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第一篇：基于單片機的LED點陣廣告牌設計

基于單片機的LED點陣廣告牌設計

摘要：單片機作為LED主控制模塊，利用簡單的外圍電路來驅(qū)動64×16的點陣LED顯示屏。利用多個系列高速單片機本身強大的功能，可以很方便的實現(xiàn)單片機與PC機間的數(shù)據(jù)傳輸及存儲，并能利用軟件方便的進行顯示內(nèi)容的多樣變化，點陣顯示屏廣泛的應用于醫(yī)院、機場、銀行等公共場所，所以LED顯示屏具有很強的現(xiàn)實應用性。

關(guān)鍵詞：動態(tài)顯示；單片機；點陣字庫

中圖分類號：TN312.8；TP368.1文獻標識碼：A文章編號：1674-7712(2014)08-0000-01

LED（Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，簡稱LED，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是N型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候，它們之間就形成一個“P-N結(jié)”。當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。多個LED發(fā)光燈組成固定的字符或圖形進行顯示，即形成LED點陣圖文顯示屏。其主要特征是只控制LED點陣中各發(fā)光器件的通斷（發(fā)光或熄滅），而不控制LED的發(fā)光強弱。LED點陣的漢字顯示方式是先根據(jù)所需要的漢字提取漢字點陣（如16×16點陣），將點陣文件存入ROM，形成新的漢字編碼；而在使用時則需要先根據(jù)新的漢字編碼組成語句，再由MCU根據(jù)新編碼提取相應的點陣進行漢字顯示。

一、LED電子顯示屏概況

LED電子顯示屏是由幾百到幾十萬個半導體發(fā)光二極管構(gòu)成的像素點，按矩陣均勻排列組成。利用不同的半導體材料可以制造不同色彩的LED像素點。目前應用最廣的是紅色、綠色、黃色。而藍色和純綠色LED的開發(fā)已經(jīng)達到了實用階段。LED顯示屏是一種通過控制半導體發(fā)光二極管的亮度的方式，來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。

LED顯示屏分為圖文顯示屏和條幅顯示屏，均由LED矩陣塊組成。圖文顯示屏可與計算機同步顯示漢字、英文文本和圖形，而條幅顯示屏則適用于小容量的字符信息顯示。LED顯示屏因為其像素單元是主動發(fā)光的，具有亮度高，視角廣、工作電壓低、功耗小、壽命長、耐沖擊和性能穩(wěn)定等優(yōu)點。因而被廣泛應用于車站、碼頭、機場、商場、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場、建筑市場、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場所。LED顯示屏的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高氣候耐受性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色化方向發(fā)展。

二、點陣式LED漢字廣告屏顯示原理及單片機應用

點陣式LED漢字廣告屏絕大部分是采用動態(tài)掃描顯示方式，這種顯示方式巧妙地利用了人眼的視覺暫留特性。將連續(xù)的幾幀畫面高速的循環(huán)顯示，只要幀速率高于24幀/秒，人眼看起來就是一個完整的，相對靜止的畫面。最典型的例子就是電影放映機。在電子領(lǐng)域中，因為這種動態(tài)掃描顯示方式極大的縮減了發(fā)光單元的信號線數(shù)量，因此在LED顯示技術(shù)中被廣泛使用。以8×8點陣模塊為例，說明一下其使用方法及控制過程。廣告牌設計過程中使用的紅色水平線Y0、Y1??Y7叫做行線，接內(nèi)部發(fā)光二極管的陽極，每一行8個LED的陽極都接在本行的行線上。相鄰兩行線間絕緣。同樣，藍色豎直線X0、X1??X7叫做列線，接內(nèi)部每列8個LED的陰極，相鄰兩列線間絕緣。

在這種形式的LED點陣模塊中，若在某行線上施加高電平（用“1”表示），在某列線上施加低電平（用“0”表示）。則行線和列線的交叉點處的LED就會有電流流過而發(fā)光。比如，Y7為1，X0為0，則右下角的LED點亮。再如Y0為1，X0到X7均為0，則最上面一行8個LED全點亮。隨著廣告屏顯示內(nèi)容的多媒體化，對控制器傳輸速度，運算能力的要求越來越高。因此控制器的種類也在不斷發(fā)展以適應要求，從最初的8051單片機，到PIC單片機，又到FPGA，直到現(xiàn)在的ARM處理器。不同功能檔次的廣告屏對應著不同的處理器。

單片機運算速度及通信速率的限制，LED動態(tài)顯示的刷新率不可能做得太高。對顯示效果和移動算法的處理也比較吃力，在實際顯示效果上有比較明顯的閃爍感。除此之外，傳統(tǒng)8051單片機的內(nèi)部資源貧乏，僅128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器，幾K字節(jié)的程序存儲器，無E2PROM，SPI。這就需要對單片機擴展外設，無疑增加了硬件成本。因此，8051控制的條屏只能用于顯示內(nèi)容及其簡單，不需要經(jīng)常更改顯示內(nèi)容的場合。

因為PIC單片機是RISC架構(gòu)的工業(yè)專用單片機，處理指令的速度有所增加，抗干擾能力優(yōu)秀，型號種類繁多。作為條屏的控制器，可以明顯的改善顯示效果，同時PIC單片機內(nèi)部的資源較豐富，可節(jié)省外部電路設計難度，同時降低了硬件成本。因此，以PIC單片機為控制器的條屏目前仍是單色條屏市場的主流。

參考文獻：

[1]李建忠.單片機原理及應用[M].西安:西安電子科技大學出版社,2002.[2]李群芳,肖看.單片機原理?接口及應用[M].北京:清華大學出版社,2005.[3]于海生.微型計算機控制技術(shù)[M].北京:清華大學出版社,2008.[4]戴梅萼,史嘉權(quán).微型計算機技術(shù)及應用(第3版)[M].北京:清華大學出版社,2008.[5]江曉安,董秀峰.數(shù)字電子技術(shù)(第二版)[M].西安:西安電子科技大學出版社,2005.[作者簡介]周麗萍（1979.09-），女，學士學位，科員，工程師，研究方向：電子通信技術(shù)、led顯示屏研發(fā)。

