单片机LED广告牌设计

1、LED字符广告显示控制器的设计【摘要】：LED点阵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。它具有发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对 室内外环境适应能力强等优点。 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。公告内容随时可以更新 ,本设计使用了 88 的点阵发光管模 块，组成 4 个 1616 发光点阵，显示待定的中文、字符以及数字。【关键词】： LED点阵 电子显示屏 驱动 一、系统功能的确定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。 具有显示 内容丰富、信息更改功能。本设计使用了 88的点阵发光管模块，组成

2、1616 发光点阵，显示待定的中文、字符以及数字 。本设计以 AT89C52单片机为核心， 采用串行传输、动态扫描技术，制作一款拥有 PC机通信功能的，模块化 LED多 功能显示屏。本系统采用单片机 AT89C52为 LED 显示屏的控制核心，系统主要包括 LED 驱动模块、数据存储模块、 PC 机通信模块等。下面对各模块的设计逐一进行论 证比较。2.1 LED 点阵电子显示屏的设计一般有两种方案： 方案一：采用可编程逻辑器件作为核心控制器产生 LED点阵的行、列驱动信 号。由于该系统不仅要实现信息的显示，还要其他发挥功能，这就要求需要，设 计多个接口电路，开发周期长，不易进一步扩展， 同时系

3、统的成本会急剧上升 （相 对于第二种方案）。因此，本设计并未采用这种方案。方案二：采用单片机系统来实现。 本系统的设计采用双单片机系统， 一个主 要用于完成多功能显示控制功能， 另一个主要用于实时时钟显示、 实时温度检测 显示、无线通讯以及其他的扩展发挥部分功能， 这样提供了充足的内部空间和更 多的外部接口； 同时由于安装和调试工作可以并行进行， 极大地缩短了总体设计 和制造的时间。2.2 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

4、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

5、方案。经过以上方案的确定， 系统主要由三大模块组成即 LED驱动模块、 数据存储 模块、列驱动器模块组成，框图如下：单 片 机 控 制 器1616 LED 点阵三、系统硬件的设计本字符显示器采用 AT89C52单片机作控制器， 12MHZ晶振， 1616 点阵共阳 LED显示器，其电路如下图所示。其中： K1为逐字显示， K2为向上滚动显示， P0作为字符数据输出口，P2为字符显示扫描输出口， 第31脚接电源，P1.0 P1.2 口分别接开关 K1、K2、 K, 改变电阻的大小可改变显示字符的亮度，驱动用 9012 三极管。 4个16*16点阵 LED显示器引脚图和控制电路结构图如下。19U1

6、U13G1_A23AG1_B22AG1_C21BU2:AU2:DU14:DP0.1/AD13938G11812348910113U14:FU15:A78 V70V606 V0 V7107404 74042 V7 V901312V9V301318XTAL2P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4X8X7U2:BU2:E10V10U15:BV31104 V11RSTP0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7X16X15X14XXX111342X11XX190U7U8121314159 V80 10V90 11V100 13V110 14V12015 V1316V14017V1504

7、V529P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10XX1154130U14:EU14:CV606 V6V1920 8 V127404P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15U14:AU15:DG1_AG1 BP1.0/T2V1402 V1412V15G1 D4P1.1/T2EXP1.2P1.3P1.4P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT110SER11SRCK12XX1110P1.5P1.6P1.7X212X211115X012X132X243X345X465X567X687X791S7Q Q Q Q Q Q 7QU551

8、9X0011X1211X2231X3413X4541X5561X6716X7U5 Q Q Q Q Q Q Q Q 74HC59592S7QU101215X0Q74HC595212X1232X2324X3245X4256X5276X6278X739S7 U112591X01120X12211X22213X34312XQ Q Q Q Q Q Q 7Q U11 Q Q Q Q 74HC595_PC_HS SD 11SKRC41SER_TSRM EOKRCLSRRC NGD_PC_PC_HS SD_TSCRM1SKCR 11S1KCR1LSCRREOSH31GND11KCRSSD TSRM EO14

