PAGEI鄭州大學(xué)西亞斯國際學(xué)院本科畢業(yè)論文題目基于單片機的LED廣告牌的設(shè)計指導(dǎo)教師XXX職稱助教（碩士）學(xué)生姓名XXX學(xué)號20071522106專業(yè)通信工程班級一班院（系）電子信息工程系完成時間2011年4月20日MACROBUTTONAcceptAllChangesInDocPAGE28基于單片機的LED廣告牌的設(shè)計摘要LED點陣顯示屏是利用發(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(nèi)外環(huán)境適應(yīng)能力強等優(yōu)點。LED顯示屏經(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(jì)八十年代開始，LED顯示屏的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)遍布交通、電信、教育、證券、廣告宣傳等各方面。本設(shè)計使用AT89C52芯片作為主控制模塊，利用簡單的外圍電路來驅(qū)動16×16點陣LED顯示屏。設(shè)計分為三個模塊：單片機控制模塊.輸出顯示模塊，譯碼器74LC138與三極管驅(qū)動的驅(qū)動模塊。單片機控制模塊以單片機為核心，以軟件KEIL編程實現(xiàn)信號輸出，以驅(qū)動16×16LED點陣顯示塊為目的。另一方面顯示屏廣泛的應(yīng)用于醫(yī)院、火車站、銀行等公共場所，因此本設(shè)計有很強的現(xiàn)實實用性。本設(shè)計主要是以AT89C52單片機為核心，采用串行傳輸，動態(tài)掃描技術(shù)，在負(fù)載范圍內(nèi)，只需通過簡單的級聯(lián)就可以對顯示屏進行擴展，是一種成本低廉的圖文顯示方案。關(guān)鍵詞：LED/單片機/動態(tài)掃描

BasedonLEDBillboardDesignSCMAbstractDestemisusinglight-emittingdiodesdotmatrixmodulesorpixelunitcomposedofaflatdisplayscreen【1】.Ithashighluminousefficiency,longservicelife,configure,flexible,richcolorandforindoorandoutdoorenvironmentadaptiveness,etc【2】.TheLEDdisplayexperiencedfrommonochrome,double-colorgraphicdisplaytonowfull-colorvideoscreendevelopmentprocess,sincethe1980sbegan,theLEDdisplayapplicationshasalreadyspreadtransportation,telecommunication,education,securities,advertising,etc.【3】ThisdesignUSESAT89C52singlechipasthemaincontrolmodule,usesimpleperipheralcircuittodrive16x16latticeLEDdisplay.Designisdividedintothreemodules:SCMcontrolmodule.Outputdisplaymodule,74LC138decoderwithtriodedrivendrivermodules.Single-chipmicrocomputercontrolmodulebasedonsinglechipKEILprogrammingrealizationwithsoftware,signaloutputtodrive16x16ofLEDdotmatrixdisplaypieceforthepurpose.Ontheotherhanddisplaywidelyusedinhospitals,railwaystations,Banksandotherpublicplaces,sothisdesignhasastrongrealisticpracticability.ThisdesignismainlybyAT89C52singlechipcomputerasthecore,andadoptingtheserialtransmission,dynamicscanningtechnology,withinthescopeoftheload,simplythroughsimplecascadecanexpandonscreen,isalow-costgraphicdisplaysolutions.KEYWORDS:LED,SCM,Dynamicscanning目錄MACROBUTTONAcceptAllChangesInDocTOC\o\h\z\u摘要 ⅠAbstract Ⅱ1前言 11.1LED簡介 11.2單片機的應(yīng)用 21.3電子顯示屏 22系統(tǒng)總體方案 42.1需要實現(xiàn)的功能 42.2滾屏的實現(xiàn) 63系統(tǒng)硬件設(shè)計 73.1單片機系統(tǒng)及外圍電路 73.1.1AT89C52芯片介紹 73.1.2單片機系統(tǒng)及外圍電路 83.2電源模塊 93.3驅(qū)動掃描 93.3.174HC138芯片介紹 113.3.2驅(qū)動電路的構(gòu)成 123.416×16LED點陣顯示屏電路和原理 144系統(tǒng)程序的設(shè)計 154.1顯示驅(qū)動電路 155調(diào)試及性能分析 175.1軟件調(diào)試 175.2性能分析 18結(jié)論 19致謝 20參考文獻(xiàn) 21附錄1硬件電路圖 22附錄2顯示程序 23前言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(nèi)外環(huán)境適應(yīng)能力強等優(yōu)點。