第二篇：Led點陣廣告牌設計

基于單片機的Led點陣廣告牌設計

目錄 LED概述.........................................................................3 1.1 LED電子顯示屏概述......................................................3 1.2 LED電子顯示屏的分類...................................................3 2 顯示原理及控制方式分析.................................................4 2.1 LED點陣模塊結(jié)構(gòu).........................................................4 2.2 LED 動態(tài)顯示原理.......................................................4 2.3 LED常見的控制方式.....................................................5 3 硬件電路設計..................................................................7 3.1 系統(tǒng)硬件概述..............................................................7 3.2 16×16LED點陣顯示制作..............................................8 3.2.1 16×16LED點陣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理......................8 3.2.2 用8×8LED點陣構(gòu)成16×16LED點陣..........................9 3.3主控單片機的接口說明.................................................11 3.4 LED顯示驅(qū)動電路.......................................................11 4 字模生成.......................................................................13 4.1 字模簡介...................................................................13 4.1.1 LED顯示屏領(lǐng)域字模實現(xiàn)技術(shù)...................................13 4.1.2 軟件控制系統(tǒng)字模提取的分析與設計.........................13 4.2 字模存儲技術(shù).............................................................14 4.3 字庫生成...................................................................14 5軟件設計........................................................................16 5.1 程序設計總體思路和結(jié)構(gòu)..............................................16 5.1.1 程序設計總體思路.................................................16 5.1.2 程序流程圖...........................................................16 5.2 各模塊程序設計..........................................................17 5.2.1 系統(tǒng)初始化...........................................................17 5.2.2 LED動態(tài)顯示........................................................17 5.2.3 漢字顯示的原理....................................................17 6系統(tǒng)功能測試..................................................................19 6.1 單元模塊電路測試.......................................................19 6.2 系統(tǒng)整體功能測試.......................................................19 總結(jié).................................................................................20 致謝.................................................................................21 參考文獻...........................................................................22 附錄.................................................................................23 引言

多個 LED發(fā)光燈組成固定的字符或圖形進行顯示，即形成LED點陣圖文顯示屏。其主要特征是只控制LED點陣中各發(fā)光器件的通斷（發(fā)光或熄滅），而不控制LED的發(fā)光強弱。LED點陣的漢字顯示方式是先根據(jù)所需要的漢字提取漢字點陣（如16×16 點陣），將點陣文件存入ROM，形成新的漢字編碼；而在使用時則需要先根據(jù)新的漢字編碼組成語句，再由MCU根據(jù)新編碼提取相應的點陣進行漢字顯示。

LED點陣顯示具有如下特點：

（1）電壓：LED使用低壓電源，供電電壓在6-24V之間，根據(jù)產(chǎn)品不同而異，所以它是一種比使用高壓電源更安全的電源。

（2）效能：消耗能量比同光效的白熾燈減少80%。（3）適用性：每個單元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環(huán)境。

（4）穩(wěn)定性：10萬小時，光衰為初始的50%。

（5）響應時間：其白熾燈的響應時間為毫秒級，LED燈的響應時間為納秒級。（6）對環(huán)境污染：無有害金屬汞。

（7）顏色：改變電流可以變色，發(fā)光二極管方便地通過化學修飾方法，調(diào)整材料的能帶結(jié)構(gòu)和帶隙，實現(xiàn)紅黃綠蘭橙多色發(fā)光。

由于LED的眾多優(yōu)勢，在市場中得到了廣泛的應用，主要應用領(lǐng)域有：（1）、信號指示應用：信號照明是LED單色光應用比較廣泛也是比較早的一個領(lǐng)域，約占LED應用市場的4%左右。

（2）、顯示應用：指示牌、廣告牌、大屏幕顯示等，LED用于顯示屏幕的應用約占LED應用的20%—25%，顯示屏幕可分為單色和彩色。

（3）、照明應用：便攜燈具，汽車用燈，特殊照明。由于LED尺寸小，便于動態(tài)的亮度和顏色控制，因此比較適合用于建筑裝飾照明。背光照明：普通電子設備功能顯示背光源、筆記本電腦背光源、大尺寸超大尺寸LCD顯示器背光源等。以及投影儀用RGB光源。

LED概述

1.1 LED電子顯示屏概述

LED電子顯示屏（Light Emitting Diode Panel）是由幾百--幾十萬個半導體發(fā)光二極管構(gòu)成的像素點，按矩陣均勻排列組成。利用不同的半導體材料可以制造不同色彩的LED像素點。目前應用最廣的是紅色、綠色、黃色。而藍色和純綠色LED的開發(fā)已經(jīng)達到了實用階段。LED顯示屏是一種通過控制半導體發(fā)光二極管的亮度的方式，來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。

LED顯示屏分為圖文顯示屏和條幅顯示屏，均由LED矩陣塊組成。圖文顯示屏可與計算機同步顯示漢字、英文文本和圖形；而條幅顯示屏則適用于小容量的字符信息顯示。LED顯示屏因為其像素單元是主動發(fā)光的，具有亮度高，視角廣、工作電壓低、功耗小、壽命長、耐沖擊和性能穩(wěn)定等優(yōu)點。因而被廣泛應用于車站、碼頭、機場、商場、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場、建筑市場、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場所。

LED顯示屏的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高氣候耐受性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色化方向發(fā)展。1.2 LED電子顯示屏的分類

按顏色分類：

單基色顯示屏:單一顏色（紅色或綠色）。

雙基色顯示屏：紅和綠雙基色，256級灰度、可以顯示65536種顏色。

全彩色顯示屏：紅、綠、藍三基色，256級灰度的全彩色顯示屏可以顯示一千六百多萬種顏色。

按顯示器件分類：

LED數(shù)碼顯示屏：顯示器件為7段碼數(shù)碼管，適于制作時鐘屏、利率屏等，顯示數(shù)字的電子顯示屏。

LED點陣圖文顯示屏：顯示器件是由許多均勻排列的發(fā)光二極管組成的點陣顯示模塊，適于播放文字、圖像信息。按使用場合分類：

室內(nèi)顯示屏：發(fā)光點較小，一般Φ3mm--Φ8mm，顯示面積一般零點幾至十幾平方米。室外顯示屏：面積一般幾十平方米至幾百平方米，亮度高，可在陽光下工作，具有防風、防雨、防水功能。按發(fā)光點直徑分類：

室內(nèi)屏：Φ3mm、Φ3.75mm、Φ5mm、室外屏：Φ10mm、Φ12mm、Φ16mm、Φ19mm、Φ21mm、Φ26mm 室外屏發(fā)光的基本單元為發(fā)光筒，發(fā)光筒的原理是將一組紅、綠、藍發(fā)光二極管封在一個塑料筒內(nèi)共同發(fā)光增強亮度。

顯示原理及控制方式分析

2.1 LED點陣模塊結(jié)構(gòu)

八十年代以來出現(xiàn)了組合型LED點陣顯示器模塊，以發(fā)光二極管為像素，它用高亮度發(fā)光二極管芯陣列組合后，環(huán)氧樹脂和塑模封裝而成。這種一體化封裝的點陣LED模塊，具有高亮度、引腳少、視角大、壽命長、耐濕、耐冷熱、耐腐蝕等特點。LED點陣規(guī)模常見的有4×4、4×8、5×7、5×8、8×8、16×16等等。

根據(jù)像素顏色的數(shù)目可分為單色、雙基色、三基色等。像素顏色不同，所顯示的文字、圖象等內(nèi)容的顏色也不同。單色點陣只能顯示固定色彩如紅、綠、黃等單色，雙基色和三基色點陣顯示內(nèi)容的顏色由像素內(nèi)不同顏色發(fā)光二極管點亮組合方式?jīng)Q定，如紅綠都亮時可顯示黃色，如果按照脈沖方式控制二極管的點亮時間，則可實現(xiàn)256或更高級灰度顯示，即可實現(xiàn)真彩色顯示。

