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16*16LED點陣顯示屏專業(yè)論文論文題目：16*16 LED 顯示屏 學(xué)院：信息工程學(xué)院 專業(yè)名稱：電子信息工程學(xué)院 班級 _ 學(xué)號：_ 姓名： 指導(dǎo)老師： 完成時間： 2012年8月24日 LED點陣顯示器摘要：本設(shè)計使用簡單單片機AT98S52作為主控制模塊，利用簡單的外圍電路來驅(qū)動16*16的點陣LED顯示屏。利用燒錄器可以很方便的實現(xiàn)單片機與PC機等外圍存儲設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸，并能利用軟件方便的進行顯示內(nèi)容的多樣變化，另一方面點陣顯示屏廣泛的應(yīng)用于醫(yī)院、機場、銀行等公共場所，使信息的發(fā)布全面進入動屏?xí)r代,所以本設(shè)計具有很強的現(xiàn)實應(yīng)用性。關(guān)鍵詞：點陣 LED 單片機 目 錄1 緒論 3 1.1 LED簡介3 1.2 LED簡介和構(gòu)成3 1.3 LED屏的分類4 1.3.1 顏色可以分為4 1.3.2按顯示器件分類5 1.3.3按顯示方式分類5 1.3.4按發(fā)光點直徑分類 6 1.3.5.按顯示方式分類62 LED點陣顯示屏7 2.1 LED顯示屏的提出7 2.2 LED顯示屏的需求7 2.3 LED顯示屏的開發(fā)環(huán)境8 2.3.1 顯示屏驅(qū)動電路的選擇 8 2.3.2 亮度連續(xù)可調(diào) 8 2.3.3 串行口的選擇 93 系統(tǒng)的具體設(shè)計與實現(xiàn)10 3.1 系統(tǒng)總框圖10 3.2 硬件條件 10 3.3 驅(qū)動部分11 3.3.1 LED顯示屏行驅(qū)動電路11 3.3.2 LED顯示屏列驅(qū)動電路 12 3.4 亮度連續(xù)可調(diào)13 3.5 刷新頻率的計算13 3.6 鍵盤 13 3.7 軟件方面14 3.7.1 主程序的流程圖14 3.7.2 按鍵程序15 3.7.3 行列的掃描 15 4 AT89S52部分程序碼165 測試、結(jié)果及分析17 5.1 基本功能 17 5.2 發(fā)揮部分功能17 5.3 其他發(fā)揮部分功能176 總結(jié)18致謝19參考文獻201 緒論1.1 概述 LED電子顯示屏是隨著計算機及相關(guān)的微電子光電子技術(shù)的迅猛發(fā)展而形成的一種新型信息顯示媒體。9它利用發(fā)光二極管構(gòu)成的點陣模塊或像素單元組成可變面積的顯示屏幕，以可靠性高、使用壽命長、環(huán)境適應(yīng)能力強、性能價格比高、使用成本低等特點，在短短的十來年中，迅速成長為平板顯示的主流產(chǎn)品，在信息顯示領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。51.2 LED簡介和構(gòu)成LED（Light Emitting Diode）即發(fā)光二極管是利用半導(dǎo)體的P-N結(jié)電致發(fā)光原理制成的一種半導(dǎo)體發(fā)光器件。9 LED具有亮度高、功耗小、壽命長、工作電壓低、易小型化等優(yōu)點。4近幾年來，它得到迅猛的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。從七十年代起，已有人開始用LED做為發(fā)光像素研制LED顯示器。隨著微機技術(shù)的發(fā)展和LED器件的成熟，LED 顯示屏也得到迅猛的發(fā)展。