专题讲座资料（2021-2022年）单片机的点阵图文显示.doc

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1、I摘要摘要本文阐明用单片机控制单色显示屏的方法，对 LED 显示模块单元如何进行行列信号控制及信号传输中的驱动问题进行了研究。讨论了单片机控制系统中关键的数据处理以及发送问题，结果表明采用并行数据输入、串行数据及同步时钟输出的专用电路可大大减少 CPU 的辅助时间，提高数据的发送速度。关键词关键词LED；单片机；显示屏；驱动；扫描IIA LED Display System Control Base On MCUStudent:ZHANG Tao Teacher:CHEN Xiao-qinAbstract：This text clarifies to use a singlechip cont

2、rol monochrome manifestation tohold of method,show the mold piece how the unit carry on the row or column signalcontrol and signal to deliver to the LED medium of drove a problem to research.Discussing a problem of singlechip in a control system how dose it processing the key dataand sending out,res

3、ult indicate adoption parallel communication,string data in line andsynchronous the clock outputs appropriation electric circuit can reduce CPU assistant timeconsumedly,the exaltation data sends out speed.Keywords：LED；Surface Mount Assemblies；Display；Driver；ScanIII目次目次摘要摘要.IAbstract.II1 1 引言引言.11.1

4、广告屏的现状.11.2 设计任务.11.3 数学模型.21.4 方案论证.32 2 系统硬件设计系统硬件设计.62.1 电源电路.62.2 单片机系统及外围电路.72.3 列驱动电路.92.4 行驱动电路.112.5 小结.143 3 系统软件设计系统软件设计.153.1 显示驱动程序.153.2 系统主程序.153.3 部分源程序.164 4 结论结论.20致谢致谢.21参考文献参考文献.22附录附录 1 1.23附录附录 2 2.2421 1引引 言言1.11.1 广告屏的现状广告屏的现状随着社会文化的不断发展，人们的消费标准不断改变，户外灯箱广告更是扮演着越来越重要的宣传角色，不论是汽车

5、站，火车站，股市交易市场，还是学校都离不开它，然而传统的霓虹灯广告牌不论是在显示效果、耗电量还是可修改性上都无法满足当前社会的需求，传统的霓虹灯广告亟待改进。由于单片机技术的不断发展和高亮度LED 发光管的出现使得大屏幕高亮度LED 电子广告屏成为可能，与传统的霓虹灯广告在显示效果以及可修改性上都有着无法比拟的优势，而且单片机的日益平民化以及 LED 技术的不断创新，使得高亮度高清晰的 LED点阵广告牌与传统霓虹灯广告牌的成本日益接近。另外，SMT 技术的飞速发展，开关电源的大规模使用，使其无论在体积上还是在可靠性上都比传统的霓虹灯广告有明显的优势，为其在特殊领域的应用奠定了基础。这种新兴的大

6、屏幕显示技术成为众人目光的焦点。与传统的显示设备相比，首先，LED 显示屏色彩丰富，3 基色的发光管的可以显示全彩色，显示显示方式变化多样（文字、图形、动画、视频、电视画面等）、亮度高，是集光电子技术、微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的高技术产品，可用来显示文字、计算机屏幕同步的图形。其次，LED 显示屏的象素采用 LED 发光二极管，将多个发光二极管以序列的形式构成 LED 显示阵列，这种显示屏具有耗电省、成本低、亮度清晰度高、寿命长等优点，而且 LED 显示屏以其受空间限制较小，并可以根据用户要求设计屏的大小，具有全彩色效果，视角大，是信息传播设施划时代的产品。再次，LED 显示

7、屏应用广泛，金融证券、银行利率、商业广告、文化娱乐等方面，显示效果清晰稳定，越来越多的地方开始使用 LED 电子显示屏，有巨大的社会效益和经济效益。它以其超大画面、超宽视觉、灵活多变的显示方式等独居一格的优势，是目前国际上使用广泛的显示系统。1.21.2 设计任务设计任务设计一个室内用 32*64 点阵 LED 单色图文显示屏，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，显示图形或文字稳定、清晰无串扰。图形或文字显示有静止和移入移出等显示方式。本文重点介绍了基于单片机系统的单色LED 显示屏的控制电路、驱动电路的设计方法，并针对一个 32x64 屏的显示特点，对其软件