圖2.1示出最常見的8×8單色LED點陣顯示器的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)和外型規(guī)格，其它型號點陣的結(jié)構(gòu)與引腳可試驗獲得。

圖2.1 8×8單色LED模塊內(nèi)部電路

LED點陣顯示器單塊使用時，既可代替數(shù)碼管顯示數(shù)字，也可顯示各種中西文字及符號．如5x7點陣顯示器用于顯示西文字母．5×8點陣顯示器用于顯示中西文，8x8點陣可以用于顯示簡單的中文文字，也可用于簡單圖形顯示。用多塊點陣顯示器組合則可構(gòu)成大屏幕顯示器，但這類實用裝置常通過PC機或單片機控制驅(qū)動。2.2 LED 動態(tài)顯示原理

以8×8點陣模塊為例，說明一下其使用方法及控制過程。圖2.1中，紅色水平線Y0、Y1……Y7叫做行線，接內(nèi)部發(fā)光二極管的陽極，每一行8個LED的陽極都接在本行的行線上。相鄰兩行線間絕緣。同樣，藍色豎直線X0、X1……X7叫做列線，接內(nèi)部每列8個LED的陰極，相鄰兩列線間絕緣。

在這種形式的LED點陣模塊中，若在某行線上施加高電平（用“1”表示），在某列線上施加低電平（用“0”表示）。則行線和列線的交叉點處的LED就會有電流流過而發(fā)光。比如，Y7為1，X0為0,則右下角的LED點亮。再如Y0為1，X0到X7均為0，則最上面一行8個LED全點亮。

現(xiàn)描述一下用動態(tài)掃描顯示的方式，顯示字符“B”的過程。其過程如圖2.2

圖2.2 用動態(tài)掃描顯示字符“B”的過程

2.3 LED常見的控制方式

目前常見的是并行傳輸方式（見附錄1.1），通過8位鎖存器將8位總線上的列數(shù)據(jù)進行鎖存顯示，各8位鎖存器的片選信號由譯碼器提供。此種方式的優(yōu)點是傳輸速度快，對微控制器（MCU）的通信速度要求較低。但是這種方案最大的缺點是不便于隨意擴展顯示單元的數(shù)目。每增加一個16×16點陣的全角漢字顯示單元，就需要在之前的電路上多增加兩根地址線，這就要求在PCB布線的時候要留有充足的地址線冗余量。再一個缺點是，每個單元的PCB隨著安放位置的不同，布線結(jié)構(gòu)也不相同，不利于廠家批量生產(chǎn)。并行傳輸需要的芯片較多，因此市場上已經(jīng)出現(xiàn)用FPGA,CPLD等高密度可編程邏輯器件（PLD）來取代傳統(tǒng)鎖存器IC的方案。成本有所下降，但可擴展性仍舊較差。因此，并行傳輸方式適用于顯示單元數(shù)目確定的條屏。

隨著廣告屏顯示內(nèi)容的多媒體化，對控制器傳輸速度，運算能力的要求越來越高。因此控制器的種類也在不斷發(fā)展以適應要求，從最初的8051單片機，到PIC單片機，又到FPGA，直到現(xiàn)在的ARM處理器。不同功能檔次的廣告屏對應著不同的處理器。

一．以傳統(tǒng)8051單片機為控制器的LED顯示屏。因受到單片機運算速度及通信速率的限制，LED動態(tài)顯示的刷新率不可能做得太高。對顯示效果和移動算法的處理也比較吃力，在實際顯示效果上有比較明顯的閃爍感。除此之外，傳統(tǒng)8051單片機的內(nèi)部資源貧乏，僅128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器，幾K字節(jié)的程序存儲器，無E2PROM，SPI。這就需要對單片機擴展外設，無疑增加了硬件成本。因此，8051控制的條屏只能用于顯示內(nèi)容及其簡單，不需要經(jīng)常更改顯示內(nèi)容的場合。

二．以PIC單片機為控制器的LED顯示屏。因PIC單片機是RISC架構(gòu)的工業(yè)專用單片機，處理指令的速度有所增加，抗干擾能力優(yōu)秀，型號種類繁多。作為條屏的控制器，可以明顯的改善顯示效果，同時PIC單片機內(nèi)部的資源較豐富，可節(jié)省外部電路設計難度，同時降低了硬件成本。因此，以PIC單片機為控制器的條屏目前仍是單色條屏市場的主流。

三．以FPGA（復雜可編程邏輯門陣列）為控制器的LED顯示屏。FPGA以高速、并行著稱。是近年來新興的可編程邏輯器件。用他作為LED顯示屏的控制器，能夠高速的處理色階PWM信號、高速的完成動態(tài)掃描邏輯、高速的完成字符移動算法。因此被運用于雙基色、三基色的顯示系統(tǒng)。但是其成本較高，開發(fā)難度較大。

四．以ARM（32位RISC架構(gòu)高性能微處理器）為控制器的LED顯示屏。ARM有著極高的指令效率，極高的時鐘頻率。因此其運算能力非常強大，內(nèi)部資源也十分豐富，極大的簡化了硬件設計的難度，縮短了開發(fā)周期。在條屏的運用中，能用ARM來實現(xiàn)花樣繁多的顯示方式，以及高色階，多像素的全彩屏驅(qū)動。ARM與FPGA的組合更是功能強大，除了海量存儲技術(shù)，無線更新技術(shù)外，還能實時地顯示視頻信號。因此，以ARM為控制器的顯示屏常為視頻全彩屏。

硬件電路設計

3.1 系統(tǒng)硬件概述

整個電路由單片機89C51，8個74LS373，1個74HC154，1個74LS138,4個16×16的LED。該電路所設計的電子屏可顯示多個漢字，需要4個16×16 LED點陣模塊，可組成16×64的條形點陣。

AT89C51是一種帶4KB可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。AT89C51引腳即外觀如圖3.1所示。

圖3.1 AT89C51的管腳圖

譯碼器是組合邏輯電路的一個重要的器件，74LS138的輸出是低電平有效，故實現(xiàn)邏輯功能時，輸出端不可接或門及或非門，74LS138與前面不同，其有使能端，故使能端必須加以處理，否則無法實現(xiàn)需要的邏輯功能。發(fā)光二極管點亮只須使其正向?qū)纯桑鶕?jù)LED的公共極是陽極還是陰極分為兩類譯碼器，即針對共陽極的低電平有效的譯碼器；針對共陰極LED的高電平輸出有效的譯碼器。

