LED点阵电子显示屏硬件软件设计
点阵显示系统硬件设计
（1）点阵显示系统硬件设计LED点阵显示屏由于其控制方便, 使用寿命长,易于搭建且搭建成本低, 广泛应用于商场, 火车站, 商业广告和信号指示牌之中。
一定尺寸的LED 点阵屏都是由多个显示单元拼接构成, 本文详细介绍了一种通用的LED 点阵屏显示单元的设计及其驱动控制。
1 系统整体设计概述系统原理框图如图1所示。
由图1可知, PC 机从上位机软件发送指令和数据, 通过串口RS232将数据传输到单片机, 单片机对行驱动和列驱动发出控制命令, 对LED点阵屏进行相应的控制。
外部时钟电路可以用来读取显示的时间, 外部存期器件用于存储LED点阵屏的输出数据, 在进行控制操作时, 单片机可直接从此读取数据, 可脱机进行显示控制。
通过按键不需经过PC机可对LED点阵屏进行简单的人机交互。
2 系统硬件电路设计系统硬件主要划分为两大部分: LED点阵屏接口电路, 构建显示单元及其驱动电路; 基于单片机mega16的控制系统, 用于完成数据接收和控制LED点阵屏。
2. 1 LED点阵屏接口电路图2是8*8 LED点阵显示屏的内部结构图, 四个8*8点阵可以构成一个16*16的点阵屏, 用于显示汉字。
8*8点阵屏显示原理是利用行列导通其中的LED的而控制64个LED的亮灭。
图2中所示, 如果想要行1和列1 的LED 亮, 只需要行1通高电平, 列1低电平即可。
LED 显示屏幕就是依靠这样的选取行列进行各类图形文字的变换。
图4为LED点阵条屏的连接方式, 上下半屏8 ??8点阵的行线各自连接在一起构成一个系统。
此系统采用行扫描方式, 使用两个3线8线译码器74HC138来分别驱动点阵的上8行和下8行。
在点阵屏幕不大的情况下, 一般的单片机可以直接驱动点阵LED的亮灭,但是考虑扩展为大屏幕尺寸时, 那么单片机的I/O 口不足以提供足够的驱动电流, 如图3 所示, 可在74HC138和点阵的行接口接上一个PNP型8550三极管开关电路用来提供足够的电流, 当74HC138发出低电平时, 三极管Q导通, LED_H输出高电平。
LED电子显示屏系统设计方案
LED电子显示屏系统设计方案1. 简介本文档旨在介绍LED电子显示屏系统的设计方案。
LED电子显示屏系统是一种广泛应用于室内和室外场所的信息展示设备，常见于商业广告、体育场馆、交通指示等场景中。
本设计方案将涵盖硬件设计、软件开发和系统集成等方面。
2. 系统概述LED电子显示屏系统由以下几个主要组件组成：•LED显示屏：采用高亮度的LED模块作为显示单元，能够实现高清晰度的图像和文字展示。
•控制器：负责接收和解析输入信号，并将数据传输给显示屏进行显示控制。
•传输介质：用于将控制器和显示屏之间的数据信号进行传输，常见的传输介质包括网络、串口、无线通信等。
•软件系统：包括显示内容的编辑和管理软件，以及控制器的固件程序。
3. 硬件设计LED电子显示屏的硬件设计主要包括LED模块的选型和安装、控制器的选择和连接方式等。
3.1 LED模块选型和安装LED模块是显示屏的核心组件，其选型需要考虑以下因素：•像素密度：根据需要展示的内容和观众的距离来确定像素密度需求。
•显示效果：LED模块的亮度、色彩还原度和观看角度等参数对显示效果有影响。
•耐用性：需要选择具有较长寿命和稳定性能的LED模块，并保证其适应各种环境条件。
LED模块的安装需要考虑模块间的间距、模块与控制器之间的连接方式以及散热等问题。
3.2 控制器选择和连接控制器是对LED模块进行数据传输和控制的核心设备，其选择需要考虑以下因素：•接口类型：根据传输介质的选择，确定控制器的接口类型，常见的接口类型有网口、RS232、WiFi等。
