大学本科毕业设计_点阵LED汉字显示系统的设计(硬件部分)

点阵LED汉字显示系统的设计（硬件部分）摘要LED电子显示屏由于具有所显内容信息量大，外形美观大方，操作方便灵活，制作简单，安装方便，是近年来得到广泛应用的重要信息设备，被广泛应用于各种公共场合，如汽车报站器、广告屏以及公告牌等。

本文介绍了一款以单片机AT89S51为控制器的LED点阵显示屏系统的设计。

考虑到所需元器件的易购性，本设计使用了8×8的点阵发光管模块，组成16×16发光点阵，显示待定的中文、字符以及数字。

由显示驱动模块驱动一个16×16分辨率的LED点阵显示屏的扫描显示。

所选用的AT89S51单片机具有价格低廉程序写入方便的特点使得整个系统方便维护和检修。

除此之外，该系统只占用了单片机少量的I /O口和内存，为系统留下了功能扩展的空间。

关键词LED点阵；16X16点阵；单片机；显示屏；扫描AbstractBecause the LED electron display monitor has the institute content information content to be obviously big, the contour elegant appearance, the ease of operation is flexible, the manufacture is simple, the easy installation, was the recent years obtains the widespread application important information equipment, is widely applied in each kind of public area, like the automobile newspaper stood, the advertisement screen as well as the notice board and so on. This article introduced one section take monolithic integrated circuit AT89S51 as controller's LED lattice display monitor system's design. Considered needs primary device's Yi Gou, this design has used 8×8 lattice photo tube module, composition 16×16 illumination lattice, demonstration undetermined Chinese, character as well as digit. Actuates a 16×16 resolution by the demonstration actuation module the LED lattice display monitor's scanning demonstration. Selects at89S51 monolithic integrated circuit has the low in price procedure to read in the convenience the characteristic to cause the overall system convenience maintenance and the overhaul. In addition, this system has only taken the monolithic integrated circuit few I /O mouth and the memory, has left behind the space which for the system the function expands.Keywords LED dot-matrix; 16X16 dot matrix; singlechip; display; scan目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.1.1 选题背景 (1)1.1.2 研究现状及发展趋势 (1)1.2 LED显示屏概述 (2)1.2.1 LED发光二极管 (2)1.3 主要设计内容及技术指标 (2)1.3.1 主要设计内容 (2)1.3.2 主要设计指标 (2)第2章硬件电路设计 (3)2.1 电路的工作原理 (3)2.1.1 硬件电路的设计原理 (3)2.1.2 16*16点阵LED显示器汉字显示的工作原理 (4)2.1.3 控制电路的工作原理 (5)2.1.4 单片机电路的工作原理 (5)2.2 LED点阵显示系统的硬件设计 (6)2.2.1 显示控制电路 (6)2.2.2 显示驱动电路 (6)2.2.3 LED点阵显示方式 (7)2.3 LED外围电路 (7)2.3.1 电源电路 (7)2.3.2 复位电路 (8)2.3.3 时钟电路 (9)2.4 16*16LED点阵显示屏硬件电路图 (10)第3章软件电路设计 (12)3.1 软件系统 (12)3.2 程序流程图 (12)3.2.1 主程序流程图 (12)3.2.2 显示程序流程图 (13)3.3 汉字动态编码的具体实现 (14)3.3.1 汉字识别 (14)3.3.2 建立编码字典 (15)3.3.3 提取字模、建立动态字库 (15)3.3.4 编码改写 (16)3.3.5 提取汉字的软件设计及实现 (16)3.4 LED点阵显示屏显示字符原理 (17)3.5 程序清单 (17)第4章结果调试与讨论 (20)4.1 故障分析 (20)4.2 电路的现实误差讨论 (20)结论 (22)致谢 (23)参考文献 (24)附录A (25)附录B (27)第1章绪论1.1 课题背景1.1.1选题背景目前,点阵显示屏已广泛用于银行、酒店、超市、汽车站牌和高速公路等场所的广告宣传和交通提示，正逐步应用于公交汽车内和街道两旁的报栏上。

如公交车内的点阵屏将由太阳能电池板供电，利用单片机和PLD实现显示屏字幕的静态、动态控制和定时显示控制，以实现节约电能的目的[1]。

LED 点阵显示屏具有亮度高、故障低、能耗少、使用寿命长、显示内容多样、显示方式丰富等优点,可广泛用于车站、码头、体育场馆等公共场合。

我以此为背景，开发了个16*16的LED点阵显示屏。

1.1.2 研究现状及发展趋势LED显示屏的发展可分为以下几个阶段：第一阶段为1990年到1995年，主要是单色和16级双色图文屏。

用于显示文字和简单图片，主要用在车站、金融证券、银行、邮局等公共场所，作为公共信息显示工具。

第二阶段是1995年到1999年，出现了64级、256级灰度的双基色视频屏。

视频控制技术、图像处理技术、光纤通信技术等的应用将LED显示屏提升到了一个新的台阶。

LED显示屏控制专用大规模集成电路芯片也在此时由国内企业开发出来并得以应用。

第三阶段从1999年开始，红、纯绿、纯蓝LED管大量涌入中国，同时国内企业进行了深入的研发工作，使用红、绿、蓝三原色LED生产的全彩色显示屏被广泛应用，大量进入体育场馆、会展中心、广场等公共场所，从而将国内的大屏幕带入全彩时代。

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。

全彩色LED显示屏将是LED显示屏的重要发展方向。

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[2]。

1.2 LED显示屏概述1.2.1 LED发光二极管LED发光二极管是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。

LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。

半导体晶片由两部分组成，一部分是P 型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。

但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。

当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。

而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。

50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。

LED是英文lightemittingdiode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。

1.3 主要设计内容及技术指标1.3.1 主要设计内容1、用单片机AT89C51及LED点阵显示器为核心器件，制作一个点阵式汉字电子显示屏。

2、完成电路原理图、印制电路板设计、元器件采购、装配及调试工作。

3、完成该课题的程序设计、提交程序设计框图及程序设计清单。

4、完成硬件与软件的综合调试，能实现预定的功能和主要技术指标。

1.3.2 主要技术指标（1）点阵式显示器能依次显示4个汉字。

（2）通过编程能够随时对汉字进行修改、调整。

第2章硬件电路设计2.1 电路的工作原理2.1.1 硬件电路的设计原理图2.1硬件电路设计框图根据设计要求与设计思路，该硬件电路设计框图如图2.1所示：硬件电路结构由7个部分组成：电源电路、时钟电路、复位电路、AT89C51单片机、点阵显示器阳极驱动电路、阴极驱动电路和16×16点阵显示器电路。

在单片机电路中，P0口作为I/O口，输出行数据和控制信号。

P1.0到P1.3口作为I/O口输出列控制信号。

选择16片三极管8080作为16×16点阵LED显示器的行驱动，16片三极管8550作为它的列驱动。

图2.2 单片机控制的16×16LED显示屏硬件原理图2.1.2 16×16点阵LED显示器汉字显示的工作原理16×16点阵LED显示器有两种接线方式，即共阴极接法和共阳极接法。

共阳极接法原理图如图2-3所示，图中只画出了4×4点阵的二极管。

每一行发光二极管的阳极接在一起，有一个引出端r,每一列发光二极管的阴极接在一起，有一个引出端c。