74LS373是低功耗肖特基TTL8D鎖存器，內(nèi)有8個相同的D型(三態(tài)同相)鎖存器，由兩個控制端(11腳G或EN；1腳OUT、CONT、OE)控制。當OE接地時，若G為高電平，74LS373接收由PPU輸出的地址信號；如果G為低電平，則將地址信號鎖存。工作原理：74LS373的輸出端O0—O7可直接與總線相連。當三態(tài)允許控制端OE為低電平時，O0—O7為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負載或總線。當OE為高電平時，O0—O7呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動總線，也不為總線的負載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。當鎖存允許端LE為高電平時，O隨數(shù)據(jù)D而變。當LE為低電平時，O被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。74LS373引腳即外觀如圖3.2所示

圖3.2 74LS373引腳圖

74HC154為 4 線－12 線譯碼器，當選通端（G1、G2）均為低電平時，可將地址端（ABCD）的二進制編碼在一個對應的輸出端，以低電平譯出。若將 G1 和 G2 中的一個作為數(shù)據(jù)輸入端，由 ABCD 對輸出尋址，還可作 1 線－16 線數(shù)據(jù)分配器。工作環(huán)境溫度為0～70℃，對社會的要求非常適合。

LED,50年前人們已經(jīng)了解半導體材料可產(chǎn)生光

線的基本知識，第一個商用二極管產(chǎn)生于1960年。LED是英文light emitting diode（發(fā)光二極管）的縮寫，它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導體材料，置于一個有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧7樹脂密封，即固體封裝，所以能起到保護內(nèi)部芯線的

作用，所以LED的抗震性能好該電路的顯示采用逐行掃描方式。工作時，由單片機取出第一行需要顯示的內(nèi)容經(jīng)延時一段時間后再進行下一行點陣數(shù)據(jù)的顯示。需要注意的是，每次只能選通一行數(shù)據(jù)，即要通過不斷的逐行掃描來實現(xiàn)漢字或字符的顯示。3.2 16×16LED點陣顯示制作

3.2.1 16×16LED點陣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理

以UCDOS中文宋體字庫為例，每一個字由16行16列的點陣組成顯示。即國家標準漢字庫中的每一個字均由256點陣來表示。我們可以把每一個點理解為一個像素，而把每一個字的字形理解為一幅圖像。事實上這個漢字屏不僅可以顯示漢字，也可以顯示在256像素范圍內(nèi)的任何圖形。這里我們以“高”字說明，如圖3.3所示。

圖3.3 16*16LED漢字顯示

用8位的AT89C51單片機控制，由于單片機的總線為8位，一個字需要拆分為2個部分。一般把它拆分為上部和下部，上部由8×16點陣組成，下部也由8×16點陣組成。在本例中單片機首先顯示的是左上角的第一列的上半部分，即第0列的p00—p07口。方向為p00到p07 ,顯示漢字“高”時,p02點亮,由上往下排列,為p0.0 滅，p0.1 滅, p0.2 滅, p0.3 滅, p0.4 滅, p0.5 亮,p0.6滅,p0.7 滅。即二進制00000100，轉(zhuǎn)換為16進制為 04h。上半部第一列完成后，繼續(xù)掃描下半部的第一列，為了接線的方便，我們?nèi)栽O計成由上往下掃描，即從p27向p20方向掃

描，從上圖可以看到，這一列全部為不亮，即為00000000，16進制則為00h。然后單片機轉(zhuǎn)向上半部第二列，仍為p01點亮，為00000100，即16進制04h.這一列完成后繼續(xù)進行下半部分的掃描，p20點亮，為二進制00000010，即16進制02h.依照這個方法，繼續(xù)進行下面的掃描，一共掃描32個8位，可以得出漢字“高”的掃描代碼為：02h，00h，01h, 04h,0FFh,0FEh, 00h, 00h，1Fh,0F0h, 10h, 10h, 10h, 10h, 1Fh,0F0h，00h, 04h, 7Fh,0FEh, 40h, 04h, 4Fh,0E4h，48h, 24h, 48h, 24h, 4Fh,0E4h, 40h, 0Ch。

由這個原理可以看出，無論顯示何種字體或圖像，都可以用這個方法來分析出它的掃描代碼從而顯示在屏幕上。不過現(xiàn)在有很多現(xiàn)成的漢字字模生成軟件，就不必自己去畫表格算代碼了。

3.2.2 用8×8LED點陣構(gòu)成16×16LED點陣

Proteus中只有5×7和8×8等LED點陣，并沒有16×16LED點陣，而在實際應用中，要良好地顯示一個漢字，則至少需要16×16點陣。下面我們就首先介紹使用8×8點陣構(gòu)建16×16點陣的方法，并構(gòu)建一塊16×16LED點陣，用于本例的顯示任務。

首先，從Proteus7.1的元件庫中找到“MATRIX-8X8-RED”元器件，并將四塊該元器件放入Proteus文檔區(qū)編輯窗口中。此時需要注意,如果該元器件保持初始的位置（沒有轉(zhuǎn)動方向），我們要首先將其左轉(zhuǎn)90°，使其水平放置，那么此時它的左面8個引腳是其行線，右邊8個引腳是其列線（當然，如果你是將右轉(zhuǎn)，則右邊8個引腳是行線）。然后我們將四個元器件對應的行線和列線分別進行連接，使每一條行線引腳接一行16個LED，列線也相同。并注意要將行線和列線引出一定長度的引腳，以便下面我們使用。連接好的16×16點陣如圖3.4所示。

成如上圖的16×16點陣只是第一步，這樣分開的數(shù)塊并不能達到好的顯示效果,下面我們要將其進一步組合。組合實際上很簡單，首先選中如上圖中右側(cè)的兩塊8×8點陣，然后拖動并使其與左側(cè)的兩塊相并攏，如圖3.5所示。

圖3.4 點陣模塊組合

圖3.5

可以看到原來的連線已經(jīng)自動隱藏了，至于線上的交點，我們不要去動。然后，我們再來最后一步，選中下側(cè)的兩塊點陣，并拖動使其與上側(cè)的兩塊并攏,最后的效果如圖3.6所示。看到,原來雜亂的連線現(xiàn)在已經(jīng)幾乎全部隱藏了，一塊16×16的LED點陣做成了。需要注意，做成的LED點陣的行線為左側(cè)的16個引腳，下側(cè)的16個引腳為其列線，而且其行線為高電平有效，列線為低電平有效。然后，我們將其保存，以便以后使用。

圖3.6 3.3主控單片機的接口說明

P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復制用口，作為輸入口時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口寫入“1可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時，PO口接收指令節(jié)，而在程序校檢時，輸出指令字節(jié)，校檢時，要求外接上拉電阻。P1口：P1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流I。Flash編程和程序校檢期間，P1接收低8位地址。

P2口:P2口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流I。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲（例如執(zhí)行MOVX@DPTR指令）時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX@RI指令）時，P2口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中R2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。Flash編程和校檢時，P2亦接收高位地址和其他控制信號。