并廣泛的應(yīng)用于公交汽車，碼頭，商店，學(xué)校和銀行等公共場合的信息發(fā)布和廣告宣傳。LED顯示屏經(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(jì)八十年代開始，LED顯示屏的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)遍布交通、電信、教育、證券、廣告宣傳等各方面。LED簡介[4]LED俗稱發(fā)光二極管，它包含了可見光和不可見光，屬于光電半導(dǎo)體的一類，在結(jié)構(gòu)上包括P極和N極，是一種依靠半導(dǎo)體PN結(jié)發(fā)光的光電元件。LED就是由電子材料，封裝材料，輔助材料聯(lián)結(jié)而成的的一個發(fā)光的閉路電子元件。它可以直接把電轉(zhuǎn)換成光，LED的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負(fù)極，另一端連電源的正極，使整個芯片被環(huán)氧樹脂封起來。LED的內(nèi)在特征決定了它是最理想的光源去代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光源，它有著廣泛的用途。體積小，LED基本上是一塊很小的芯片被封裝在環(huán)氧樹脂里面，所以它非常的小非常的輕；耗電量低，LED耗電量非常低，一般來說LED的工作電壓是2-3.6V，工作電流是0.02-0.03A，這就是說它消耗的電量不超過0.1W；使用壽命長，在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合拢琇ED的使用壽命可達(dá)10萬小時；高亮度、低熱量；環(huán)保，LED是由無毒的材料做成，不像熒光燈含水銀會造成污染，同時LED也可以回收再利用；堅固耐用，LED是被完全的封裝在環(huán)氧樹脂里面，它比燈泡和熒光燈管還要堅固，等體內(nèi)也沒有松動的部分，這些特點使得LED可以說是不易損壞的。LED顯示屏：它是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，其大概的樣子就是由很多個通常是紅色的小燈組成，靠燈的亮滅來顯示字符。用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。點陣模塊方案：最早的設(shè)計方案，由室內(nèi)偽彩點陣屏發(fā)展而來優(yōu)勢：原材料成本最有優(yōu)勢，且生產(chǎn)加工工藝簡單，質(zhì)量穩(wěn)定。缺點：色彩一致性差，馬賽克現(xiàn)象較嚴(yán)重，顯示效果較差。LED顯示屏市場前景現(xiàn)狀：目前由于LED顯示屏造價昂貴，主要用于比較高檔的場所，主要集中在城市的繁華場所，作為多媒體廣告的一部分。單雙色LED顯示屏主要應(yīng)用于交通,高速公路,銀行、證券交易等金融場所。以后：隨著人們生活水平的提高，戶外LED顯示屏將逐漸應(yīng)用于各個行業(yè)。單片機的應(yīng)用單片機是生活必不可缺的，顧名思義單片機的應(yīng)用是很廣泛的，導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置、飛機上各種儀表的控制、計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊和數(shù)據(jù)傳輸、工業(yè)自動化過程和實時控制數(shù)據(jù)處理、廣泛使用的智能IC卡、民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)、錄像機和攝像機、全自動洗衣機的控制、以及程控玩具、電子寵物等等。單片機廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域。電子顯示屏LED電子顯示屏（LightEmittingDiodePanel）是由幾百--幾十萬個半導(dǎo)體發(fā)光二極管構(gòu)成的像素點，按矩陣均勻排列組成。利用不同的半導(dǎo)體材料可以制造不同色彩的LED像素點。目前應(yīng)用最廣的是紅色、綠色、黃色。而藍(lán)色和純綠色LED的開發(fā)已經(jīng)達(dá)到了實用階段。LED顯示屏是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的亮度的方式，來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕?！?】LED顯示屏分為圖文顯示屏和條幅顯示屏，均由LED矩陣塊組成。圖文顯示屏可與計算機同步顯示漢字、英文文本和圖形；而條幅顯示屏則適用于小容量的字符信息顯示。LED顯示屏因為其像素單元是主動發(fā)光的，具有亮度高，視角廣、工作電壓低、功耗小、壽命長、耐沖擊和性能穩(wěn)定等優(yōu)點。因而被廣泛應(yīng)用于車站、碼頭、機場、商場、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場、建筑市場、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場所。