8、实现的算法给出了具体的分析。31.31.3 数学模型数学模型对于点阵型 LED 显示可以采用共阴极或共阳极，本系统采用共阳极，其硬件电路如图 1.1 所示。当行上有一正选通信号时，列选端四位数据为 0 的发光二极管便导通点亮。这样只需要将图形或文字的显示编码作为列信号跟对应的行信号进行逐次扫描，就可以逐行点亮点阵。只要扫描速度大于 24Hz，由于扫描时间很快，人眼的视觉有暂留效应，就可以看到显示的是完整的图形或文字。C1LEDC3LEDC5LEDC7LEDC2LEDC4LEDC6LEDC8LEDC9LEDC11LEDC13LEDC15LEDC10LEDC12LEDC14LEDC16LED行 1

9、行 2行 3行 4列 1列 2列 3列 4图 1.1 4*4 共阳极 LED 点阵例如，若要图中所示 16 个 LED 显示一个“口”字的方框，则首先在列 1上写入列编码信号，接着应将对应的行上加选通信号，即在行、列的信号端分别加上如表1.1 所示数据：列 1列 2列 3列 4行 10000行 20110行 30110行 40000表 1.1 在点阵上所加的行信号以及列选择信号这样，当第一行选通时列信号为 0000；第二行选通时列信号为 0110；第三行选通时列信号为 0110；第四行选通时列信号为 0000；再选通第一行送列信号 0000如此循环下去，当刷新频率足够高时（大于 24Hz），由

10、于人眼的视觉暂留特性，便可观察到稳定的方框。41.41.4 方案论证方案论证从理论上说，不论显示图形还是文字，只要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，就可以得到我们想要的显示结果，这种同时控制各个发光点亮灭的方法称为静态驱动显示方式。32*64 的点阵共有 2048 个发光二极管，显然单片机没有这么多端口，如果我们采用锁存器来扩展端口，按 8 位的锁存器来计算，32*64 的点阵需要 256 个锁存器。这个数字很庞大，而且成本很昂贵，我们仅仅是 32*64 的 8 个汉字点阵，在实际应用中的显示屏往往要大得多，这样在锁存器上花的成本将是一个很庞大的数字。因此在实

11、际应用中的显示屏几乎都不采用这种设计，而采用另一种称为动态扫描的显示方法。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 8 行)的同名列共用一套列驱动器。具体就 32*64 的点阵来说，把所有同一列的发光管的阴极连在一起，再去驱动这一列 LED(共阳接法)，每一列先送出对应第 1行发光管对应的数据并锁存，再选通第 1 行使其点亮一定的时间，然后熄灭；再送出第 2 行的数据并锁存，再选通第 2 行使其点亮相同的时间，然后熄灭第 8 行之后，又重新点亮第 1 行，反复轮回。当这样轮回的速度足够快(每秒 24 次以上)，由于人眼的视觉暂留现象，就能看到显示屏上稳定的图

12、形了。采用扫描方式进行显示时，每行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个列驱动器。显示数据通常存储在单片机的程序存储器中，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。采用并行方式时，32*64 的 LED 点阵有 8 列 8*8 的点阵，需要 8*8=64 个列数据输入口，而一个 89C51 只有 32 个 I/O 接口，还要同时驱动行数据，根本不够用；并且从控制电路到列驱动器的线路数量大，相应的硬件数目多，由此可以得出，当列数很多时，并行传输的方案是不可取的。采

13、用串行传输的方法，控制电路可以只用 2 根线：数据线、时钟线。将行数据一位一位传往行驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。但是，串行传输过程较长，数据按顺序一位一位地输出给行驱动器，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成列数据准备(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，留给显示的时间就太少了，以致影响到 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5方法。即在显示本行数据的同时，传送下一行的数据。为了达到重叠处理的目的，列数