P3口：P3口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作輸入端口，作輸入端時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻，輸出電流I。P3口還接收一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校檢的控制信號。

RST:復位輸入，當震蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。

ALE/PROG：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時,ALE(地址鎖存允許）輸出脈沖用于所存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE乃以時鐘振動頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是:每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。

3.4 LED顯示驅(qū)動電路 LED顯示驅(qū)動電路如圖3.7所示。

圖3.7 顯示驅(qū)動電路圖

字模生成

4.1 字模簡介

文字的字模是一組數(shù)字，但它的意義卻與數(shù)字的意義有著根本的變化，它是用數(shù)字的各

[1]位信息來記載英文或漢字的形狀。

在電腦硬件中，根本沒有漢字這個概念，也沒有英文的概念，其認識的概念只有——內(nèi)碼(將ASCII表的高128個很少用到的數(shù)值以兩個為一組來表示漢字，即漢字的內(nèi)碼。而剩下的低128位則留給英文字符使用，即英文的內(nèi)碼)。如果你用啟動盤啟動系統(tǒng)后用DIR命令可能得到一串串莫名其妙的字符，但那確確實實是漢字，如果你啟動UCDOS或其他的漢字系統(tǒng)后，就會看到那是一個個熟悉的漢字。在硬件系統(tǒng)內(nèi)，英文的字模信息一般固化在ROM里，即使在沒有進入系統(tǒng)的CMOS里，也可以讓你看到英文字符。而在DOS下，中文的字模信息一般記錄在漢字庫文件里(將制作好的字模放到一個個標準的庫中，這就是點陣字庫文件)。

4.1.1 LED顯示屏領(lǐng)域字模實現(xiàn)技術(shù)

在通過軟件實現(xiàn)的技術(shù)中，目前有許多字模生成軟件，軟件打開后輸入漢字，點“檢取”，十六進制數(shù)據(jù)的漢字代碼即可自動生成，把我們所需要的豎排數(shù)據(jù)復制到我們的程序中即可。在通過硬件實現(xiàn)字模提取的技術(shù)中，有在單片機系統(tǒng)中增加硬漢字庫的方法，主控器發(fā)送的漢字是其機內(nèi)碼，用兩個字節(jié)來表示一個漢字。根據(jù)機內(nèi)碼，顯示單元控制模塊從漢字庫中查取顯示字模，實現(xiàn)漢字顯示。由于帶有硬漢字庫，進行動態(tài)文字顯示時，通用智能顯示單元僅接受漢字的機內(nèi)碼即可，這樣數(shù)據(jù)通訊量大大減少。因此，“動態(tài)文字顯示速度快”。4.1.2 軟件控制系統(tǒng)字模提取的分析與設計

而在LED顯示屏控制系統(tǒng)具體應用的Windows操作系統(tǒng)下如何提取字模信息是設計的核心。軟件控制系統(tǒng)在實際編輯過程中，要求各種字體、字號的文字都能被編輯、保存。所以系統(tǒng)在設計時，把文本區(qū)理解為由眾多的象素點構(gòu)成，而把不同字體、字號的文字理解為一幅圖像。因為所開啟的文本區(qū)大小與LED顯示屏的大小對應，所以采用16×16點陣為單位，把文本區(qū)內(nèi)的每個像素點都看成一個二維數(shù)組，由于系統(tǒng)中各種顏色都有對應的值，賦予每個不同顏色的像素點不同的對應值，再把每個點賦予一個int型的值，這樣保存下來的信息就是二進制數(shù)據(jù)。通過這樣的設計，我們不僅可以把任何字型，任何大小的文字保存下來，還可以顯示以256個像素點陣為單位的任何圖形。在軟件控制系統(tǒng)中實現(xiàn)字模的提取，也就避免了在單片機中加載硬漢字庫模塊，從而簡化了硬件模塊的設計。以下以單色屏為例，介紹系統(tǒng)采用字模保存的算法設計：

定義COLORREF zimo_ color為像素點的顏色，判斷某個點的顏色值。如果值為Oxffffff，說明此點為白色，賦予此點值0。由于單色屏只有紅色和不顯色兩種，所以可以簡單賦值為除白色外其余點賦值為1 CClientDC

dc(this);

CFile myfile;unsigned int zimo[192] [384]={0};unsigned char zimo_data[192][48]={0};

COLORREF zimo_color;

int row, col;

this->HideCaret();

for(row=0;row<192;row++){

for(col=0;col<384;col++){

zimo_color=do.GetPixel(col, row);

if(zimo color = =Oxffffff)

{zimo [row] [col]=0;}else

{zimo [row] [col]=1;}}} 定義unsigned int zimo[192][384]={0};//文本區(qū)像素點

以8位為一字節(jié)(因為在隨后的串行通訊中，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是8位的二進制數(shù)據(jù))定義

unsigned char zimo_data[192][48]={0} 4.2 字模存儲技術(shù)

目前使用最廣泛的技術(shù)是，通過上位機軟件將待顯示的字符串轉(zhuǎn)換為對應的點陣字模數(shù)

2據(jù)，通過燒寫的方式將這些字模數(shù)據(jù)按一定的順序編址后存儲在EPROM中。在條屏顯示的2過程中按規(guī)定的方式取出EPROM中的字模數(shù)據(jù)進行處理。對于一個16×16點陣的漢字字模

2數(shù)據(jù)，需要連續(xù)32字節(jié)的EPROM空間來存儲。照此計算，若有256個需要顯示的字符，則

2至少需要32B×256=8192字節(jié)（8KB）的EPROM存儲空間。通常的單片機內(nèi)部沒有集成這么22大容量的EPROM。因此這種方案，需要在單片機外部擴展大容量的EPROM，增加硬件成本。上位機程序設計由于涉及到漢字取模，取模算法的難度較大。在多字下載的時候傳輸時間也較長。諸多弊端使本設計放棄了傳統(tǒng)方案。而本設計創(chuàng)新使用了專用的點陣字庫芯片，成本僅為8元，內(nèi)含各種點陣規(guī)格的GB2312、ASCII等標準字庫。專用字庫芯片采用微型SO-8封裝，使用高速同步串行SPI接口進行讀寫操作，節(jié)省了控制器的I/O。在本設計中，單片2機內(nèi)部的小容量EPROM，用于存儲待顯示漢字的GB2312標準機內(nèi)碼，每個全角字符的內(nèi)碼

2占2字節(jié)，則在同樣需要顯示256個漢字的情況下，這種方案僅占用512字節(jié)的EPROM空間

4.3 字庫生成

因為本設計中為行掃描，列輸入，所以“魏”的自摸代碼為：

DB 49H,40H,4AH,51H,4CH,6AH,7FH,0C4H,4CH,4AH,8AH,71H,88H,42H,3FH,84H DB64H,98H,0A5H,0E0H,3EH,0BEH,24H,81H,24H,89H,7FH,81H,20H,07H,00H,00

