得到需要的结果，这种控制各个发光同时亮灭的方法称为静态驱动显示方法。但是从实际来看，16*16的点阵共有2048个发光二极管，如果采用这种方法，单片机很显然没有这么多的端口。但我们可以采用锁存器来增加端口，按8位的锁存器来算，16*16得点阵就要256个锁存器。数字虽然庞大，而且成本也贵，而我们只用16*16的8个汉字点阵，但实际应用中的显示屏往往要大得多，这样在锁存器赏花的成本将是一个很庞大的数字。显然这样做不能达到我们的要求，因此在实际应用中的显示屏几乎都不采用这种设计方法。
方案二：本设计采用动态扫描方法，就16*16的点阵来说，把所有同一列的发光二极管的阴极连在一起，再去驱动这一系列LED(共阳接法)，每一列先送出相对应第1行发光对应的数据并锁存，然后选通第1行使其电量一定的时间，然后再熄灭；再送出第2行的数据并锁存，其次选通第2行使其带点亮相同的时间，然后熄灭。第8行之后，又重新点亮第1行，这样的轮回。速度够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉拥有暂留现象，所以就能看到显视屏上稳定的图形了。
2.数据传送
方案一：采用扫描方式进行显示时的，每行有一个行驱动器，并且每行是共用一个列驱动器。显示数据通常存储在单片机的程序存储器中，按8位一个字节的形式顺序排放。显示时只要把一行中各列的数据都传输送到相应的驱动器去，这就存在一个显示数据传输的问题。从控制电路到列驱动器的传输可以采用并行方式或串行方式。采用并行方式时，16*16的LED点阵有8列8*8的点阵，需要8*8=64个列数据输入口，而一个89C51只有32个I/O接口，还要同时驱动行数据，根本就不够用，并且从控制电路到列动器的数据线路数量大，相应的硬件数目多。由此可以看出，当列数很多时，并行输出的方案是不可取的。
方案二：采用串行传输的方法，控制电路只用数据线，时钟线。将行数据一位一位传往给驱动器。但是，串行传输过程中较长，数据按顺序一位一位地输出给行驱动
【摘要】
本文以AT89C51单片机为核心，控制16*16的LED点阵显示屏，对LED点阵屏如何进行行列信号控制及信号传输中的驱动问题进行了研究，并讨论了单片机、控制系统中关键的数据处理以及发送问题，减少了CPU的辅助时间，提高了数据的发送速度。
本系统主要有最小单片机系统模块、时钟模块、温度模块和点阵显示屏模块组成。通过单片机与温度、时间通讯，将采集到的信号进行处理，再对行列驱动器进行控制，最终在点阵显示屏上显示时间、温度、字幕等内容。通过切换功能按键可控制切换显示的内容，如时间、闹钟、温度、字幕。其中时间和闹钟都可以通过设置按键设置和调节按键调节大小，字幕的滚动显示也可以通过调节按键控制其滚动的速度。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】单片机；时钟模块；温度模块；点阵显示屏
目录
一、前言 1
（一）背景和意义 1
二、总体设计 1
（一）总体思想 1
（二）方案论证 2
三、硬件设计 3
（一）AT89C51单片机概述 3
（二）按键输入模块 7
（三）温度采集模块 7
（四）时钟显示模块 8
（五）LED点阵显示模块 8
四、软件设计 11
（一）系统主程序 11
（二）显示驱动程序 12
（三）字模块提取 12
（四）汉字左移子程序 12
附录 14
附录一：总原理图 14
附录二：PCB图 15
附录三 部分源程序 16
总结 18
参考文献 19
致谢 20
一、前言
（一）背景和意义
随着社会文化的不断发展，人们的消费标准不断提高，户外灯箱广告更是扮演着越来越重要的角色，无论是汽车站还是火车站、股票交易市场，还是学校都离不开它，然而传统的霓虹灯广告牌不论是在显示效果，耗电量可修改性上现在都无法满足当代社会的需求。
