基于單片機(jī)的16x16點(diǎn)陣LED課件

基于單片機(jī)的16ｘ16點(diǎn)陣LED電子顯示屏的設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)的16x16點(diǎn)陣LEDLED電子顯示屏發(fā)展史

八十年代后，由于LED在發(fā)光波長(zhǎng)范圍和性能方面的提高，逐漸形成平板顯示產(chǎn)品即LED顯示屏。

LED顯示屏發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：

（1）1990年以前LED顯示屏的成長(zhǎng)形成時(shí)期。一方面，受LED材料器件的限制，另一方面，顯示屏控制技術(shù)基本上是通訊控制方式，客觀上影響了顯示效果。這一時(shí)期的LED顯示屏在國(guó)外應(yīng)用較廣，國(guó)內(nèi)很少，產(chǎn)品以紅、綠雙基色為主，控制方式為通訊控制，灰度等級(jí)為單點(diǎn)4級(jí)調(diào)灰，產(chǎn)品的成本比較高。

（2）1990-1995年，這一階段是LED顯示屏迅速發(fā)展的時(shí)期。LED顯示屏在LED材料和控制技術(shù)方面也不斷出現(xiàn)新的成果。藍(lán)色LED晶片研制成功，全彩色LED顯示屏進(jìn)入市場(chǎng)；電子計(jì)算機(jī)及微電子領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，在顯示屏控制技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)了視頻控制技術(shù)，顯示屏灰度等級(jí)實(shí)現(xiàn)16級(jí)灰度和64級(jí)灰度調(diào)灰，顯示屏的動(dòng)態(tài)顯示效果大大提高。這一階段，LED顯示屏在我國(guó)發(fā)展速度非常迅速，產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域涉及國(guó)民生活的諸多領(lǐng)域。

（3）1995年以來，LED顯示屏的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)總體穩(wěn)步提高產(chǎn)業(yè)格局調(diào)整完善的時(shí)期。LED顯示屏產(chǎn)業(yè)內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)加劇，形成了許多中小企業(yè)，產(chǎn)品價(jià)格大幅回落，應(yīng)用領(lǐng)域更為廣闊，產(chǎn)品出現(xiàn)了一系列新的問題，有關(guān)部門對(duì)LED顯示屏在質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)化等方面的發(fā)展予以重視并進(jìn)行了適當(dāng)?shù)囊?guī)范和引導(dǎo)，目前這方面的工作正在逐步深化。

基于單片機(jī)的16x16點(diǎn)陣LEDLED電子顯示屏應(yīng)用領(lǐng)域

LED顯示屏的應(yīng)用涉及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域，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(guó)內(nèi)LED顯示屏需求量的50%以上，目前仍為L(zhǎng)ED顯示屏的主要需求行業(yè)。上海證券交易所及全國(guó)上萬家證券、金融營(yíng)業(yè)機(jī)構(gòu)廣泛使用了LED顯示屏。

1990年，上海證券交易所正式成立，是我國(guó)內(nèi)地的第一家也是最大一家證券交易所?；趩纹瑱C(jī)的16x16點(diǎn)陣LED

（2）機(jī)場(chǎng)航班動(dòng)態(tài)信息顯示。民航機(jī)場(chǎng)建設(shè)對(duì)信息顯示的要求非常明確，LED顯示屏是航班信息顯示系統(tǒng)FIDS(Flight

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system)的首選產(chǎn)品。首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)航班動(dòng)態(tài)信息顯示屏基于單片機(jī)的16x16點(diǎn)陣LED（3）體育場(chǎng)館信息顯示。LED顯示屏已取代了傳統(tǒng)的燈泡及CRT顯示屏，在北京奧運(yùn)會(huì)期間大量采用了國(guó)產(chǎn)彩色視頻LED顯示屏，受到普遍好評(píng)。北京鳥巢體育館在開幕式時(shí)用了大量的大屏幕LED顯示器基于單片機(jī)的16x16點(diǎn)陣LED

以巨型卷軸慢慢拉開而從此開始了北京奧運(yùn)會(huì)開幕式的演出。這幅147米長(zhǎng)、27米寬的巨大LED屏幕，展現(xiàn)出了中國(guó)五千年歷史的長(zhǎng)卷。但許多人可能不知道，這一世界最大的地面全彩LED顯示屏，生產(chǎn)企業(yè)就來自石家莊基于單片機(jī)的16x16點(diǎn)陣LED（4）道路交通信息顯示。智能交通系統(tǒng)的興起，在城市交通、高速公路等領(lǐng)域，LED顯示屏作為可變情報(bào)板、限速標(biāo)志等，得到普遍采用?；趩纹瑱C(jī)的16x16點(diǎn)陣LED（5）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，國(guó)內(nèi)一些城市出現(xiàn)了集群LED顯示屏廣告系統(tǒng)。西安開元商城基于單片機(jī)的16x16點(diǎn)陣LED點(diǎn)陣LED漢字顯示屏設(shè)計(jì)的方案選擇

