单片机控制LED点阵显示屏设计.doc

目 录引言 2第1章 背景介绍 31.1 LED及LED显示屏 31.1.1 点矩阵显示器的种类 3 1.1.2 点矩阵显示器的结构..........................................................................31.2 MCS-51系列单片机简介 41.2.1 MCS-51系列单片机及其特点 41.2.2 单片机的发展历史简介 5第2章 功能要求 6 2.1 设计目的.....................................................................................................................6 2.2 主要器件.....................................................................................................................6 2.3 任务要求.....................................................................................................................6 2.4 LED动态显示原理....................................................................................................6第3章 方案实现 83.1 系统硬件电路的设计 83.1.1单片机系统及外围电路 83.1.2列驱动电路 93.1.3行驱动器 103.2系统程序的设计 103.2.1显示驱动程序 113.2.2系统主程序 11第4章 性能分析与总结 124.1 性能分析 124.2 总结 14致谢 14参考文献 14附录A 点阵LED图文显示屏的截图..................................................................15附录B 程序如下..............................................................................................16引言 LED点阵显示屏作为一种新兴的显示器件,是由多个独立的LED发光二极管封装而成. LED点阵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。

文章给出了一种基于MCS-51单片机的5×7 点阵LED显示屏的设计方案包括系统具体的硬件设计方案,软件流程图和部分汇编语言程序等方面在负载范围内, 只需通过简单的级联就可以对显示屏进行扩展,是一种成本低廉的图文显示方案 LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所在实际应用中的显示屏由于成本和可靠性的因素常采用一种称为动态扫描的显示方法本文设计的是一个室内用5ｘ7的点阵LED图文显示屏，图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式第1章 背景介绍1.1 LED及LED显示屏 LED 就是Light Emitting Diode（发光二极管）的缩写在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED发光二极管是由p 型和n 型半导体组成的二极管在LED 的p - n 结附近,n 型材料中多数载流子是电子,p 型材料中多数载流子是空穴。

p -n 结上未加电压时构成一定的势垒,当加正向偏压时,在外电场作用下,p 区的空穴和n 区的电子就向对方扩散运动,构成少数载流子的注入,从而在p - n结附近产生导带电子和价带空穴的复合,同时释放出相对应的能量hν(h 为普朗克常数,ν为光子频率)而发光该能量相当于半导体材料的带隙能量Eg(Ev) ,其与发光波长λ(nm) 的关系为λ= 1239. 6PEgLED显示屏是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组成图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所它的优点：亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定。

1.1.1 点矩阵显示器的种类 点矩阵显示器的种类可以分为5*7 5*8 6*8 8*8 4种，若按LED发光变化颜色来分，又可分为单色 双色 三色3种，按LED的极性排列又可分为共阳极和共阴极两种1.1.2 点矩阵显示器的结构 以5*7点矩阵为例，一般市售注明CA-P（共阳极）和CC-P（共阴极），端子如图2-1所示这里所介绍的皆为共阴极单色8*8点矩阵显示器在市场上两种不同端子，如图2-2，点矩阵显示器结构如图2-3所示 点矩阵显示器结构 图2-1 5*7点矩阵端子 图2-2 8*8点矩阵端子 图2-3 点矩阵显示器结构1.2 MCS-51系列单片机简介1.2.1 MCS-51系列单片机及其特点①可靠性高： 因为芯片是按工业测控环境要求设计的，故抗干扰的能力优于PC机系统软件(如：程序指令，常数，表格)固化在ROM中，不易受病毒破坏许多信号的通道均在一个芯片内，故运作时系统稳定可靠②便于扩展： 片内具有计算机正常运行所必需的部件，片外有很多供扩展用的(总线，并行和串行的输入/输出)管脚，很容易组成一定规模的计算机应用系统。

③控制功能强： 具有丰富的控制指令：如：条件分支转移指令，I/O口的逻辑操作指令，位处理指令④实用性好： 体积小，功耗低，价格便宜，易于产品化1.2.2 单片机的发展历史简介 ①第1阶段(1971年—1978年)，以MCS-48系列为代表，称4位单片机在片内：CPU有4位或8位；ROM有1KB或2KB；RAM有64B或128B；只有并行接口，无串行接口；只有1个8位的定时/计时器；中断源只有2个在片外：寻址范围只有4KB；芯片引脚有40个 ②第2阶段(1978年—1983年)，以MCS-51系列为代表，称8位单片机在片内：CPU有8位；ROM有4KB或8KB；RAM有128B或256B；有串/并行接口；有2个或3个16位的定时/计时器；中断源有5至7个在片外：寻址范围有64KB；芯片引脚有40个 ③第3阶段(1983年以后)，以MCS-96系列为代表，称16位单片机在片内：CPU有16位；ROM有8KB；RAM有232B；有串/并行接口；有4个16位的定时/计时器；中断源有8个；增加了D/A和A/D转换电路在片外：寻址范围有64KB；芯片引脚有48个或68个。

以上MCS-51系列以其优良的性价比，在我国得到了广泛的应用第2章 功能要求2.1 设计目的 掌握单片机控制原理与光显示器件的应用熟悉汇编语言编程2.2 主要器件 AT89C51，RP1(100K*8), 16*16LED点阵（green共阴极），74H154，振（12M）, 2个30PF电容, 0.01UF电容，R1(100K)，按钮开关2.3 任务要求 通过AT89C51的P1.0—P1.3 连接4—16线译码器74LS154对16*16LED点阵的每一竖列进行逐列扫描，并将P0与P2端口作为数据输出端点亮数码管发光显示，实现“新余学院机电工程学院***单片机课程设计；”字样，并依次左移循环显示2.4 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 Proteus中只有5×7和8×8等LED点阵，并没有16×16LED点阵，而在实际应用中，要良好地显示一个汉字，则至少需要16×16点阵下面我们就首先介绍使用8×8点阵构建16×16点阵的方法，并构建一块16×16LED点阵，用于本次设计。

首先，从Proteus7.5的元件库中找到“MATRIX-8X8-RED”元器件，并将四块该元器件放入Proteus文档区编辑窗口中此时需要注意,如果该元器件保持初始的位置（没有转动方向），我们要首先将其左转90°，使其水平放置，那么此时它的左面8个引脚是其行线，右边8个引脚是其列线（当然，如果你是将右转，则右边8个引脚是行线）然后我们将四个元器件对应的行线和列线分别进行连接，使每一条行线引脚接一行16个LED，列线也相同并注意要将行线和列线引出一定长度的引脚，以便下面我们使用连接好的16×16点阵如图3.2所示成如上图的16×16点阵只是第一步，这样分开的数块并不能达到好的显示效果,下面我们要将其进一步组合组合实际上很简单，首先选中如上图中右侧的两块8×8点阵，然后拖动并使其与左侧的两块相并拢，如图3.3所。