<<LED点阵广告牌的设计 >>课程设计报告题目：LED点阵广告牌的设计专业：电子信息工程年级：学号：学生姓名：联系电话：指导老师：完成日期： 2013 年 5 月 25 日摘要本设计使用AT89C51系列高速单片机作为主控制模块，利用简单的外围电路来驱动8×8的点阵LED点阵显示屏。
利用AT89C51系列高速单片机本身强大的功能，可以很方便的实现单片机与PC机间的数据传输及存储，并能利用软件方便的进行显示内容的多样变化，另一方面点阵显示屏广泛的应用于医院、机场、银行等公共场所，所以本设计具有很强的现实应用性。
本LED显示屏能够以动态扫描的方式显示8×8点阵数字，摸拟电梯数字显示,并能通过上位机软件修改显示内容和显示效果等等。
本文从LED的显示原理入手，详细阐述了LED动态显示的过程，以及硬件电路的设计、计算和软件的算法。
关键词：动态显示；单片机；LED点阵ABSTRACTThis design USES AT89C51 series high speed single chip microcomputer as the main control module, the use of simple peripheral circuit to drive the 8 x 8 dot matrix LED dot matrix display screen. USES AT89C51 series high-speed microcontroller itself powerful function, can easily achieve data transmission between MCU and PC and storage, and use software can easily display the content of diversity change, on the other hand of dot matrix display screen is widely used in hospitals, airports, Banks and other public places, so this design has a strong practical applicability.The LED display can be displayed in a dynamic scanning way 8 x 8 dot matrix digital, and can pass the PC software to modify the display content and effect and so on. This article obtains from the principle of LED display, LED dynamic display process were introduced in detail, and the hardware circuit and software algorithm. The design and calculation ofKey Words:Dynamic display; Single chip microcomputer; The LED lattice目录摘要 (1)ABSTRACT (2)1 设计要求及方案选择 (4)1.1设计要求 (4)1.2方案选择 (4)2 理论分析与设计 (5)2.1 LED点阵模块结构 (5)2.2 LED动态显示原理 (6)2.38*8 LED点阵广告牌电路的分析及设计 (7)3电路设计 (7)3.1硬件电路的设计 (7)3.2 软件设计 (11)4 系统测试 (15)4.1调试所用的基本仪器清单 (15)4.2调试结果 (15)4.3 测试结果分析 (15)5 总结 (16)参考文献 (17)1 设计要求及方案选择1.1设计要求（1）LED点阵显示采用单色模块；（2）能够显示不同的字符；（3）设计不同的字符切换效果（如闪烁，静止，平移等）；（4）设计控制按钮，可以在不同的效果间切换；（5）所用到的电路板必须有作者的名字和学号（制作PCB板时候放置，不能用笔写）。
（6）设计在2013年5月30日前完成。
1.2方案选择1-1 结构图（1）根据设计要求，本设计选择AT89C52芯片为核心控制器件。
（2）用来字符显示的LED点阵屏采用8*8点阵屏，它的管脚与89C52的P0、P2口相连，其中P0口作为字符数据输出口，P2为字符显示扫描输出口。
（3）功能选择部分由按键控制，5个按键分别连P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4。
（4）其他方面，89C52第31脚（EA）接电源，第19、18（XTAL2、XTAL1）脚接晶振电路，第9脚接复位电路。
（5）软件设计方面用C语言编写控制程序。
2 理论分析与设计2.1 LED点阵模块结构八十年代以来出现了组合型LED点阵显示器模块，以发光二极管为像素，它用高亮度发光二极管芯阵列组合后，环氧树脂和塑模封装而成。
这种一体化封装的点阵LED 模块，具有高亮度、引脚少、视角大、寿命长、耐湿、耐冷热、耐腐蚀等特点。
LED 点阵规模常见的有4×4、4×8、5×7、5×8、8×8、16×16等等。
根据像素颜色的数目可分为单色、双基色、三基色等。
像素颜色不同，所显示的文字、图象等内容的颜色也不同。
单色点阵只能显示固定色彩如红、绿、黄等单色，双基色和三基色点阵显示内容的颜色由像素内不同颜色发光二极管点亮组合方式决定，如红绿都亮时可显示黄色，如果按照脉冲方式控制二极管的点亮时间，则可实现256或更高级灰度显示，即可实现真彩色显示。
图2－1示出最常见的8×8单色LED点阵显示器的内部电路结构和外型规格，其它型号点阵的结构与引脚可试验获得。
图2－1 8×8单色LED模块内部电路LED点阵显示器单块使用时，既可代替数码管显示数字，也可显示各种中西文字及符号．如5x7点阵显示器用于显示西文字母．5×8点阵显示器用于显示中西文，8x8点阵可以用于显示简单的中文文字，也可用于简单图形显示。
用多块点阵显示器组合则可构成大屏幕显示器，但这类实用装置常通过PC机或单片机控制驱动。
2.2 LED动态显示原理LED点阵显示系统中各模块的显示方式：有静态和动态显示两种。
静态显示原理简单、控制方便，但硬件接线复杂，在实际应用中一般采用动态显示方式，动态显示采用扫描的方式工作，由峰值较大的窄脉冲电压驱动，从上到下逐次不断地对显示屏的各行进行选通，同时又向各列送出表示图形或文字信息的列数据信号，反复循环以上操作，就可显示各种图形或文字信息。
点阵式LED汉字广告屏绝大部分是采用动态扫描显示方式，这种显示方式巧妙地利用了人眼的视觉暂留特性。
将连续的几帧画面高速的循环显示，只要帧速率高于24帧/秒，人眼看起来就是一个完整的，相对静止的画面。
最典型的例子就是电影放映机。
在电子领域中，因为这种动态扫描显示方式极大的缩减了发光单元的信号线数量，因此在LED显示技术中被广泛使用。
以8×8点阵模块为例，说明一下其使用方法及控制过程。
图2.1中，红色水平线Y0、Y1……Y7叫做行线，接内部发光二极管的阳极，每一行8个LED的阳极都接在本行的行线上。