14、据的显示驱动电路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：对数据准备来说，它应能实现串入并出的移位功能；对数据显示来说，应具有并行锁存的功能。这样，本行已准备好的数据打人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。同时为了LED 显示的亮度，采用 8 行扫描，每个汉字上面有 2 个 16 列驱动器驱动，列驱动器的位置应该是在第 1 行跟第 9 行，即每个 16*16 的汉字点阵是有 4 个 8*8 的点阵组成的阵列，扫描的时候同时扫描显示第 1 行跟第 9 行，第二次扫描的时候显示第 2 行跟第10 行，以此类推，最后显示

15、第 8 行跟第 16 行，如图 1.2 所示：第 1 行全亮|第 2 行不亮|第 3 行不亮|第 4 行不亮|第 5 行不亮|第 6 行不亮|第 7 行不亮|第 8 行不亮|第 9 行全亮|第 10 行不亮|第 11 行不亮|第 12 行不亮|第 13 行不亮|第 14 行不亮|第 15 行不亮|第 16 行不亮|图 1.2综合上述可以看出整个点阵显示的实现电路结构应该如图 1.3 所示：6图 1.3 显示屏电路框图硬件电路大致上可以分成单片机系统及外围电路、列驱动电路和行驱动电路以及LED 点阵阵列三大部分。在实际应用中的大屏幕 LED 点阵显示屏，都是采用很多的显示模块组成，每个模块一般是

16、有 32*64 个点阵组成，每个模块负责自己那部分 LED 的显示；有电脑通过统一的协议发送数据到每个控制单片机，行选是统一的；而且控制模块也是分开的，一个控制模块上面有很多的 RAM 芯片，控制芯片接收从主控电脑发送过来的数据，并将其保存在 RAM 中，之后不需要电脑控制即可自己循环控制显示。而且一个模块控制几个至几十个 32*64 的点阵模块。72 2 系统硬件设计系统硬件设计2.12.1 电源电路电源电路本设计采用的是电脑开关电源，它的主控芯片是 TL494。TL494 是一种固定频率脉宽调制电路，它包含了开关电源控制所需的全部功能，广泛应用于单端正激双管式、半桥式、全桥式开关电源。TL

17、494 的管脚以及内部电路框图如图 2.1 所示。其引脚功能如下：图 2.1 TL494 外部管脚以及内部电路框图1、2，16、15 脚分别为 2 个误差比较放大器的同相输入端和反相输入端。3 脚为控制比较放大器和误差比较放大器的公共输出端，输出时表现为或输出控制特性，也就是就在两个放大器中，输出幅度大者起作用；当 3 脚的电平变高时，TL494 送出的驱动脉冲宽度变窄，当 3 脚电平低时，驱动脉冲宽度变宽。4 脚为死区电平控制端，从 4 脚加入死区控制电压可对驱动脉冲的最大宽度进行控制，使其不超过 180 度，这样可以保护开关电源电路中的三极管。5、6 脚分别用于外接振荡电阻和电容。7 脚为

18、接地端。8、9 脚和 11、12 脚分别为 TL494 内容末级两个输出三极管的集电极和发射8极。12 脚为电源供电端。13 脚为功能控制端。14 脚为内部 5V 基准电压输出端。我们的设计使用电脑开关电源提供的 12V，5V，3.3V 3 路电压。2.22.2 单片机系统及外围电路单片机系统及外围电路由于 LED 点阵显示屏由单片机控制部分和显示驱动部分组成，单片机我选择最常见的 ATMEL 公司的 AT89C51 单片机。此单片机与 MCS-51 产品指令系统完全兼容，由4K 字节可重擦写 Flash 闪速存储器，128*8 字节内部 RAM，32 个可编程 I/O 口线，2个 16 位定

19、时/计数器和 6 个中断源。并且该单片机经济实用，使用广泛。我们使用的是 AT89C51 的最小系统电路，包括：电源、时钟脉冲、复位电路和程序存储器设定电路，暂时只是显示很少的几十个汉字，不用外接存储扩展。2.2.12.2.1 时钟脉冲电路时钟脉冲电路AT89C51 单片机的最高时钟脉冲频率已经达到了 24MHz，它内部已经具备了振荡电路，只要在 AT89C51 的两个引脚（即 19、18 脚）连接到简单的石英振荡晶体的 2个管脚即可，同时晶体的 2 个管脚也要用 30pF 的电容耦合到地。2.2.22.2.2 复位电路复位电路89C51 的复位引脚（RESET）是第 9 脚，当此引脚连接高电

