西安邮电大学开发性实验结题报告学院：电子工程学院班级：光信1201 姓名：袁云飞学号：******** 班级：光信1201 姓名：赵晓伟学号：******** 班级：光信1201 姓名：陶鹏江学号：********237团队2014年3月30日16 32点阵LED电子显示屏摘要：本设计是一16×32点阵LED电子显示屏的设计。

整机以美国ATMEL 公司生产的40脚单片机AT89C52为核心，介绍了以它为控制系统的LED点阵电子显示屏的动态设计和开发过程。

通过该芯片控制两个行驱动器74HC573和四个列驱动器74HC573来驱动显示屏显示。

该电子显示屏可以显示各种文字或单色图像，全屏采用8块8×8点阵LED显示模块来组成16×32点阵显示模式。

文中详细介绍了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。

单片机控制系统程序采用单片机C语言进行编辑，通过编程控制各显示点对应LED阳极和阴极端的电平，就可以有效的控制各显示点的亮灭。

LED显示以其组构方式灵活、显示稳定、功耗低、寿命长、技术成熟、成本低廉等特点得到广泛的应用。

关键词：AT89C51单片机；LED；点阵显示；动态显示；C语言。

一绪论LED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。

并广泛的应用于公交汽车，码头，商店，学校和银行等公共场合的信息发布和广告宣传。

LED显示屏经历了从单色，双色图文显示屏到现在的全彩色视频显示屏的发展过程，自20世纪八十年代开始，LED显示屏的应用领域已经遍布交通、电信、教育、证券、广告宣传等各方面。

1 LED点阵显示屏概述LED点阵显示屏的构成型式有多种，其中典型的有两种。

一种把所需展示的广告信息烧写固化到EPROM芯片内，能进行固定内容的多幅汉字显示，称为单显示型；另一种在机内设置了字库、程序库，具有程序编制能力，能进行内容可变的多幅汉字显示，称可编程序型。

目前，国内的LED点阵显示屏大部分是单显示型，其显示的内容相对较少，显示花样较单一。

一般在产品出厂时，显示内容就已写入显示屏控制系统中的EPROM芯片内，当需要更换显示内容时就非常困难，这样使该类型的显示屏使用范围受到了限制。

国内的另一种LED显示屏——可编程序型LED显示屏，虽然增加了显示屏系统的编程能力，显示内容和显示花样都有所增加，但也存在着更换显示内容不便的缺点。

随着社会经济的迅速发展，如今的广告牌都存在着显示内容丰富、信息量大、信息更换速度快等特点。

因此传统的LED显示屏控制系统已经越来越不能满足现代广告宣传业的需要。

而利用PC机通信技术控制LED显示屏，则具有显示内容丰富，信息更换灵活等优点。

2 LED显示屏控制技术状况显示屏的控制系统包括输入接口电路、信号控制、转换和数字化处理电路及输出接口电路等，涉及的具体技术很多，其关键技术包括串行传输与并行传输技术、动态扫描与静态锁存技术、自动检测及远程控制技术等。

二系统总体设计方案1 需要实现的功能设计一个室内用16×32点阵LED图文显示屏，要求在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形或文字应稳定、清晰无串扰。