目前已研制出多種規(guī)格的LED屏，從色彩上講有單色、多色、全色顯示屏，從顯示尺寸上講，LED屏現(xiàn)已做到了數(shù)百平方米。4現(xiàn)已形成了一個新興的高科技產(chǎn)業(yè)。 最近，藍色、純綠色超高亮發(fā)光二極管相繼研制成功并已商品化，用LED制成室外大彩電已成為現(xiàn)實，它標(biāo)志著 LED顯示技術(shù)達到了一個新的高度。LED顯示屏是用發(fā)光二極管作顯示像素而構(gòu)成的顯示屏，受空間限制小，適合于幾平方米到幾百平方米的屏幕，在此范圍內(nèi)和其它幾種屏幕相比有較強優(yōu)勢，可表現(xiàn)文字、圖形、圖像、動畫和視頻，能較好地適應(yīng)各種使用環(huán)境。5LED顯示屏系統(tǒng)一般由微機、發(fā)送控制板、接收控制板、顯示屏屏體、穩(wěn)壓電源及金屬框架等部分構(gòu)成。5（1） 微機 微機主要用于大屏幕系統(tǒng)的操作和控制，體現(xiàn)在上層軟件部分。用來制作、編輯欲顯示的內(nèi)容，包括文字、圖像、表格，并設(shè)置各種節(jié)目的播放順序及畫面停留時間等。編輯完成后，微機用來運行播放制作好的內(nèi)容。微機播放時，內(nèi)容在微機的顯示器上顯示出來。 （2） 發(fā)送控制板該部分的作用主要是將微機上顯示的內(nèi)容采集下來，進行數(shù)據(jù)處理和變換，轉(zhuǎn)換成為大屏幕顯示所需要的數(shù)據(jù)格式，并將信號進行功率放大，以發(fā)送給遠處的大屏幕。（3）接收控制板 該部分的作用主要是將發(fā)送控制板發(fā)送來的數(shù)據(jù)接收下來并送到大屏上的相應(yīng)位置。 （4）顯示屏屏體 顯示屏屏體主要是由LED發(fā)光管矩陣和驅(qū)動電路構(gòu)成。它收到接收控制板送來的數(shù)據(jù)信號，驅(qū)動顯示屏正面LED發(fā)光管矩陣的亮滅，使大屏幕顯示出一幅幅畫面。1.3 LED屏的分類51.3.1 按顯示顏色可以分為單基色顯示屏:單一顏色（紅色或綠色）。圖1.1 單基色顯示屏雙基色顯示屏：紅和綠雙基色，256級灰度、可以顯示65536種顏色。圖1.2 雙基色顯示屏 全彩色顯示屏：紅、綠、藍三基色，256級灰度的全彩色顯示屏可以顯示一千六百多萬種顏色。1.3.2按顯示器件分類 LED數(shù)碼顯示屏：顯示器件為7段碼數(shù)碼管，適于制作時鐘屏、利率屏等，顯示數(shù)字的電子顯示屏。 LED點陣圖文顯示屏：顯示器件是由許多均勻排列的發(fā)光二極管組成的點陣顯示模塊，適于播放文字、圖像信息。 LED視頻顯示屏：顯示器件是由許多發(fā)光二極管組成，可以顯示視頻、動畫等各種視頻文件。 1.3.3按使用環(huán)境分類 室內(nèi)顯示屏：發(fā)光點較小，一般3mm-8mm，顯示面積一般幾至十幾平方米。室外顯示屏：面積一般幾十平方米至幾百平方米，亮度高，可在陽光下工作，具有防風(fēng)、防雨、防水功能1.3.4按發(fā)光點直徑分類 室內(nèi)屏：3mm、3.75mm、5mm即P7.62mm、8mm 室外屏：10mm、12mm、16mm、19mm、20mm、21mm、22mm、26mm 室外屏發(fā)光的基本單元為發(fā)光筒，發(fā)光筒的原理是將一組紅、綠、藍發(fā)光二極管封在一個塑料筒內(nèi)共同發(fā) 1.3.5.按顯示方式分類 有靜態(tài)、橫向滾動、垂直滾動和翻頁顯示等。