按顏色分類：單基色顯示屏：單一顏色（紅色或綠色）。雙基色顯示屏：紅和綠雙基色，256級灰度、可以顯示65536種顏色。全彩色顯示屏：紅、綠、藍(lán)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。按顯示器件分類：LED數(shù)碼顯示屏：顯示器件為7段碼數(shù)碼管，適于制作時鐘屏、利率屏等，顯示數(shù)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(fā)光二極管組成的點陣顯示模塊，適于播放文字、圖像信息。按使用場合分類：室內(nèi)顯示屏：發(fā)光點較小，一般Φ3mm--Φ8mm，顯示面積一般零點幾至十幾平方米。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(fēng)、防雨、防水功能。按發(fā)光點直徑分類：室內(nèi)屏：Φ3mm,Φ3.75mm,Φ5mm室外屏：Φ10mm,Φ12mm,Φ16mm,Φ19mm,Φ21mm,Φ26mm室外屏發(fā)光的基本單元為發(fā)光筒，發(fā)光筒的原理是將一組紅、綠、藍(lán)發(fā)光二極管封在一個塑料筒內(nèi)共同發(fā)光增強亮度。圖1.1LED電子顯示屏應(yīng)用示例圖1.1左：圖文屏右：條幅屏。其中的LED點陣單色圖文動態(tài)條幅屏（下文中簡稱條屏），因為成本低廉、可靠性高、顯示效果優(yōu)良，所以成為點陣式LED漢字廣告屏中的主流產(chǎn)品。系統(tǒng)總體方案單單片機行驅(qū)動器列驅(qū)動器LED顯示點陣…………圖2-1系統(tǒng)電路框圖如圖2-1所示，本設(shè)計通過單片機來控制行列驅(qū)動器使LED顯示屏顯示出漢字，單片機選用AT89C52芯片，行驅(qū)動器采用AT89C52的P0口，列驅(qū)動器選用74HC138芯片。該系統(tǒng)主要由AT89C52芯片、電源、行驅(qū)動器、列驅(qū)動器、16×16LED點陣5部分組成。需要實現(xiàn)的功能用移動顯示屏來顯示漢字，通過單片機AT89C52的行掃描和74LC138芯片的列掃描使點陣顯示屏移動顯示“你好！歡迎你乘坐三汽公司公共汽車，大學(xué)城2線開往大學(xué)城，請你坐好扶穩(wěn)”的字幕。當(dāng)中還要實現(xiàn)的功能：5V的電壓輸入，時鐘電路的設(shè)置，復(fù)位電路的設(shè)置，單片機給74LC138芯片的E1高電平同時給E2和E3低電平，74LC138才能正常的工作。點陣模塊：此點陣模塊由四個8*8點陣組成。圖2.2示出最常見的8×8單色LED點陣顯示器的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖和外型規(guī)格，其它型號點陣的結(jié)構(gòu)與引腳可試驗獲得。其單點工作電壓Uf為1．8V，正向電流IF為8~10mA【6】。當(dāng)某一行線為高電平而某一列線為低時，其行列交叉的點就被點亮；而當(dāng)其某一列線為高時，其行列交叉的點為暗；當(dāng)某一行線為低電平時，無論列線如何，對應(yīng)這一行的點全部為暗。圖2.28×8單色LED模塊內(nèi)部電路四個8*8點陣時鐘電鐘四個8*8點陣時鐘電鐘鐘路復(fù)位電路路位路三極管行掃描模塊列掃描模塊顯示模塊圖2.3功能流程圖本設(shè)計使用AT89C52實現(xiàn)行驅(qū)動，對顯示模塊從上至下的掃描，用74LC138實現(xiàn)列驅(qū)動，對顯示模塊從左至右的掃描，然后顯示字符。在中規(guī)模集成電路中譯碼器有幾種型號，使用最廣的通常是74LC138譯碼器，74LC138譯碼器的輸出是低電平有效，故實現(xiàn)邏輯功能時，輸出端不可接或門及或非門（因為每次僅一個為低電平，其余皆為高電平）；74LC138譯碼器有使能端，故使能端必須加以處理，否則無法實現(xiàn)需要的邏輯功能。在片選使用狀態(tài)下輸入中8線始終只有1線為0，此74LC138芯片在單片機系統(tǒng)中極大限度的起到了擴展IO資源的作用，只要用單片機的2個IO引腳資源就能控制8個輸出，而且程序的編制也容易實現(xiàn)。滾屏的實現(xiàn)字符的位置在屏幕上實現(xiàn)移動，即術(shù)語“滾屏”?？梢杂糜布崿F(xiàn)，但無疑增加了額外的硬件成本及設(shè)計難度。因此本設(shè)計采用軟件算法實現(xiàn)左滾屏、左暫停、定格顯示等常見滾屏方式。用軟件來完成滾屏算法，其最大的優(yōu)點在于成本低廉，而且可維護性、可升級性大大增強。系統(tǒng)硬件設(shè)計單片機系統(tǒng)及外圍電路AT89C52芯片介紹本設(shè)計選用AT89C52單片機作控制，AT89C52為40腳雙列直插封裝的8位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8XC52相同，其主要用于會聚調(diào)整時的功能控制。主要管腳有：XTAL1（19腳）和XTAL2（18腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz晶振。RST（9腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40腳）和VSS（20腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。