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I16×16LED点阵设计学生：指导教师：内容摘要：LED点阵电子显示屏的发展越来越好广泛，它成为一个宣传信息的重要平台，已经得到了社会的普遍认同。LED点阵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。它具有发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对室内外环境适应能力强等优点。该设计是一个16×16LED点阵电子显示屏显示数字的设计。整块电子显示屏的控制核心是40引脚的单片机AT89S51，说明了LED点阵电子显示屏用AT89S51为控制系统的动态的设计和开发的具体过程。通过该芯片控制两个列驱动器74HC595来驱动显示屏显示，本设计就是使用4块8×8点阵显示模块来组成16×16点阵显示屏，采用动态扫描显示，程序编写的实现是使用简单流通性强的C语言，该设计的结果证明，系统显示清晰，结构合理，误差小，扩展能力强，性能稳定。关键词：AT89S51LED点阵数字显示IIDesignof16*16LEDdotmatrixAbstract：LEDelectronicdisplayfoundthescreenbetterandbetter.Ithasbecomeanimportantplatformofapromotionalinformation,ithasbeenwidelyacceptedbythesociety,LEDdotmatrixdisplayistheuseofplanecompositionLEDlatticemoduleorpixelunitdisplayscreen,Ithastheadvantagesofhighlightefficiency,long.Thedesignedisadigitaldesignofa16*16LEDdotmatrixdisplay,controlthecorepieceofelectronicdisplayisthe40pinofthemicrocontrollerAT89S51.DescribesthespecificprocessofthedesignanddevelopmentofLEDdotmatrixdisplaywithAT89S51asthecontrolsystemdynamic.Throughthecontroltwocolumnsdrivechip74HC595areneededtodrivethedisplayshowsthatthisdesignistouse4piecesof8x8dotmatrixdisplaymoduletoforma16*16dotmatrixdisplayscreen,adynamicscansshowedthattherealizationoftheprogrammingissimpletousestrongliquidityofClanguage,andthedesignresultsshowthatthesystemshowsclear,reasonablestructure,littleerrorandextensionabilitystrong,stableperformance.Keywords:AT89C51dotmatrixLEDthedigitaldisplayscreenIII目录前言...............................................................11设计方案的论证与选择............................................12硬件电路设计....................................................32.1系统的结构框图.............................................32.1.1单片机控制模块.......................................32.1.2时钟电路.............................................42.1.3复位电路.............................................42.1.4显示模块.............................................52.1.5驱动模块.............................................72.2单片机的最小系统图.........................................93单片机系统.....................................................103.18051引脚为40个的单片机芯片..............................113.1.1引脚为Vcc和Vss的主电源............................113.1.2外接晶体引脚XTAL1和XTAL2...........................113.2I/O口线的引脚排列及管脚的说明............................113.3RST键....................................................133.4PEROM阵列和锁定位........................................134系统软件设计...................................................134.1主程序的设计及流程图......................................134.2显示程序的设计