1、LED 点阵电子显示屏控制设计ILED 点阵电子显示屏控制设计摘 要该 LED 点阵电子显示屏基于串并转换动态扫描技术，以微控制器为核心，辅以必要的外围电路设计而成，本设计主要由单片机控制电路，LED 点阵电子显示屏驱动电路等模块组成。利用字模生成软件生成字符代码存入单片机系统，通过相应的程序控制，利用串行输出方式将字符代码数据送入 LED 点阵电子显示屏驱动电路，列驱动电路进行串并转换后将字符代码数据送给各列，同时译码电路进行行扫描。如此逐行循环扫描，从而实现字符显示。关键词 微控制器/AT89S51/74HC595/74HC244/点阵显示屏LED 点阵电子显示屏控制设计IIDESIGN
2、OF LED DOT-MATRIX ELECTRONIC DISPLAY SCREEN CONTROLABSTRACTthe electronic display of LED dot-matrix based on dynamic scanning technique and conversion string to micro controller unit(MCU) for the core, with the necessary peripheral circuit design and become, this design consists of single-chip micro
3、computer control circuit module, LED dot-matrix electronic display screen drive circuit module and so on, Using word-model generation software generated character code deposited in the single-chip computer systems, through the corresponding program control, using the serial output way send character
4、 code data into LED dot-matrix electronic display driver circuit, Column drive circuit send character code data to each line after serial-parallel converting, at the same time. The decoding circuit line by line scans. Scan circularly to realize the character display line by line.KEY WORDS micro cont
5、rol unit(MCU)，AT89S51，74HC595，74HC244 ， Dot-matrix display screenLED 点阵电子显示屏控制设计III毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用
6、授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： LED 点阵电子显示屏控制设计IV学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以
7、明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名： 日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日LED 点阵电子显示屏控制设计V目 录摘 要 .IABSTRACT .II1 绪论 .11.1 问题提出 .11.2 课题背景 .21.3 单片
8、机的发展 .21.4 单片机的分类 .32 LED 点阵显示屏显示原理及控制方式分析 .52.1 LED 点阵显示屏 .52.2 LED 点阵显示屏动态显示原理 .62.3 LED 点阵显示屏常见的控制方式 .73 系统整体设计方案的选择 .93.1 主控单元的选择 .93.2 显示模块的选择 .93.3 驱动电路的选择 .94 系统硬件电路的设计 .114.1 单片机系统及外围电路 .114.2 列驱动电路 .114.3 行驱动电路 .154.3.1 四线十六线译码器 74HC154 .154.3.2 三态门 74HC245 .164.3.3 行驱动器图 .184.4 LED 点阵块结构及点
9、阵屏 .18LED 点阵电子显示屏控制设计VI4.5 系统整体电路图 .205 点阵字模生成原理与方法 .215.1 汉字字模码 .215.2 字模生成原理 .215.3 字模提取程序 .236 系统程序的设计 .257 电路电子仿真与测试 .267.1 Proteus 软件简介 .267.2 点阵显示屏的仿真与程序调试 .267.3 整机测试 .278 系统调试 .288.1 硬件调试 .288.2 软件调试 .28结束语 .29致 谢 .30参考文献 .31附 录 1：实物图 .32附 录 2：原理图 .33附 录 3：元 器件清单 .34附 录 4：源程序 .35LED 点阵电子显示屏控
10、制设计11 绪论1.1 问题提出LED 是发光二极管英文 Light Emitting Diode 的简称，是六十年代末发展起来的一种半导体显示器件，七十年代，随着半导体材料合成技术，单晶制造技术和 P-N结形成技术的研究进展，发光二极管在发光颜色、亮度等性能得以提高并迅速进入批量化和实用化。进入八十年代后，LED 在发光波长范围和性能方面大大提高，并开始形成平板显示产品即 LED 显示屏。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。它是集微电子技术、光电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的显示系统。是目前国际上极为先进的显示媒体。LED 显示屏分为数码显示屏，图