P0~P3為可編程通用I/O腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計中，P0端口（32~39腳）被定義為N1功能控制端口，分別與N1的相應(yīng)功能管腳相連接，13腳定義為IR輸入端，10腳和11腳定義為I2C總線控制端口，分別連接N1的SDAS（18腳）和SCLS（19腳）端口，12腳、27腳及28腳定義為握手信號功能端口，連接主板CPU的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測及會聚調(diào)整狀態(tài)進入的控制功能[8]。AT89C52的引腳圖如下圖3.1所示：圖3.1AT89C52引腳圖單片機系統(tǒng)外圍電路單片機外圍電路一般有兩塊：時鐘電路（如圖3.2）和復(fù)位電路（如圖3.3）。時鐘電路由一個晶振和兩個小電容組成，用來產(chǎn)生時鐘頻率。復(fù)位電路由一個電阻、按鍵和一個電容組成，用來產(chǎn)生復(fù)位信號，使單片機上電的時候復(fù)位。圖3.2時鐘電路圖AT89C52單片機芯片內(nèi)部有一個反向放大器構(gòu)成的振蕩器，XTAL1和XTAL2分別為振蕩器電路的輸入端和輸出端，時鐘可由內(nèi)部和外部生成，在XTAL1和XTAL2引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩電路就會產(chǎn)生自激振蕩。系統(tǒng)采用的定時元件為石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶振頻率選擇12MHz，C1、成的電容值取22PF,電容的大小頻率起微調(diào)的作用【9】。圖3.3復(fù)位電路圖單片機有多種復(fù)位電路，本系統(tǒng)采用電平式開關(guān)復(fù)位與上電復(fù)位方式，當(dāng)上電時，C1相當(dāng)于短路，使單片機復(fù)位，在正常工作時，按下復(fù)位時單片機復(fù)位。在有時碰到干擾時會造成錯誤復(fù)位，但是大多數(shù)條件下，不會出現(xiàn)單片機錯誤復(fù)位，而可能會引起內(nèi)部某些寄存器錯誤復(fù)位，在復(fù)位端加一個去耦電容，則會得到很好的效果。電源模塊圖3.4USB端口連接圖電源部分采用的是USB供電，因為USB端口是標(biāo)準(zhǔn)的5V電壓且電壓相隨穩(wěn)定。而且USB口連接方便只需要USB數(shù)據(jù)線與USB供電口相連即可。圖3.4即為USB端口電路圖，其端口輸出的是標(biāo)準(zhǔn)的5V電壓，而且連接使用非常方便，只需將5V端與系統(tǒng)正極相連，地端與系統(tǒng)地端相連，南橋端接空，就可以給系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的5V電壓。掃描驅(qū)動LED點陣顯示屏的驅(qū)動電路包括兩組信號為兩部分，一是掃描信號，二是顯示信號。在本設(shè)計中顯示信號由單片機的IO口P0口直接進行顯示信號的輸出，掃描信號則是使用3—8線譯碼器對點陣進行逐列掃描。每次顯示一列，根據(jù)人眼的視覺暫留效應(yīng)顯示為完整的圖像或文字。點陣式LED漢字廣告屏絕大部分是采用動態(tài)掃描顯示方式，這種顯示方式巧妙地利用了人眼的視覺暫留特性。將連續(xù)的幾幀畫面高速的循環(huán)顯示，只要幀速率高于24幀/秒，人眼看起來就是一個完整的，相對靜止的畫面。最典型的例子就是電影放映機。在電子領(lǐng)域中，因為這種動態(tài)掃描顯示方式極大的縮減了發(fā)光單元的信號線數(shù)量，因此在LED顯示技術(shù)中被廣泛使用?！?0】以8×8點陣模塊為例，說明一下其使用方法及控制過程。圖3.5中，紅色水平線Y0、Y1……Y7叫做行線，接內(nèi)部發(fā)光二極管的陽極，每一行8個LED的陽極都接在本行的行線上。相鄰兩行線間絕緣。同樣，藍(lán)色豎直線X0、X1……X7叫做列線，接內(nèi)部每列8個LED的陰極，相鄰兩列線間絕緣。[11]在這種形式的LED點陣模塊中，若在某行線上施加高電平（用“1”表示），在某列線上施加低電平（用“0”表示）。則行線和列線的交叉點處的LED就會有電流流過而發(fā)光。比如，Y7為1，X0為0,則右下角的LED點亮。再如Y0為1，X0到X7均為0，則最上面一行8個LED全點亮?，F(xiàn)描述一下用動態(tài)掃描顯示的方式，顯示字符“B”的過程。其過程如圖3.5圖3.5用動態(tài)掃描顯示字符“B”的過程假設(shè)X,Y為兩個8位寬的字節(jié)型數(shù)據(jù)，X的每位對應(yīng)LED模塊的8根列線X7-X0，同樣Y的每位對應(yīng)LED模塊的8根行線Y7-Y0。在這個示例中，Y叫行掃描線，行掃描線在每個時刻只有一根線為“1”即有效行選通電平，X叫列數(shù)據(jù)線，其內(nèi)容就是點陣化的字模數(shù)據(jù)的體現(xiàn)。下面用偽代碼描述動態(tài)顯示的過程。（1）．Y=0x01,X=0xFF，如圖2.2第一幀；（2）．Y=0x02,X=0x87，如圖2.2第二幀；（3）．Y=0x04,X=0xBB，如圖2.2第三幀；（4）．Y=0x08,X=0xBB，如圖2.2第四幀；（5）．Y=0x10,X=0x87，如圖2.2第五幀；（6）．Y=0x20,X=0xBB，如圖2.2第六幀；（7）．Y=0x40,X=0xBB，如圖2.2第七幀；（8）．Y=0x80,X=0x87，如圖2.2第八幀；（9）．跳到第（1）步循環(huán)。如果高速地進行（1）到（9）的循環(huán)，且兩個步驟間的間隔時間小于1/24秒，由于視覺暫留。LED顯示屏上將呈現(xiàn)出一個完整的“B”字符。這就是動態(tài)掃描的原理。