基于单片机的LED电子显示屏控制系统的设计
电气自动化技术毕业设计-基于51单片机的LED立方体显示器设计
云南广播电视大学云南国防工业职业技术学院电子工程学院毕业论文（设计）课题基于51单片机的LED立方体显示器教研室机械电子工程学院教研室专业电气自动化技术班级……………………………学生姓名…………学号…………..导师姓名………职称讲师2012年10月 10 日随着科技的不断发展LED(Lighting Emitting Diode）, 发光二极管)技术在10多年间取得了长足的进步，1990年前LDE以红绿双基色为主运用住处很少而且制造成本高昂。
1990-1995年，这一阶段是LED显示屏迅速发展的时期。
先后研制出蓝色LED、全彩色LED，LED屏的显示技术取得很大的提升。
而今高亮度的三基色LED电子显示屏作为一种高科技产品日益引起人们的重视。
它可以实时显示或循环播放文字、图形和图像信息，具有显示方式丰富、色彩鲜艳、显示内容修改方便、亮度高、显示稳定且寿命长等多种优点，被广泛应用于商业广告、体育比赛、交通信息报导等诸多领域。
在上海世博会开幕式上，竖立在黄浦江边的9500平方米的巨型LED显示屏价值高达人民币1亿元，是特别为上海世博会定制的。
“它不仅超大，且非常轻和通透。
”此外，这块屏幕还能抗震和防火。
这块屏幕其实是迄今为止世界上面积最大的LED显示屏，它代表着LED屏发展的技术方向。
现在LED在实际的运用中有了很宽广的范围，而且越来越收到人们的重视。
在举世瞩目的北京奥运会上，在开幕式上出现了一个新名词“光立方”它是北京奥运会开幕式的亮点。
本文所要介绍的LED的另一种应用也叫光立方，运用高亮的LED显示出不同的3D图案、动画和文字，运用51单片机进行控制长、宽、高由8×8×8个LED灯组成的真实3D立方体显示器。
其最大的特点，就是带给你未来3D技术的科技体验，在夜晚有让人震撼的3D效果给人眼前一亮的感觉。
该光立方在显示3D图片和动画时从立方体的各各面都可以看到立体动画，富有科技感，让人觉得就像是在看3D电影一般而且还是不用3D眼镜的裸眼3D全方位不受视角限制的3D。
基于MSP430F227单片机控制的LED点阵书写显示屏设计
：方豢遗择
串行方式显示 ， 占用的 Ｉ Ｏ口较少 ， 不用扩展。通过
实验， 采用 串行方式显示效果 比较稳定。故采用方
１３ ． 显示 电路的方案选择 采用 带字库 的 １８ 液 晶显示 。１８ 液 晶 ２６ ４ ２６ ４
第 １ 卷第 １ ２ 期 ２１ ２月 ００年
黄 冈 职 业 技 术 学 院 学 报
Ｊｕｎ ｌ ｆＨｕｎ ｇ ｎ ｏｙ ｃｎｃ ｏ ｒａ ａ ｇ ａ ｇＰ ｌｔ ｈ ｉ ｏ ｅ
Ｖｏ ． ２ Ｎｏ １ １ １ ． Ｆ ｂ． Ｏ Ｏ ｅ ２ １
基于 Ｍ Ｐ３Ｆ２ 单片机控制的 Ｌ Ｄ点阵书写 示屏设计 Ｌ ４０ ７ Ｓ ２ Ｅ
显示模块 ， 列信号选择译码器 ７Ｈ １ 和行信号选 ４ Ｃ５ ４ 择 ７Ｈ ５５ ４ Ｃ９ 组成。单元显示屏可接收控制器或上
一
图 ２１ ． 系统总框图
级显示单元模块传输下来的数据信息和命令信 ２２ ． 理论分析与计算
光笔选用 ３ Ｕ ３ Ｄ ３ 光敏三极管作为感应检测电
息， 并可将这些数据信息和命令信息不经任何变化 ２２ １ ．． 光笔选取与参数设计 地再传到下一级显示模块单元 中， 因此显示屏可扩
芯片四个输入端并联分别用 Ｐ ． Ｐ ． ４ ０ ４ ３口控制。
Ｐ ． 为 ｕ 片选信号 ，３５ ｕ 片选信号。 ３４ １ Ｐ ．为 ２ ２３２ ． ． 点阵屏行驱动电路设计
点阵屏的行驱动电路 ４ ７Ｈ ５５ 块 ４ Ｃ９ 芯片级联
但会 闪烁。频率太高时， 点阵屏 的亮度会很弱 ， 效
果较 稳定 。
２２４超 时关显 示节 电设 计 ．． 超 时关显 示节 电是 利 用单 片 机 的省 电模 式 来
基于单片机的LED汉字显示屏的设计
图 ４ 复 位 电 路 网