“佳”字代碼為：

DB 01H,00H,02H,00H,04H,00H,1FH,0FFH,0E2H,02H,12H,22H,12H,22H,12H,22H DB 12H,22H,0FFH,0FEH,12H,22H,12H,22H,32H,62H,16H,26H,02H,02H,00H,00H

“鋒”字代碼為：

DB 01H,40H,02H,40H,0EH,40H,0F3H,0FEH,12H,44H,12H,48H,09H,00H,11H,28H DB 0F2H,0A8H,2AH,0A8H,25H,0FFH,2AH,0A8H,32H,0A8H,23H,28H,02H,00H,00H,00H 5軟件設計

5.1 程序設計總體思路和結(jié)構(gòu) 5.1.1 程序設計總體思路

用簡短的匯編程序設計，實現(xiàn)LED點陣顯示內(nèi)容，并使顯示的內(nèi)容在屏幕上從左到右的滾動顯示。系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，包括主程序、延時程序、顯示子程序和串行口中斷程序。用AT89C51、74LS373、74LS138、74HC154芯片和4個16×16LED點陣顯示器構(gòu)成一個完整的16位點陣LED顯示系統(tǒng)。5.1.2 程序流程圖

程序主要由開始、初始化、主程序、字庫組成。其中主程序和子程序的流程圖如圖5.1所示。

圖5.1 單片機漢字顯示程序流程圖

5.2 各模塊程序設計 5.2.1 系統(tǒng)初始化 ORG 0000H AJMP START ORG 000BH LJMP TIME0 ORG 0030H START:MOV R1,#00H MOV R2,#00H MOV R3,#00H MOV R4,#00H MOV R5,#00H 5.2.2 LED動態(tài)顯示

顯示要求漢字在顯示屏上按從左到右的順序一個個的出現(xiàn)。設計時可采用如下方法：首先將LED顯示屏對應的顯示緩沖區(qū)全部清零，即 LED顯示空白，然后每間隔一個“軟定時器”設定的動態(tài)顯示時間，顯示緩沖區(qū)依次加入一個漢字點陣數(shù)據(jù)并進行掃描顯示，這樣就可達到動態(tài)顯示的效果。實現(xiàn)LED從左向右移動顯示程序： TIME0:INC R5 CJNE R5,#3,NEXT MOV R5,#0 INC DPTR INC DPTR INC R1 CJNE R1,#144,NEXT MOV R1,#0 MOV DPTR,#TAB NEXT: MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H RETI 5.2.3 漢字顯示的原理

我們以中文宋體字庫為例，每一個字由16行16列的點陣組成顯示。即國標漢字庫中的每一個字均由256點陣來表示。我們可以把每一個點理解為一個像素，而把每一個字的字形理解為一幅圖像。事實上這個漢字屏不僅可以顯示漢字，也可以顯示在256像素范圍內(nèi)的任何圖形。LED點陣漢字顯示程序： MAIN: MOV P1,R2 MOV A,R3 MOVC A,@A+DPTR MOV P2,A INC R3 MOV A,R3 MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A INC R3 MOV P3,R4 LCALL DELAY1MS INC R2 CJNE R2,#16,MAIN MOV R2,#0 INC R4 CJNE R4,#3,MAIN MOV R3,#0 MOV R4,#0 LJMP MAIN

6系統(tǒng)功能測試

6.1 單元模塊電路測試

在proteus仿真軟件中運行測試AT89C51、74LS373、74LS138、74HC154等芯片和LED顯示器均能正常運行并完整的顯示出了我所要的效果。所以各個模塊功能正常。6.2 系統(tǒng)整體功能測試

在仿真軟件proteus中運行測試系統(tǒng)整體功能，一切正常。實現(xiàn)了漢字的左移滾動顯示，完整的顯示出了“陜西理工學院”浮動漢字。

圖6.1 單片機漢字顯示系統(tǒng)測試圖

總結(jié)

在本設計中我用簡短的匯編程序在LED顯示屏實現(xiàn)了漢字的左移滾動顯示。在設計中采用的芯片有AT89C51、74LS373、74LS138、74HC154和4個16×16LED點陣顯示器。其特點：1.內(nèi)容能從右向左浮動顯示。2.硬件結(jié)構(gòu)簡單，應用廣泛。3.LED數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示，工作效率高，價格低廉等。

通過本次(64×16位點陣LED)的設計，理論知識學習和實際設計的結(jié)合鍛煉了我的綜合運用所學的專業(yè)基礎知識解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設計手冊、設計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富。為后繼的學習和工作奠定的基礎。

致謝

在完成此設計過程中，我曾多次去找我的指導老師，李建忠老師，每次在遇到實驗中遇到困難或者程序看不懂的時候，我都去找李老師，不管上班下班時間，李老師每次都不厭其煩，不辭辛苦的給我細心講解指導，我才能在實驗室完成實驗，在寫論文過程中老師也給了我很大幫助，在此，我由衷的對李老師對我的指導和教育。

參考文獻

[1]李建忠編著.單片機原理及應用.西安：西安電子科技大學出版社，2002 [2]李群芳，肖看編著.單片機原理、接口及應用.北京：清華大學出版社，2005 [3]于海生編著.微型計算機控制技術(shù).北京：清華大學出版社，2008 [4]戴梅萼，史嘉權(quán)編著.微型計算機技術(shù)及應用(第3版).北京：清華大學出版社，2008 [5]江曉安，董秀峰編著.數(shù)字電子技術(shù)(第二版).西安：西安電子科技大學出版社，2005