20、平超过 2 个机器周期，即可产生复位的动作。以 24MHz 的时钟脉冲为例，每个时钟脉冲为 0.5S，两个机器周期为 1S，因此，在第 9 脚上连接一个 2S 的高电平脉冲，即可产生复位动作。最简单的就是只有一个电阻跟一个电容就可可靠复位的电路，电阻一般选择 10K，电容一般选择 10F，如图 2.2 所示。图 2.2 通电瞬间复位电路92.2.32.2.3 程序及数据存储器设定程序及数据存储器设定因为单片机内部数据存储器只有 128 Byte，非常有限，运行大一点的程序就显得捉襟见肘；而且程序存储器空间也只有 4K，大一点的程序就存储不下，尤其是在存储汉字点阵信息的时候，每个汉字 32Byt

21、e，100 个汉字就到了 3.1KB，程序也只有不到1KB 的容量了。在这时候必须外接存储器来扩展，那单片机怎么知道我们当前使用的是内部程序存储器还是外部程序存储器呢？所以就需要设定单片机是使用外部程序存储器还是内部程序存储器，89C51 把 31 脚设定为此功能，如果把 31 脚接地，则采用外部程序存储器，如果把 31 脚接 VCC，则默认采用内部程序存储器。我们暂时只是显示几十个汉字研究原理，所以仅仅用内部存储器就足够了，所以把 31 脚接高电位，就仅仅使用内部的 4K 程序存储空间。如图 2.3 所示。但是在现实大屏幕显示应用中，一般要扩展 RAM，比如 HY62256A（32K*8bi

22、t RAM），因为大量的数据是有电脑传送过来的，每个单片机只是负责自己控制的一行字符，这些数据是要随时更新的，采用 RAM可以随时更新内容；而且一般的显示程序优化以后的代码 4K 也够用了。EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U789C51+5JZ24MHzC330P

23、C230PC110u+5R2SW2R110k图 2.3 89C51 的基本外部电路102.32.3 列驱动电路列驱动电路2.3.12.3.1 总体规划及实现电路总体规划及实现电路每个汉字需要 4 个 8*8 的 LED 点阵，要想实现 8 行扫描驱动，上下 2 行必须都有1 个 74HC595 接到 LED 点阵模块上，而每个汉字是按照 16*16 取模，所以需要 4 个74HC595 来驱动一个汉字，我的电路设计的是 8 个汉字，所以需要 8*4=32 个 74HC595来实现 8 行扫描显示。设计好的列驱动电路的部分如下图 2.6 所示：图 2.4 列驱动部分电路图2.3.22.3.2 串

24、入并出移位寄存器串入并出移位寄存器 74HC59574HC595列驱动电路由集成电路 74HC595 构成。它具有一个 8 位串入并出的移位寄存器和一个 8 位输出锁存器，而且移位寄存器和输出锁存器的控制是各自独立的，可以实现在显示本行各列数据的同时，传送下一行的列数据，即达到重叠处理的目的。11图 2.5 74HC595 外形及内部逻辑结构图74HC595 的外形及内部结构如图 2.5 所示。它的输入端有 8 个串行移位寄存器，每个移位寄存器的输出都连接一个输出锁存器。引脚 SI 是串行数据的输入端。引脚SCK 是移位寄存器的移位时钟脉冲，在其上升沿发生移位，并将 SI 的下一个数据打入最低

25、位。移位后的各位信号出现在各移位寄存器的输出端，也就是输出锁存器的输入端。RCK 是输出锁存器的打入信号，其上升沿将移位寄存器的输出打入到输出锁存器。引脚 G 是输出三态门的开放信号，只有当其为低时锁存器的输出才开放，否则输出端为高阻状态。SCLR 信号是移位寄存器的清 0 输入端，当其为低时移位寄存器的输出全部为 0。由于 SCK 和 RCK 两个信号是互相独立的，所以能够做到输入串行移位与输出锁存互不干扰。芯片的输出端为 QAQH，最高位 QH 可作为多片 74HC595 级联应用时向上一级的级联输出。但因 QH 受输出锁存器打人控制，所以还从输出锁存器前引出了 QH，作为与移位寄存器完全