Ｆ ｇ ４ Ｒｅ ｅ ｉｃ ｉ ｉ． ｓ ｔ ｃｒ ｕ ｔ
恤 们 丽 一～三 枷 盯 Ⅲ 雨 Ｉ
信 号 Ｅ ／ Ｐ （ ｉ３ ） 序 存 储 器 的 内 外 部 选 通 ， 低 电平 从 Ａ Ｖ Ｐ Ｐｎ １ 程 接 外 部 程序 存储 器读 指令 ， 果接 高则 从 内部 程序 存储 器 读 指令 。 如 ４ 可 编 程 输 入 ／ 出 引 脚 （２根 ）Ａ ８ Ｓ １ 片 机 有 ４ ） 输 ３ ：Ｔ９５ 单 组 ８位 的 可 编 程 Ｉ 口 ， 别 位 Ｐ 、１ Ｐ 、 ３口 ， 个 口有 ８ ／ Ｏ 分 Ｏ Ｐ 、２ Ｐ 每
系统 硬件 组 成 框 图 如 图 １ 示 。 所
Ｓ Ｃ ５ Ｔ５Ｃ２ ９
Ｌ Ｄ 器 Ｅ 显示
ｂ ｔｓ 随 机 存 取 数 据 存 储 器 （ Ａ ， 件 采 用 Ａ ＭＥ ｙｅ 的 Ｒ Ｍ） 器 Ｔ Ｌ公 司 的高 密 度 、 易 失 性 存 储 技 术 生 产 ， 容 标 准 ＭＣ 一 ｌ指 令 非 兼 Ｓ５
系 统 ， 片 内 置 通 用 ８位 中 央 处 理 器 和 Ｆａｈ存 储 单 元 ， ｌ ｓ
图 １ 系统 硬 件 组 成 框 图
Ｆ ｇ Ｂｌ ｃ ｉ ｇ ａ ｏ ａ ｄ ｒ ｙ ｔ ｍ ｉ ．１ ｏ ｋ ｄ ａ ｒ ｍ ｆｈ Ｔ ８ Ｃ ２单 片 机 在 电 子 行 业 中有 广 泛 的 应 用 ｌ ｌ 脚 分 布 】， ＿ 管 ２
－
陈 莉 基 于 单 片机 的 Ｌ Ｄ 汉字 显示屏 的 设计 Ｅ
Ｐ１ ０ ． Ｖｃ０ Ｐ ． ００ Ｐ ． ０１ Ｐ０ ．２ Ｐ０ ３
复 位 信 号 ， 至 系 统 电 源 稳 定 后 ， 销 复 位 信 号 。 为 可 靠 起 直 撤
基于单片机的LED显示系统设计
基于单片机的LED显示系统设计作者：刘磊来源：《科学导报·学术》2020年第69期【摘要】随着单片机的飞速发展，单片机已经进入了从家用到航空航天的所有领域，这表明了单片机的广泛应用，市场上有多种显示控制系统核心。
通常，全色LED显示器主要是基于FPGA的控制系统，而其他双色或单色LED显示器则大多使用基于ARM的设备。
【关键词】LED显示屏;单片机;控制系统1、显示屏控制整体设计1.1 整体结构该系统由上位计算机（即PC）和下位计算机（即单片机）一起工作完成。
用户通过上位串行计算机可以编辑其中的显示数据要求，上位串行计算机将串行数据端口传输发送到下位串行计算机，但是上位串行计算机和下位串行计算机之间无法直接进行通信，因为不同串行数据端口转换需要不同的显示级别，因此通常需要用户建立多个级别进行转换。
本操作系统主要使用rs232到4和rs485来直接实现相互数据通信，下位机操作采用数控单片机远程控制管理系统。
1.2 主控芯片一单片机单片机（microcontrollers）是它是一种通用集成电路设计芯片。
它仅仅使用了ovlsi/o技术即可集成中央处理器rocpu，随机存取数据存储器roram，只读读取存储器rorom，各种类型i/o控制端口和数据中断控制系统以及其它具有各种数据处理控制功能的自动计时器和其他控制功能，在电子工业中已经得到了广泛的实际应用和可控制。
目前，在我国还没有一台单片机，但是这种新型计算机的市场上，它被广泛地应用于我们日常生活中的各个领域，从家庭电器发展到航空飞行和其他监测控制领域，这也就说明了单片机在工业上得到了广泛的应用。
1.3 LED显示屏行列驱动该系统所选用的基本模块为16*32点矩阵，系统显示屏主要有两基础模块。
其尺寸是16*64。
LED 点矩阵显示屏幕是由许多类型的发光二极管所构成。
由 LED 形成的图像将其中的像素以矩阵形式紧密地连接在一起。
如果将一个行 a 连接到一个电源的极点，将列 b 连接到一个电源的另一极，则（a，b）像素点将会被灯点亮。
基于MSP430单片机LED旋转显示屏控制系统设计