單塊模塊控制驅(qū)動12塊（最多可控制24塊）8X8點陣，共16X48點陣（或32X48點陣），是單塊MAX7219（或PS7219、HD7279、ZLG7289及8279等類似LED顯示驅(qū)動模塊）3 LED顯示屏的技術(shù)2 LED點陣顯示屏2.1 LED顯示屏的提出LED顯示屏是八十年代后期在全球迅速發(fā)展起來的新型信息顯示媒體，它利用發(fā)光二極管構(gòu)成的點陣模塊或像素單元組成在面積顯示屏幕，以可靠性高、使用壽命長、環(huán)境適應(yīng)能力強、價格性能比高、使用成本低等特點，在短短的十來年中，迅速成長為平板顯示的主流產(chǎn)品，在信息顯示領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。2.2 LED顯示屏的需求分析 信息化社會的到來，促進了現(xiàn)代信息顯示技術(shù)的發(fā)展，形成了CRT、LCD、PDP、LED、EL、DLP等系列的信息顯示產(chǎn)品，縱觀各類顯示產(chǎn)品，各有其所長和適宜的市場應(yīng)用需求。隨著LED材料技術(shù)和工藝的提升，LED顯示屏以突出的優(yōu)勢成為平板顯示的主流產(chǎn)品之一，并在社會經(jīng)濟的許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，主要包括：（1）證券交易、金融信息顯示。 這一領(lǐng)域的LED顯示屏占到了前幾年國內(nèi)LED顯示屏需求量的50%以上，目前仍有較大的需求。（2）機場航班動態(tài)信息顯示。 民航機場建設(shè)對住處顯示的要求非常明確，LED顯示屏是航班住處顯示系統(tǒng)FIDS（Flight information Display system）的首選產(chǎn)品。（3） 港口、車站旅客引導(dǎo)信息顯示。 以LED顯示民間為主體的信息系統(tǒng)和廣播系統(tǒng)、列車到發(fā)揭示系統(tǒng)、列車到發(fā)揭示系統(tǒng)、票務(wù)信息系統(tǒng)等共同構(gòu)成客運樞紐的自動化系統(tǒng)，成為國內(nèi)火車站和港口技術(shù)發(fā)展和改造的重要內(nèi)容。（4） 體育場館信息顯示。 LED顯示屏作為比賽信息顯示和比賽實況播放的的主要手段已取代了傳統(tǒng)的燈光及CRT顯示屏，在現(xiàn)代化體育場館成為必備的比賽設(shè)施。（5） 道路交通信息顯示。 智能效通系統(tǒng)（ITS）的興起，在城市效通、高速公路等領(lǐng)域，LED顯示民間作為可變情報板、限速標(biāo)志等，得到普遍采用。 （6）調(diào)度指揮中心信息顯示。 電力調(diào)度、車輛動態(tài)跟蹤、車輛調(diào)高度管理等，也在逐步采用高密度的LED顯示屏。（7）郵政、電信、商場購物中心等服務(wù)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)宣傳及信息顯示。（8）廣告媒體新產(chǎn)品。 除單一大型戶內(nèi)、戶外顯示屏做為廣告媒體外，集群LED顯示屏廣告系統(tǒng)、列車LED顯示屏廣告發(fā)布系統(tǒng)等也已得到采用并正在推廣。（9） 演出和集會。 大型顯示屏越來越普遍的用于公共和政治目的的視頻直播，如在我國建國50周年大慶、世界各地的新千年慶典等重大節(jié)日中，大型顯示屏在播放實況和廣告信息發(fā)布方面發(fā)揮了卓越的作用。（10） 展覽會。 LED顯示大屏幕作為展覽組織者提供的重要服務(wù)內(nèi)容之一，向參展商提供有償服務(wù)，國外還有一些較大的LED大屏幕的專業(yè)性租賃公司，也有一些規(guī)模較大的制造商提供租賃服務(wù)。2.3 LED顯示屏的開發(fā)環(huán)境2.3.1 顯示屏驅(qū)動電路的選擇 方案一 在禁止使用專用的LED控制芯片的情況下采用通用芯片74LS595，其具有8位鎖存、串并移位寄存器和三態(tài)輸出，可以用它的鎖存功能實現(xiàn)硬件電路對數(shù)據(jù)的刷新。