基于单片机的单色led的点阵控制程序本科论文.docx
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基于单片机的单色led的点阵控制程序本科论文
基于单片机的单色LED的点阵控制程序
―LED显示系统研究
学生：
指导老师：
摘要
LED电子显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕。
他具有发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对室内外环境适应能力强等优点。
并广泛用于公交汽车、码头、商店、学校和银行等公共场合用于信息的发布和广告宣传。
自20世纪八十年代开始，LED电子显示屏的应用领域已经遍布了交通、电信、教育、广告宣传等各方面。
LED电子显示屏发展较快，其无论在成本和产生的社会效益等方面都有其独特的优势。
文章介绍了基于单片机STC89C51的1616点阵LED电子显示屏的设计。
分别阐述了显示屏显示的基本原理，硬件设计、控制方法及其程序的实现。
经过调试和分析，设计的结果能够实现对汉字的静态和动态显示，动态显示的内容有多种方式，同时又可通过上位机更新显示的内容。
关键词：
STC89C5116×16点阵LED74LS15474LS595
Microcontroller-basedmonochromedotmatrixLEDcontrolprogram
-LEDDisplaySystem
Student:
ChanWing
Instructor:
LiXiuzhi
Abstract
LEDelectronicdisplaymoduleistheuseoflight-emittingdiodedotorpixelunitconsistingofflatdisplayscreens.Hehasahighluminousefficiency,longlife,flexibleconfiguration,richcolorsandstrongabilitytoadapttoindoorandoutdoorenvironmental
advantages.Andiswidelyusedinpublictransportvehicles,terminals,shops,schoolsandbanksandotherpublicplacesforpublishingandadvertisinginformation.Sincethebeginningofthe1980s,LEDelectronicdisplayapplicationshavebeenalloverthetransport,telecommunications,education,advertisingandotherareas.TherapiddevelopmentofLEDelectronicdisplay,whichintermsofcostandsocialaspectssuchas
generationhasitsownuniqueadvantages.
Thispaperintroducesthe1616-basedmicrocontrollerSTC89C51dotmatrixLEDelectronicdisplaydesign.Thebasicprinciplesweredisplayedonthescreen,hardwaredesign,controlmethodanditsimplementationprogram.Afterdebuggingandanalysis,theresultsofthedesigncanbeachievedforbothstaticanddynamicdisplayofChinesecharacters,thecontentsofthedynamicdisplayofavarietyofways,butthecontentcanbeupdatedthroughthePCdisplay.
Keywords:
STC89C5116×16dotmatrixLED74LS15474LS595
目录
第一章绪论5
1.1论文的背景和意义5
1.2LED显示对于未来的意义和发展5
1.3LED显示的组成6
2系统方案论证7
2.1LED驱动显示方案7
2.2数据传输的显示方案8
2.3系统整体方案框图9
3系统硬件电路设计9
3.1单片机系统及其外围电路9
3.2行驱动电路9
3.3列驱动电路9
3.474LS154芯片介绍10
3.574LS595芯片介绍11
3.6单片机STC89C51介绍12
3.7单片机STC89C51引脚以及相关参数13
4系统软件设计13
4.1系统软件的意义13
4.2显示驱动程序13
4.3系统主程序14
4.4原理图设计15
4.4.1应用软件介绍15
4.4.2电路的原理图18
4.4.3PCB图18
4.4.4PCB三维显示图：
19
4.4.5汉字字库提取程序20
5调试及性能分析20
5.1硬件调试20
5.2软件调试21
5.3制作显示22
附录A22
附录B29
致谢：
30
结论：
31
参考文献32
第一章绪论
1.1论文的背景和意义
点阵LED显示器是把一些LED组合在同一个包装中，常见的规格有5×7，8×8，16×16等几种。
通常，若要显示阿拉伯数字、英文字母、特殊符号等，则可采用5×7的点阵即可够用，若要显示中文字，则需要4片8×8的点阵组成16×16的点阵显示器才能显示一个中文字。
LED电子显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕。
它是集微电子技术、光电子学技术、计算机技术、信息处理技术于一体的显示系统，是目前国际上极为先进的显示媒体。