11、文显示屏和视屏显示屏，均由 LED 矩阵块组成，LED 数码显示屏的显示器件分为 7 段数码管，适于制作时钟屏、利率屏、显示数字的电子显示屏等。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视屏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 之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的，这些优点概括起来是：亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。LED 的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀
12、性、可靠性、全色化方向发展。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。 1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。但是，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
13、据组织方式，通LED 点阵电子显示屏控制设计2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。本设计提出基于普通 51系列单片机实现 LED 显示屏控制的原理及方法。1.2 课题背景LED 显示屏在我国的发展可分为以下几个阶段：第一阶段为 1990 年到 1995 年，主要是单色和 16 级双色图文屏。用于显示文字和简单图片，主要用在车站、金融证券、银行、邮局等公共场所，作为公共信息显示工具。第二阶段为 1995 年到 1999 年，出现了 64 级、256 级灰度的双基色视屏显示屏。视屏控制技术、图像处理技术、光纤通信技术等技术的应用将 LED 显示屏提升到了一个新的台阶。LED 显示屏
14、控制专用大规模集成电路芯片也在此时由国内企业研发并得以应用。第三阶段从 1999 年开始，红、纯绿、纯蓝 LED 发光二极管大量涌入中国，同时国内企业进行了深入的研发工作，使用红、绿、蓝三原色 LED 生产的全彩色显示屏被广泛应用，大量进入体育场馆、会展中心、广场等公共场所，从而将国内的大屏幕带入全彩时代。随着 LED 原材料市场的迅猛发展，表面贴装器件从 2001 年面世，主要用在室内全彩屏，并且以其亮度高、色彩鲜艳、温度低的特性，可随意调整的点间距，被不同价位需求者所接受，在短短两年多时间内，产品销售额已超过 3 亿元，表面贴装全彩色 LED 显示屏应用市场进入新世纪。为了适应 2008
15、年奥运会的“瘦身”计划，利亚德开发了表面贴装双基色显示屏，大量用于训练馆和比赛计时计分系统。在奥运场馆全彩屏方面，为紧缩投资，全彩屏大部分采用可拆卸方式，奥运会期间作为实况转播工具，赛事结束后可用于租赁，作为演出、国家政策发布等公共场合应用工具，通过这种方式可尽快收回成本。1.3 单片机的发展单片机自 20 世纪 70 年代问世以来，以极其高的性价比受到人们的重视和关注，所以应用很广泛，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。近年LED 点
16、阵电子显示屏控制设计3来，单片机已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。单片机经历了 SCM、MCU、SOC 三大阶段。（1）SCM 单片微型计算机（ Single Chip Microcomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片机形态嵌入式系统的最佳体系结构。 “创新模式”获得成功，奠定了 SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel 公司功不可没。 （2）MCU 即微控制器（Micro Co
17、ntroller Unit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展 MCU 的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，Intel 逐渐淡出 MCU 的发展也有其客观因素。在发展 MCU 方面，最著名的厂家当属 Philips 公司。Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将 MSC-51 从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记 Intel 和 Philips 的历史功绩。（3）单片机是嵌入式系统的独立发展
18、之路，向 MCU 发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决； 2因此，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较大的发展，因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机，单片微控制器延伸到应用系统。目前单片机正朝着高性能和多种类方向发展，其趋势将进一步向着 COMS 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。我们可以开发利用单片机系统以获得更高的经济效益。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功能，正在用单片机通过软件方法来实现。这种以软硬件结合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。LED 点阵电子显示屏控制设计41.4 单片机的分类单片机可以从以下几个方面分类。（1）按应用领域可分为：家电类、工控类、通信类和个人信息终端类等；（2）按通用性可分为：通用性和专用型；（3）按总线结构可分为：总线型和非总线型；（4）按指令运行的振荡周期可分：标准型和改进型。