只不過實際運用的時候，列線和行線通常不止8位，還要根據(jù)列線和行線的數(shù)量來決定是用行線或列線來做掃描線。例如0601條屏（每行6個漢字，共1行），行線有16根，列線有96根。如果用列線來做掃描線，則每列LED在每96次循環(huán)掃描中只可能亮一次，則其發(fā)光視覺平均亮度為直流亮度的1/96【12】。如果用行線來做掃描線，則每16次循環(huán)，每行LED就能亮一次，其發(fā)光視覺平均亮度為直流情況下的1/16。可見，用行線做掃描線，因為其發(fā)光周期的占空比較大，其視覺亮度是用列線做掃描線的6倍。因而發(fā)光效率比前者高。在實際運用的時候，還要在每兩幀之間加上合適的延時，以使人眼能清晰的看見發(fā)光。在幀切換的時候還要加入余輝消除處理。比如先將掃描線全部設(shè)置為無效電平，送下一行的列數(shù)據(jù)后再選通掃描線，避免出現(xiàn)尾影。74HC138芯片介紹譯碼器也稱解碼器，譯碼過程實際上是一種翻譯過程，即編碼的逆過程[13]。譯碼器的輸入是n位二值代碼，輸出是m個表征代碼原意的狀態(tài)信號。一般情況下有m小于2的n次方，即譯碼器的輸入線比輸出線要少譯碼器按其功能可分為三大類：（1）變量譯碼器：將輸入的二進制代碼還原為原始輸入信號。例如有兩位二進制代碼（0，1），可經(jīng)譯碼器還原為四個信號狀態(tài)（0，0）（0，1）（1，0)(1，1)。（2）代碼變換譯碼器：用于將一個數(shù)據(jù)的不同代碼之間的相互轉(zhuǎn)換。例如二－十進制譯碼器可將8421碼轉(zhuǎn)換為十個狀態(tài)。（3）顯示譯碼器：將數(shù)字、文字或符號的代碼還原成相應(yīng)的數(shù)字、文字、符號并顯示出來的電路。表3.174HC138功能表圖3.574HC138引腳圖由上表可見74HC138譯碼器輸出低電平有效。為增加譯碼器功能，除三個輸入端C、B、A外，還設(shè)置了G1、/G2A，/G2B，使譯碼器具有較強的抗干擾能力且便于擴展。當(dāng)G1＝0時，不管其他輸入如何，電路輸出均為“1”，即無譯碼輸出；只有當(dāng)G1＝1，且/G2A＝/G2B＝0時，譯碼器才處于允許工作狀態(tài)，輸出與輸入二進制碼相對應(yīng)，如CBA=110時，Y6輸出低電平。本設(shè)計中即利用其使能端擴展，將兩片74HC138組成4—16線譯碼器。若將選通端中的一個作為數(shù)據(jù)輸入端時，74LC138還可作數(shù)據(jù)分配器。驅(qū)動電路的構(gòu)成本設(shè)計的驅(qū)動電路由電阻和PNP的三極管構(gòu)成，由三極管將電流放大，再通過三極管的集電極輸出給點陣顯示屏，使其足夠亮。其驅(qū)動電路的電阻值是采用4.7K歐姆的電阻，其驅(qū)動電壓為5V。行驅(qū)動電路如圖3.6所示，列驅(qū)動電路如圖3.7所示：圖3.6行驅(qū)動電路圖圖3.7列驅(qū)動電路圖16×16LED顯示屏電路和原理16*16LED顯示屏電路由四個8*8LED點陣組成的，其中二極管的正極控制器也就是AT89C52，負(fù)極接譯碼器也就是74LS138。顯示屏可以顯示字符、漢字、動畫等任何圖形。該電路充分利用了單片機的I／O口資源．使整機硬件達(dá)到最簡。8*8點陣的原理：點陣LED一般采用掃描式顯示，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16×64=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16×8=128Hz，周期小于7.8ms即可符合視覺暫留要求。此外一次驅(qū)動一列或一行（8顆LED）時需外加驅(qū)動電路提高電流，否則LED亮度會不足。8X8點陣LED工作原理說明:8X8點陣共需要64個發(fā)光二極管組成，且每個發(fā)光二極管是放置在行線和列線的交叉點上，當(dāng)對應(yīng)的某一列置1電平，某一行置0電平，則相應(yīng)的二極管就亮；因此要實現(xiàn)一根柱形的亮法，對應(yīng)的一列為一根豎柱，或者對應(yīng)的一行為一根橫柱，因此實現(xiàn)柱的亮的方法如下所述：一根豎柱：對應(yīng)的列置1，而行則采用掃描的方法來實現(xiàn)。一根橫柱：對應(yīng)的行置0，而列則采用掃描的方法來實現(xiàn)。電路如圖3.8所示：圖3.8LED顯示屏電路圖系統(tǒng)程序的設(shè)計顯示驅(qū)動電路顯示屏軟件的主要功能是向顯示屏提供顯示數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生控制信號，使屏幕按設(shè)計的要求顯示。根據(jù)軟件分層次設(shè)計的原理，可以把顯示屏的軟件系統(tǒng)分為兩大層：第一層是底層的顯示驅(qū)動程序，第二層是上層的系統(tǒng)應(yīng)用程序。顯示驅(qū)動程序負(fù)責(zé)向點陣屏幕傳送特定組合的顯示數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)產(chǎn)生掃描信號和其他控制信號，從而配合LED點陣屏的掃描顯示工作。開始工作后，單片機中的程序開始運行，程序開始讀取所存儲的取模數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)輸出到LED點陣顯示屏上，通過信號掃描顯示出來。軟件是該LED顯示屏控制系統(tǒng)的重要組成部分，是整個控制系統(tǒng)的核心部分。顯示部分采用動態(tài)掃描的方式，實現(xiàn)對顯示屏要顯示的漢字、圖像、字符等數(shù)據(jù)信息進行傳輸控制以及顯示等功能。