附錄

附錄：源程序代碼 ORG 0000H;初始化

AJMP START

ORG 000BH

LJMP TIME0

ORG 0030H START:MOV R1,#00H

MOV R2,#00H

MOV R3,#00H

MOV R4,#00H

MOV R5,#00H

MOV TMOD,#01H

MOV TH0,#3CH

MOV TL0,#0B0H

MOV IE,#82H

SETB TR0

MOV DPTR,#TAB;================ MAIN: MOV P1,R2;單片機輸出

MOV A,R3

MOVC A,@A+DPTR

MOV P2,A

INC R3

MOV A,R3

MOVC A,@A+DPTR

MOV P0,A

INC R3

MOV P3,R4

LCALL DELAY1MS

INC R2

CJNE R2,#16,MAIN

MOV R2,#0

INC R4

CJNE R4,#4,MAIN

MOV R3,#0

MOV R4,#0

LJMP MAIN;=============== TIME0:INC R5;移動顯示

CJNE R5,#3,NEXT

MOV R5,#0

INC DPTR

INC R1

CJNE R1,#144,NEXT

MOV R1,#0

MOV DPTR,#TAB NEXT: MOV TH0,#3CH

MOV TL0,#0B0H

RETI;================ DELAY1MS:MOV R7,#2;延時 DEL: MOV R6,#250

DJNZ R6,$

DJNZ R7,DEL

RET;================ TAB:;DB 000H,000H,01FH,0FCH,010H,000H,025H,000H,03BH,004H,000H,048H,00AH,050H,009H,060H;陜

;DB 07FH,0C0H,010H,0A0H,012H,090H,014H,088H,000H,08CH,000H,004H,000H,004H,000H,000H

DB 00H,00H,7FH,0FFH,44H,20H,5AH,10H,61H,0E1H,10H,82H,14H,84H,12H,88H

DB 10H,0B0H,0FFH,0C0H,10H,0B0H,12H,88H,34H,86H,11H,83H,00H,82H,00H,00H

DB 000H,000H,003H,000H,002H,0F8H,022H,010H,022H,050H,03FH,090H,022H,010H,022H,010H

DB 07FH,090H,044H,090H,044H,090H,004H,00CH,004H,030H,007H,0C0H,000H,000H,000H,000H

DB 000H,010H,011H,010H,011H,020H,01FH,0E0H,022H,048H,000H,048H,038H,008H,027H,048H

DB 025H,048H,03FH,0F0H,04AH,090H,042H,090H,07EH,010H,000H,010H,000H,000H,000H,000H

DB 000H,000H,000H,010H,000H,010H,000H,010H,008H,010H,008H,010H,008H,010H,00FH,0E0H

DB 010H,020H,010H,020H,010H,020H,000H,020H,000H,020H,000H,020H,000H,000H,000H,000H

DB 000H,000H,003H,020H,00EH,020H,044H,020H,024H,020H,005H,020H,04AH,024H,02AH,0C2H

DB 00BH,07CH,01AH,040H,0E8H,040H,008H,040H,00CH,040H,008H,000H,000H,000H,000H,000H

DB 000H,000H,03FH,0FCH,022H,000H,02DH,004H,033H,008H,004H,010H,018H,0A0H,00AH,0C0H

DB 052H,080H,035H,0F8H,015H,004H,011H,004H,018H,004H,000H,038H,000H,000H,000H,000H

DB 02H,00H,02H,00H,42H,00H,33H,0FEH,00H,04H,02H,08H,02H,10H,02H,00H

DB 02H,00H,0FFH,0FFH,02H,00H,02H,00H,02H,00H,06H,00H,02H,00H,00H,00H

DB 10H,10H,20H,10H,0C0H,11H,5FH,0D2H,75H,7CH,55H,50H,55H,50H,35H,50H

DB 0D5H,50H,55H,50H,75H,7FH,5FH,0D0H,40H,10H,40H,30H,00H,10H,00H,00H

DB 08H,20H,08H,0C0H,0BH,00H,0FFH,0FFH,09H,01H,08H,82H,00H,04H,3FH,0F8H

DB 20H,00H,20H,00H,20H,00H,7FH,0FCH,20H,02H,00H,02H,00H,0EH,00H,00H

DB 24H,08H,24H,10H,24H,60H,25H,80H,7FH,0FFH,0C5H,00H,44H,80H,00H,40H

DB 24H,40H,12H,40H,00H,40H,0FFH,0FFH,00H,80H,01H,80H,00H,80H,00H,00H

DB 02H,20H,0CH,20H,88H,20H,69H,20H,09H,20H,09H,22H,89H,21H,69H,7EH

DB 09H,60H,09H,0A0H,19H,20H,28H,20H,0C8H,20H,0AH,60H,0CH,20H,00H,00H

DB 00H,10H,00H,10H,00H,10H,0FFH,10H,11H,10H,11H,10H,11H,10H,11H,10H

DB 11H,10H,11H,32H,11H,11H,11H,02H,33H,0FCH,11H,00H,00H,00H,00H,00H

DB 08H,20H,08H,22H,08H,41H,0FFH,0FEH,08H,80H,08H,01H,11H,81H,11H,62H

DB 11H,14H,0FFH,08H,11H,14H,11H,64H,31H,82H,10H,03H,00H,02H,00H,00H

DB 04H,08H,04H,08H,04H,10H,04H,20H,04H,40H,04H,80H,05H,00H,0FFH,0FFH

DB 05H,00H,44H,80H,24H,40H,34H,20H,04H,10H,0CH,18H,04H,10H,00H,00H

DB 49H,40H,4AH,51H,4CH,6AH,7FH,0C4H,4CH,4AH,8AH,71H,88H,42H,3FH,84H

DB 64H,98H,0A5H,0E0H,3EH,0BEH,24H,81H,24H,89H,7FH,81H,20H,07H,00H,00H

DB 01H,00H,02H,00H,04H,00H,1FH,0FFH,0E2H,02H,12H,22H,12H,22H,12H,22H

DB 12H,22H,0FFH,0FEH,12H,22H,12H,22H,32H,62H,16H,26H,02H,02H,00H,00H

DB 01H,40H,02H,40H,0EH,40H,0F3H,0FEH,12H,44H,12H,48H,09H,00H,11H,28H

DB 0F2H,0A8H,2AH,0A8H,25H,0FFH,2AH,0A8H,32H,0A8H,23H,28H,02H,00H,00H,00H

END

第三篇：基于單片機的Led點陣lunwen（xiexiebang推薦）

基于單片機的Led點陣廣告牌設計

【摘要】本設計使用AT89C51系列高速單片機作為主控制模塊，利用簡單的外圍電路來驅(qū)動64×16的點陣LED顯示屏。利用AT89C51系列高速單片機本身強大的功能，可以很方便的實現(xiàn)單片機與PC機間的數(shù)據(jù)傳輸及存儲，并能利用軟件方便的進行顯示內(nèi)容的多樣變化，另一方面點陣顯示屏廣泛的應用于醫(yī)院、機場、銀行等公共場所，所以本設計具有很強的現(xiàn)實應用性。

本LED顯示屏能夠以動態(tài)掃描的方式同時顯示4個16×16點陣漢字，并能通過上位機軟件修改顯示內(nèi)容和顯示效果等等。把字符內(nèi)碼存儲在空閑的單片機程序存儲器空間，使本LED顯示系統(tǒng)能掉電存儲1024個字符。設計中采用了SPI接口的GB2312標準字庫，支持所有的國標字符和ASCII標準字符的顯示。因為采用串行傳輸方式，使本系統(tǒng)的可擴展性得到提升，便于多個顯示單元的級聯(lián)。

