基于8x16x16LED点阵显示屏设计

重庆三峡学院单片机课程设计报告书学院（系）：年级专业：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：成绩：制作日期2012年11月27日目录一、引言................................ 错误!未定义书签。

1.1 课题背景 ........................ 错误!未定义书签。

1.2 点阵LED 国内外研究现状综述 ...... 错误!未定义书签。

二、硬件系统的设计 ...................... 错误!未定义书签。

2.1 LED行线锁存器................... 错误!未定义书签。

2.2 16x16LED点阵.................... 错误!未定义书签。

2.3 8x16x16LED点阵显示屏的构建 ...... 错误!未定义书签。

2.4 系统电路原理图................... 错误!未定义书签。

2.5 驱动原理及驱动能力............... 错误!未定义书签。

三、软件系统的设计 ...................... 错误!未定义书签。

3.1 主程序 .......................... 错误!未定义书签。

3.2 子程序 .......................... 错误!未定义书签。

四、系统调试 ............................ 错误!未定义书签。

五、设计心得 ............................ 错误!未定义书签。

六、参考文献 ............................ 错误!未定义书签。

附录.................................... 错误!未定义书签。

致谢................................... 错误!未定义书签。

基于单片机的LED点阵显示屏设计重庆三峡学院摘要：本设计以TA89C51单片机为主芯片，设计了一个由单片机控制的8x16x16LED点阵滚动显示屏控制系统。

硬件主要包括单片机、LED行线锁存器、LED列线锁存器、LED显示屏部分；软件部分主要有主程序、列扫描子程序、行输出子程序和脉冲移位子程序。

阐述了实现多个汉字在8x16x16LED点阵显示屏的动态显示，最终完成“王仁靖郑川邓梅汪晓群邹莉”12个字自右至左的连续或一次性滚动显示功能，进行了仿真实验（仿真）验证。

结果表明可以实现8x16x16LED点阵滚动显示，具有实际和适用的意义。

关键词：单片机；LED点阵；显示屏一、引言1.1 课题背景LED 显示器在工业控制系统和过程中的应用非常广泛。

作为显示终端，LED 显示器主要用来显示文字和图形。

点阵LED 屏在广告、宣传等方面的应用越来越普及。

利用单片机对点阵LED 显示进行控制包括硬件和软件设计两个方面。

1.2 点阵LED 国内外研究现状综述我国的LED显示屏产业经过几年的发展，基本形成了一批具有一定规模的骨干企业。

据不完全统计，至 1998 年底，年度销售总额在 1000 万元以上的企业有 20 多家，其销售总额达6 亿元左右，占行业市场总额的85%以上。

全国从事LED 显示屏的各类企业有 100 余家，行业年度销售总额近8 亿元人民币，1996 年、1997 年的增长速度均保持40%左右，1998 年略有回落。

在国内市场上，国产LED 显示屏的市场占有率近100%，国外同类产品基本没有市场，四十三届世乒赛主会场天津体育中心、京九铁路、北京西客站、首都机场、浦东机场等，均由国内代表企业中标。

技术水平相对领先,我国 LED 显示屏产业在规模发展的同时，产品技术推陈出新，一直保持比较先进的水平。

90 年代初即具备了成熟的16 级灰度256 色视频控制技术及无线遥控等国际先进水平技术，近年在全彩色LED 显示屏、256 级灰度视频控制技术、集群无经线控制、多级群控技术等方面均有国内先进、达到国际水平的技术和产品出现；LED 显示屏控制专用大规模集成电路也已由国内企业开发生产并得到应用。

LED 显示屏产业培养形成了一批 LED 显示屏科技队伍，在全国 LED 显示屏行业的从业人数人中，科技人员将近50%。

LED 显示屏产业正成为我国电子信息产业的重要组成部分，也是平板显示领域唯一立足国内形成的民族高科技产业。

现代信息社会中，作为人一机信息视觉传播媒体的显示产品和技术得到迅速发展，进入二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代，LED 显示屏作为平板显示的主导产品之一无疑会有更大的发展，并有可能成为二十一世纪平板显示的代表性主流产品。

高亮度、全彩化蓝色及纯绿色LED 产品自出现以来，成本逐年快速降低，已具备成熟的商业化条件。

基础材料的产业化。

使LED 全彩色显示产品成本下降，应用加快。

LED 产品性能的提高，使全彩色显示屏的亮度、色彩、白平衡均达到比较理想的效果，完全可以满足户外全天候的环境条件要求，同时，由于全彩色显示屏价格性能比的优势，预计在未来几年的发展中，全彩色LED 显示屏在户外广告媒体中会越来越多地代替传统的灯箱、霓红灯、磁翻板等产品，体育场馆的显示方面全彩色LED 屏更会成为主流产品。