能 后 主控芯 片会 发射 红外 信号 通知 电机 控制 电路 ， 红外 接收 端接 收信号 后控 制 Ｌ ２ ９ ８ Ｎ 电机驱 动使 直 流
电机 以恒定 的速 度转 动 ， 实 现 了开机 自检 后 的 自动 启动 显示 功能 。
ｌ 整 体 系统 组 成 框 图
其 系统框 图如 图 ｌ 所示 。
检测 出周 围环境 的光 照 的 明亮 程度 ， 单 片机 通过 ＡＤ采样 对光 敏 电阻 的输 出电压进 行检 测 ， 根据一 定 的
程 序算法 可 以计 算 出光 的强弱 程度 和所 采 电压值 的关 系 。单 片 机通过 分 析 所 采得 的 电压值 ， 根 据 设计
要 求可 以通过 Ｐ ＷＭ 脉 冲对 Ｌ Ｅ Ｄ 阵列 的亮 度 进行调 节 ， 根据 试验测 试 ， 此 系统 检测 灵敏 ， 亮 度调节 模块
收 稿 日期 ２ ０ １ ３ － １ １ － １ １
作 者 简 介 汪 晓 凌 ， 男， 湖 北 浠 水人 ， 副教 授 ， 主 要 研 究 方 向为 自动 控 制 和 高 职 教 育 。
本系 统采 用 ＭＳ Ｐ ４ ３ ０单 片机 Ｉ 】 为 主控芯 片 ， 利 用一 个 直流 电机 作 为 Ｌ Ｅ Ｄ旋 转 显示 屏 的旋 转 底 座 ， 提供 均匀 的运 行速 度 ， 显 示模 块 由 １ ６只 Ｌ Ｅ Ｄ及 其控制 电路组成 ， 显示 装 置利用 人 眼视觉 暂 留的生理 特 性， Ｌ Ｅ Ｄ点 阵在旋 转运 动过 程 中经过 不 同位置 时 ， 通过 微 控制 器 点 亮相 应 的 Ｌ Ｅ Ｄ， 实现 线 状 Ｌ Ｅ Ｄ点 阵 在 旋转 平 面上构 成 不 同的静态 或动 态 图案 。同 时还可 以通过 功 能按 键 切换 实 现 显示 模 式 的切 换 ， 利 用 光 敏感 模块 实现 了对 点 阵显示 亮度 的 自动化 调节 ， 增 强 了点 阵 的显 示效 果 。启 动 装置 完 成 显示 自检 功
基于单片机的控制下的自适应亮度式LED显示屏设计
Ｄ３
பைடு நூலகம்
Ｃ１
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１ ０ ０ ０ｐ ， Ｆ
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点
Ｉ
图３ 电路 原 理 图
除 电 源 模 块 采 取 直 接 焊 接 方 式 外 ，其 余 模 块 均
采用 ｐ ｃ ｂ制 版 后 焊 接 方 式 制 作 。模 块 间采 用 杜 邦 线 、 排线 等相连接 。
显 示 媒 体 。Ｌ Ｅ Ｄ显 示 器 已 广 泛 应 用 于 商 业 广 告 、新
闻发 布 、证 券 交 易 等 ，可 以 满 足 不 同 环 境 的 需 要 。
Ｌ Ｅ Ｄ产 品 自出 现 以来 ，成 本 逐 年 快 速 降 低 ， 已具 备
成熟 的商业 化 条件 。未来 Ｌ Ｅ Ｄ 显 示 屏 会 向 着 标 准 化 、规 范 化 ，产 品结 构 多样 化 的方 向发 展 。
ｌ 功 能 要 求
可调节亮度 的 Ｌ Ｅ Ｄ滚 动 显 示 屏 的总 体 分 为 两 大
部 分 ：实 现 Ｌ ＥＤ屏 的 自动 滚 动 ；实 现 Ｌ Ｅ Ｄ 屏 能 够
联 移位 寄存 器 选 通该 行 应 亮 的 Ｌ Ｅ Ｄ灯 。这 种 行 扫 描
列 驱 动 的 方法 产 生 滚 动屏 效 果 。
块 、 降压 滤 波模 块 、光 敏 模 块 等 ，实现 多种 Ｌ Ｅ Ｄ屏 幕 显 示 效 果 ， 可 以 根 据 光 线 强 弱 自动 调 节 亮 度 。 该 方 案 结 构 简 单 、设 计 合 理 、 具 有 广 泛 的 应 用 前 景 。
关 键 词 ：Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ ； 滚 动 屏 ；Ｌ Ｅ Ｄ 灯 ； 光 敏 ； 动 态 扫 描
1_5011722_毕业设计(论文)-基于51单片机的智能LED照明控制系统设计1
