智能光技术基础实训 3

2026/04/17项目四单色LED点阵屏的制作与应用XXXCONTENTS目录01

任务一8×8单色LED点阵屏的认识与应用02

任务二32×16单色LED点阵屏的认识与应用03

任务三单色LED点阵屏的制作与应用法治融屏及点阵屏

法治融屏项目概况2019年12月司法部、全国普法办印发通知，2020年8月首批上线，目前已覆盖27个省份，可一键全国播控普法内容。

单色LED屏知识讲解重点讲解单色LED点阵屏相关知识，涵盖基本认识、制作、相关软件使用及程序调试内容。任务一8×8单色LED点阵屏的认识与应用01点阵屏基础介绍它是第一代LED显示屏，以单一颜色为基色，主打文字及简单图案显示，多用于通知、广告等场景。点阵屏编辑方式常规场景可通过控制软件编辑显示内容，特殊应用场合则需底层程序驱动实现特定动态显示。点阵屏学习任务以8×8单色LED点阵屏为载体，从电路结构、显示原理等方面开启显示屏认知学习。任务一8×8单色LED点阵屏的认识与应用任务内容点阵模块结构认知学习8×8单色LED点阵模块的组成结构，掌握其引脚排列方式。取模软件操作学习掌握8×8单色LED点阵取模软件的使用方法，为显示编程做准备。显示程序修改实操学习对8×8单色LED点阵显示程序进行修改，实现对应显示效果。知识：1．8×8单色LED点阵模块的结构

模块基础介绍8×8单色LED点阵模块是点阵屏基本单元，由64个LED封装成，有多种型号、尺寸及发光颜色。内部接法说明8×8单色LED点阵模块有共阳、共阴两种接法：2088AS为共阴，2088BS为共阳。知识：1．8×8单色LED点阵模块的结构

点阵模块结构原理8×8单色LED点阵模块内每个发光二极管均处于行线与列线的交叉点上，支持共阳接法控制点亮。

单点亮控制方法共阳接法下，对应行接高电平、对应列接低电平可点亮单个LED，以左上角LED为例需接通行H1与列L1对应电平。

整行整列点亮方式点亮整行需将对应行接高电平、所有列接低电平；点亮整列需将对应列接低电平、所有行接高电平。

全屏点亮控制规则将所有行控制引脚接高电平，所有列控制引脚接低电平，即可实现整个8×8点阵屏全部点亮。知识：1．8×8单色LED点阵模块的结构

引脚形式说明常用8×8单色LED点阵模块有两种引脚形式：16个引脚；或共18个引脚含2个空引脚NC，H表行、L表列。知识：2．8×8单色LED点阵显示原理

点阵驱动电路说明51单片机驱动电流有限，直接驱动8×8单色LED点阵亮度不足，单模块仅需行或列外接驱动电路即可正常显示点阵显示与扫描方式点阵的显示方式有静态和动态两种，扫描方式一般有行扫描和列扫描两种。知识：2．8×8单色LED点阵显示原理

共阳点阵编码原理介绍共阳接法的8×8单色LED点阵编码原理，以显示数字“0”为例展开说明。

行扫描显示编码采用行扫描静态显示“0”时，列代码依次为0x1C、0x22、0x22、0x22、0x22、0x22、0x22、0x1C。

列扫描显示编码采用列扫描显示“0”时，行代码依次为0xFF、0xFF、0x81、0x7E、0x7E、0x7E、0x81、0xFF。知识：3．8×8单色LED点阵显示电路简介点阵屏模块组成单色点阵屏模块含A、B两个8×8模块，C为32×16模块（由8个8×8模块组成），可按键切换显示并亮对应指示灯。8×8点阵电路构成8×8单色LED点阵显示电路以STC89C52RC-LQFP为主控，74HC138D连列，74HC595D连行驱动知识：3．8×8单色LED点阵显示电路简介