點(diǎn)陣式LED組成的漢字顯示屏在公共場(chǎng)所應(yīng)用非常廣泛。例如，車站發(fā)車時(shí)間提示、股票大廳中的股票價(jià)格顯示板、商場(chǎng)的活動(dòng)廣告欄、候機(jī)廳的起飛時(shí)間表。點(diǎn)陣顯示器的特點(diǎn)是可以按照需要的大小、形狀和顏色進(jìn)行組合，用單片機(jī)控制實(shí)行各種文字或圖型的變化，達(dá)到廣告宣傳和提示的目的（封面）。學(xué)生設(shè)計(jì)的是16ｘ16點(diǎn)陣LED電子漢字顯示屏，從理論上說，只要控制與組成這文字的各個(gè)點(diǎn)所在的位置相對(duì)應(yīng)的LED器件發(fā)光，就可以得到我們想要的顯示結(jié)果，這種同時(shí)控制各個(gè)發(fā)光點(diǎn)亮滅的方法稱為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示方式。若采用此方法用鎖存器數(shù)量很龐大?？紤]到經(jīng)濟(jì)原因，因此在實(shí)際應(yīng)用中的顯示屏幾乎都不采用這種設(shè)計(jì)，而采用另外一種稱為動(dòng)態(tài)掃描的顯示方法。動(dòng)態(tài)掃描的意思簡(jiǎn)單地說就是逐行輪流點(diǎn)亮，這樣掃描驅(qū)動(dòng)電路就可以實(shí)現(xiàn)多行（比如16行）的同名列共用一套驅(qū)動(dòng)器。具體就16ｘ16的點(diǎn)陣來說，把所有同1行的發(fā)光管的陽極連在一起，把所有同1列的發(fā)光管的陰極連在一起（共陽極的接法），先送出對(duì)應(yīng)第一行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第1行使其燃亮一定時(shí)間，然后熄滅；再送出第二行的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第2行使其燃亮相同的時(shí)間，然后熄滅；以此類推，第16行之后，又重新燃亮第1行，反復(fù)輪回。當(dāng)這樣輪回的速度足夠快，由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，就能夠看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形了。

基于單片機(jī)的16x16點(diǎn)陣LED

點(diǎn)陣式LED滾動(dòng)漢字顯示屏硬件電路設(shè)計(jì)框圖如下圖所示。電路包括單片機(jī)、電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、驅(qū)動(dòng)電路和LED點(diǎn)陣電路等。本設(shè)計(jì)的核心是利用單片機(jī)讀取顯示字型碼，通過驅(qū)動(dòng)電路對(duì)16×16LED點(diǎn)陣進(jìn)行動(dòng)態(tài)列掃描，以實(shí)現(xiàn)漢字的滾動(dòng)顯示。本設(shè)計(jì)選用的單片機(jī)為ATMEL公司的AT89C52，顯示屏采用16×16LED點(diǎn)陣。電源電路通過變壓整流元件為單片機(jī)和其他電路提供穩(wěn)定的+5V工作電壓。時(shí)鐘電路是單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，復(fù)位電路可在需要時(shí)，手動(dòng)使單片機(jī)程序計(jì)數(shù)器復(fù)位清零。通過陽極驅(qū)動(dòng)電路向16×16點(diǎn)陣送字型碼，本設(shè)計(jì)采用74LS273。通過陰極驅(qū)動(dòng)電路對(duì)16×16點(diǎn)陣進(jìn)行列掃描，本設(shè)計(jì)采用74HC138。

顯示屏電路實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)框圖

基于單片機(jī)的16x16點(diǎn)陣LED點(diǎn)陣LED漢字顯示屏設(shè)計(jì)的主要元器件介紹

AT89S52引腳結(jié)構(gòu)圖

1.At89s52

是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為嵌入式控制系統(tǒng)提供靈活、高效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。基于單片機(jī)的16x16點(diǎn)陣LED

74HC138管腳圖

2.

