16X16点阵LED电子显示屏设计

单片机应用系统实验设计16X16点阵LED电子显示屏设计

班级：物电学院电信2班

组员：吕勇军学号：201011020219 黄波201011020220

指导老师：彭建英

日期：2012年12月1号

第一章绪论

1.1单片机的应用

单片机是生活必不可缺的，顾名思义单片机的应用是很广泛的，导弹的导航装置、飞机上各种仪表的控制、计算机的网络通讯和数据传输、工业自动化过程和实时控制数据处理、广泛使用的智能IC卡、民用豪华轿车的安全保障系统、录像机和摄像机、全自动洗衣机的控制、以及程控玩具、电子宠物等等。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。

1.2电子显示屏

随着现代光电技术、微电子技术及计算机技术的飞速发展和普及，LED显示屏已遍及社会

的各个领域。简单的讲，显示屏就是由若干个可组合拼接的显示单元构成屏体，再加上一套适当的控制器。所以多种规格的显示板配合不同技术的控制器就可以组成许多种LED显示屏, 以满足不同环境，不同显示要求的需要。LED显示屏是由几万到几十万个半导体发光二极管

像素点均匀排列组成。禾I」用不同的材料可以制造不同色彩的LED像素点。目前应用最广的是

红色、绿色、黄色。而蓝色和纯绿色LED的开发已经达到了实用阶段。LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像；不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。LED显示屏的分类：按颜色可以分为单基色显示屏、

双基色显示屏、全基色显示屏；按显示器分类LED数码显示屏、LED点阵图文显示屏；按实

用场合分类有室内显示屏和室外显示屏。仔细分解一个LED显示屏，它有以下一些要素构成：金属结构框架、显示单元、扫描控制板、开关电源、双绞线传输电缆、主控制仪、专用显示卡及多媒体卡、电脑及其外设、其它信息源。

第二章系统整体方案

2.1需要实现的功能

用移动显示屏来显示汉字，通过单片机AT89C52的行扫描和74LS138芯片的列扫描使点阵显示屏移动显示“湖南文理学院物电”的字幕。点阵模块：此点阵模块由四个8*8点阵组成，图2.1.1为8X8点阵LED外观及引脚图，只要其对应的X、丫轴顺向偏压，即可使LED发亮。例如如果想使左上角LED点亮，则丫0=1, X0=0即可。应用时限流电阻可以放在X轴或丫轴。8*8LED点阵等效电路如图2.1.2所示

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8 X日点阵LED外观及引脚图

图 2.1.1

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图 2.1.2

8X8点阵LED工作原理说明：8X8点阵共需要64个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一列置1电平，某一行置0电平，则相应的二极管就亮；因此要实现一根柱形的亮法，对应的一列为一根竖柱，或者对应的一行为一根横柱，因此实现柱的亮的方法如下所述：一根竖柱：对应的列置1,而行则采用扫描的方法来实现。

一根横柱：对应的行置0,而列则采用扫描的方法来实现。需要实现的功能如下图流程图图 2.1.3所示：

图 2.1.3

本电路使用AT89C52实现行驱动，对显示模块从上至下的扫描，用74LS138和三极管实现

列驱动，对显示模块从左至右的扫描，然后显示字符。在中规模集成电路中译码器有几种型

号，使用最广的通常是74IS138译码器，74IS138译码器的输出是低电平有效，故实现逻辑功能时，输出端不可接或门及或非门（因为每次仅一个为低电平，其余皆为高电平）；74IS138 译码器有使能端，故使能端必须加以处理，否则无法实现需要的逻辑功能。在片选使用状态

下输入中8线始终只有1线为0,此74IS138芯片在单片机系统中极大限度的起到了扩展10 资源的作用，只要用单片机的2个IO引脚资源就能控制8个输出，而且程序的编制也容易实现。

2.2系统软件的设计

软件程序是整个控制系统的核心部分。显示部分采用动态扫描的方式，实现对显示屏要显示的汉字、图像、字符等数据信息进行传输控制以及显示等功能。程序中将数据存储器分为三个区：显示缓冲区、数据存储区和接收缓冲区。单片机通过串口中断接收PC机传来的数据, 暂时存放在接收缓冲区，经分析处理后按一定的规律放入数据存储区保存起来，然后再根据显示方式依次从数据存储器中取出数据放入显示缓冲区中用于显示。显示采用逐行扫描的方式，图5是显示一屏字符的程序流程图。与PC机的实时通信部分主要是利用单片机串口中断接收数据信息，实现与计算机的数据信息传输。其程序流程图如图5和6附录所示。

第三章系统硬件电路的设计

3.1单片机系统及外围电路

3.1.1单片机的选择

本设计选用了AT89C52单片机作控制

3.1.2 AT89C52芯片介绍

概述：AT89C52为40脚双列直插封装的8位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52相同，其主要用于会聚调整时的功能控

制。功能包括对会聚主IC内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主

要管脚有：XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz晶振。RST（ 9脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（ 40脚）和VSS （20脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0~P3为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0端口（32~39脚）被定义为N1功能控制端口，

分别与N1的相应功能管脚相连接，13脚定义为IR输入端，10脚和11脚定义为I2C

总线控制端口，分别连接N1的SDAS（ 18脚）和SCLS（ 19脚）端口，12脚、27脚及

28脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU的相应功能端，用于当前制式的检测及

会聚调整状态进入的控制功能。AT89C52的引脚图如下图 3.2所示：

3.2.1