图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式。

2 LED显示特点从理论上说，不论显示图形还是文字，都是控制与组成这些图形或文字的各个点所在位置相对应的LED器件发光。

通常事先把需要显示的图形文字转换成点阵图形，再按照显示控制的要求以一定的格式形成显示数据。

对于只控制通断的图文显示屏来说，每个LED发光器件占据数据中的1位（1bit），在需要该LED 器件发光的数据中相应的位填1，否则填0。

当然，根据控制电路的安排，相反的定义同样是可行的。

这样依照所需显示的图形文字，按显示屏的各行各列逐点填写显示数据，就可以构成一个显示数据文件。

显示图形的数据文件，其格式相对自由，只要能够满足显示控制的要求即可。

文字的点阵格式比较规范，可以采用现行计算机通用的字库字模。

组成一个字的点阵，其大小也可以有16×16、24×24、32×32、48×48等不同规格。

汉字的点阵结构相应的显示数据是用16进制格式以字节为单位表示的。

用点阵方式构成图形或文字，是非常灵活的，可以根据需要任意组合和变化，只要设计好合适的数据文件，就可以得到满意的显示效果。

因而采用点阵式图文显示屏显示经常需要变化的信息，是非常有效的。

点阵显示方式适应信息变化的优点，是以点阵显示器的价格和其复杂的控制电路为代价的。

点阵显示器在整个显示单元的所有位置上都布置了LED器件，而像数码管一类的显示器件只在需要发光的七段位置上布置LED器件，其它位置是空白的。

因此，点阵显示器在相同面积情况下，价格要贵些。

但是，数码管可显示的信息有限，只有0～9或单个的英文字符，由于组合形成的字符不多，所以其显示数据和控制电路都比较简单。

点阵显示器则不然，它要对点阵上全部LED进行控制，并能生成所有可能显示的图形文字，其显示数据和控制电路自然要复杂得多。

3设计方案论证：3.1显示模式方案为了吸引观众增强显示效果，可以有多种显示模式，最简单的显示模式是静态显示。

这里所说的“静态显示模式”不同于静态驱动方式。

与静态显示模式相对应，就有各种动态显示模式，它们所显示的图文都是能够动的。

按照图文运动的特点又可以分为闪烁、平移、旋转、缩放等多种显示模式。

产生不同显示模式的方法，并不意味着一定要重新编写显示数据，可以通过一定的算法从原来的显示数据直接生成。

例如，按顺序调整行号，可以使显示图文产生上下平移；而顺序调整列显示数据的位置，就可以达到左右平移的目的；同时调整行列顺序，就能得到对角线平移的效果。

其它模式的数据刷新，也可找到相应的算法。

不过当算法太复杂，太浪费时间的话，也可以考虑预先生成刷新数据，存储备用。

刷新的时间控制，要考虑运动图形文字的显示效果。

刷新太慢，动感不显著；刷新太快了，中间过程看不清。

一般刷新周期可控制在几十毫秒范围之内。

动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行（比如16行）的同名列共用一套列驱动器，每行有一个行驱动器，具体就16×32的点阵来说，把所有同一行的发光管的阳极连在一起，把所有同一列的发光管的阴极连在一起（共阳的接法），由行译码器给出的行选通信号，从第一行开始，按顺序依次对各行进行扫描(把该行与电源的一端接通)。

另一方面，根据各列锁存的数据，确定相应的列驱动器是否将该列与电源的另一端接通。

接通的列，就在该行该列燃亮相应的LED；未接通的列所对应的LED熄灭。

当一行的扫描持续时间结束后，该行燃亮的LED也就熄灭；下一行又以同样的方法进行显示。

全部各行都扫过一遍之后(一个扫描周期)，又从第一行开始下一个周期的扫描。

只要一个扫描轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就不容易感觉出闪烁现象，就能看到显示屏上稳定的图形了。

而且动态扫描方式功耗低，硬件成本低，每个LED都不是连续工作，因而还有利于延长LED的使用寿命。

3．2 数据传输方案采用扫描方式进行显示时，显示数据通常存储在单片机的存储器中，按8位一个字节的形式顺序排放。

显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去，这就存在一个显示数据传输方式的问题。

从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并行方式或串行方式。

显然，采用并行方式时，从控制电路到列驱动器的线路数量大，相应的硬件数目多。

当列数很多时，并行传输的方案是不可取的。

采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。

但是，串行传输过程较长，数据要经过并行到串行和串行到并行两次变换。

首先，单片机从存储器中读出的8位并行数据要通过并串变换，按顺序一位一位地输出给列驱动器。

与此同时，列驱动器中每一列都把当前数据传向后一列，并从前一列接收新数据，一直到全部列数据都传输完为止。

只有当一行的各列数据都已传输到位之后，这一行的各列才能并行地进行显示。

这样，对于一行的显示过程就可以分解列数据准备（传输）和列数据显示两个部分。

对于串行传输方式来说，列数据准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下，留给行显示的时间就太少了，以至影响到LED的亮度。

解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的方法。

即在显示本行各列数据的同时，准备下一行的列数据。

为了达到重叠处理的目的，列数据的显示就需要具有锁存功能。

经过上述分析，可以归纳出列驱动器电路应具备的主要功能。

对于列数据准备来说，它应能实现串入并出的移位功能；对于列数据显示来说，应具有并行锁存的功能。

这样，本行已准备好的数据打入并行锁存器进行显示时，串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。

图2-1为显示屏电路实现的结构框图。

显示屏电路框图三硬件系统设计1 元器件的选择可行性分析：作品选用52做核心，相对于其他芯片52读取也很方便，价格低廉。

选取138以及02选通74HC573做行、列驱动器。

之所以选取138以及02是因为用138及02选通573是因为，当138选通573时其他573被默认关闭，这给软件编写提供了很大便利。

用573而不用595做驱动是因为对573熟悉，对以前学过的硬件有一个复习巩固的作用。

没有用2803做驱动是因为573提供的电压完全可以提供16x32LED灯的两端电压。

2 芯片简介(1)AT89C52AT89C52是美国ATMEL公司生产的8位Flash ROM单片机。

其最突出的优点是片内ROM为Flash ROM，可擦写1000次以上，应用并不复杂的通用ROM写入器就能方便的擦写，读取也很方便，价格低廉，具有在片程序ROM二级保密系统。

因此可灵活应用于各种控制领域。

AT89C52包含以下一些功能部件：（1）一个8位CPU ；（2）一个片内振荡器和时钟电路；（3）4KB Flash ROM ；（4）128B 内RAM；（5）可寻址64KB的外ROM和外RAM控制电路；（6）两个16位定时/计数器；（7）21个特殊功能寄存器；（8）4个8位并行I/O口；AT89C52单片机一般采用双列直插DIP封装，共40个引脚，图3-3为其引脚排列图。

40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制各I/O引脚。

电源Vcc——芯片电源，接+5V；GND——接地端。

时钟XTAL1、XTAL2——晶体振荡电路反相输入端和输出端。

(2)74HC573编程时，先将使能端置1，此时输出数据和输入数据一致；为了将输出的数据锁定，防止误操作，可将使能端清0，此时，输出端保持原有值，不再变化。