本文從LED的顯示原理入手，詳細闡述了LED動態(tài)顯示的過程，以及硬件電路的設計、計算和軟件的算法。

【關(guān)鍵詞】動態(tài)顯示；單片機；點陣字庫

目錄 1 LED概述...........................................................................4 1.1 LED電子顯示屏概述.......................................................4 1.2 LED電子顯示屏的分類....................................................4 2 顯示原理及控制方式分析...................................................5 2.1 LED點陣模塊結(jié)構(gòu)..........................................................5 2.2 LED 動態(tài)顯示原理.........................................................5 2.3 LED常見的控制方式......................................................6 3 硬件電路設計...................................................................8 3.1 系統(tǒng)硬件概述................................................................8 3.2 16×16LED點陣顯示制作................................................9 3.2.1 16×16LED點陣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理.......................9 3.2.2 用8×8LED點陣構(gòu)成16×16LED點陣..........................10 3.3主控單片機的接口說明...................................................12 3.4 LED顯示驅(qū)動電路........................................................12 4 字模生成.........................................................................14 4.1 字模簡介.....................................................................14 4.1.1 LED顯示屏領(lǐng)域字模實現(xiàn)技術(shù)....................................14 4.1.2 軟件控制系統(tǒng)字模提取的分析與設計..........................14 4.2 字模存儲技術(shù)...............................................................15 4.3 字庫生成.....................................................................15 5軟件設計..........................................................................17 5.1 程序設計總體思路和結(jié)構(gòu)...............................................17 5.1.1 程序設計總體思路...................................................17 5.1.2 程序流程圖............................................................17 5.2 各模塊程序設計............................................................18 5.2.1 系統(tǒng)初始化............................................................18 5.2.2 LED動態(tài)顯示..........................................................18 5.2.3 漢字顯示的原理......................................................18 6系統(tǒng)功能測試...................................................................20 6.1 單元模塊電路測試........................................................20 6.2 系統(tǒng)整體功能測試........................................................20 總結(jié)...................................................................................21 致謝...................................................................................22 參考文獻............................................................................23 附錄...................................................................................24 引言

LED點陣顯示具有如下特點：

（1）電壓：LED使用低壓電源，供電電壓在6-24V之間，根據(jù)產(chǎn)品不同而異，所以它是一種比使用高壓電源更安全的電源。

（4）穩(wěn)定性：10萬小時，光衰為初始的50%。

（5）響應時間：其白熾燈的響應時間為毫秒級，LED燈的響應時間為納秒級。（6）對環(huán)境污染：無有害金屬汞。

（2）、顯示應用：指示牌、廣告牌、大屏幕顯示等，LED用于顯示屏幕的應用約占LED應用的20%—25%，顯示屏幕可分為單色和彩色。

LED概述

1.1 LED電子顯示屏概述

按顏色分類：

單基色顯示屏:單一顏色（紅色或綠色）。

雙基色顯示屏：紅和綠雙基色，256級灰度、可以顯示65536種顏色。

全彩色顯示屏：紅、綠、藍三基色，256級灰度的全彩色顯示屏可以顯示一千六百多萬種顏色。

按顯示器件分類：

LED數(shù)碼顯示屏：顯示器件為7段碼數(shù)碼管，適于制作時鐘屏、利率屏等，顯示數(shù)字的電子顯示屏。

LED點陣圖文顯示屏：顯示器件是由許多均勻排列的發(fā)光二極管組成的點陣顯示模塊，適于播放文字、圖像信息。按使用場合分類：

顯示原理及控制方式分析

2.1 LED點陣模塊結(jié)構(gòu)

圖2.1示出最常見的8×8單色LED點陣顯示器的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)和外型規(guī)格，其它型號點陣的結(jié)構(gòu)與引腳可試驗獲得。

圖2.1 8×8單色LED模塊內(nèi)部電路

現(xiàn)描述一下用動態(tài)掃描顯示的方式，顯示字符“B”的過程。其過程如圖2.2

圖2.2 用動態(tài)掃描顯示字符“B”的過程

2.3 LED常見的控制方式

硬件電路設計

3.1 系統(tǒng)硬件概述

圖3.1 AT89C51的管腳圖

圖3.2 74LS373引腳圖

LED,50年前人們已經(jīng)了解半導體材料可產(chǎn)生光

3.2.1 16×16LED點陣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理

圖3.3 16*16LED漢字顯示

3.2.2 用8×8LED點陣構(gòu)成16×16LED點陣

圖3.4 點陣模塊組合

圖3.5

圖3.6 3.3主控單片機的接口說明

P1口：P1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流I。Flash編程和程序校檢期間，P1接收低8位地址。

RST:復位輸入，當震蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。

3.4 LED顯示驅(qū)動電路 LED顯示驅(qū)動電路如圖3.7所示。

圖3.7 顯示驅(qū)動電路圖

字模生成

4.1 字模簡介

文字的字模是一組數(shù)字，但它的意義卻與數(shù)字的意義有著根本的變化，它是用數(shù)字的各位信息來記載英文或漢字的形狀[1]。

4.1.1 LED顯示屏領(lǐng)域字模實現(xiàn)技術(shù)

dc(this);

CFile myfile;unsigned int zimo[192] [384]={0};unsigned char zimo_data[192][48]={0};

COLORREF zimo_color;

int row, col;

this->HideCaret();

for(row=0;row<192;row++){

for(col=0;col<384;col++){

zimo_color=do.GetPixel(col, row);

if(zimo color = =Oxffffff)

{zimo [row] [col]=0;}else

{zimo [row] [col]=1;}}} 定義unsigned int zimo[192][384]={0};//文本區(qū)像素點

以8位為一字節(jié)(因為在隨后的串行通訊中，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是8位的二進制數(shù)據(jù))定義

unsigned char zimo_data[192][48]={0} 4.2 字模存儲技術(shù)

目前使用最廣泛的技術(shù)是，通過上位機軟件將待顯示的字符串轉(zhuǎn)換為對應的點陣字模數(shù)據(jù)，通過燒寫的方式將這些字模數(shù)據(jù)按一定的順序編址后存儲在E2PROM中。在條屏顯示的過程中按規(guī)定的方式取出E2PROM中的字模數(shù)據(jù)進行處理。對于一個16×16點陣的漢字字模數(shù)據(jù)，需要連續(xù)32字節(jié)的E2PROM空間來存儲。照此計算，若有256個需要顯示的字符，則至少需要32B×256=8192字節(jié)（8KB）的E2PROM存儲空間。通常的單片機內(nèi)部沒有集成這么22大容量的EPROM。因此這種方案，需要在單片機外部擴展大容量的EPROM，增加硬件成本。上位機程序設計由于涉及到漢字取模，取模算法的難度較大。在多字下載的時候傳輸時間也較長。諸多弊端使本設計放棄了傳統(tǒng)方案。而本設計創(chuàng)新使用了專用的點陣字庫芯片，成本僅為8元，內(nèi)含各種點陣規(guī)格的GB2312、ASCII等標準字庫。專用字庫芯片采用微型SO-8封裝，使用高速同步串行SPI接口進行讀寫操作，節(jié)省了控制器的I/O。在本設計中，單片機內(nèi)部的小容量E2PROM，用于存儲待顯示漢字的GB2312標準機內(nèi)碼，每個全角字符的內(nèi)碼占2字節(jié)，則在同樣需要顯示256個漢字的情況下，這種方案僅占用512字節(jié)的E2PROM空間