LED点阵显示屏的设计与制作毕业论文.doc

LED点阵显示屏的设计与制作摘 要 ： 本文利用AT89C52单片机系统作为主控制器提出了一种64*32LED点阵显示屏的实现方案。硬件电路主要包括了LED点阵显示模块、主控电路、扫描驱动电路、复位电路、时钟电路等部分，采用动态显示，能够实现数字、字母、汉字等预存信息的切换显示，同时还可以实现信息的定时循环、上下左右滚屏、LED显示亮度连续可调等功能。关键词：LED点阵显示模块；AT89C52单片机；动态显示System design and make of LED dot matrix displayZhang xiao mei(Hunan City University, 413000, China)Abstract ： AT89C52 single-chip microcomputer system using as a main controller 32 * 64LED lattice realization of the program screen. Hardware circuit includes a LED dot matrix display module, control circuit, scan driver circuit, reset circuit, clock circuit, such as part of a dynamic display that can achieve the numbers, letters, Chinese characters, such as switching the display of information stored, but also can be achieved information regularly cycle up and down scroll around, LED display features such as continuously adjustable brightness. KeyWords: LED dot matrix display module; AT89C52 single-chip microcomputer; dynamic display引言随着电子技术的发展，人们正处于一个信息时代，每天都要通过电视、广播、通信、互联网等多种媒体获取大量的信息。各种传播信息的电子技术产品应运而生，家电、数码相机、电子计算机等，可谓琳琅满目。而计算机的普及更是为人们提供了良好的交流平台。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。它利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成可变面积的显示屏幕，以可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、性能价格比高特点，在短短的十来年中，迅速成长为平板显示的主流产品3。使用场所涉及到证券市场、银行、机场、车站、商场等等，包括北京奥运会开幕式上的“巨幅画卷”也使用了巨大的LED显示屏。LED屏以其使用寿命长、环境适应能力强、亮度高、可视角大等优点受到用户的青睐7。LED产品拥有广阔的市场前景勿庸置疑，尤其是在照明领域。如果LED光源广泛应用于照明领域将是人类照明史上的一场革命。但受技术等因素的制约目前还不能广泛推广。现在应用于灯饰亮化领域的LED产品比较多，如LED护栏灯、LED草坪灯、LED射灯、LED水底灯、LED地埋灯等。之所以应用越来越广泛与LED光源本身的优点是分不开的6。 本文设计的是以单片机AT89C52为控制器的64*32LED点阵显示屏，文中阐述了LED点阵显示原理，显示屏的硬件设计电路图和软件的设计程序。1 LED显示的基本原理为了更好的理解LED显示， 我们先阐述点阵显示的基本原理。以汉字为例,一个国标汉字是由16*16即256个点（像素）来构成的，显示一个汉字该亮哪些点这些复杂的工作都交给取模软件来完成，同时，取模软件也负责把要显示的汉字转化成程序中要用到的显示代码，代码以一定的规律表征了该亮的点（一般用“1”表示）与不该亮的点（一般用“0”表示），一共256位。单片机负责将这些代码一段一段有规律地送到LED屏，比如第一次输出表示第1列的16位代码点亮第1列、紧接着再输出16位代码去点亮第2列直到点亮第16列然后再重新点亮第1列，如此循环，就完成了这个汉字的显示。单片机输出的速度足够快时，由于视觉暂留现象使得人眼在同一时刻感受到了这16列输出的信息，也就是看到了这个汉字。由于AT89C52单片机是8位总线结构，一次不能输出16位代码以显示完整的一列，这样我们把一个字拆分为上下两部分，一次送8位，一共送32次，这样同样完成了一个汉字的显示。事实上这个汉字区域也可以是在256象素范围内的任何图形10。2 系统计设方案总体设计主要分为两大部分，系统硬件部分设计和软件部分设计。硬件电路大致上可以分成单片机系统及外围电路、LED点阵显示模块、列驱动电路和行驱动电路四部分。系统方框图如图二： 图2.1 系统方框图3 硬件电路设计本设计采用32块8*8LED点阵显示块制作成64*32LED点阵显示屏，单元显示屏可以接收来自控制器（主控制电路板）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1，因此可以根据实际需要将显示板可扩展至更多的显示单元，用于显示更多的显示内容。3.1 主控电路设计单片机采用89C52芯片，单片机的串口与列驱动器74HC595相连，用来送显示数据。P2口低4位与四-十六译码器74LS154相连，送出行选信号， P0和P1空着，在有必要时可以扩展系统的ROM和RAM。采用上电按钮复位电路，按下开关一定时间就能使RST端为高电平，从而使单片机工作2，如图3.1所示： 图3.1主控电路图3.2 显示驱动模采用扫描方式进行显示时，每行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个列驱动器。由行译码器给出的行选通信号，从第一行开始，按顺序依次对个行进行扫描。根据各列锁存的数据，确定相应的列驱动器是否将该列与电源的另一端接通，接通的列，就在该行该列点燃相应LED，未接通的列所对应的LED熄灭。当一行的扫描持续时间结束后，下一行又以同样的方法进行显示。全部各行都扫描一遍后，又从第一行开始进行下一个周期的扫描。只要一个扫描周期时间比人眼1/25秒的暂留时间短，就感觉不出闪烁8。