芯片说明

P2组引脚连接74HC138译码输入端实现8×8点阵B列扫描，P1组引脚控制电平实现点阵A、C列扫描。

74HC595芯片功能

该芯片具备8位移位寄存器、存储器、三态输出功能，可将串行数据转并行数据驱动点阵行扫描。知识：3．8×8单色LED点阵显示电路简介

电路组成分类标注（a）单片机主控电路（b）8×8单色LED点阵模块（c）74HC138与74HC595芯片连接电路实训：1．8×8单色LED点阵取模软件的认识与应用取模软件核心作用将数字、字母或图像转换成十六进制字模数据，供单片机程序调用，实现8×8单色LED点阵显示实训：1．8×8单色LED点阵取模软件的认识与应用取模软件基础设置打开8×8单色LED点阵取模软件，因用共阳连接模块，需设置为“H高L低有效”模式。字模数据获取步骤在点阵区域手动构造数字、字母或图形，点击对应按钮生成字模数据，复制到单片机程序的无符号字符数组中。软件应用优势说明该软件采用手动构图方式，能帮助使用者深入理解8×8单色LED点阵的构图原理。实训：2．8×8单色LED点阵程序的调试与修改点阵模块数据定义定义A、B模块的显示数据数组，涵盖字母、数字的点阵编码，同时完成芯片控制引脚、按键及LED灯的引脚定义。点阵显示子程序编写编写A、B模块的显示、延时及点阵驱动子程序，实现点阵数据的串行输入与并行输出，控制点阵逐行刷新显示。定时器与按键控制逻辑初始化定时器0以实现定时中断，编写按键扫描逻辑，通过按键标志位切换不同点阵模块的显示模式，控制对应LED灯状态。实训：2．8×8单色LED点阵程序的调试与修改字模库修改方法若要显示其他内容，可利用点阵取模软件生成字模库，修改程序中二维数组shuzi1[][]、shuzi2[][]的元素个数及内容。数字显示修改示例以显示数字0～5为例，可将字模库修改为对应6组8位十六进制代码的二维数组。点阵程序修改要求需结合所学知识，在8×8单色LED点阵子程序中按上述方法调整显示内容、字体及大小。实训

LED点阵显示展示给3×8×8单色LED点阵模块通5V电，供电正常后下载程序，复位按B键可循环显示0～5。任务二32×16单色LED点阵屏的认识与应用02任务二32×16单色LED点阵屏的认识与应用

不同点阵屏显示差异8×8单色LED点阵屏仅能显示数字、部分字母及简单汉字，无法呈现复杂汉字。

32×16点阵屏应用特点16×16单色LED点阵屏可显示单个完整复杂汉字，32×16款则能同时显示两个完整复杂汉字。知识目标1．了解32×16单色LED点阵屏的显示原理。2．熟悉32×16单色LED点阵屏的电路结构。技能目标1．掌握32×16单色LED点阵显示屏的C语言编程方法。2．掌握点阵取模软件的使用方法。任务目标任务内容知识LED点阵屏结构32×16单色LED点阵屏可由8块8×8或两块16×16单色LED点阵模块拼接而成点阵屏硬件构成32×16单色LED点阵屏硬件电路主要包含单片机主控电路、点阵模块、行列驱动电路。行列驱动控制方式显示屏行列由8个8位串行输入、并行输出的移位寄存器74HC595D进行驱动显示控制。知识：2．32×16单色LED点阵屏控制电路原理简介知识：2．32×16单色LED点阵屏控制电路原理简介

单片机主控电路单片机为核心，存经点阵取模软件转换的待显信息代码，运行时传数据给移位寄存器以驱动点阵模块显示

点阵显示模块32×16单色LED点阵屏由8个8×8单色LED点阵模块组成，分AH、BH行选控制引脚和AL、BL列选控制引脚。知识：2．32×16单色LED点阵屏控制电路原理简介74HC595引脚功能

含8位并行输出端Q0～Q7、串行输出端Q7'、串行输入端DS，主复位、移位锁存等控制引脚各有功能。知识：2．32×16单色LED点阵屏控制电路原理简介LED点阵驱动电路

32×16单色LED点阵行列驱动电路如图4-2-5所示，可结合移位寄存器实现屏体控制。取模软件及使用概述LED点阵屏常用取模软件PCtoLCD2002，打开后通过“选项”进入“字模选项”设置相关参数。实训：点阵取模软件PCtoLCD2002的使用实训：点阵取模软件PCtoLCD2002的使用点阵格式设置说明阴码、阳码对应扫描时高低电平输出显示规则，低电平行扫描时，阳码点亮目标LED，阴码点亮背景LED。取模方式选择解析含逐列式、逐行式、列行式和行列式四种，需匹配程序扫描方式，本次实训选定逐列式。各类取模方式规则以16×16像素文字为例，分别明确逐行、逐列、行列、列行四种取模方式的数据读取顺序。其他参数设置要点每行显示数据设为32，取模方向选顺向，即按先高位后低位的顺序读取数据。实训：点阵取模软件PCtoLCD2002的使用

字模生成与屏显操作输入字符后点“生成字模”获代码，替换至程序数组，下载程序后按C键，点阵屏将移动显示对应内容。点阵屏控制原理32×16单色LED点阵屏由8个74HC595移位寄存器芯片进行行列控制，通过动态扫描方式，由单片机控制行列选通实现字符和图案显示。数据传输指令说明单片机通过P3.4、P3.5及P3.6引脚与74HC595传递信息，通过定义相关引脚、变量及HC595_Write_Bit函数将变量ByteData的数据给到移位寄存器。实训：2．32×16单色LED点阵程序的设计与修改实训：2．32×16单色LED点阵程序的设计与修改点阵屏硬件构成32×16单色LED点阵屏含2个16×16模块，每个模块由4片移位寄存器芯片控制列与行显示。显示数据缓存定义定义缓存数组Scann[]、Mould[]，分别控制列点亮与行取模值，低电平亮灯或高电平亮灯各对应规则。实训：2．32×16单色LED点阵程序的设计与修改