其特點是控制信號簡單，級聯(lián)方便，芯片數(shù)量少。 方案二 我們可以用移位寄存器74HC164和譯碼器74HC138配合三級管來實現(xiàn)LED點陣顯示的行列控制.但由于三極管需要量太大使電源超負荷，將導(dǎo)致屏幕暗亮。綜合考慮，我們采用方案一。2.3.2 亮度連續(xù)可調(diào) 方案一 通過在軟件中調(diào)節(jié)刷新頻率。刷新頻率高的時候,連續(xù)點亮的時間短,顯示屏亮度低,當(dāng)刷新頻率調(diào)低時,連續(xù)點亮的時間延長,顯示屏變亮。因此通過調(diào)節(jié)占空比來實現(xiàn)顯示屏亮度的調(diào)整。但是由于軟件調(diào)節(jié)亮度變化不連續(xù).不能實現(xiàn)連續(xù)的亮度調(diào)節(jié)。并且會出現(xiàn)閃爍。調(diào)節(jié)的效果不明顯。方案二 通過調(diào)節(jié)電位器來改變電壓,實現(xiàn)亮度的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)電位器實現(xiàn)線形電壓調(diào)整,從而控制三極管使顯示屏壓降發(fā)生改變。從而達到連續(xù)調(diào)節(jié)亮度的目的。電位器的調(diào)節(jié)范圍較大，因此用此方法來調(diào)節(jié)。 考綜合慮，我們采用方案二。圖2.1 簡單單片機處理框圖2.3.3 串行口的選擇方案一 采用RS485來進行長距離（1200M）的傳輸，RS-485總線通信模式由于具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、通信距離和數(shù)據(jù)傳輸速率適當(dāng)?shù)忍攸c而被廣泛應(yīng)用.2但RS485總線存在自適應(yīng)、自保護功能脆弱等缺點，如不注意一些細節(jié)的處理，常出現(xiàn)通信失敗甚至系統(tǒng)癱瘓等故障而且總線本身存在許多的局限性，效率低，實時性差，通信的可靠性低，應(yīng)用不靈活。方案二 采用MAX232來進行串行的傳輸, 用串行通訊的好處是簡單，抗干擾性強.由于本系統(tǒng)有寄存器,因此不需要遠距離傳輸,因此MAX232已經(jīng)足夠滿足要求。并且可直接和PC機接口，2不用外加協(xié)議轉(zhuǎn)換電路。綜上所述，方案二比較合理。3 系統(tǒng)的具體設(shè)計與實現(xiàn)3.1 系統(tǒng)總框圖圖3.1系統(tǒng)原理圖3.2 硬件條件 用常用的AT89S52控制。技術(shù)比較熟練，應(yīng)用廣泛，9現(xiàn)在的51系列技術(shù)硬件發(fā)展的也非常得快，也出現(xiàn)了許多功能非常強大的單片機，因此使用單片機可以實現(xiàn)要求的基本功能。 都是8051的內(nèi)核，只不過52的內(nèi)部資源比51稍多，8比如增加了一個16位的計數(shù)器T2，當(dāng)然相應(yīng)的特殊寄存器(SFR)也有了一點變化，另外52的內(nèi)存也從51的128字節(jié)提高到了256字節(jié)，ROM也從2K提高到4K，可以裝下更大的程序，但是若單從運算速度來講，由于二者都是8051的直系后代，基本上可以認為二者運算性能相同。1 考慮到內(nèi)存的增加對較復(fù)雜的程序帶來的好處，52的總體性能是要比51好不少的。1 另外S52比C51還增加了ISP功能，1就是在線可編程功能，這可是很有用的功能哦，首先是省去購買編程器的錢，另外，對于買不起仿真器或希望能板上調(diào)試（就是插在成品電路板上調(diào)試）的人來說十分有價值，你可以隨時更新插在電路板上的單片機的程序，十分方便。