由于它具有发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富、工作性能稳定以及对室内室外环境适应能力强等优点而日渐成为显示媒体中的佼佼者。
在我国改革开放之后，特别是进入90年代国民经济高速增长，对公众场合发布信息的需求日益强烈，LED显示屏的出现正好适应了这一市场形势，因而在LED
显示屏的设计制造技术与应用水平上都得到了迅速的提高，生产也得到了迅速的发展，并逐步形成产业，成为光电子行业的新兴产业领域。
LED显示屏经历了从单色、双色图文显示屏，到图像显示屏的发展过程。
随着信息产业的高速发展，LED显示屏作为信息传播的一种重要手段成为现代信息化社会的一个闪亮标志。
近年LED显示屏已广泛应用于室内、外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所如银行、营业部、车站、机场、港口、体育场馆等信息的发布，政府机关政策、政令，各类市场行情信息的发部和宣传等。
汉字显示方式是先根据所需要的汉字提取汉字点阵，将点阵文件存入ROM，形成新的汉字编码。
而在使用时则需要先根据新的汉字编码组成语言，再由MCU根据新编码提取相应的点阵进行汉字显示。
LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。
1.2LED显示对于未来的意义和发展
我国LED显示屏行业的主要产品不仅在国内占有绝对的市场，同时在全球市场也占据了一定的份额，形成了稳定的出口。
产品质量和可靠性总体上有了显著的提升，国内LED显示屏应用企业在重大项目和重点工程建设中表现出色，在国际市场竞争、大型显示系统工程承接实施等方面的能力显著提高。
LED显示屏应用行业总体技术水平基本与国际同步发展，近两年创新产品不断问世，行业内技术创新活跃，产品技术开发能力不断加强。
满足特殊应用需求的技术开发、技术支持和技术保证能力得到增强，重点技术和主流产品发展比较成熟。
LED产业链上下游之间实现良性互动，新产品、新技术推广应用迅速，基于LED芯片材料、驱动IC、控制等技术的发展，行业内许多企业在LED综合应用、半导体照明、灯饰亮化工程等方面形成了一定的技术基础和生产工程基础。
在传统LED大屏幕显示技术和产品的基础上，LED显示屏产品在行业市场中的份额逐年增加。
1.3LED显示的组成
LED显示屏通常由若干LED点阵显示模块组成，用于显示的8x8单色
LED显示点阵模块，每块有64个LED。
为了减少引脚且便于封装，LED显示点阵模块采用阵列形式排布，即在行列线的交点处接有显示LED。
8X8LED点阵的外观及引脚如图1，等效电路图如图2所示。
LED点阵显示模块的显示一般采用动态扫描驱动方式，每次最多只能点亮一行LED。
微处理器通过和驱动器的协同工作来完成对每一个LED点阵显示模块内每个LED显示点的亮、熄灭控制操作。
1.1
1.2
LED显示屏主要包括发光二极管构成的点阵或像素阵列、驱动电路、控制系统和传输接口以及相应的应用软件构成，如下图所示。
1.3
2系统方案论证
2.1LED驱动显示方案
大屏幕显示广泛应用于各个领域，动态大屏幕显示系统显示的文字，数字，图形等生动逼真，立体感强。
用单片机驱动LED点阵有很多方法，按显示方式分，有静态显示和动态（扫描）显示，按译码方式可分硬件译码和软件译码之分。
静态显示就是显示驱动电路具有输出锁存功能，单片机将所要显示的数据送出后就不再管，直到下一次显示数据需要更新时再传送一次新数据，显示数据稳定，占用很少的CPU时间。
动态显示需要CPU时刻对显示器件进行数据刷新，显示数据有闪烁感，占用的CPU时间多。
这两种显示方式各有利弊；静态显示虽然数据稳定，占用很少的CPU时间，但每个显示单元都需要单独的显示驱动电路，使用的硬件较多；动态显示虽然有闪烁感，占用的CPU时间多，但使用的硬件少，能节省线路板空间。
如果用静态显示的方法 ，1616的点阵共有256个发光二极管，单片机没有那么多的端口，如果用锁存器来扩展端口，按8位锁存器来计算，也需要32个锁存器。
两位显示就需要64个锁存器。
因此在实际应用中的显示屏几乎都不采用静态显示，而是采用动态扫描的显示方法。
2.2数据传输的显示方案
采用扫描方式进行显示时，每行一个行驱动器，各行的同名列共用一个列驱动器。
显示数据通常存储在单片机的存储器中，按8位一个字节的形式顺序排放。
显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上，这就存在着一个显示数据传输的问题。
从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并行方式或串行方式。
显然，采用并行方式时，从控制电路到列驱动器的线路数量大，相应的硬件数目多。
当列数很多时，并行传输的方案不可取。
采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，在硬件方面比较经济。
但是，串行传输过程较长，数据按顺序一位一位地输出给列驱动器，只有当一行的各列数据都已传输到位后，这一行的各列才能并行地进行显示。
这样，对于一行的显示过程就可以分解为列数据传输和列数据显示两个部分。
解决串行传输中列数据传输和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的方法。
即在显示本行各列数据的同时，传送下一行的列数据。
为了达到重叠处理的目的，列数据的显示就需要具有锁存的功能。
经过上述分析，归纳出列驱动器电路应具备的主要功能，对于列数据段传输来说，应能实现串入并出的移位功能；对于列数据显示来说，应具有并行锁存的功能。
综上所述，此次设计采用动态扫描方
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