•控制方式：控制器应支持多种常见的显示控制方式，如静态显示、滚动显示等。
•稳定性和可靠性：控制器的稳定性和可靠性对整个系统的正常运行至关重要。
控制器需要与LED模块之间进行连接，可以通过标准接口进行有线连接，也可以通过无线方式进行连接。
4. 软件开发软件开发是LED电子显示屏系统的关键环节，主要包括显示内容的编辑和管理软件的开发，以及控制器的固件程序开发。
LED点阵显示屏设计报告
LED点阵显示屏设计报告设计报告一、引言LED点阵显示屏是一种常用的显示设备，它由许多小LED灯组成的矩阵结构。
它具有高亮度、低功耗、长寿命等优点，广泛应用于室内外广告、显示器、计数器等领域。
本报告旨在设计一个基于LED点阵显示屏的显示系统，该系统能够显示数字、字母、图像等内容，具有简单易用、可靠稳定的特点。
二、设计目标1.显示方式：系统设计支持多种显示方式，包括点亮、熄灭、闪烁等。
2.显示内容：系统设计支持显示数字、字母、符号、图像等内容，可以实现多种显示效果。
3.输入方式：系统设计支持多种输入方式，包括键盘输入、串口输入、无线输入等，方便用户操作。
4.可扩展性：系统设计具有可扩展性，可以通过添加模块或接口，实现更多功能。
5.显示效果：系统设计追求良好的显示效果，包括清晰度、亮度、色彩等。
三、设计方案1.硬件设计：（1）控制器模块：采用高性能的单片机作为控制器，具有较大的存储空间和计算能力。
（2）点阵显示屏模块：选择合适的点阵显示屏，根据设计要求确定屏幕大小和像素点数。
（3）输入模块：设计键盘输入模块，采用矩阵按键的方式，实现用户输入数字、字母等内容。
（4）显示模块：设计显示模块，通过控制点阵显示屏的亮灭状态以及刷新频率，实现显示各种内容的功能。
（5）通信模块：设计串口通信模块，支持与其他设备的通信，实现数据传输和控制功能。
2.软件设计：（1）控制程序：设计控制程序，包括初始化设置、数据处理、显示控制等功能，通过控制器模块实现相关操作。
（2）显示程序：设计显示程序，支持各种显示效果，包括点亮、熄灭、闪烁等，根据用户输入的内容进行相应的显示。
（3）输入程序：设计输入程序，支持多种输入方式，包括键盘输入、串口输入等，将用户输入的内容传输给控制程序进行处理。
（4）通信程序：设计通信程序，根据串口通信模块的设定，实现与其他设备的数据传输和控制功能。
四、测试与验证1.功能测试：对系统设计的各项功能进行测试，包括显示功能、输入功能、通信功能等，确保系统正常工作。
基于51单片机的LED点阵显示屏系统的设计与实现
基于51单片机的LED点阵显示屏系统的设计与实现一、引言随着科技的发展，LED点阵显示屏已经成为了广告、公告栏、车载显示屏等各个领域的重要组成部分。
本文将基于51单片机，设计并实现一个LED点阵显示屏系统。
二、系统设计1.系统硬件设计系统硬件由以下组成部分构成：-51单片机：作为系统的控制中心，负责控制点阵的亮灭以及显示内容的刷新。
-LED点阵：采用常用的8×8点阵显示屏，共64个LED灯，用于显示文字、图形等内容。
-驱动电路：由8个NPN型晶体管构成的列激活电路和8个PNP型晶体管构成的行激活电路，用于控制点阵灯的亮灭。
-电源：为系统提供工作电压，需要稳定的直流电源。
2.系统软件设计系统软件主要包括以下功能：-初始化：对系统硬件进行初始化，包括设置I/O引脚的方向、初始化计时器等。
-显示内容控制：通过控制51单片机的I/O口，向LED点阵发送要显示的内容，包括文字、图形等。
-刷新显示：通过定时器中断，控制点阵的显示周期，使得点阵灯在适当的时间内亮灭，实现流畅的显示效果。
三、系统实现1.硬件实现根据系统硬件设计，搭建相应的电路板，包括51单片机、LED点阵、驱动电路等。