26、同步的级联输出。图 2.674HC595 在不同的工作电压下的时钟频率由 74HC595 在 4.5V 供电的情况下（25），可以达到 21MHz 以上的时钟频率，而我们采用的 89C51的时钟频率只有 24MHz，串口方式0 的时钟频率只有 fosc/12=2MHz，所以 74HC595 完全胜任；由于 74HC595 输出高电平时每个管脚的驱动电流只有 20mA，而每个 LED 发光管的驱动电流也是 20mA，要是 8 个发光管同时轮流点亮的时候瞬间电12流必定大于 20mA，所以我们采用是采用吸收电流的方式直驱 LED 发光管。2.42.4 行驱动电路行驱动电路2.4.12.4.1 电路

27、的设计电路的设计单片机 P2 口低 4 位输出的行选信号经 74LS244 八位数据缓冲器将数据缓冲后送往 3/8 译码器 74LS138 译码的输入端，生成 8 条行选通信号线，再经过 SN7406 六路高电压输出反相器将信号取反后使 IRF540 导通再去驱动对应的行 LED 显示。其硬件电路如图 2.7 所示：A1B2C3G2A4G2B5G16Y77Y69Y510Y411Y312Y213Y114Y015U274LS13898U3DSN74061110U4ESN740656U3CSN740634U3BSN740612U3ASN74061312U4FSN740634U4BSN740612U4

28、ASN74061G1A121Y118A241Y216A361Y314A481Y4122G19B1112Y19B2132Y27B3152Y35B4172Y43U3874LS244ABCY10SESY11ABCEIRF1Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y0123456789RR13.3kQ1IRF540Q2IRF540Q3IRF540Q4IRF540Q5IRF540Q6IRF540Q7IRF540Q8IRF540IRF1IRF2IRF3IRF4IRF5+3.3IRF6hang1IRF7hang2IRF8hang3hang4hang8+9IRF1IRF2IRF3IRF4IRF5IRF6IRF7IRF

29、8hang5hang6hang7IRF2IRF3IRF4IRF5IRF6IRF7IRF8Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7图 2.7 点阵显示屏行驱动硬件原理图132.4.22.4.2 3 38 8 线译码器线译码器 74LS13874LS138我们前面的列驱动电路里面只是用了单片机的串口跟 P1 口，还剩下 P0 以及 P2口可以直接接到 8 个 LED 的行选端，但是为了整个大屏幕方便以后扩展控制，防止直接驱动损坏单片机以及隔离外界干扰信号，使用了 74LS138 这个 38 译码器作为行选芯片。74LS138 译码器的引脚图，逻辑图及真值表如下图 2.8、图 2.9 所示：图 2.8 74LS

30、138 的外部引脚图以及内部原理图图 2.93 线-8 线译码器 74LS138 的真值表由上看以看出，只要在信号输入端 A，B，C 输入特定组合的 1、0 的组合序列，14就可以在输出端轮只有一个流输出低电压 0，这样我们就可以有选择的控制行电路。2.4.32.4.3 六六路路高高电电压输出反相器压输出反相器 SN7406SN7406由于我们的 74LS138 输出的行选信号是低电平，而驱动 IRF540N 时必须在 G 端接比 D 端高 3V 以上的电压才能导通，所以我们加了 SN7406 这个六路高电压输出反相器，图 2.10 是它的外部管脚图，图 2.11 SN7406 则是它一路输入

31、输出的内部原理图：当输入端 A 输入低电压时，在对应的输出端 Y 就会输出高电压。2.4.42.4.4 大电流大电流 MOSFETMOSFET 管管 IRF540IRF540IRF540 是一个 28A 100V 的 N 沟道的 MOSFET 管，Rds(on)=0.077，Vgd=100V，它的原理图如下图 2.12 所示，当 G 端有高电平时，DS 之间就导通，电流从 D 端流向S 端。因为一条行线上要带动 128 列的 LED 进行显示，按每一 LED 器件 20mA 电流计算，128 个 LED 同时点亮时，需要 2560mA 即 2.5A 电流，所以选用 IRF540 作为驱动管，它