9、12L10R 31DN2S KRCCRS NG_HSD_TCSDS11KSRC431S21KCR1H812H3H4H6141215H6H977H8H53 U3:B9H01H86114111H 1221H U3:ANE7U44H:CA244NEU3:B74HC244NEU3:A74HC2441 20V14V 26V 83V91114315VV561V 717V1 2 489 VV610V 811VNEQ Q Q Q 7QU1274HC595RMEO0L1SRRC13NGD31H174H 155H 163HU1974HC595P3.5/T1U2074HC59519 1211V 1331V 1514

10、V 7151V11SKRC414S21KCR01LSCRR13NDG1415X0142X1423X2344X3445X4654X5476X6847X779S11KCRSS KRC LSRCR0 1 2 3 4 5X01104X11142X23124X34341X45144X51456X60Q 1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q7Q_PC_PCH S_RES DTSMOU2174HC5950Q 1Q 2Q 3Q 4Q 5Q 6QSH SDTCSU4:B74HC244U2274HC5950L1SRRC13NGDH1H2四、系统软件的设计软件是该 LED显示屏控制系统的重要组成部分， 在系统的软件设计中我

11、们也 才用了模块化设计， 将系统的各部分功能编写成子模块的形式， 这样增强了系统 软件的可读性和可移植性。4.1 主程序的设计单片机 89C52的主要功能就是实现 LED显示屏上字样的移位、 显示、数据的 读取等功能。 它是利用串行传输的方式， 控制电路可以用一根信号线， 将列数按 顺序传往列驱动器。在主程序设计上，设置了帧扫描结束标志，并对端口 P1.6 设置为串行寄存器输入 /输出端控制位，使用 T0作为 16位定时器，进行行扫描 用，还设置了 T0中断允许。在串行口传送数据时， 采用了 0 方式传送显示字节。 在刚开始显示时为黑屏， 并且显示时间为 1.5s ，然后再逐排向上显示， 每次

12、为 4 个，而后滚动向上显示，每次也为 4 个。如下图是该设计的主程序流程图：4.2 键扫描程序的设计利用键扫描程序代替显示程序中的 1ms延时程序，即为了按键的快速响应， 又可以提高动态显示的扫描频率， 减少文字显示时的闪烁现象。 逐字显示及向上 滚动显示方式时显示电路的显示驱动流程图如下：五、系统调试根据系统设计方案， 本系统的调试共分为三大部分： 硬件调试， 软件调试和 软硬件联调。 由于在系统设计中采用模块设计法， 所以方便对各电路模块功能进 行逐级测试，最后将各模块组合后进行整体测试。5.1 、硬件介绍对各个模块的功能进行调试，主要调试各模块能否实现指定的功能。5.2 、软件调试软件

13、调试采用单片机仿真器 WAVE6000及L 微机，将编好的程序进行调试， 主 要是检查语法错误。 将编好的程序进行 WAVE6000及L 微机编译， 并且将正确的源 代码利用 STC软件导入到芯片中，并且成功。5.3 、硬件软件联调将调试好的硬件和软件进行联调， 主要调试系统的实现功能， 由于我们手上 的电路板的显示不是 4 个 16 16LED显示，故结果很难看清。5.4 、 测试结果此次系统设计结果较好， LED 显示屏能很好的显示信息。 LED显示屏由 16 块 8*8 的 LED小模块组成， 整个显示屏可以显示四个 16*16 的汉字，汉字从下到 上移动显示，显示亮度也正好。六、指标测试6.1 测试仪器1、单片机仿真器WAVE60002、烧写器GF21003、芯片89C524、4个 1616LED显示器仿真电路6.2 指标测试将编好的程序进行 WAVE6000L及微机编译，并且将正确的源代码利用 STC 软件导入到芯片中，并且成功。并且能够完整的显示预设好的字符，按下K1 为逐字显示，还可以调节亮度。七、结论我们制作的这套 LED 点阵电子显示屏系统不仅完成了题目要求的基本功能 和发挥功能。本系统以 89C52芯片为核心部件， 最终完成了课程设计中要求的各 项任务，包括可以控制点阵显示屏实