............................................145硬件的制作与调试...............................................155.1系统的组装................................................155.2程序的调试.................................................166结束语.........................................................17附录..............................................................18附录1：程序清单...............................................18附录2：仿真结果图.............................................22附录3：Protel原理图...........................................23附录4：4个8*8LED组成的显示屏.................................24附录5：PCB图..................................................25参考文献..........................................................26IV116×16LED点阵电子显示屏的设计前言LED点阵电子显示屏的制作简单，并且便于安装，被广泛的应用于各个公共场合，但是LED电子显示屏也只能用于单一的图像数字汉字的显示，如果要改变显示的内容，必须要在上位机上进行实现。该设计用LED矩阵的排列来实现两位数字的显示功能。该设计是一个16×16的LED点阵的数字显示屏。当今社会LED灯随处可见，它使我们的生活变的五彩缤纷。LED灯有白光、红光、黄光、绿光、蓝光、紫光等多种颜色，所以它是许多广告设计着的必要品。我们已经学习了单片机及相关的课程，可以利用单片机来控制LED，以达到我们所需要的显示效果。通过16x16点阵显示屏的设计，我们能更好的掌握单片机工作原理，把理论知识与实践结合起来，达到学以致用的目的。通过这次的课程设计，能更好的提高我们的动手能力与解决实际问题的能力，我们现在的单片机的学习知识最基本的单片机知识，我们想要更好的掌握它，还需要我们自己主动地更深入了解它，这次的课程设计是一个很好的深入学习的平台，并能帮助我们掌握16X16LED点阵的工作原理。1设计方案的论证与选择从理论上来说，不管是显示的是文字还是图像，我们只要控制了各个组成文字或者是图像的对应的LED点的发光器件，我们就能得到想要显示的图像或者文字，这种控制方法就是静态驱动显示方式。该方式显示的程序相对而言是比较简单的，并且所显示的亮度大。但是这种方式的缺点是所使用的I/O口的线比较多，并且硬件的成本比较高。另外，还有一种叫动态扫描显示，它是指采用分时的方法，轮流交替的控制各个显示器的公共端，让各个显示器轮流被点亮，这种方式来扫描驱动电路就可以实现多行的同名列共用的列驱动器。这个设计是16*16的点阵的设计，如果我们采用静态驱动显示方式，其LED发光二极管灯共有256个，而显然单片机没有那么多的端口，如果我们考虑利用锁存器开扩展端口，按照8位的来计算，那么这个设计需要258/8=32个锁存器。就光是16*16的点阵就需要32个，那实际的生活中需要的更多，该造价的成本也就相对的要高出许多，这样不利于商业的盈利目的。而如果我们采用动态扫描显示，我们将所有同一行的二极管的阳极并联起来，把同一列的二极管的阴极并联起来，即共阳极的接法，然后我们先将控制第一行发光二极管发光的数据送出并且利用锁存器锁存起来，再将使第一行的灯点亮的一定时间选通，再熄灭；再将使第二行的发光管点亮的数据输送出来并锁存起来，同样将使第二行的灯点亮的一定时间选通，再熄灭；以此下去，直到第十六行之后，2第一行的灯又重新点亮，就这样反复的轮回。由于人类的视觉存在着短暂的停留的现象，所以只要轮回的速度达到每秒24次以上的高速，人们看到的就会是16行同时进行，就会看到一个完整的图像或者文字。对于LED灯的接法常见的有两种，一种是共阴极的（左），另一种是共阳极的（右），该设计实验采用的是共阳极的接法，下图给出了这两种接法的内部电路原理及相对应的管脚图。图1-1共阴极与共阳极接法的内部电路原理图在采用扫描的方式进行显示时，每一行使用一个行驱动器，每行的同名列之间共用一个列驱动器。显示所需的数据一般在单片机的存储器里存储，并且是按照8位一个字节的形式顺序排放。显示图像时需要把一行中的各个列的数据都传送到其相对应的驱动上去，这就存在着数据传输的问题。利用控制电路到列驱动器传输数据时，可以采用串行方式或者并行方式，但是，使用并行传输方式时，从控制电路到列驱动电路所需的电路线太多，所需的硬件数目也就增多，如果当列数很多是，也不利于实际的设计，也不经济，所以并行传输方式方案是不可取的。使用串行的传输方式，控制电路就只用一根短路线，就能将列数据依次传输到驱动器里，但是由于只有一根传输导线，所以导致列数据传输的时间可能过长，即数据准备所需时间过长，在确定了行扫描周期的情况下，其在导线中的传输时间过长，行显示的时间就缩短了，这样就会影响到LED的亮度，这种方法虽然在硬件方面更为经济，但是3也没能满足我们的需求。要解决串行传输方式中的数据准备时间过长和显示的时间不足的矛盾问题，我们可以采用重叠处理的方法。即在显示本行的各个列数据的同时，也将下一行各个列数据传输。为了达到所需的重叠处理的目的，就需要将列数据的显示数据锁存起来，这样经过上述分析，我们可知对于列数据准备来说，它就能实现串入并出的一位功能，而对于列数据显示来说，应该具有并行锁存的功能。这样，已准备好的本行的数据传入并行锁存器进行显