32、的最大工作电流可达 28A，所以不需要加散热既可稳定工作。图 2.12 IRF540 内部原理及管脚图152.4.52.4.5 八八位数据位数据缓冲器缓冲器 74LS24474LS244我们为了隔离外界的干扰信号，使用了 74LS244 八位数据缓冲器。因为任何时候74HC595 里面的数据是不确定的，只要显示屏只要稍微有一点外界干扰，导致 74LS138使能端 E 变低，74LS138 就是会有输出信号的（通过它的真值表可以看到全 0 全 1都有一行是被选中输出低电位的），SN7406 就输出高电位，IRF540 被电阻拉到高电平这样显示屏就显示一些不确定的图案，就不符合我们的设计要求了。7

33、4LS244 是一个常用的八缓冲器，它的管脚图以及控制表如图 2.14 所示：2.52.5 小结小结本章介绍了硬件的连接方法以及原理，并且包含了部分电路图，此电路已经试验证明可以显示汉字信息，并且可动态显示，其中运用了 74HC595 以及 74LS244 芯片，74HC595 的功能是串入并出，并且带有锁存和移位的功能；而 74LS244 的作用就是完全屏蔽掉外界的干扰，只有单片机发出的正确的信号才被它选择通过，一般的电路干扰，电磁干扰不会对显示屏造成乱码。而行驱动则是使用了 38 线译码器 74LS138驱动六路高电压输出反相器 SN7406，用 SN7406 再驱动 IRF540 大电流

34、低电阻的 N 沟道场效应管，因为如果用单片机直接连接 LED 点阵，引脚不够，同时驱动能力也不行，而用了这个译码器，可以节省引脚，并且方便以后扩展。163 3 系统软件设计系统软件设计显示屏软件的主要功能是向显示屏提供显示数据，并产生各种控制信号，使屏幕按设计的要求显示。根据软件分层次设计的原理，可把显示屏的软件系统分成两大层：第一层是底层的显示驱动程序，第二层是上层的系统应用程序。显示驱动程序负责向点阵屏传送特定组合的显示数据，并负责产生行扫描信号和其它控制信号，配合完成LED 显示屏的扫描显示工作。显示驱动程序由显示子程序实现；系统环境设置(初始化)由系统初始化程序完成；显示效果处理等工作

35、，则由主程序通过调用子程序来实现。3.13.1 显示驱动程序显示驱动程序然后显示驱动程序查询当前燃亮的行号，从显示缓存区内读取下一行的显示数据，并通过串口发送给移位寄存器。为消除在切换行显示数据的时候产生拖尾现象，驱动程序先要关闭显示屏，即消隐，等数据发送完毕后输出 74HC595 的锁存信号，将显示数据打入输出锁存器并锁存，然后再输出新的行号，并打开显示。图 3.1 为显示驱动程序(显示屏扫描函数)流程图。图 3.1 显示驱动程序流程图3.23.2 系统主程序系统主程序系统主程序开始以后，首先是对系统环境初始化，包括设置串口，端口以及一些17参数；然后以分屏效果显示“勤奋求实开拓创新桂林工学

36、院电子与计算机系毕业设计电子信息工程 02-3 班张涛制作。谢谢各位老师！”；关闭屏 3 秒钟，再静止显示“勤奋求实开拓创新”停留约 3 秒，接着开始左跑马滚动显示“勤奋求实开拓创新桂林工学院电子与计算机系毕业设计电子信息工程 02-3 班张涛制作。谢谢各位老师！”。设置系统程序不断地循环执行上述显示效果。图 3.2 是系统主程序的流程图。开始系统初始化分屏显示左移显示图 3.2 系统主程序流程图3.33.3 部分源程序部分源程序3.3.13.3.1 分屏显示子程序分屏显示子程序以下是 32x64 点阵 LED 电子显示屏的源程序，采用 C 语言编写，在 Keil VisionV2.38a（C