根据电路原理图进行布线，并进行必要的焊接工作。
2.软件编程使用汇编语言或C语言编写单片机程序，实现系统软件设计中的各个功能。
具体步骤包括：-配置51单片机的I/O口，设置为输出端口，并连接到LED点阵和驱动电路。
-初始化计时器，设置定时器中断的周期，用于刷新点阵显示。
-编写显示内容的控制函数，通过对I/O口的控制，向LED点阵发送相应的数据。
-编写中断服务函数，在每次中断发生时，刷新点阵显示。
-编译、烧录程序到51单片机，并将其与其它硬件模块连接。
3.系统测试与优化通过实际测试，检验系统硬件和软件是否正常工作。
根据系统的实际表现进行调整和优化，确保点阵显示的效果稳定而流畅。
四、结论本文基于51单片机，设计并实现了LED点阵显示屏系统。
64ⅹ16点阵LED电子显示屏的设计
目录1 课题描述 (1)2 需求分析 (1)3 硬件设计 (1)3．1硬件分析 (1)3．2硬件电路图 (3)4 软件设计 (4)4．1主要模块流程图 (4)4．2主要模块的程序分析 (5)5 仿真分析 (10)6 课程设计总结 (11)参考文献 (11)附录（源程序清单） (12)1 课题描述在现代社会，电子飞速发展，LED 电子显示屏的应用也相当的广泛，如大路旁的广告牌，通知栏等。
LED 电子显示屏的显示可以用单片机实现，并可通过代码实现显示的多样化。
此课题设计了两种显示方法，移位显示和静止显示“邵阳学院欢迎您！”，通过中断按钮决定显示何种方式。
2需求分析（1）AT89C51单片机。
（2）用16个8x8点阵组合成64x16点阵。
（3）用8个74HC273锁存器存放数据。
（4）用74HC138译码器和74159译码器实现片选。
（5）通过按钮进行中断，主程序为移位显示，按一下按钮切换显示方式。
3硬件设计3．1硬件分析（1）LED 显示屏模块设计LED 显示屏是用了16块8×8点阵模块，把每一行的行线连起来，每一列的列线连起来级联成64×16点阵显示屏。
通过8个74HC273锁存器把每一行的64列数据锁存起来，通过4线-16线译码器74159控制每一行打开。
4块8×8点阵模块级联成16×16点阵模块示意图如图3.1所示：图3.1 4块8×8点阵级联示意图8条列线连在一起组成16列8条行线连在一起组成16行64×16点阵模块由16块8×8点阵模块以及8块74HC273锁存器组成，锁存器负责把每一行的数据锁存起来，电路图如图3.2所示：图3.2 64×16点阵电路图（2）74HC138三线—八线译码器模块设计由于电路中有8个锁存器，而每次数据只能存入一个锁存器中，分八次才能把8个锁存器均存满，故需74HC138译码器接P2口片选出数据应该导入的锁存器，电路图如图3.3所示。
基于单片机的LED点阵电子显示屏的设计
基于单片机的LED点阵电子显示屏的设计设计任务与要求：设计一种16×32（或16×64）点阵电子显示屏系统，核心控制电路由单片机系统及外围电路、列驱动器和行驱动电路三部分。
系统还包括按键模块、显示模块、通信模块，通过按键实现了汉字、字母和时间之间的切换16×32（或16×64）点阵LED显示。
主要实现以下功能：显示屏无闪烁，亮度适中，亮度可调；按键控制切换数字和字母；能显示特定汉字和字符；争取能实现滚屏显示、实时时间显示功能；与PC机通信更换显示内容。
主要内容：1、方案论证与比较，包括显示方式方案、送数据方案、控制方案、数据存储器。
2、硬件部分的设计，包括按键模块、显示模块、通信模块。
3、软件部分的设计，包括按键部分、显示程序部分、PC机部分。
4、LED显示屏的主要性能指标设计。
5、系统的工作方式环境以及测试。
方案的选择及制定根据设计要求,制定本系统的总体设计框图,如图2-1所示：图2-1系统结构框图本系统由可分成单片机系统及外围电路、列驱动器和行驱动电路三部分。
