目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1问题提出 (1)1.2课题背景 (3)1.3显示原理 (4)2 功能要求及方案论证 (6)2.1功能要求 (6)2.2显示模块方案论证 (6)2.3数据传输方案论证 (8)2.4点阵电子显示屏总体设计 (8)3.1单片机系统及外围电路 (9)3.2行驱动 (13)3.3列驱动 (13)3.4 显示控制电路 (15)4 PCB板的制作 (16)4.1 软件总体设计 (17)4.2 汉字点阵信息的获取 (17)4.3 汉字的固定显示以及左移的实现 (18)1 固定显示方式 (19)2 左移显示方式 (19)5 开发工具和性能分析 (20)5.1程序开发环境介绍 (20)5.2性能分析 (20)6工作成果介绍及系统拓展 (22)6.1工作成果介绍 (22)6.2点阵电子显示屏的拓展 (22)总结 (24)致谢....................................................................................... 错误!未定义书签。
参考文献 (25)附录1点阵显示原理图 (26)附录2程序 (27)附录3 16×16点阵元器件清单 (31)附录4 实物图 (33) (33)基于单片机的点阵电子显示屏设计摘要LED点阵显示屏是一种由多个独立的LED发光二极管封装而成的, 新兴的显示器件.LED 点阵电子显示屏可以显示数字或符号, 通常用来显示时间、速度、系统状态等。
本设计是由4个8×8点阵LED电子显示屏组成。
它介绍了以AT公司生产的40脚单片机AT89S51为核心的控制系统的LED点阵电子显示系统的动态设计和研发过程。
可以通过此芯片控制四个列驱动器74HC138和单片机P0口直接驱动行显示系统显示。
该电子显示屏可以显示各种文字或单色图像，全屏能显示1个汉字，采用的是4块8 x 8点阵LED显示模块来组成1个16x16点阵显示模式。
显示采用动态显示，使得图形或文字能够实现静止、移入移出等多种显示方式。
本文详细介绍了LED点阵显示的硬件设计思路、硬件电路各个部分的功能及原理、相应软件的程序设计，以及使用说明等关键词：AT89S51；单片机；LED；点阵显示；动态显示THE DESIGN OF DOT MATRIX DISPLAYBASED ON SINGLE CHIP MICROCOMPUTEAbstractLED dot matrix display is composed of a plurality of independent LED light emitting diode package together. New display device, LED dot matrix display can display numbers or symbols, usually used to display time, speed, the state of the system.This design is the design of 4 8 *8 dot matrix LED electronic display, screen. The design introduces the dynamic design and development control system produced by AT company of the 40 foot AT89S51 MCU as the core of the LED dot matrix display process. The chip control 4 row driver 74HC138 and SCM P0 port directly drive for screen display. The electronic screen can show all kinds of written monochromate images, full screen can display 1 Chinese characters, uses is 4piece of 8 x 8 dot matrix LED display modules to form 1 16x16 dot matrix display mode. Shows the dynamic display, the static graphic or text can be achieved,moved out of a variety of display.This paper introduces in detail the LED dot matrix display hardware design,hardware circuit of each part of the function and principle, the corresponding software program design, as well as the use and soKeywords：AT89S51；Single chip microcomputer; LED Dynamic display1 绪论1.1问题提出LED显示屏是在20世纪80年代在全世界快速发展起来的一种新型的信息显示载体，它采用发光二极管组成的点阵模块形成大面积显示屏幕，有可靠性高、使用寿命长久、环境适应能力强、性价比高等特点，快速成长为平板显示的主流产品之一，在广告牌、公共显示屏等许多信息显示领域得到了广泛的应用[1]。