74HC138是一款高速CMOS器件，74HC138引腳兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。

74HC138譯碼器可接受3位二進(jìn)制加權(quán)地址輸入（A0,A1和A3），并當(dāng)使能時(shí)，提供8個(gè)互斥的低有效輸出（Y0至Y7）。74HC138特有3個(gè)使能輸入端：兩個(gè)低有效（E1和E2）和一個(gè)高有效（E3）。除非E1和E2置低且E3置高，否則74HC138將保持所有輸出為高。利用這種復(fù)合使能特性，僅需4片74HC138芯片和1個(gè)反相器，即可輕松實(shí)現(xiàn)并行擴(kuò)展，組合成為一個(gè)譯碼器。74HC138與74HC238邏輯功能一致，只不過74HC138為反相輸出。

74LS273內(nèi)部結(jié)構(gòu)

3.

74LS273是帶有清除端的8D觸發(fā)器，只有在清除端保持高電平時(shí)，才具有鎖存功能，鎖存控制端為11腳CLK，采用上升沿鎖存。CPU的ALE信號(hào)必須經(jīng)過反相器反相之后才能與74LS273的控制端CLK端相連。

74LS273是一種帶清除功能的8D觸發(fā)器，1D～8D為數(shù)據(jù)輸入端，1Q～8Q為數(shù)據(jù)輸出端，正脈沖觸發(fā)，低電平清除，常用作8位地址鎖存器?；趩纹瑱C(jī)的16x16點(diǎn)陣LED

4.

LED點(diǎn)陣模塊有16只引腳，8只為行8只為列，不按規(guī)律排列。8塊LED點(diǎn)陣模塊連接遵循的原則是：連接處在同一行的點(diǎn)陣模塊對(duì)應(yīng)的行的引腳，連接處在同一列的點(diǎn)陣模塊對(duì)應(yīng)的列的引腳。8ｘ8的點(diǎn)陣顯示屏的電路圖如下圖所示。8ｘ8LED等效電路

基于單片機(jī)的16x16點(diǎn)陣LED系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)

3.單片機(jī)的電源電路采用USB插口的1號(hào)和4號(hào)線（及靠邊的兩跳線），經(jīng)變壓器使220V交流電轉(zhuǎn)換為5V直流電如圖所示。雙USB口數(shù)據(jù)線

變壓器

基于單片機(jī)的16x16點(diǎn)陣LED

1.單片機(jī)的時(shí)鐘電路采用內(nèi)部振蕩方式，即在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器（或陶瓷諧振器）。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。內(nèi)部振蕩方式的外部電路如右圖所示。電容器C2，C3起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用,晶振頻率的典型值為12MHZ,相對(duì)于外部震蕩方式，內(nèi)部振蕩方式所得的時(shí)鐘情號(hào)比較穩(wěn)定，所以學(xué)生采用內(nèi)部振蕩方式。

12MHZ時(shí)鐘電路

2.單片機(jī)的復(fù)位電路采用上電開關(guān)復(fù)位電路，如右圖所示，當(dāng)單片機(jī)的復(fù)位引腳RST(RESET)出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。上電或開關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行當(dāng)中時(shí)，按下復(fù)位鍵后松開，由于電容C1的充電，使RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平。從而實(shí)現(xiàn)上電或開關(guān)復(fù)位的操作。上電開關(guān)復(fù)位

基于單片機(jī)的16x16點(diǎn)陣LED基于單片機(jī)的16x16點(diǎn)陣LED

基于單片機(jī)的16x16點(diǎn)陣LED

1.漢字的點(diǎn)陣字庫代碼獲取若依靠人工方法獲取漢字代碼是一件非常繁瑣的事情因此，經(jīng)常采用字庫軟件查找字符代碼，軟件打開后輸入漢字，點(diǎn)“檢取”，十六進(jìn)制數(shù)據(jù)的漢字代碼即可自動(dòng)生成，把所需要的豎排數(shù)據(jù)復(fù)制到程序中即可，如圖所示。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)的16x16點(diǎn)陣LED2.系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)

AT89C51單片機(jī)是8位機(jī)，每次只能送出8位數(shù)據(jù)，因此要向16×16點(diǎn)陣送出16行陽極驅(qū)動(dòng)，需要送兩次，或先送上8行，或先送下8行，為了能夠?qū)崿F(xiàn)每一列字型碼的完整顯示，采用74LS273進(jìn)行鎖存，否則會(huì)出現(xiàn)字型殘缺現(xiàn)象。根據(jù)設(shè)計(jì)要求并結(jié)合系統(tǒng)硬件電路圖的硬件連接進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，程序設(shè)計(jì)流程圖如圖所示。主程序流程圖

中斷服務(wù)程序流程圖

基于單片機(jī)的16x16點(diǎn)陣LED實(shí)物照片1

基于單片機(jī)的16x16點(diǎn)陣LED實(shí)物照片2

基于單片機(jī)的16x16點(diǎn)陣LED總結(jié)

一、在完成本次設(shè)計(jì)的