通过按键实现了汉字、字母和时间之间的切换。
2.1控制器选择这里我们采用常用的8位单片机（89C51）控制。
现在的51系列单片机技术的硬件发展得非常快，出现了许多功能非常强大的单片机，技术比较熟练，应用广泛，因此使用单片机可以实现要求的基本功能。
为了实现多组预存信息,可以外加具有掉电存储功能的EEPROM。
2.2 显示方式方案比较1.静态显示从理论上讲，不论显示字母还是汉字，只要控制这些组成字母或文字的各个点所在位置相对应的LED器件发光，就可以得到我们想要的显示结果，这种同时控制各个发光亮点灭的方法为静态驱动显示方式。
16×32点阵共有512个发光二极管，显然单片机没有这么多端口中，如果我们采用锁存器来扩展端口中，按8位的锁存器来计算，16×32的点阵需要512/8＝64个锁存器。
LED电子显示屏系统设计方案
LED电子显示屏系统设计方案一、引言二、硬件设计1.显示屏硬件选型：LED显示屏的硬件选型是系统设计中的关键步骤。
需要考虑屏幕尺寸、像素密度、亮度、色彩还原度等因素。
2.控制系统选型：LED电子显示屏的控制系统需要选用高性能的控制卡，以确保图像的稳定性和流畅性。
同时，还需考虑与操作系统和软件接口的兼容性。
3.电源设计：为了保证电子显示屏系统的稳定工作，电源设计是非常重要的一环。
采用高效能的开关电源，以保证系统的稳定供电。
三、软件设计1.数据传输协议设计：为了实现远程更新和控制，需要设计一个高效的数据传输协议。
可以选择TCP/IP协议进行数据的传输和通信。
2.控制软件开发：系统需要设计一个易于操作、功能完善的控制软件。
控制软件可以通过网络远程控制显示屏的亮度、调整显示内容等功能。
3.系统监控软件开发：设计一个系统监控软件，用于实时监测LED电子显示屏的工作状态，如温度、电压、亮度等参数。
四、系统集成测试在完成硬件设计和软件开发后，需要对系统进行全面的集成测试。
测试内容包括硬件的稳定性和可靠性测试、软件功能测试、系统性能测试等。
五、系统应用完成系统集成测试后，可以将LED电子显示屏系统应用于实际场所。
常见的应用场所包括商场、车站、体育场、广场等。
可以将系统应用于信息展示、广告播放、安全警示等方面。
六、系统维护为了保证系统的长期稳定工作，需要进行定期的维护和保养。
维护内容包括清洁、检修、更换灯珠、软件更新等。
可以设计一个远程维护平台，方便对系统进行远程维护和监控。
七、总结本文设计了一个完整的LED电子显示屏系统，包括硬件和软件的设计内容。
通过合理的硬件选型、软件设计和系统集成测试，可以实现LED电子显示屏系统的高稳定性和可靠性。
同时，通过系统应用和系统维护，可以确保LED电子显示屏系统长期稳定工作。
基于单片机的多功能LED点阵电子显示屏的设计方案
基于单片机的多功能LED 点阵电子显示屏的设计方案第一章 总体设计1.1 课题及目标我们要做的是一块16*16的LED 点阵，通过这个点阵可以显示特定字符。
利用的是单片机原理，通过写入程序控制单片机来显示不同的字样。
1.2 框架设定如图1-1所示，本产品拟采用以AT89C51单片机为核心芯片的电路来实现，主要由AT89C51芯片、电源、行驱动器、列驱动器、16×32 LED 点阵5部分组成。
图1-1 显示屏电路框图从理论上说，不论显示图形还是文字，只要控制与组成这些图形或文字的各个点所在的位置相对应的LED 器件发光，就可以得到我们想要的显示结果，这种同时控制各个发光点亮灭的方法称为静态驱动显示方式。
16ｘ32的点阵共有512个发光二极管，显然单片机没有这么多的端口，如果我采用锁存器来扩展端口，按8位的锁存器来计算，16ｘ32的点阵需要512/8=64个锁存器。