37、51.Exe V7.06）以及 MedWin 3.0 版环境下均测试通过。/*分屏显示*/void fen(void)do xianshi();while(xx+0;kk-)/每屏显示 500 次18for(ii=1;ii16;ii+=2)/每个汉字分 8 行扫描for(jj=0;jj8;jj+)/每次要发送 8个汉字的 2 个字节,发送 8 次aa=(xx*8+jj)*32+ii;out_rxd(&hanziaa);/从串口输出第 1 个字的第 1 字节。out_rxd(&hanziaa-1);/从串口输出第 1 个字的第 1 字节。for(jj=0;jj8;jj+)/每次要发送 8个汉字的

38、 2 个字节,发送 8 次aa=(xx*8+jj)*32+ii;out_rxd(&hanziaa+16);/从串口输出第1个字的第17字节。out_rxd(&hanziaa+15);/从串口输出第 1 个字的第 18 字节P2=0 x0ff;P1=0 xff;P1=0;/锁存为高，74HC595 锁存信号P2=swh;/输出行信号h+;/行加一if(h=8)h=0;/*分屏显示的数据发送*/void out_rxd(unsigned char*d)/*从串口发送数据*/SBUF=*d;while(!TI);/等待发送完毕TI=0;3.3.23.3.2 左移显示子程序左移显示子程序void zu

39、o(void)unsigned char i,d=5;while(zimo=1200)while(yid16)/数据移位。for(i=0;id;i+)/移动速度for(h=0;h=0;s-)w=s+s;qqq=zimo+h+h+s*32;BUFFw+1=hanziqqq;BUFFw=hanziqqq+1;BUFF2w+1=hanziqqq+16;BUFF2w=hanziqqq+17;/*调整数据并发送*/void rxd_data(void)/串行发送数据char s;unsigned char inc,tempyid,temp;20if(yid8)inc=0;elseinc=1;for(s=

40、0+inc;s16+inc;s+)/发送数据if(yidtempyid)|(BUFFs+1(8-tempyid);SBUF=temp;/把 BUFF 中的字节从大到小移位相或后发送输出。while(!TI);TI=0;/等待发送中断for(s=0+inc;s16+inc;s+)/发送 8 字节数据 if(yidtempyid)|(BUFF2s+1(8-tempyid);SBUF=temp;/把 BUFF 中的字节从大到小移位相或后发送输出。while(!TI);TI=0;/等待发送中断214 4 结论结论本文通过设计单片机控制单色 LED 显示屏的方法，对 LED 显示模块单元如何进行行列信号

41、控制及信号传输中的驱动问题进行了研究。介绍了硬件的原理以及连接的方法，软件的设计流程以及部分代码，并在附录 1 给出了完整的电路图，经焊接并调试后可以正常显示汉字、图片信息，并且可动态显示。硬件部分的设计保证了点阵的正常工作。列驱动电路中的 74HC595 实现了串入并出，并且带有锁存和移位的功能；而 74LS244 则是防止外界的干扰会对显示屏造成乱码，只有单片机发出的正确的信号才被它选择通过；行驱动电路使用了 38 线译码器 74LS138 驱动 SN7406 加 IRF540 大电流低电阻的 N 沟道场效应管，因为如果用单片机直接连接 LED 点阵，引脚不够，同时驱动能力也不行，而用了这

42、个译码器，可以节省引脚，并且方便做大屏幕的时候扩展。软件部分的设计跟硬件完美配合实现汉字、图形的显示。通过 LED 点阵显示原理，我们知道只要合理的安排行选信号以及列信号同时导通的组合顺序就可以显示任何的图形、文字。软件的设计就是完成将汉字点阵数据通过一些特殊的算法调整，得到跟 LED 点阵相对应的数据，并将这些数据以及控制信号传送到 LED 点阵屏，来实现分屏扫描显示以及左移扫描显示的效果。整个设计的功耗计算：LED 需要的电压是 3.3V，整个屏幕显示 8 个汉字的时候的平均电流是 1.85A；各芯片需要电压为 5V，工作的时候平均电流 0.5A；还有 IRF540的驱动电压 12V，工作