當(dāng)然S51也具備這一功能，C51和C52都不具備，不過他們也已經(jīng)停產(chǎn)了，7現(xiàn)在電子市場能買到的大都是S系列的。圖3.2 8*8點陣外觀及引腳圖 采用4個8*8LED顯示模塊，構(gòu)成16行*16列點陣顯示點陣顯示屏。4片8*8點陣LED顯示模塊利用總線形組成一個16*16的LED點陣，用于同時顯示1個1616點陣漢字或4個168點陣的字母字符或數(shù)字。4單元顯示屏可以接收來自控制器（主控制電路板）或上一級顯示單元模塊傳輸下來的數(shù)據(jù)信息和命令信息，并可將這些數(shù)據(jù)信息和命令信息不經(jīng)任何變化地再傳送到下一級顯示模塊單元中，因此顯示板可擴展至更多的顯示單元，用于顯示更多的顯示內(nèi)容。3.3 軟件部分3.3.1 LED顯示屏驅(qū)動電路4采用74HC154譯碼器。將從AT89S52里出來的列信號通過74HC154級聯(lián)而成的16位的信號輸出端連接到16*16的點陣LED的輸入端，作為點陣的行驅(qū)動信號。從89S52輸出四個信號分別輸入到級聯(lián)的74HC154譯碼器，2然后輸出16位行信號，經(jīng)過16個200歐姆的電阻，再輸入到16個PNP（8550）三極管的B極來進行對行信號的放大，其中所有的三極管的E極相連接+5V的電源，所有的C極接16個LED點陣的行型號引腳，得到的信號作為點陣LED 的行輸入信號。通過對154的四個輸入信號進行控制，改變行信號來控制二極管的亮、滅來顯示出所要求的字符、漢字。行驅(qū)動電路：每個LED管亮需要7mA的電流，那么64個同時亮就需要448mA的電流，所以我們要對列進行驅(qū)動，我們采用晶體管8550對列信號進行放大，使LED點陣能夠正常顯示。其驅(qū)動電路如下：圖3.3 74HC154行驅(qū)動線路圖3.3.2 LED顯示器列驅(qū)動電路4 此電路是由集成電路兩個級聯(lián)74HC595構(gòu)成的，它具有一個8位串入并出的移位寄存器，可以實現(xiàn)在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時，傳送下一行的列數(shù)據(jù)。圖3.4 74HC595列驅(qū)動線路圖3.4 亮度連續(xù)可調(diào)用一個200歐姆的電阻和8550的三極管組成，可以對LED的壓降進行調(diào)節(jié)，以到達連續(xù)改變亮度。5此是作為對亮度的調(diào)節(jié)的方法。3.5 刷新頻率的計算根據(jù)人眼的視覺的暫留特性，50HZ是適宜的刷新頻率，所以CPU的刷新頻率一般不低于60HZ，但是刷新頻率太高的話，會使顯示屏的亮度降低，所以刷新頻率有最高值要求，本設(shè)計最高刷新頻率為600HZ。1 3.6 鍵盤鍵盤是使用比較簡單的獨立式鍵盤，而且具有指示功能模塊電路圖如圖圖3.5 按鍵開關(guān)線路圖 鍵盤各項功能如下：顯示模式鍵：鍵可以模式選擇五種模式，預(yù)存漢字、預(yù)存符號、SD卡信息、時鐘和PC數(shù)據(jù)顯示。滾動模式鍵：可以控制二種滾動模式，在正常顯示模式下實現(xiàn)左、右滾動。循環(huán)模式鍵：可以控制定時循環(huán)模式。時間調(diào)整鍵：即時間設(shè)定鍵，在時鐘顯示模式下，可配合加減鍵循環(huán)設(shè)置時、分、秒。定時鍵：按下時，顯示當(dāng)前的循環(huán)間隔的時間，可利用加減鍵進行間隔控制調(diào)整。刷新頻率鍵：按下后，顯示刷新頻率，可利用加減鍵調(diào)整。滾動速度鍵：按下后可以顯示當(dāng)前的速度，利用加減鍵調(diào)節(jié)滾動速度。