由于单片机技术的迅速发展和高亮度LED的不断出现，最常见的一种就是大屏幕LED电子广告屏，单片机的日益平常化和LED技术的不断更新，使高亮度、清晰的LED点阵广告牌与传统的霓虹灯广告牌的成本都差不多。由于开关电源的大规模使用，SMT 技术的迅速发展，使在可靠性，体积上，都比传统的霓虹灯广告有明显的差别，为在其他特殊领域的应用上奠定了良好的基础。
（二）国内外研究的动态
与传统的显示设备相比，LED显示屏有非常的丰富色彩，基色的发光管可以显示全彩色，显示方式变化多样（文字，图形，动画，视频，电视画面等），是集光电子技术，微电子技术、与一体的高技术产品，可用来显示文字、计算机屏幕同步的图形。其次，LED显示屏的像素采用LED发光二级管，将多个发光二极管以序列的形式构成LED显示阵列。这种显示屏具有耗电低、成本低，亮度和清晰度高、寿命长等优点，而且LED显示屏其受空间限制较小，并可以更具用户要求设计屏的大小，具有全彩色效果视角大，是信息传播设施时代的产品。再次，LED显示屏应用广泛，金融证券，银行利率、商业广告，文化娱乐等方便，显示效果清晰稳定，越来越多的地方开始使用LED电子屏，有巨大的社会效益和经济效益。它以其超大的画面、超宽视觉，灵活多变的显示方式等独具一格的优势，成为目前国际上使用广泛的显示系统。 二、总体设计
（一）总体思想
本系统主要有最小单片机系统模块、时钟模块、温度模块、点阵显示屏模块、复位电路等组成。通过单片机与温度、时间通讯，将采集到的信号进行处理，再对行列驱动器进行控制，最终在点阵显示屏上显示时间、温度、字幕等内容。通过切换功能按键可控制切换显示的内容，如时间、温度、字幕。其中时间和闹钟都可以通过设置按键设置和调节按键调节大小，字幕的滚动显示也可以通过调节按键控制其滚动的速度，系统框图如图2-1所示。
图2-1 系统框图
（二）方案论证
1.显示模块
方案一：从理论上说，无论显示图像还是文字，只要控制与组成这些图形或者文字的各个点所在的位置和对应的LED发光，我们就可以得到需要的结果，这种控制各个发光同时亮灭的方法称为静态驱动显示方法。但是从实际来看，16*16的点阵共有2048个发光二极管，如果采用这种方法，单片机很显然没有这么多的端口。但我们可以采用锁存器来增加端口，按8位的锁存器来算，16*16得点阵就要256个锁存器。数字虽然庞大，而且成本也贵，而我们只用16*16的8个汉字点阵，但实际应用中的显示屏往往要大得多，这样在锁存器赏花的成本将是一个很庞大的数字。显然这样做不能达到我们的要求，因此在实际应用中的显示屏几乎都不采用这种设计方法。
方案二：本设计采用动态扫描方法，就16*16的点阵来说，把所有同一列的发光二极管的阴极连在一起，再去驱动这一系列LED(共阳接法)，每一列先送出相对应第1行发光对应的数据并锁存，然后选通第1行使其电量一定的时间，然后再熄灭；再送出第2行的数据并锁存，其次选通第2行使其带点亮相同的时间，然后熄灭。第8行之后，又重新点亮第1行，这样的轮回。速度够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉拥有暂留现象，所以就能看到显视屏上稳定的图形了。
2.数据传送
方案一：采用扫描方式进行显示时的，每行有一个行驱动器，并且每行是共用一个列驱动器。显示数据通常存储在单片机的程序存储器中，按8位一个字节的形式顺序排放。显示时只要把一行中各列的数据都传输送到相应的驱动器去，这就存在一个显示数据传输的问题。从控制电路到列驱动器的传输可以采用并行方式或串行方式。采用并行方式时，16*16的LED点阵有8列8*8的点阵，需要8*8=64个列数据输入口，而一个89C51只有32个I/O接口，还要同时驱动行数据，根本就不够用，并且从控制电路到列动器的数据线路数量大，相应的硬件数目多。由此可以看出，当列数很多时，并行输出的方案是不可取的。
方案二：采用串行传输的方法，控制电路只用数据线，时钟线。将行数据一位一位传往给驱动器。但是，串行传输过程中较长，数据按顺序一位一位地输出给行驱动
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