这个数字很庞大，因为我们仅仅是16ｘ32的点阵，在实际应用中的显示屏往往要大得多，这样在锁存器上花的成本将是一个很庞大的数字。
因此在实际应用中的显示屏几乎都不采用这种设计，而采用另外一种称为动态扫描的显示方法。
动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行（比如32行）的同名列共用一套驱动器。
具体就16ｘ32的点阵来说，把所有同1行的发光管的阳极连在一起，把所有同1列的发光管的阴极连在一起（共阳极的接法），先送出对应第1列发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1列使其燃亮一定时间，然后熄灭；再送出第2列的数据并锁存，然后选通第2列使其燃亮相同的时间，然后熄灭；以此类推，第32列之后，又重新燃亮第1列，反复轮回。
当这样轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就能够看到显示屏上稳定的图形了。
第二章系统硬件选择2.1 AT89C51单片机的结构AT89C51是一种带4KB闪烁可编程可擦除只读存储器(Flash Programmable and Erasable Read Only Memory，FPEROM)的低电压、高性能CMOS型8位微处理器，俗称单片机。
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LED点阵电子显示屏制作简单，安装方便，被广泛应用于各种公共场合，如汽车报站器、广告屏以及公告牌等。
本文介绍的是一种可用在值班室外等场合的公告牌的LED点阵电子显示屏设计。
公告内容随时可以更新，能够实时显示温度和日期时间，并具有自动亮度调节功能。
考虑到所需元器件的易购性，本设计使用了8×8的点阵发光管模块，组成16×64发光点阵，显示待定的中文、字符以及数字。
方案论证
1 点阵显示屏部分
方案一：串行方式显示。
这种方式可同时显示4个16×l6点阵汉字或8个16×8点阵的汉字、字符或数字。
点阵显示屏每个单元由16个8×8点阵LED显示模块、行信号选择译码器74HC138、驱动器74HC245、数据移位寄存器74HC595和行驱动器组成，如图1所示。
单元显示屏可以接收控制器(主控制)或上一级显示单元模块传输下来的数据信息和命令信息，并可将这些数据信息和命令信息不经任何变化地再传送到下一级显示模块单元中，因此显示屏可扩展至更多的显示单元，用于显示更多的内容。
图1 串行方式显示逻辑结构框图
此方案为点阵显示屏系统中比较常用的，所用器件也比较常用，容易买到。
但是它存在一个致命的缺点，就是刷新速度不够快。
如果要驱动64列点阵显示，
通用51单片机会比较吃力，出现比较严重的闪烁停滞现象。
此外，要实现文字的左右移动和调整移动速度等功能，都会给软件设计带来较多困难。
方案二：并行方式显示。
可以通过锁存器芯片来扩展IO口，达到控制LED 点阵的64个列线的目的。
方案中运用16片锁存器74HC573来组成8组双缓冲寄存器，驱动LED点阵的8组列线，用4/16译码器74HC595对LED点阵的16行进行扫描。
在送每一行的数据到LED点阵前，先把数据分别送到第一级的8个74HC573，然后再给第二级的8个74HC573送锁脉冲，数据一起输出到LED点阵列中，这样就避免了各行数据显示不同步问题。
由于并行数据传输速度比串行快，所以字符闪烁的问题得到较好地解决，文字左右移动也比较容易控制。
综上所述，本设计最终选择了这个方案。
2 显示屏控制部分
方案一：单机工作模式。
采用一个单片机控制实现所有功能，其中包括LED 点阵显示屏的刷新显示、模式设定、时间读取、温度检测，以及与上位机的通信等。