加、減鍵：配合其他鍵，在各種模式下，實現(xiàn)調(diào)整。復(fù)位鍵：復(fù)位系統(tǒng)。3.7 軟件方面本系統(tǒng)的顯示處理采用動態(tài)掃描法，而鍵盤處理采用查詢法并注意按鍵的消抖處理。整個程序可以分為鍵盤掃描、點陣行列的掃描、串口傳輸。3.7.1 主程序的流程圖開始初始化寄存器、變量、I/O 否是否按鍵按下？ 按鍵處理子程序模塊是 否是否收到串口命令？處理命令子程序模塊 是 3.7.2 按鍵程序本系統(tǒng)中的按鍵程序分為按鍵掃描子程序和按鍵功能執(zhí)行子程序。而且在按鍵中使用了定時器Time0來實現(xiàn)按鍵消抖的功能。清中斷按鍵掃描是否有鍵按下？計數(shù)器清0是 否 是計數(shù)器加1計數(shù)器是否大于10？ 否中斷結(jié)束置按鍵有效標(biāo)志3.7.3 行列的掃描 本系統(tǒng)中利用89S52來實現(xiàn)點陣顯示屏的行列的掃描，其軟件的流程圖如下圖清中斷送掃描行數(shù)據(jù)掃描當(dāng)前行行數(shù)加14 AT89S52部分主要程序代碼326 /以下程序為主函數(shù)/void main(void)SCON=0x00; /串口工作模式0：移位寄存器方式 TMOD=0x01; /定時器T0工作方式1：16位方式 TR0=1; /啟動定時器T0 P1=0x3f;/P1端口初值：允許接收，鎖存，顯示 IE=0x82;/允許定時器T0中斷 P2=0x00;/P2.0接無線電接收模塊中的第11腳(B鍵),P2.1接12腳(C鍵),P2.2接13腳(D鍵),初始化為沒有 /按鍵按下 while(1) if(P2&0x04) diyizhan();/即如果P2.2腳出現(xiàn)高電平,說明D鍵被按下,點陣顯示渝工三校院到了 else if(P2&0x02) dierzhan();/即如果P2.1腳出現(xiàn)高電平,說明C鍵被按下,點陣顯示渝工學(xué)院到了 else if(P2&0x01) disanzhan();/即如果P2.0腳出現(xiàn)高電平,說明B鍵被按下,點陣顯示優(yōu)惠區(qū)到了 /end while(1) delay(3000); for(i=0;i7;i+) /顯示效果：左跑馬 for(j=0;j2;j+) for(k=1;k9;k+) for(l=0;l16;l+) dispraml*BLKN=dispraml*BLKN7; dispraml*BLKN+1=dispraml*BLKN+1(8-k); 5 測試、結(jié)果及分析5.1基本功能表5.1要實現(xiàn)的功能測試的結(jié)果LED顯示實現(xiàn)了16*16的點陣顯示顯示屏無閃爍，亮度適中達到要求按鍵控制切換數(shù)字和字母實現(xiàn)了此功能能顯示特定漢字和字符能實現(xiàn)5.2 發(fā)揮部分功能表5.2功能是否實現(xiàn)？描述亮度連續(xù)可調(diào)實現(xiàn)滾屏顯示能實現(xiàn)左右滾屏預(yù)存信息能擴展到4組（每組漢字4個或8個字符）掉電保護實現(xiàn)5.3 其他發(fā)揮部分表5.3功能 是否實現(xiàn)？描述多字體顯示 實現(xiàn)，非預(yù)置信息可選兩種不同的字體滾屏顯示 實現(xiàn)了上下滾屏陰陽字 實現(xiàn)混合顯示 實現(xiàn)了字符漢字混合顯示循環(huán)實現(xiàn)了多條信息首尾相連，連續(xù)水平左滾動顯示6 總結(jié)本系統(tǒng)完成了LED點陣電子顯示屏和控制器的制作。經(jīng)調(diào)試，顯示屏的顯示亮度適中，并能實現(xiàn)持續(xù)可調(diào)，滾屏顯示和實時時間顯示。通過和PC