43、电流 0.02A；即：P=3.3V*1.85A+5V*0.5A+12V*0.02A=8.854W。做好的 LED 点阵显示屏的实物图片如图 4.1 所示：图 4.1 做好的 LED 点阵显示汉字时的效果22致谢致谢首先我感谢我的导师陈小琴老师。本论文是在陈老师的直接引导下完成的，整个论文的编写无一不是凝聚着老师的心血与汗水。陈老师严谨治学、认真负责、不怕困难的科研态度对我影响至深，这些影响将使我终身受益。我在此对陈老师表示最真挚的谢意！最后，真诚的感谢在学习和生活中给予我关心和帮助的所有老师、同学和朋友！23参考文献参考文献1李华等编著 MCS-51 系列单片机实用接口技术 北京：北京航空航天

44、大学出版社，19932张立科单片机通信技术与工程实践北京：人民邮电出版社，20053张凯等编著MCS-51 单片机综合系统及其设计开发北京：科学出版社，19964朱宇光编著单片机应用新技术教程北京：电子工业出版社，20005诸昌钤LED 显示屏系统原理与工程技术成都：电子科技大学出版社，20006余永权89 系列 FLASH 单片机原理与应用北京：电子工业出版社，20007楼然苗，李光飞 51 系列单片机设计实例 北京：北京航空航天大学出版社，20038李东生PROTEL 99SE 电路设计技术入门与应用北京：电子工业出版社，20029张有顺编著MCS-51/96 系列单片机简明教程北京：中国

45、脊梁出版社，199810谢宋和单片机在 LED 显示屏中的应用电子与自动化98 年第 4 期24附录附录 1 1整体电路图：EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U789C51+5A1B2C3G2A4G2B5G16Y77Y69Y510Y411Y312Y213Y114Y0

46、15U274LS13898U4DSN74061110U4ESN740656U4CSN740634U4BSN740612U4ASN74061312U4FSN740634U5BSN740612U5ASN74061G1A121Y118A241Y216A361Y314A481Y4122G19B1112Y19B2132Y27B3152Y35B4172Y43U674LS244S0A0B0C0E0Y00123456789RR13.3k*8IRF1IRF2IRF3IRF4IRF5IRF6IRF7IRF8+9ABCY10S10ES11Y11A0B0C0Y00S0E0S0Y00ABCESER14SRCLK11SR

47、CLR10RCLK12E13O015O11O22O33O44O55O66O77Q79U5374HC595SER14SRCLK11SRCLR10RCLK12E13O015O11O22O33O44O55O66O77Q79U974HC595SER14SRCLK11SRCLR10RCLK12E13O015O11O22O33O44O55O66O77Q79U874HC595IRF1IRF2IRF3IRF4IRF5IRF6IRF7IRF8Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Q1IRF540Q2IRF540Q3IRF540Q4IRF540Q5IRF540Q6IRF540Q7IRF5

48、40Q8IRF540JZ224MHzC3130PC3030PQ910u+5R2SW2+3.3hang1hang2hang3hang4hang5hang6hang7hang8IRF1IRF2IRF3IRF4IRF5IRF6IRF7IRF812345678910111213141516R4LEDXXSER14SRCLK11SRCLR10RCLK12E13O015O11O22O33O44O55O66O77Q79U6574HC595SER14SRCLK11SRCLR10RCLK12E13O015O11O22O33O44O55O66O77Q79U5574HC595SER14SRCLK11SRCLR10R

49、CLK12E13O015O11O22O33O44O55O66O77Q79U5474HC595SER14SRCLK11SRCLR10RCLK12E13O015O11O22O33O44O55O66O77Q79U7374HC595SER14SRCLK11SRCLR10RCLK12E13O015O11O22O33O44O55O66O77Q79U6674HC595hang1hang2hang3hang4hang5hang6hang7hang812345678910111213141516R5LEDXXhang1hang2hang3hang4hang5hang6hang7hang8123456789101

50、11213141516R6LEDXXhang1hang2hang3hang4hang5hang6hang7hang812345678910111213141516R51LEDXXhang1hang2hang3hang4hang5hang6hang7hang812345678910111213141516R52LEDXXhang1hang2hang3hang4hang5hang6hang7hang812345678910111213141516R59LEDXXhang1hang2hang3hang4hang5hang6hang7hang812345678910111213141516R60LED