基于单片机的多点阵LED字符显示屏的设计

2014届毕业设计说明书基于单片机的多点阵LED字符显示屏的设计与制作院、部：电气与信息工程学院学生姓名：饶伟指导教师：桂友超职称讲师肖金凤职称副教授专业：电气工程及其自动化班级：电气本1004班完成时间：2014年5月摘要随着显示器件与显示技术的进而发展，作为一种重要的传媒，屏幕显示系统已经广泛应用于国民经济中。LED显示屏是由LED点阵模块或像素单元构成的。计算机技术的飞速发展，使得LED数码管能够在减少驱动器的情况下直接被驱动。LED数码管具有高可靠性、长寿命、高性价比、低成本、强适应能力等特点，使得它在平板显示领域一直扮演着举足轻重的角色，而且它今后的发展空间还相当大。本次毕业设计是以单片机为基础控制核心，用4块8×8LED点阵组合制作了一个能显示16x16点阵LED电子显示屏。要求显示屏的各发光二极管的亮度足够并且均匀，显示稳定、清晰的图形或者文字，其显示出的图形或者文字应能有静止、移入移出的效果。点阵显示屏采用动态显示方式，动态扫描逐行轮流点亮。点阵显示数据的传输采用串行传输方法。本文重点讲述的是LED显示屏的硬件电路的组成及软件部分的编程、LED点阵显示屏的功能实现。关键字：16×16点阵；单片机；LED显示屏ABSTRACTWiththefurtherdevelopmentofdisplaydevicesanddisplaytechnologies,asanimportantmedia-screendisplaysystemhasbeenwidelyusedinthenationaleconomy.LEDdisplayisaLEDdotmatrixmoduleorpixelunits.Therapiddevelopmentofcomputertechnology,makesdigitalLEDcanbedrivendirectlyinthedrivetoreducethecase.LEDdigitaltubewithhighreliability,longlife,cost-effective,low-cost,adaptablecharacteristics,makingitthefieldofflatpaneldisplayhasbeenplayingapivotalroleinthefuturedevelopmentofspaceanditisalsoquitelarge.Thegraduationprojectisamicrocontroller-basedcontrolcenter,withfour8×8LEDdotmatrixdisplaycombinationcanproducea16x16dotmatrixLEDdisplay.Requirementsofeachlight-emittingdiodedisplaybrightnessanduniformenough,showsasteady,cleargraphicsortext,whichshowsagraphicortextshouldbeabletohavearest,movedoutoftheresults.Dotmatrixdisplaywithadynamicdisplay,dynamicprogressivescanturnslights.Dotmatrixdisplayusingserialtransmissionofdatatransfermethods.ThisarticlefocusesontheLEDdisplayiscomposedofprogramminghardwareandsoftwarepartsofthecircuit,LEDdotmatrixdisplayfunctionrealization.Keywords:16×16dotmatrix;SCM；LEDdisplay目录1绪论.............................................错误!未定义书签。1.1设计的背景....................................错误!未定义书签。1.2LED点阵显示屏的发展趋势......................................22整体设计方案.....................................................32.1设计所实现的功能及构成.......................................32.2显示模块的方案...............................................32.2.1静态显示方式..............................................32.2.2动态显示方式..............................................32.3数据传输方案论证..............................................43硬件电路的构成...................................................53.1设计框图及介绍................................................53.251系列单片机.................................................53.3单片机的最小应用系统..........................................83.4LED点阵......................................................93.5LED显示方式..................................错误!未定义书签。