基于51单片机的智能LED照明控制系统设计摘要随着社会的发展人们对生活质量的要求越来越高，照明在能耗中所占的比例日益增加,因而照明节能也日显重要。
现在国内外普及使用的节能开关基本有声控型、触摸型、感光型等。
这几种开关各有自己的弊端，如声控型不适合环境嘈杂场所、感光型开关在无人期间不能自动关闭。
本设计通过AT89C51单片机结合LED照明技术、红外传感技术、光感技术、延时技术、处理等技术来实现对照明设备的智能控制。
单片机通过继电器控制照明设备的打开或者关闭、通过光照检测电路对照明设备周边亮度进行检测，如果亮度不够则单片机同时检测BIS0001芯片是否采集到了人体热释电传感信号，根据有无人体热释电传感信号单片机立刻控制照明设备打开或关闭。
关键词：单片机；传感器；BIS0001；照明控制；节能AbstractWith the development of society people of the quality of life in demand is higher and higher, lighting in the proportion of energy consumption, thus increasing illumination energy conservation also more and more importantly. Now universal use energy-saving switch at home and abroad have sonic basic type, touch type, photographic type and so on. This several switch have their own disadvantages, such as sonic type is not suitable for environmental noisy places, photographic switch in one period can't shut automatically. This design combined by A T89C51 LED lighting technology, infrared sensing technology, light sensor technology, the delay technique and processing technology to realize the intelligent control of lighting equipment. Microcomputer controls lighting equipment open or closed, by the relay ,through the light detection circuit for lighting equipment testing, if surrounding brightness is not enough then microcomputer detect the BIS0001 chip whether collected to human pyroelectric sensing signals, according to whether have pyroelectric sensing signals microcontroller redirected immediately control lighting equipment open or closed.Keywords: microcontroller;sensor;BIS0001;lighting control;energy-saving目录摘要 (I)ABSTRACT (III)前言 (1)1 概述 (2)1.1 课题研究背景 (2)1.2 课题研究的目的与意义 (2)1.2.1 良好的节能效果和延长灯具寿命 (2)1.2.2 改善工作环境，提高工作效率 (2)1.2.3 提高管理水平 (3)1.2.4 较好的投资收益效果 (3)2 系统设计方案 (4)2.1 单片机的选择 (4)2.2光照检测方式 (5)2.3 人体感应方式 (5)2.4 延时参数设置电路 (6)2.5 照明设备驱动电路 (6)3 硬件电路设计与实现 (7)3.1 系统硬件总述 (7)3.2 CPU性能介绍 (7)3.3 主控制机电路设计 (7)3.4 菲涅尔透镜 (8)3.5 热释电传感器及处理电路 (9)3.5.1 热释电红外线传感器 (9)3.5.2 信号处理电路 (10)3.6 光照检测电路 (11)3.7 控制电路 (11)3.7.1 延时时间选择电路 (11)3.7.2 输出控制电路 (12)3.8 时钟电路 (12)4 系统软件设计及实现 (13)4.1 系统软件流程图 (13)4.2 仿真环境介绍 (14)4.2.1 Keil介绍 (14)4.2.2 Proteus介绍 (14)5 系统可靠性技术 (15)5.1干扰产生的后果 (15)5.2 单片机应用系统的硬件抗干扰设计 (16)5.3 软件抗干扰技术 (17)毕业设计总结......................................... 错误！未定义书签。
基于单片机的LED点阵显示屏的设计文献综述
基于单片机的LED点阵显示屏的设计文献综述专业：电子信息工程班级：06本科1班作者：张广利指导老师：符磊一、前言从全球来看，LED产业已形成以美国、亚洲、欧洲三大区域为主导的三足鼎立的产业分布与竞争格局。
随着市场的快速发展，美国、日本、欧洲各主要厂商纷纷扩产，加快抢占市场份额。
在中国百度网中进行了简单搜索，主要通过关键词进行搜索，如“单片机简介”,“LED显示屏技术简介和国内发展历程”，“基于51系列单片机的LED显示屏开发技术”,“AT89S51的应用”，“显示屏产业的发展特点”之类的文章。
对本课题有参考价值的主要有以下：Led显示屏_百度百科就曾提到：中国LED产业起步于20世纪70年代。
经过30多年的发展，中国LED产业已初步形成了包括LED外延片的生产、LED芯片的制备、LED芯片的封装以及LED产品应用在内的较为完整的产业链。
在我国形成了上海、大连、南昌、厦门、深圳、扬州和石家庄七个国家LED工程产业化基地。
长三角、珠三角、闽三角以及北方地区则成为中国LED产业发展的聚集地。
从2008年LED市场应用领域来看，LED指示灯、LED显示屏、手机键盘和相机闪光灯以及LCD背光源位列销售量前四大领域。
2008年北京奥运会对LED显示屏的集中展示让人们对LED有了全新的认识，有力推动了中国LED显示屏产业的发展。
对国内企业而言，壮大规模、提高产品质量与技术水平是首要任务，提高未来取得大厂专利授权时的要价能力，或逐步通过研发突破核心专利。
2008年下半年以来，国际金融危机蔓延，中国宏观经济增速趋缓，经济形势的恶化使电子行业也受到一定影响，产值增幅虽有所减慢，但仍保持增长态势。
在基础设施建设投资力度加大，环保节能趋势明显，城市景观市场繁荣，产业结构优化等有利因素的刺激下，2009年我国LED行业仍将保持快速增长的良好发展势头。
二、正文LED电子显示屏是随着计算机及相关的微电子﹑光电子技术的迅猛发展而形成的一种新型信息显示媒体。
基于51单片机16×16点阵LED显示屏的设计
基于 51 单片机16×16点阵 LED显示屏的设计摘要：近年来，单片机己经成为科技领域的有力工具，人类社会生活的得力助手。
它的广泛应用，不仅仅体现在工业控制、机电应用、智能仪表、实时控制、航空航天、尖端武器等行业和领域的智能化、高精度化，而且在人类日常生活中也随处可见它的身影。
本论文提出基于普通51系列单片机实现LED显示屏控制的原理及方法，通过软硬件结合的方法设计出一款性价比较高且适用于职业技能教学的16×16点阵LED显示屏。