圖4.1是顯示一屏字符的程序流程圖。與PC機的實時通信部分主要是利用單片機串口中斷接收數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)與計算機的數(shù)據(jù)信息傳輸。其程序流程圖如圖4.1和4.2所示。圖4.1顯示一屏字的程序流程圖圖4.2通信程序流程圖16×16點陣顯示程序見附錄2調(diào)試及性能分析軟件調(diào)試將上述程序在軟件KEIL進行編譯，如果有錯誤，則在最后的輸出窗口中會出現(xiàn)所有錯誤所在的位置和錯誤的原因，并有“Targetnotcreated”的提示。將所有提示過的錯誤進行修改，再次編譯，直至出現(xiàn)“”shiyanl”-0Error(s),0Warning(s)”，說明編譯完全通過。[14]編譯成功后就可以進行調(diào)試并仿真了。在proteus原理圖中打開AT89C52單片機的元件屬性編輯對話框，如圖5.1所示。在PROGRAMFILE中，單擊文件夾圖標(biāo)，選擇“1616.hex”文件后，即可對系統(tǒng)進行仿真，整個系統(tǒng)的仿真結(jié)果如圖5.2所示：圖5.1AT89C52單片機的元件屬性對話框圖5.2仿真圖性能分析本文設(shè)計的點陣LED顯示屏控制系統(tǒng)以AT89C52單片機為基礎(chǔ)，采用靜態(tài)RAM作為數(shù)據(jù)存儲器，利用串行接口實現(xiàn)與PC機的數(shù)據(jù)傳輸。在系統(tǒng)設(shè)計中還兼顧了單片機的抗干擾能力，有效地提高了系統(tǒng)運行的可靠性。可直接運用于實際場合。可實現(xiàn)漢字、字符及數(shù)字等內(nèi)容的顯示?？梢噪S時更新顯示的內(nèi)容。使用起來非常方便。

結(jié)論此次系統(tǒng)設(shè)計結(jié)果較好，LED顯示屏能很好的顯示信息。LED顯示屏由四塊8*8的LED小模塊組成，整個顯示屏可以顯示一個16*16的漢字，漢字從右到左移動顯示，顯示亮度也正好。電路簡單，但是已經(jīng)包涵了LED顯示屏的電路基本原理和基本程序，在設(shè)計的過程中應(yīng)該使顯示圖形和文字穩(wěn)定、清晰無串?dāng)_。圖形或文字顯示有靜止、移入移出等顯示方式。本系統(tǒng)具有硬件少，結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，性能穩(wěn)定可靠，成本低等特點。在此次設(shè)計中通過查閱大量的相關(guān)資料，詳細(xì)了解了LED的發(fā)光原理和LED顯示屏的原理，了解了LED的現(xiàn)狀，清楚地了解了LED顯示屏與其它顯示屏相比較有那些優(yōu)點，明確了研究目標(biāo)。串行口發(fā)送數(shù)據(jù)有一個缺點：發(fā)送速度慢，容易造成文字的閃爍，程序控制比較吃力，但使用串口，大大節(jié)約了IO口，無需要對IO口擴展，直接就可使用。綜合考慮，最終選擇了串口。由于本設(shè)計的LED點陣顯示屏幕的電路相對簡單耗電量相對較小，所以電流驅(qū)動采用在單片機IO口設(shè)置上拉電阻，直接從單片機中增大電流。在電路制作完成后接通電源是電路長時間運行調(diào)試，系統(tǒng)并未有不良反應(yīng)。本系統(tǒng)適用范圍廣泛，可以作為模板進行擴展，制作大屏幕顯示。而且LED的發(fā)展前景也極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性、可靠性、全色化方向發(fā)展。在硬件電路焊接和軟件程序設(shè)計分別完成的基礎(chǔ)之上，進行軟硬件的結(jié)合與調(diào)試。通過下載將在電腦上已完成的程序下載到單片機芯片中。在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)軟件中存在的問題，及時解決問題，確保系統(tǒng)能正常工作并達(dá)到設(shè)計要求。通過反復(fù)的調(diào)試與實驗，可以證明該系統(tǒng)能夠較好地完成設(shè)計所需的基本要求。同時在完成設(shè)計要求的前提下，充分考慮到了外觀，成本等問題，在性能和價格之間作了比較好的平衡。雖然整體性能良好，但尚存在些許不足，系統(tǒng)穩(wěn)定性不夠，需要增強自己的焊接水平以便以后避免出現(xiàn)類似問題。

致謝畢業(yè)設(shè)計是對我們知識運用能力的一次全面的考核，也是對我們進行科學(xué)研基本功的訓(xùn)練，培養(yǎng)我們綜合運用所學(xué)知識獨立地分析問題和解決問題的能力，為以后撰寫專業(yè)學(xué)術(shù)論文和工作打下良好的基礎(chǔ)。本次設(shè)計能夠順利完成，首先我要感謝我的母校，是她為我們提供了學(xué)習(xí)知識的土壤，使我們在這里茁壯成長。其次我要感謝電子信息工程專業(yè)的老師們，他們不僅教會我們專業(yè)方面的知識，而且教會我們做人做事的道理；尤其要感謝本次設(shè)計中給我大力支持和幫助的XXX老師和XXX老師。他們?yōu)槿穗S和熱情，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)心。在閑聊中總是能像知心朋友一樣鼓勵你，在論文的寫作和措辭等方面也總會以“專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”嚴(yán)格要求你，一直到最后論文的反復(fù)修改、潤色。兩位老師始終認(rèn)真負(fù)責(zé)地給予我深刻而細(xì)致地指導(dǎo)，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。正是由于他們的無私幫助與熱忱鼓勵，我的畢業(yè)論文才能夠得以順利完成，謝謝X老師和X老師。