3.2.1 行驱动电路 如图3.3所示：行扫描驱动电路基本由74LS123双重触发器、74LS154译码器以及门电路11组成。行地址译码电路的基本工作方法是通过两片4-16线译码器74LS154产生32个行选信号，经驱动后控制行驱动板的工作3。一条行线要带动64列的LED进行显示，按每一个LED器件20mA电流计算, 64个LED同时发光时需要1280mA电流,选用三极管8550作为驱动管驱动。由于采用动态扫描的方式，所以需要采用74LS123触发器。 图3.3 行驱动电路图3.2.2 列驱动电路硬件具体采用74HC595移位寄存器4，其具有一个8bit串入并出的移位寄存器和一个8bit输出锁存器结构，而且移位寄存器和输出锁存器的控制是各自独立的，对于列数据准备来说，其能够实现串入并出的移位功能，对于列数据的显示来说，具有并行锁存的功能。这样本行已经准备好的数据打入并行锁存器进行显示时，串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。列驱动电路如下图每块芯片可驱动8个发光二极管，因此本设计中64*32LED模块单元列驱动需要8块74HC595级联5。如图3.4所示， 图3.4 列驱动电路图由74HC595组成的列驱动器中，第一片列驱动器的SER端连接单片机输出的串行列显示数据，其QH端连接下一片的SER端，各片相应的SRCLK、E、RCLK端分别并联，作为统一的串行数据移位信号、串行数据清除信号和输出锁存器打入信号。这样的结构，使得串行移位能把显示数据依次输入到相应移位寄存器输出端，移位过程结束后，控制器输出RCLK打入信号，各列显示数据一起打入相应的输出锁存器，通过选通相应的行，该行的各列就按照显示数据的要求进行显示。4主要器件介绍4.1 AT89C52如图4.1所示的是ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机AT89C52，片内8k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高速度、非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器（CPU）和FLASH存储单元，功能强大AT89C529单片机适合许多较为复杂控制应用场合。其主要性能参数：1）与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容；2）8字节可重擦写FLASH闪速存储器；3）1000次擦写周期；4）全静态操作：0Hz-24MHz； 5）2568字节内部RAM；6）三级加密程序存储器；7）32个可编程I/O口线；8）3个16位定时/计数器； 9）8个中断源； 图4.1 AT89C524.2 74HC59574HC595引脚功能如下 1）SI:数据输入, 接P3.7口 2）SCK:移位时钟,上升沿有效,接P3.6口 3）RCK:锁存时钟, 上升沿有效, 图4.2 74HC595 4）G：三态门开放，低为开放，高为高阻，接VSS 5）SCLK：总清零，低为全输出零，接VDD 6）QH：去下一级芯片连接 5 系统软件设计5.1 程序设计流程图如下列图4.3所示，软件程序主要由开始、初始化、程序组成。 图4.3 程序流程图5.2 显示程序下面的程序做了两个汉字的显示，程序清单如下： ORG 0000H LJMP START ORG 0030HSTART: MOV SCON，#00H ；设置串行口方式0工作 CLR TI MOV P2，#F0H ；清除行扫描信号D4: MOV 20H，#00H ；储存取码指针 MOV R2，#0FFH ；储存扫描指针 MOV DPTR，#TABLE ；取代码储存首地址 MOV 23H，DPH MOV 24H，DPL D3: MOV R6，#16H ；每字16行 D2: MOV R5，#04H ；每行字4个 MOV DPH，23H MOV DPL，24HL7: MOV R1，20H L6: MOV A，R1 MOVC A,A+DPTR ；取码 CPL A ；取反 MOV SBUF,A ；通过串口发送数据 INC R1 L1: JNB TI,L1 ；是否传送完毕 CLR TI ；清零TI MOV A，R1 MOVC，A,A+DPTR ；取下一个代码 CPL A MOV SBUF, A INC R1 L2: JNB TI, L2 CLR TI LCALL DIS ；取完二个字节后地址指针加32准备 ；取下一字的前两码 DJNZ R5,05 ；4个的前两码是否取完 MOV P2, R2 CLR P2.7 ；取完输出锁存信号进行锁存 INC 20H INC 20H ；取第一行字和三四码 DEC R2 ；调整行扫描指针 DJNZ R6,D2 ；一行字是否取完 MOV A,#32 ；取完则调整地址指针准备 ； 取下一字的代码 MOV B, #16 MUL AB ADD A, 24H MOV 24H, A MOV A, B ADDC A, 23H MOV 23H, A CJNE R2,#7FH,D3 ；一屏是否显示完毕,是则从新显示 ；否则继续 LJMP D4DIS: MOV A, #32 ADD A, DPL MOV DPL, A MOV A, DPH ADDC A, #00H MOV DPH, A RETTABLE：04H，00H，04H，02H，04H，02H，04H，04H 04H，08H，04H，30H，05H，0C0H，0FEH，00H 05H，80H，04H，60H，04H，10H，04H，08H 04H，04H，0CH，06H，04H，04H，00H，00H ； “大”字的显示代码 08H,20H,06H, 30H, 04H 40H, 3FH,F8H,21H ,08H, 3FH,F8H, 21H, 08H, 21H, 08H, 3FH, F8H,21H, 08H, 01H, 00H, 0FFH,FEH01H, 00H, 01H, 00H, 01H, 00H, 01H, 00H ；“单”字的显示代码 END结束语本文设计的点阵LED显示屏控制系统以AT89C52单片机为基础，采用动态显示，可实现汉字、字符及数字等内容的显示，可以随时更新显示的内容，使用起来非常方便，可直接运用于实际场合。对于其他应用的实际要求，系统是否需要更新以及现有设计是否能够满足要求都有待于进一步的研究，更先进的控制系统以及更完美的传输通讯技术有待于进一步的探索。参考文献1 杨恢先，黄辉先 。单片机原理及应用技术M北京:人民邮电出版社,2007，(11)：180-1832 彭楚武。微机原理与接口技术M湖南:湖南大学出版社,2004,(9)