关键词：单片机 LED显示屏机电应用点阵本系统采用AT89C51单片机为核心而设计的16×16点阵LED显示屏。
系统功能划分成4大模块，分别为：单片机系统及外围电路模块、列驱动器电路模块、行驱动器电路模块和LED显示屏电路模块。
在对系统工作原理充分研究的基础上，选择合适的元件型号和参数，再用Proteus绘图软件绘制电路原理图，最后根据电路接口编写软件程序，软件程序采用C语言编程，Keil软件设计。
一、显示屏模块化设计该16X16点阵显示屏硬件设计是以单片机为中心的核心控制模块，采用模块化设计。
系统的主要功能模块原理框图如图1所示。
图1 主要功能模块原理框图二、硬件设计本设计分为硬件设计和软件设计，这两者相互结合，不可分离。
本系统硬件设计过程如下：1、单片机系统及外围电路模块单片机系统及外围电路如图2所示，主要有+5V电源、AT89C51单片机、时钟电路、复位电路等组成。
图2单片机系统及外围电路图2、时钟模块本系统中采用的是内部时钟方式。
内部时钟方式就是利用单片机芯片内部的振荡器，通过在引脚XTALl和XTAL2两端跨接晶体振荡器，构成稳定的自激振荡器的方法，再由获得的自激振荡器发出稳定的脉冲，直接送入芯片内部的时钟电路的方式。
时钟电路如图3所示。
图3时钟电路从时钟电路的示意图中可以看到，单片机所跨接的晶体振荡器旁边还有两个电容器C1和C2。
LED电子显示屏的设计
LED电子显示屏的设计LED电子显示屏是一种采用发光二极管（LED）作为发光材料，通过控制LED的亮灭来达到图像显示的一种设备。
它被广泛应用于室内外广告、宣传、指示等场景，能够实现高亮度、宽视角、高清晰度等特点。
以下将从硬件设计、电路设计和控制系统设计三个方面详细介绍LED电子显示屏的设计。
1.硬件设计：(1)点阵设计：根据需要显示的图像或文字，确定LED的象素点阵数。
一般常用的点阵有8x8、16x16、32x32等，也可以根据实际需求进行定制。
(2)显示面板设计：选择合适的显示面板，并进行尺寸设计。
显示面板的尺寸通常根据实际应用场景进行选定，需要考虑可视距离和显示内容的大小。
(3)灯珠选择：根据显示屏的亮度、颜色和灯珠寿命等要求，选择合适的发光二极管。
常见的有红、黄、蓝、绿、白等颜色可选。
(4)驱动电路设计：设计合适的驱动电路，确保LED灯珠正常工作。
常用的驱动电路有常流驱动和电压驱动两种方式，需要根据具体需求进行选择。
2.电路设计：(1)电源设计：根据LED显示屏的功耗，选择稳定可靠的电源。
一般采用交流电源转直流电源的方式，确保供电稳定。
(2)信号处理电路设计：根据外部信号源的输入，设计相应的信号处理电路，将输入信号转化为驱动LED灯珠的控制信号。
(3)驱动电路设计：设计合适的驱动电路，通过驱动芯片控制LED的亮灭。
常用的驱动控制芯片有74HC595、TM1637等。
(4)保护电路设计：为了确保LED电子显示屏的长期稳定工作，需要设计相应的保护电路，包括过流保护、过压保护、过温保护等。
3.控制系统设计：(1)控制芯片选择：根据实际应用需求选择合适的控制芯片。
常用的有单片机、FPGA等，单片机常用的有8051、STM32等。
(2)控制程序设计：根据显示的要求，设计相应的显示程序。
包括图像显示、文字滚动、亮度调节等功能。
编写程序时需要考虑控制芯片的规格和功能。
(3)通信接口设计：如果需要通过外部设备控制显示内容，需要设计相应的通信接口，如串口、以太网接口等，保证外部设备可以与显示屏进行数据交互。
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基于单片机的LED电子显示屏控制系统的
设计
作者：陈亚男 田嘉欣 杜佳慧
来源：《中国市场》2016年第06期
[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。文