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附錄附錄1硬件電路圖：附錄2顯示程序：#include<reg52.h>#defineint8unsignedchar#defineint16unsignedint#defineint32unsignedlongint8flag;int8n;int8codetable[][32]={{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},/*""*/{0x00,0x01,0x04,0x02,0x1C,0x0C,0xC0,0x3F,0x1C,0xC0,0x02,0x09,0x02,0x16,0x92,0x60,0x4A,0x20,0x82,0x2F,0x02,0x20,0x0E,0x24,0x00,0x22,0x90,0x31,0x0C,0x20,0x00,0x00},/*"您",0*/{0x01,0x08,0xC2,0x08,0x44,0x0F,0x28,0xF8,0x30,0x08,0xCE,0x0F,0x04,0x01,0x00,0x41,0x02,0x41,0x01,0x41,0xFE,0x4F,0x00,0x51,0x00,0x61,0x00,0x41,0x00,0x01,0x00,0x00},/*"好",1*/{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFA,0x0F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},/*"！",2*/{0x04,0x28,0x08,0x24,0x32,0x22,0xC2,0x21,0xC2,0x26,0x34,0x38,0x04,0x04,0x08,0x18,0x30,0xF0,0xC0,0x17,0x60,0x10,0x18,0x10,0x0C,0x14,0x06,0x18,0x04,0x10,0x00,0x00},/*"歡",0*/{0x02,0x02,0x04,0x82,0xF8,0x73,0x04,0x20,0x02,0x00,0xE2,0x3F,0x42,0x20,0x82,0x40,0x02,0x40,0xFA,0x3F,0x02,0x20,0x42,0x20,0x22,0x20,0xC2,0x3F,0x02,0x00,0x00,0x00},/*"迎",1*/{0x00,0x01,0x04,0x02,0x1C,0x0C,0xC0,0x3F,0x1C,0xC0,0x02,0x09,0x02,0x16,0x92,0x60,0x4A,0x20,0x82,0x2F,0x02,0x20,0x0E,0x24,0x00,0x22,0x90,0x31,0x0C,0x20,0x00,0x00},/*"您",2*/{0x44,0x10,0x44,0x14,0x88,0x54,0x88,0x54,0xD0,0x5F,0x30,0x50,0x60,0x50,0xFE,0x7F,0x40,0x50,0x20,0x90,0xB0,0x9F,0x98,0x92,0x8C,0x94,0x88,0x34,0x80,0x11,0x00,0x00},/*"乘",3*/{0x82,0x00,0x02,0x01,0x22,0x06,0x22,0x38,0x22,0x04,0x22,0x03,0x22,0x00,0xFE,0xFF,0xA2,0x00,0x22,0x01,0x22,0x02,0x22,0x3C,0x22,0x02,0x02,0x01,0x02,0x00,0x00,0x00},/*"坐",4*/{0x00,0x00,0x04,0x20,0x04,0x21,0x04,0x21,0x04,0x21,0x04,0x21,0x04,0x21,0x04,0x21,0x04,0x21,0x04,0x21,0x04,0x21,0x04,0x21,0x04,0x21,0x04,0x20,0x04,0x00,0x00,0x00},/*"三",7*/{0x20,0x08,0x20,0x86,0x7F,0x60,0x80,0x0F,0x00,0x04,0x00,0x1A,0x00,0xEA,0x00,0x2A,0x00,0x2A,0x00,0x2A,0x00,0x2A,0xF0,0x2B,0x0C,0x28,0x02,0x20,0x0F,0x00,0x00,0x00},/*"汽",8*/{0x00,0x00,0x80,0x00,0x04,0x01,0x0E,0x02,0x14,0x0C,0x24,0x70,0xC4,0x21,0x8C,0x00,0x08,0x00,0x08,0x70,0x28,0x08,0x1E,0x06,0x0C,0x03,0x80,0x01,0x00,0x01,0x00,0x00},/*"公",9*/{0x00,0x00,0x00,0x08,0xF8,0x49,0x20,0x49,0x20,0x49,0x20,0x49,0x20,0x49,0x20,0x49,0x20,0x49,0xF0,0x49,0x00,0x48,0x04,0x40,0x02,0x40,0xFC,0x7F,0x00,0x00,0x00,0x00},/*"司",10*/{0x00,0x00,0x80,0x00,0x04,0x01,0x0E,0x02,0x14,0x0C,0x24,0x70,0xC4,0x21,0x8C,0x00,0x08,0x00,0x08,0x70,0x28,0x08,0x1E,0x06,0x0C,0x03,0x80,0x01,0x