3.6点阵的移动....................................错误!未定义书签。3.7点阵颜色的转换...............................错误!未定义书签。3.8LED点阵列驱动电路............................错误!未定义书签。4软件设计..........................................错误!未定义书签。4.1单片机延时子程序..............................错误!未定义书签。4.2点阵左移显示的流程图及分析...................................194.3PROTEUSISIS仿真.............................错误!未定义书签。参考文献...........................................错误!未定义书签。致谢.............................................错误!未定义书签。附录.............................................错误!未定义书签。附录1............................................错误!未定义书签。附录2...........................................................34附录3............................................错误!未定义书签。11绪论1.1设计的背景随着显示器件与显示技术的进而发展，作为一种重要的传媒，屏幕显示系统已经广泛应用于国民经济中。LED显示屏是由LED点阵模块或像素单元构成的。计算机技术的飞速发展，使得LED数码管能够在减少驱动器的情况下直接被驱动。LED数码管由于具有高可靠性、长寿命、高性价比、低成本、强适应能力等特点，使得它在平板显示领域一直扮演着举足轻重的角色，而且它今后的发展空间还相当大。因此，LED数码管广泛用于我们日常生活中，并扮演着的信息显示与广告宣传的角色。组合型LED点阵显示器是开始出现于20世纪末，它具有很高的亮度、较低的能耗、广阔的视角、长久的使用时间及引脚少和耐高温极寒，耐腐蚀的多种特点。点阵显示器有单色的点阵显示器和双色的点阵显示器，可显示红，橙、黄、绿等多种不同颜色。LED点阵具有多种不同的点阵；本文设计制作的就是16×16的LED显示屏，在下文会详细概述。LED点阵显示器以像素的数目可将其区分为双基色和三基色等类型。根据不同像素颜色所显示的图文等信息的颜色也不尽相同，单色色彩的显示是使用单基色的点阵，如红、黄、绿等，其都是固定的。将颜色不同的发光二极管组合点亮使得显示出不同颜色的点阵。如红蓝都亮时即可显示紫色，要想实现256或更高级的灰度的这种真彩色显示，就需使用脉冲方式来决定二极管点亮的时间。一般的数码管能显示阿拉伯数字和其他的一些中西文字与符号，这种数码管还可以用一个单块的LED点阵显示器来替代。常用的英文字母可以使用5×7点阵显示器来显示，显示中英文就可以用5×8点阵显示，显示文本和图形可以采用8×8点阵来显示。要形成大屏幕的显示，它需组合使用多个点阵显示器。像这种大屏幕点阵显示器是通过单片机或者微型计算机控制其驱动来实现多种信息的显示。21.2LED点阵显示屏的发展趋势改革开放后期，LED点阵显示屏作为一种新式的信息显示媒介在全世界快速的成长起来，因为其有着可以长期使用的寿命、非常可靠和可观的性价比、环境适应能力强、低廉的使用成本、低能耗等特性，仅仅在短短的八十年后期至九十年代初期的这段时间内，就迅速发展成为主流高科技领域显示所采用的产品，并得到普及的推广使用，引领着信息显示领域的发展。在现如今高速发展的社会，信息传播显示产品技术在飞速的往前进步，人们对视觉效果的要求也越来越高，也就意味着对显示屏的显示技术要求日益求精。二十一世纪的显示技术也将成为平板显示的时代，作为平板显示的主要架构产品，LED显示屏无庸置疑将会有更快的发展，并成为全球代表性的主流显示产品。随着基础材料的实现产业化，使得LED显示屏的成本也逐步降低，应用性也得到更广泛的普及。由此可预计在今后的时间内，LED显示屏的发展会越发迅速，其在户外媒体广告宣传显示中将逐渐的完全替代那些传统的霓虹灯、灯箱等产品。多种颜色的LED显示屏的普遍性的应用将使得LED显示屏产业的发展达到一个增长点的新高。未来LED显示屏的发展方向也将越发标准、规范、结构多样化。32整体设计方案2.1设计所实现的功能及构成基于单片机的16×16LED点阵显示屏的设计，要求其显示屏的各发光二极管的亮度足够并且均匀，显示稳定、清晰的图形或者文字，其显示出的图形或者文字应能有静止、移入移出的效果。本设计的16×16点阵显示屏是采用四个8×8的点阵组合构成的。行列之间的交错处都含有一个发光二极管，总共是由256个发光二极管组成。2.2显示模块的方案为了达到显示效果的增强，一般都具有几种显示模式，可分为两种显示模式，一种为静态显示方式，一种为动态显示方式。2.2.1静态显示方式静态显示，每一位显示器的字段都用独立的控制线。由于每一位显示器分别由一个8位的输出口控制其字段码，所以每一位显示器就得需要8根的输出控制线，这样来说，更多位的显示器就需要更多的输出控制线。这样一来将占用较多I/O资源。而单片机只能提供的有限的I/O口。因此，在实际使用中，输出口数目不够的问题，可以通过I/O口扩展的方式解决。静态显示主要的优点是显示稳定，在发光二极管电流导通一定的情况下显示器的亮度高亮，系统运行过程中，在需要更新显示内容时，CPU才去执行显示更新子程序，这样既节约了CPU的时间，又提高了CPU的工作效率。其不足之处是硬件占用资源较多，由于每个LED数码管需独自占用8条输出线。因而显示器位数的一增加，需