章介绍了一款以AT89C52单片机为核心，采用串行传输、动态扫描技术来制作的16×16 LED
电子的多功能显示屏控制系统的设计。
[关键词]LED显示屏；单片机；动态扫描；控制系统
[DOI]10. 13939/j. cnki. zgsc. 2016. 06. 056
1 引 言
2015年笔者申请了北京服装学院的本科生科研训练项目（简称URTP），项目名称是
“LED电子显示屏控制系统的设计”。本项目的实施力图使学生通过单片机及LED显示屏相关
知识的学习，并通过编程软件的使用及元器件的选择，初步掌握硬件电路设计及软件编译的方
法，为后续课程的学习及毕业后从事相关的工作奠定一定的基础。
2 系统基本组成及工作原理
本项目采用的LED显示屏部分主要是由4个8×8的 LED 点阵组成的 16×16 的 LED 点阵
和行列驱动电路构成，组成后的点阵电子显示屏如图1所示。
图1 点阵电子屏实物
本项目采用的是点阵方式显示汉字，采用这种方式形成显示需要的图形或文字是非常灵活
的，因为可以依据不同需要任意组合和变化，只需要提前预设好正确的数据，然后让每个
LED 发光器件占据数据中的一位，再通过对点阵上全部的LED灯进行调节和控制，在需要该
位置上LED器件发光时，数据中相应的位填1，否则填0，这样就能依照所需显示相应的图形
或者文字，再按显示屏的各行各列逐点扫描显示数据，这样能得到所需要的显示效果。
由于汉字在LED点阵电子显示屏上显示比较稳定，因此可以通过计算机的字库提取字
模，字库可以提供多种汉字形式，如隶书、微软雅黑和新宋等多种选择方案；另外显示屏显示
汉字的大小也有不同规格，常见的有16×16、24×24、32×32、48×48等，汉字的颜色常见的也
有红、黄、绿等常见的颜色。本项目使用的四个 8×8 的 LED 点阵组成一个16×16 的LED 点
阵。
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本项目采用了动态扫描法进行汉字显示。动态扫描方法即指逐行轮流点亮LED，这样扫
描的驱动电路可以实现多行（比如 16行）的同名的列共用一套驱动器。具体就16×16 的点阵
来说，把所有同一行的发光管的阳极连在一起，把所有同一列的发光管的所有阴极连在一起
（共阴极的接法），在显示过程中，应该先送出对应第一行发光管亮灭的数据，然后锁存，再
选通第1行使其燃亮一定时间，然后熄灭；再送出第2行的数据并锁存，然后选通第2行使其
燃亮相同的时间，然后熄灭；以此类推，第16行之后，又重新燃亮第1行，反复轮回。当这
样轮回的速度足够快，每一行的显示时间大约为4ms，由于人眼的视觉暂留现象，就能看到所
要显示的需要汉字了。
采用动态扫描方式进行汉字显示时，每一行都有一个对应的行驱动器，每一行的同名列用
的是同一个驱动器。显示的汉字数据通常存储在单片机的CPU中，按8位一个字节的形式顺
序排放。在实际汉字显示时需要先把一行中每列的数据都发送至相应的列驱动器上去，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数据传输可以采用并列方式或串行方
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，并列传输的方案是不可取的。
如果采用串行传输的方式，控制电路就能只用一条信号线传输，将列数据一位一位往列驱
动器中传送，这样在从硬件方面考虑是十分经济有效的做法。但是，采用串行传输的方式耗时
比较长，要传送的数据将按顺序一位一位地传送给列驱动器，等到该行的各列数据全部传输到
位以后，该行的各列就能并行的显示出来。这样，对于任一行的显示过程都可以分成两部分，
这两部分分别为列数据准备和列数据显示。通过串行传输方式显示汉字，列数据准备时间可能
需要的时间会很长，由于行扫描周期确定，这样留给行显示的时间就会大大缩短，最后可能会