LED（Light Emitting Diode），即发光二极管，是能够将电能转化为可见光的固态半导体元器件。
LED的核心是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极上，能将整个晶片被环氧树脂封装起来。
当电流流经导线作用到这个晶片的时候，电子就会被推向它的PN结的P区，在P区里电子跟空穴复合，之后就以光子的形式散发出能量，从而使LED发光。
LED发光灯可以分为单色、双色、三色发光灯、面发光灯、闪烁发光灯、电压型发光灯等许多种类型。
按照发光灯强度又可以划分为普通亮度发光灯、高亮度发光灯、超高亮度发光灯等。
LED显示屏（LED panel）是由半导体发光二极管组成的点阵模块显示屏幕，它是通过控制半导体发光二极管的亮灭情况来显示的，依据要显示的文字、图形、动画、视频等各种各样的信息来选择相应的发光二极管的亮与灭，从而能实现显示各种信息。
LED显示屏具有抗震抗冲击、光反应速度快、节能、发光效率高、使用寿命长久、组态灵活多变、色彩丰富和对室内室外环境适应能力强等特点，随着LED制造技术的不断改善，使其在全球得到了很大的推广，大量应用于大型剧场、商场、酒店的出口、入口和洗手间的标示牌等各种室内、户外显示屏[1]。
单片机自20世纪70年代问世以来，以极其高的性能价格比受到人们的重视和关注，所以应用很广，发展很快。
单片机的特点是体积小、集成度高、重量轻、抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。
正因为单片机有如此多的优点，因此其应用领域之广，几乎到了无孔不入的地步。
在我国，单片机已被广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪表、智能化家用电器、航空航天系统和和国防军事、尖端武器等各个方面。
我们可以开发利用单片机系统以获得很高的经济效益。
更重要的意义是单片机的应用改变了控制系统传统的设计思想和方法。
以前采用硬件电路实现的大部分控制功能，正在用单片机通过软件方法来实现。
这种以软件结合硬件或取代硬件并能提高系统性能的控制技术称为微控制技术[2]。
例如，本文所要论述的通过单片机来控制LED点阵显示。
LED因为具有种种优点,受到了重视。
这些优点是：亮度高、工作时电压低、功耗低、体积小、寿命长久、耐冲击和稳定。
LED有极大的发展前景，现在正朝着更高的亮度,耐气候、发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。
近年来，单片机已经成为科技领域的有力工具，人类社会生活的得力助手。
它的广泛应用，不仅仅体现在工业控制、机电应用、智能仪表、实时控制、航空航天、尖端武器等行业和领域的智能化、高精度化，而且在人类日常生活中也随处可见它的身影[6]。
单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是要求应用系统在芯片上的最优解决；所以，专用单片机的发展自然形成了SoC 化趋势。
随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有很大的发展。
所以，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器扩展到单片应用系统。
目前，单片机正朝着高性能和多种方向发展，其趋势将进一步向着CMOS 化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展，其功能也将越来越丰富，速度也越来越快，甚至有些方面并不逊于ARM 或DSP[2]。
随着LED显示屏在广告传媒领域逐渐崭露头角，其控制系统也如雨后春笋，层出不穷。
由于它的控制系统均是基于嵌入式微处理器开发，所以单片机在其中也占有一席之地[13]。
但是，由于LED显示屏控制较复杂，特别是对于显示特殊效果，如循环移动、覆盖霓虹灯效果，要求处理器运算速度快、执行效率高，所以很多控制卡生产厂家采用高端嵌入式系统进行设计。
这样做虽然能在一定程度上提高数据处理速度，但是并不能完全满足所有显示效果要求，而且开发和产品成本也会随之成倍增加，甚至由于其设计不当可能在显示时出现抖动、闪烁、重影等现象。
归根结底，LED显示屏控制卡的设计中硬件是一方面因素，同时还要考虑到显示数据组织方式，通过软硬件结合的方法才能设计出一款性价比较高的控制卡。
本论文提出基于普通51系列单片机实现LED显示屏控制的原理及方法[7]。
1.2课题背景点阵电子显示屏的发展经历了许多时期：第一个阶段是从20世纪90年代开始之后的5年，主要有单色和16级双色两种图文屏。
只能显示文字和简单图片，应用在车站、金融机构、邮局系统等公共场合，作为公共信息显示工具。
第2阶段是1995年到20世纪末，出现了64级、256级灰度的双基色视频显示屏。
视频控制技术、图像处理技术、光纤通信技术等新技术将LED显示屏推到了一个新的层次。
LED显示屏控制专用大规模集成电路芯片的技术也在此时由国内企业开发出来并得以应用[3]。
第3阶段从20世纪末开始，红、纯绿、纯蓝LED管大量进入中国，同时国内相关的科研单位进行了研发工作，用红、绿、蓝三原色LED生产的全彩色显示屏被大量应用，大量进入体育场馆、会展中心、广场等公共场合，从而使国内的大屏幕进入到全彩的时代。