基于AT89C51的1632点阵LED显示屏的设计.docx

基于AT89C51的1632点阵LED显示屏的设计.docx

《基于AT89C51的1632点阵LED显示屏的设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于AT89C51的1632点阵LED显示屏的设计.docx（41页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

基于AT89C51的1632点阵LED显示屏的设计

图书分类号：

密级：

毕业论文

基于AT89C51的16×32点阵LED显示屏的设计

DESIGNOF16×32DOT-MATRIXLED

BASEDONAT89C51MCU

班级

学号

学生姓名

学院名称

信电工程学院

专业名称

电子信息工程技术

指导教师

摘要

LED点阵显示屏是由多个独立的LED发光二极管封装而成，LED点阵显示屏可以显示汉字、数字、符号等,通常用来显示文字、时间、速度、系统状态等。

文章给出了一种基于AT89C51单片机的16×32点阵LED显示屏的设计方案。

包括系统具体的硬件设计方案,软件流程图和c编语言程序等方面。

LED点阵显示屏是将要显示的汉字字模代码保存在某个存储空间，单片机通过读取字模并做相应的处理，然后以不同的显示方式显示在点阵屏上，主要适用于室内外汉字显示。

在负载范围内,只需通过简单的级联就可以对显示屏进行扩展,是一种成本低廉的图文显示方案。

关键词AT89C51；LED；74HC154；74HC595

Abstract

TheismadeofanumberofindependentLEDlight-emittingdiodepackage.LEDdotmatrixcandisplayChinesecharacters,numbers,symbols.Itusuallyusedtodisplaytext,time,speed,systemstatusandsoon.

Thispapergivesandotmatrix16×32LEDdisplaydesignbasedonAT89C51microcontroller.thissystemincludespecifichardwaredesign,softwareflowchart,ccodelanguageproceduresandsoon.LEDdotmatrixdisplayistoshowthecharacterfontcodestoredinastoragespace,MCUreadthefontcodesandmaketheappropriatetreatment,thenshowthefontcodesindifferentwaysonthedotmatrixdisplayscreen.Itismainlyusedsuitableforindoorandoutdoordisplay.Intheloadrange,thissystemcanbeexpandedthenumberofdot-matrixLEDdot-matrixLED.Sothisisalow-costgraphicsdisplayoptions.

KeywordsAT89C51LED74HC15474HC595

1绪论

随着LED技术的不断发展以及LED在低功耗、长寿命、环保等方面的优势，LED应用领域逐渐增多。

同时，许多国家在看到LED巨大的市场潜力后，纷纷出台各项鼓励措施大力推动LED在各领域中的应用。

目前，LED的应用已经从最初的指示灯应用转向更具发展潜力的显示屏，景观照明、背光源、汽车车灯、交通灯、照明等领域，LED应用正呈现出多样化发展趋势。

LED器件技术和性能不断提高，电子技术发展日新月异，这也为LED显示屏产品的技术深化和提高带来良好的基础。

同时LED显示在社会生活的各个领域得到了广泛的应用，因此，LED显示市场发展前景乐观。

深化技术内涵，丰富产品体系，产品多元化，突出主导产品的优势将是LED显示屏产业发展的重要趋势。

尤其是LED点阵显示的应用尤为广泛，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成为现代信息化社会的一个闪亮标志。

发光二极管（LED）显示屏是上世纪八十年代后期在全球迅速发展起来的显示媒体。

它利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元，组成大面积显示屏幕，以其可靠性高，使用寿命长、环境适应能力强、性能价格比高、使用成本低等特点，短短的十几年中，相关技术和产业都取得了长足的进步，已发展成为重要的现代信息发布媒体手段。

近年LED显示已广泛应用于室内、外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所如电信、邮政大厅、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,政令的发布,各类市场行情信息的发布和宣传等。

而且随着科学技术的发展LED点阵显示被应用到大、中、小屏幕显示器：

各种广告牌、体育记分牌、金融、交通指示牌等，分为全色、三色、单色显示屏。

随着社会信息化的进程，LED显示屏在信息显示领域的应用前景愈加广阔。

1.1LED与点阵LED显示屏

LED就是LightEmittingDiode（发光二极管）的缩写。

在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。

PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。

这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。

发光二极管是由P型和N型半导体组成的二极管。

在LED的P-N结附近,N型材料中多数载流子是电子,P型材料中多数载流子是空穴。

P-N结上未加电压时构成一定的势垒,当加正向偏压时,在外电场作用下,P区的空穴和N区的电子就向对方扩散运动,构成少数载流子的注入,从而在P-N结附近产生导带电子和价带空穴的复合,同时释放出相对应的能量hν（h为普朗克常数,ν为光子频率）而发光。