全彩色 LED 显示屏的广泛应用会是LED显示屏产业发展的一个新的增长点。

未来LED 显示屏会向着标准化、规范化，产品结构多样化的方向发展。

该设计课题使我们能够掌握 LED 显示屏的基本显示原理和设计方法，对 LED 显示屏这个行业有了较为深刻的了解和认识。

并且对大学期间所学习的一些理论进行了实践，使我们对所学过的理论知识有了新的认识。

并且通过该设计课题掌握了 51 单片机的的软硬件开发工具的使用方法，为以后从事相关行业的工作积累了实际工作经验。

目前我国的信息行业发展迅速，作为主要平面显示媒介的LED显示屏的作用也越练越广泛，相关的从业人员也会越来越紧缺。

但同时应该清楚的认识到我国的LED 技术虽然发展迅速但和世界先进水平还有一定的差距。

因此此课题不论是对自己的就业还是对我国 LED 显示技术的发展都有非常现实与积极的意义。

二、硬件系统的设计系统的硬件框图如图所示。

由单片机、LED行线锁存器、LED列线锁存器、LED列线译码器和LED点阵组成。

单片机选用TA89C51、LED行线锁存器选用74LS273、LED列线译码器选用74HC154、LED点阵选用16x16点阵。

2.1 LED行线锁存器LED行线锁存器采用74LS273，这个元件使用起来比较简单，它内部由8个D触发器构成，这些触发器的脉冲连接在一起即CLK端，由外部给定，上升沿有效。

MR是输出清零端，通常接高电平。

当D0—D7端有数据时，只要CLK端没有上升沿，Q0—Q7端输出无变化，任然为上次的输出；当CLK端的脉冲上升沿到来时，输出Q0—Q7把D0—D7的数据映射过去。

2.2 16x16LED点阵在proteus中一个8x8LED点阵元件取出后，上面8个引脚是共阴极，下面8个引脚是共阳极。

这里我们把每个8x8LED点阵逆时针旋转90度，即把共阳极放在左边，共阴极放在右边。

所以有LED点阵的控制方法基本上都是把共阴极作为选通端，由单片机给出低电平循环扫描信号，把共阳极作为显示驱动端，由单片机点阵数据。

四个8x8LED点阵扩展成16x16LED点阵的方法如图：图中，上半部分两个8x8LED点阵的各自8根共阳极线两两接在一起，分别取名H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7、H8，称为行线，分别控制1到8行的共阳极。

同理，下半部分两个8x8LED点阵的各自8根共阳极线两两接在一起，分别取名H9、H10、H11、H12、H13、H14、H15、H16，称为行线，分别控制9到16行LED的共阳极。

列线的扩展。

左半部分两个8x8LED点阵的各自8根共阴极线两两接在一起分别取名L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8，分别控制1到8列LED的共阴极；同理，右半部分两个8x8LED 点阵的各自8根共阴极线两两接在一起分别取名L9、L10、L11、L12、L13、L14、L15、L16，分别控制9到16列LED的共阴极。

扩展之后，16x16LED点阵的行线从上到下分别为H1到H16，列线从左到右分别为L8、L7、L6、L5、L4、L3、L2、L1、L16、L15、L14、L13、L12、L11、L10、L9。

2.3 8x16x16LED点阵显示屏的构建本设计显示部分由8个16x16LED点阵组成LED点阵显示屏。

前面我们已经组建了一个16x16LED点阵汉字显示单元，按照此种行、列线连接方式，把8个16x16LED点阵显示单元的列线（共阴极端）的同名端分别接在一起，即8个L1并接在一起出一个引线端，8个L2并接在一起出一个引线端，……以此类推，在系统原理图中这些阴极端分别和译码器的16个端相连接。

显示屏的8个16x16LED点阵显示单元的行线（共阴极端）不相互连接，全部引出，共8组128个引线端，这些端子分别接不同的锁存器输出端。

由于每个锁存器的输出是由单片机发出的时钟信号来控制的，所以每个锁存器还需要一个时钟脉冲信号。

每个锁存器的输入端都并接在单片机的P0口，P0口分时传送不同的点阵数据，一次一个字节，通过锁存器的脉冲信号来决定由哪个16x16LED点阵的哪半列来显示。

显示屏128个行线的引脚分配如图示。

为了使接线清晰，第一个16x16LED点阵的16个行线分别叫做1H1、1H2、……1H16，第二个16x16点阵的16个行线分别叫做2H1、2H2……2H16,以此类推，第八个16x16点阵的16个行线分别叫做8H1、8H2……8H16,1H1到1H8接锁存器1，1H9到1H16接锁存器2；……故每个16x16LED点阵都需要两个锁存器。

在proteus中连接完成的显示屏即仿真效果如图。

2.4 系统电路原理图根据以上分析，在proteus ISIS中设计系统原理如图所示。

系统电路原理图采用了总线绘制法，可以使图面清晰。

总线接法主要是以网络标识来连接元件。

核心器件为TA89C51单片机，其次是P0口数据的锁存电路。

因为P0口一次只能送出一个字节，所以想要实现8个字同时显示，需采用分时从P0口输出数据的方法。

P0口的数据可以传送至每个行锁存器输入端，经过程序判断使相应的锁存器锁存脉冲有效，达到对应16x16LED点阵接受对应数据的目的。

这和多位数码管显示的原理基本上是一致的。

16个锁存器的脉冲信号来自于单片机的P2口和P1口。

P3口的低四位作为4-16线译码器的输入信号，译码器输出接各16x16LED点阵的列线。

图中锁存器U2、U3接显示屏左边第一个16x16LED点阵行线，U5、U6接的二个，U7、U8接第三个，U9、U10接第四个，U11、U12接第五个，U13、U14接第六个，U15、U16接第七个，U17、U18接第八个。