影响到所要显示汉字的亮度和稳定性。
如果要解决上述串行传输过程中列数据准备和列数据显示的时间不统一的问题，可以使用
重叠处理的方法。重叠处理的方法是指在显示某行每列数据的同一时刻，单片机也传送下一列
数据。为了达到重叠显示的效果，列数据在显示过程中就需要有锁存的功能。通过上述种种分
析，可以得出列驱动电路应具有的功能。同时，对于列数据准备功能来说，还需要能实现串入
并出的功能；对于列数据显示来说，应具有并行锁存的功能。这样，该行已准备好的数据进入
并行锁存器达到显示效果时，串并移位寄存器就能够准备下一行的列数据显示，从而在不会影
响本行数据的显示情况下实现汉字的准确无误显示。
控制器电路采用单片机，主要负责控制存储显示数据模块，安排控制信号的定时与顺序、
控制驱动LED显示点阵的电路等，驱动电路分为行驱动电路和列驱动电路，用来驱动LED显
示点阵。
本项目的驱动电路由行驱动和列驱动构成。为了充分利用单片机的接口，行驱动电路中加
入了一个4-16线译码器74HC154。列驱动由集成电路74HC595构成，它具有一个8位串入并
出的移位寄存器和一个8位输出锁存器的机构，可以实现在显示本行列数据的同时，传送下一
行的列数据，即达到重叠处理的目的。
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3 系统软件设计
该LED点阵电子显示屏各模块的显示方式分为静态和动态两种。其中静态显示原理简
单、控制方便，但硬件接线复杂，通常是一帧画面输入以后便可永久显示，如果我们需要改变
显示内容，就必须重新输出新的点阵数据，这样不便于大屏幕的制造，成本高，可靠性低，而
且需要的译码驱动装置也很多，因此，在实际应用中一般采用动态显示方式。
动态显示采用扫描的方式工作，把整个LED屏幕分为若干部分，每一幅画面的显示是显
示完一部分后，又显示第二部分……直到显示完成最后一部分又重新开始显示第一部分，重复
循环进行，在重复扫描速度足够快的情况下，由于视觉暂留效应，我们看到的就是一幅稳定的
画面，也就是说采用动态扫描显示需要不断进行画面的刷新，在这种方式下其显示驱动电路可
重复利用，引线也大大减少，从而使硬件成本降低，且显示屏幕的发光二极管轮流发光，使耗
电量大大降低，大屏幕的制造、维护更容易，并且能够增加可靠性。
该点阵式LED显示屏采用动态扫描显示方式，这种显示方式巧妙地利用了人眼的视觉暂
留特性。将连续的几帧画面高速的循环显示，只要帧速率高于24帧/秒，人眼看起来就是一个
完整的、相对静止的画面。
根据程序设计的结构和思路，把单片机AT89C52在点阵电子屏的显示任务中的工作量分
为以下两个部分。
3. 1 中断扫描显示任务
扫描显示任务负责把数据依次发送到列驱动器74HC595，并按严格的时序低电平选通16
根行扫描线，使每一列数据对应着一个行线状态，部分中断程序如图2所示。
图2 中断处理程序
3. 2 移动处理任务
移动处理任务负责完成显示字符逐点阵向左移动的算法处理，这是最基本的显示效果。其
他大部分显示效果如左移几个汉字后暂停，全屏定格显示等都是以逐位左移为基础。对显示字
符的移动，实质上是对显示缓冲区 BufferDat内数据的移动。其中，实现汉字上移的程序如图
3所示。
图3 汉字上移程序
4 结 论
该项目的研究使学生掌握LED电子显示屏的基本显示原理和设计方法，对LED电子显示
屏这个行业有较为深刻的了解和认识。并且对所学习的一些理论知识进行实践，通过该项目掌
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握了单片机软硬件开发工具的使用方法，为后续课程的学习及毕业后从事相关的工作奠定一定
的基础，同时为以后从事相关行业的工作积累实际工作经验。
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