该能量相当于半导体材料的带隙能量Eg（Ev）,其与发光波长λ（nm）的关系为λ=1239.6PEg。

由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。

它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能。

发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。

当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。

当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。

常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。

发光二极管的反向击穿电压约5伏。

它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。

限流电阻R可用下式计算：

　　R＝（E－UF）／IF

　　式中E为电源电压，UF为LED的正向压降，IF为LED的一般工作电流。

发光二极管的两根引线中较长的一根为正极，应按电源正极。

发光二极管的特点是：

工作电压很低（有的仅一点几伏）；工作电流很小（有的仅零点几毫安即可发光）；抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长；通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。

由于有这些特点，发光二极管在一些光电控制设备中用作光源，在许多电子设备中用作信号显示器。

LED显示屏是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。

LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组成。

图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。

LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。

它的优点：

亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定。

1.2课题来源及研究意义

随着LED技术的不断发展以及LED在低功耗、长寿命、环保等方面的优势，LED应用领域逐渐增多。

同时，许多国家在看到LED巨大的市场潜力后，纷纷出台各项鼓励措施大力推动LED在各领域中的应用。

目前，LED的应用已经从最初的指示灯应用转向更具发展潜力的显示屏，景观照明、背光源、汽车车灯、交通灯、照明等领域，LED应用正呈现出多样化发展趋势。

LED器件技术和性能不断提高，电子技术发展日新月异，这也为LED显示屏产品的技术深化和提高带来良好的基础。

同时LED显示在社会生活的各个领域得到了广泛的应用，因此，LED显示市场发展前景乐观。

深化技术内涵，丰富产品体系，产品多元化，突出主导产品的优势将是LED显示屏产业发展的重要趋势。

尤其是LED点阵显示的应用尤为广泛，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成为现代信息化社会的一个闪亮标志。

近年LED显示已广泛应用于室内、外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所如电信、邮政大厅、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,政令的发布,各类市场行情信息的发布和宣传等。

而且随着科学技术的发展LED点阵显示被应用到大、中、小屏幕显示器：

各种广告牌、体育记分牌、金融、交通指示牌等，分为全色、三色、单色显示屏。

目前LED电子显示屏的显示向更高亮度、更高耐气候性、更高的发光均匀、更高的可靠性、全色化、多媒体方向发展，系统的运行，操作与维护也向集化、网络化、智能化方向发展。

从LED显示屏需求上，市场上不仅需要像大屏幕的这样大型的显示屏，也需要根据不同场地配置不同规格的小型显示屏以及相对简单的文字显示屏。

设计一个LED显示屏控制器，具有动态汉字显示的功能；显示屏亮度以在正常光照条件下能看清汉字。

鉴此，本毕业设计设计与实现一个以单片机AT89C51为控制器的点阵LED显示屏控制系统，该系统采用单片机硬件以及软件程序结合的方式,以硬件电路作为驱动电路。

1.3论文主要工作

论文主要介绍了系统总体设计、系统硬件电路设计、系统软件设计这三个部分。

在各个章节，分别对其进行了较为详细的介绍。

第一章详细的介绍了发光二极管（LED）和点阵LED显示屏工作原理，课题的来源及研究意义，LED有亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定等诸多优点，应用也日益广泛。

第二章主要介绍系统基本组成及工作原理，选择了动态扫描的驱动显示方法；对系统选用的主要元器件AT89C51、74HC154、74HC595进行了适当的介绍。

第三章介绍了系统硬件电路设计，先简单的叙述了8x8LED点整模块的工作原理和内部电路图。

然后讲述了驱动电路，分为行和列驱动电路，以及它们如何实现汉字的动态显示。

第四章详细叙述了系统软件设计，程序设计主要包括主程序、延时程序、发一个字节程序、显示程序。

对其中的主要程序，绘制了相对应的流程图，明了的显示了所需编写软件的工作流程。

还有对编写完成后的程序进行调试，在Keil下进行编译、连接，形成单片机可执行的二进制文件。

第五章简要的分析了仿真中出现的几种问题，然后对其原因讲解，一点一点排除出现的问题，最后得到了所想要的结果。

2系统总体设计

根据LED显示屏控制系统的应用以及显示设备驱动的具体要求，本章设计了LED文字显示屏的体系结构和工作流程。

2.1系统基本组成及工作原理

系统的大体结构图如如图2-1所示，图文显示屏的硬件模块基本结构可以分为屏体和控制器和驱动器三大部分：

2-1系统框图

屏体部