只用一个单片机控制点阵显示屏可以使电路大大减化，软件设计方面也容易实现。
但是，将所有功能集成在一起，一片AT89S52单片机处理能力是不够的。
此时，单片机的CPU内部资源已显不足，会导致系统功能欠佳，达不到较好的性能。
方案二：主从工作模式。
采用主从单片机工作方式来控制整个系统。
其中一个单片机用于控制LED点阵显示，另外一个单片机用于扩展键盘、串口与上位机通信、温度测量、时间读取等工作。
相对单机工作方式，主从工作模式的处理能力大大提高，并且分工明确，执行速度得到很大的提高。
虽然硬件电路以及软
件设计方面要求相对高了一些，更涉及到主从单片机通信问题。
但是，为了更好地实现各项性能指标，本设计采用了这种方案。
硬件
本系统硬件电路设计的整体框图如图2所示。
图2 LED点阵显示屏系统框图
1 系统主控器电路
系统主控器电路如图3所示，即为一单片机最小系统，外加扩展槽与一些功能电路，通过键盘扫描来确定工作模式以及完成相关操作。
还包括了时间芯片电路和温度检测电路，以及与上位机RS-232接口电路。
图3 主控器电路
本设计采用的DS1302是具有涓细电流充电能力的电路，主要特点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。
DS18B20是一线式数字温度传感器;温度测量范围为-55℃～+125℃;测温分辨率可达0.0625℃;其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生;多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。
以上特点使其非常适用于远距离多点温度检测系统。
2 点阵驱动与控制电路
该电路主要将单片机发送来的输出点阵数据，通过锁存器芯片扩展的I0口，来控制LED点阵的64个列线端。
本设计中用的是16片锁存器74HC573来组成8组双缓冲寄存器，驱动LED点阵的8组列线，用4/16译码器74HC595对LED点阵的16行进行扫描。
在送每一行的数据到LED点阵前，先把数据分别送到第一级的8个74HC573，然后再给第二级的8个74HC573送一个锁脉冲，将数据一起送到LED点阵的各列。
软件设计
本设计的软件流程如图4所示。
图4 LED点阵显示屏软件流程
电路仿真与测试
1 点阵显示屏的仿真与程序调试
Proteus7.2是一款比较常用的单片机仿真软件，许多仿真实例与实际电路非常相似。
为了尽可能确保实际电路能达到预期的效果，减少无用功，对许多电路模块的方案进行了仿真。
对点阵显示的处理与相应程序设计，配合使用
Proteus与Keil uvision2进行仿真，旨在改善提高整机系统的硬件与软件方案，提高系统运行效率与稳定性。
在点阵显示方式的方案选择上，通过不断修改程序与串行电路接法后发现串行方式很难实现字幕的右移功能，调整字幕移动的速度也不方便。
经过分析，决定试用并行方式显示，结果发现这种方式电路不算复杂，并且给程序设计带来很多便利，特别是便于实现字幕的左右移动与移动速度的设定。
本系统仿真电路如图5所示。
图5 Proteus仿真电路图
2 整机测试
把编译器生成的代码HEX文件下载到单片机Flash中，连接好各个模块，将LED点阵显示屏的功能逐一测试实现。
结束语
本设计所要求的显示汉字、字母和数字均已实现，并能控制文字的左右移动及速度。
同时，温度与日期时间可以实时显示，并且与上位机联机通信成功。
整
机系统的硬件制作简便，难点是软件设计。
本系统采用并行方式显示，并且采用主从单片机来控制整个系统，这样能够大大减化软件的编写难度，容易实现各项功能指标。