相邻两行线间绝缘。
同样，蓝色竖直线X0、X1……X7叫做列线，接内部每列8个LED的阴极，相邻两列线间绝缘。
在这种形式的LED点阵模块中，若在某行线上施加高电平（用“1”表示），在某列线上施加低电平（用“0”表示）。
则行线和列线的交叉点处的LED就会有电流流过而发光。
比如，Y7为1，X0为0,则右下角的LED点亮。
再如Y0为1，X0到X7均为0，则最上面一行8个LED全点亮。
现描述一下用动态扫描显示的方式，显示字符“B”的过程。
其过程如图2－2图2－2 用动态扫描显示字符“B”的过程2.3 8*8 LED点阵广告牌电路的分析及设计8*8LED点阵广告牌原理电路图如图2-3所示图2－3整个电路的供电通外接5V电源提供。
用六个按键控制单片机89C52，其中一个按键接连在复位电路上，起到复位功能。
另外五个按键在单片机P1口输入信号，用以控制单片机，使后来的显示电路中的LED屏显示不同效果。
单片机存入相应的程序后，从P1口端输出信息，经过由排阻和芯片74LS245驱动电路，输入LED点阵屏的一端；LED点阵屏另外一端由单片机P2口接入共同驱动，使得LED点阵屏正常工作，达到模拟电梯层数显示的效果。
3 电路设计3.1硬件电路的设计8*8LED点阵广告牌总电路如图3-1－1所示图3－1－1电路主要由主芯片控制电路、电源电路、复位电路等组成。
（1）主芯片控制电路如图3－1－2图3－1－2该部分电路主要由AT89C52和74LS245组成。
AT89C52芯片，是整个电路的核心，用来写入程序，控制整个电路，实现显示功能。
单片机的P0和P2号控制显示信号的输出，经过74LS245驱动，从而控制扫描信号的输出.（2）复位电路如图3－1－3图3－1－3由8.2k电阻、22uf的电容、1k电阻、控制按键组成，主要是实现复位功能（3）晶振电路如图3-1-4所示图3-1-4 晶振电路图晶振电路由2个33pf的电容、12MHZ晶振组成，主要实现向电路提供时钟信号的功能。
（4）显示电路如图如图3－1－5图3－1－5它由1k排阻、8*8LED点阵屏、P0、P2口等组成，实现显示字符的功能3.2 软件设计（1）主要流程图如图3-2所示图3-2 主要流程图（2）8*8LED点阵广告牌程序如下：#include<reg52.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit key_up=P1^1;sbit key_down=P1^0;uchar code h[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};uchar code L[]={0x3e,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x00}; //0亮uchar code o[]={0x18,0x24,0x42,0x42,0x42,0x24,0x18,0x00};/*"未命名文件",0*/ uchar code v[]={0x00,0x08,0x14,0x22,0x41,0x41,0x41,0x00};/*"未命名文件",v*/ uchar code E[]={0x3E,0x20,0x20,0x3E,0x20,0x20,0x3E,0x00};/*"未命名文件",e*/ uchar code up[]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3e,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x00,0x18,0x24,0x42,0x42,0x42,0x24,0x18,0x00,0x00,0x08,0x14,0x22,0x41,0x41,0x41,0x00,0x3E,0x20,0x20,0x3E,0x20,0x20,0x3E,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,};//1uchar code down[]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3E,0x20,0x20,0x3E,0x20,0x20,0x3E,0x00,0x00,0x08,0x14,0x22,0x41,0x41,0x41,0x00,0x18,0x24,0x42,0x42,0x42,0x24,0x18,0x00,0x3e,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,};//1void display_centre(void);void display_up(void);void display_down(void);void delay(uint z){uint x,y;for(x=10;x>0;x--)for(y=z;y>0;y--);}void main(){while(1){display_centre();if(key_up==0){delay(1);if(key_up==0){display_up();}}if(key_down==0){delay(1);if(key_down==0){display_down();}}}}void display_centre(void){uchar i=0,j=0;for(j=0;j<200;j++){for(i=0;i<8;i++){P2=h[i]; //P2=l[i],行P0=~L[i]; //P0=h[i],列delay(10);}}for(j=0;j<200;j++){for(i=0;i<8;i++){P2=h[i]; //P2=l[i],行P0=~o[i]; //P0=h[i],列delay(10);}}for(j=0;j<200;j++){for(i=0;i<8;i++){P2=h[i]; //P2=l[i],行P0=~v[i]; //P0=h[i],列delay(10);}}for(j=0;j<200;j++){for(i=0;i<8;i++){P2=h[i]; //P2=l[i],行P0=~E[i]; //P0=h[i],列delay(10);}}}void display_up(void){char i,k,j;for(k=0;k<40;k++){for(i=0;i<20;i++){for(j=0+k;j<8+k;j++){P2=h[j-k];P0=~up[j];delay(10);}}}}void display_down(void){char i,k,j;for(k=40;k>0;k--){for(i=0;i<20;i++){for(j=0+k ;j<8+k;j++){P2=h[j-k];P0=~down[j];delay(10);}}}}4 系统测试4.1调试所用的基本仪器清单调试的仪器有：焊烙铁、焊锡、1k电阻、导线、万用表等4.2调试结果经过调试，实物能显示：“1”“2”“3”“4”“5”五个不同字符，通过按下不同按键，可以实现逐个显示，模拟电梯层数上下移动显示。