列显示数据发送通过HC595_Write_Data_Drive函数向各模块的4片芯片依次发送列控制与行取模数据，锁存后实现列显示。

点阵屏熄灭控制调用HC595_Write_ClrData函数，向各芯片发送固定指令数据，完成点阵屏整屏熄灭操作。点阵屏显示控制逻辑单片机通过定时器中断控制移位寄存器，每1.25ms显示1列，以50帧帧率呈现完整画面，含定时器初始化与中断服务函数。汉字左移显示实现通过Move_Timer控制移动速度，将汉字数组内容移入缓存数组，循环移位实现左移效果，可切换显示状态。实训：2．32×16单色LED点阵程序的设计与修改实训：2．32×16单色LED点阵程序的设计与修改定时器参数配置细节设置系统晶振为11.0592MHz，按公式计算定时器初值，配置16位定时器模式并开启各级中断。数据缓存与传输机制开辟LED缓存空间，将缓存数据按列存入74HC595缓存，通过移位控制列选，调用函数完成芯片数据传输。实训：2．32×16单色LED点阵程序的设计与修改文字代码生成存储将需显示文字通过取模软件生成代码，存入数组Chines[WORD_LEN][32]，WORD_LEN代表显示文字数量。示例代码展示说明以“技行天下，能创未来”含符号共9字为例，给出对应9组32位的点阵显示代码内容。任务三单色LED点阵屏的制作与应用03任务三单色LED点阵屏的制作与应用01点阵屏核心优势8×8单色LED点阵屏具备体积小、硬件少、电路结构简单、易实现的突出优点。点阵屏学习价值可帮助电子爱好者了解点阵显示原理，认识单片机结构、原理及应用，提升单片机技术运用能力。02单片机系统特性依托单片机设计系统，既能实现所需功能，又能保障计数准确迅速，且电路简单、操作简便、通用性强。知识目标了解单片机AT89S51、驱动芯片74HC245的功能及引脚排列，知晓8×8单色LED点阵屏电路组成。技能目标掌握8×8单色LED点阵屏设计原理，学会用万能电路板制作它，掌握取模软件及显示程序编写方法任务目标任务内容

LED点阵屏设计制作2．单色点阵取模软件的使用及显示程序的编写。知识：单片机AT89S51简介引脚说明前置说明单片机AT89S51的外形及引脚排列如图4-3-1所示。电源类引脚说明VCC：供电电压（+5V）。GND：接地。通用I/O引脚说明P0：漏极开路8位双向I/O口，每引脚可接8TTL门电流；P1-P3：带内部上拉电阻的8位双向I/O口，可接及输出4TTL门电流。知识：单片机AT89S51简介RST引脚功能说明作为复位输入，连续高电平超两机器周期时单片机复位，还参与外部存储器访问、编程电源施加等操作。时钟电路引脚说明XTAL1为反向振荡器及内部时钟电路输入，XTAL2则是反向振荡器的输出端。存储器访问控制逻辑引脚电平高低决定访问内外部程序存储器，访问外部数据存储器时部分信号会消失。知识：驱动芯片74HC245简介驱动芯片应用场景当单片机或CPU总线端口负载超限时需加驱动芯片，这类芯片多用于大屏显示等消费类电子显示器电路。缓冲器的作用与选型为保护主控芯片，常在其并行接口与外部受控设备间加缓冲器，双向异步通信需选双向8路缓冲器。74HC245功能特性74HC245是方向可控的8路缓冲器，主要用于实现数据总线的双向异步通信，有对应的引脚排列及逻辑框图。知识：驱动芯片74HC245简介

01DIR引脚功能说明1号引脚DIR用于转换输入输出端口：高电平（1/H）时A入B出，低电平（0/L）时B入A出

02电源与使能端说明20号引脚为电源VCC，10号引脚为电源地GND；19号引脚为低电平有效使能端，控A/B端信号通断。

03信号端口功能说明该芯片2~9号为A端、11~18号为B端信号端口；DIR与使能端为0时，二者可切换输入输出。点阵系统构成概述8×8单色LED点阵系统由按键、复位、时钟、电源、点阵显示驱动及点阵显示器等部分组成。点阵系统电路呈现该系统有对应的组成框图（图4-3-3）电源电路8×8单色LED点阵电路由5V电源供电，按下自锁开关S1，指示灯亮，为主电路供电。知识：3．8×8单色LED点阵系统电路组成知识：3．8×8单色LED点阵系统电路组成

复位电路单片机启动运行时该复位电路自动使其复位进入初始状态；工作中按K3，也会复位重启。

按键电路单片机小系统中按键是常见输入方式，有直接连接和矩阵式连接两种，直接连接按键可调控显示速度。

驱动电路AT89S51单片机P0口经上拉电阻连74HC245的A端，其B端及P2口分别接8×8共阳点阵行、列控制引脚。实训：1．8×8单色LED点阵电路的设计与制作

实训器材8×8单色LED点阵电路套件、程序烧录器、万用表、钳、镊、螺丝刀、电烙铁套装及导线等。实训：1．8×8单色LE