00,0x01,0x00,0x00},/*"公",11*/{0x40,0x00,0x40,0x08,0x41,0x08,0x42,0x08,0x4C,0x08,0xF8,0x7F,0x50,0x08,0x40,0x08,0x40,0x08,0x60,0x08,0xD0,0x7F,0x4C,0x08,0x47,0x08,0x42,0x08,0x40,0x00,0x00,0x00},/*"共",12*/{0x20,0x08,0x20,0x86,0x7F,0x60,0x80,0x0F,0x00,0x04,0x00,0x1A,0x00,0xEA,0x00,0x2A,0x00,0x2A,0x00,0x2A,0x00,0x2A,0xF0,0x2B,0x0C,0x28,0x02,0x20,0x0F,0x00,0x00,0x00},/*"汽",13*/{0x20,0x00,0x20,0x20,0x20,0x21,0x20,0x23,0x20,0x25,0x20,0x39,0x20,0xE1,0x20,0x21,0xFF,0x2F,0x20,0x21,0x20,0x21,0x20,0x21,0x20,0x21,0x20,0x21,0x20,0x00,0x00,0x00},/*"車",14*/{0x00,0x00,0x00,0x00,0x1A,0x00,0x1C,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},/*"，",15*/{0x00,0x04,0x01,0x04,0x02,0x04,0x04,0x04,0x08,0x04,0x30,0x04,0xC0,0x05,0x00,0xFE,0x80,0x05,0x60,0x04,0x10,0x04,0x0C,0x04,0x06,0x04,0x03,0x04,0x02,0x04,0x00,0x00},/*"大",16*/{0x00,0x02,0x40,0x0C,0x40,0x08,0x40,0x48,0x40,0x3A,0x40,0x2A,0x42,0x0A,0x41,0x8A,0xFE,0x7A,0x40,0x2B,0x40,0x0A,0x40,0x18,0x40,0xEA,0x40,0x4C,0x40,0x08,0x00,0x00},/*"學(xué)",17*/{0x20,0x08,0x30,0x08,0xE0,0xFF,0x42,0x08,0x4C,0x08,0xF0,0x1F,0x10,0x12,0x1A,0x12,0xF2,0x13,0x04,0x10,0xC8,0xFF,0x30,0x10,0xCC,0x50,0x02,0x37,0x1C,0x12,0x00,0x00},/*"城",18*/{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0C,0x0E,0x14,0x10,0x24,0x10,0x44,0x10,0x84,0x11,0x0C,0x0E,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},/*"2",0*/{0x04,0x02,0x44,0x06,0xC4,0x1A,0x48,0xE3,0x48,0x46,0x48,0x00,0x04,0x09,0x04,0x09,0x08,0x09,0xC8,0xFF,0x30,0x09,0x28,0x49,0x44,0x39,0x02,0x29,0x1F,0x01,0x00,0x00},/*"線",19*/{0x00,0x02,0x02,0x42,0x04,0x42,0x08,0x42,0x30,0x42,0xC0,0x7F,0x00,0x42,0x00,0x42,0x00,0x42,0x00,0x42,0xFE,0x7F,0x00,0x42,0x00,0x42,0x00,0x42,0x00,0x42,0x00,0x00},/*"開",20*/{0x40,0x04,0x80,0x08,0x00,0x11,0xFF,0xEF,0x00,0x44,0x02,0x10,0x82,0x10,0x82,0x10,0x82,0x90,0xFE,0x7F,0x82,0x50,0x82,0x10,0x82,0x10,0x82,0x10,0x02,0x10,0x00,0x00},/*"往",21*/{0x00,0x04,0x01,0x04,0x02,0x04,0x04,0x04,0x08,0x04,0x30,0x04,0xC0,0x05,0x00,0xFE,0x80,0x05,0x60,0x04,0x10,0x04,0x0C,0x04,0x06,0x04,0x03,0x04,0x02,0x04,0x00,0x00},/*"大",22*/{0x00,0x02,0x40,0x0C,0x40,0x08,0x40,0x48,0x40,0x3A,0x40,0x2A,0x42,0x0A,0x41,0x8A,0xFE,0x7A,0x40,0x2B,0x40,0x0A,0x40,0x18,0x40,0xEA,0x40,0x4C,0x40,0x08,0x00,0x00},/*"學(xué)",23*/{0x20,0x08,0x30,0x08,0xE0,0xFF,0x42,0x08,0x4C,0x08,0xF0,0x1F,0x10,0x12,0x1A,0x12,0xF2,0x13,0x04,0x10,0xC8,0xFF,0x30,0x10,0xCC,0x50,0x02,0x37,0x1C,0x12,0x00,0x00},/*"城",24*/{0x00,0x00,0x00,0x00,0x1A,0x00,0x1C,0x00,0x00,0x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