LED显示字幕的设计

吉林工程技术师范学院

信息工程学院

《单片机应用设计》

课程设计报告

题目： LED显示字幕的设计

专业：电子信息工程

班级： D1043班

姓名： *** 学号： **** 指导教师：许艳惠范珩

时间： 2013年6月13——25号

从随着计算机的网路技术的发展，LED显示屏在网路环境下的使用情况越来越多，在多媒体、多种显示设备组成的信息显示系统中，采用智能化网路控制，联网控制多屏技术也在实际中得到应用。现存显示屏的控制系统包括了输入接口电路、信号的控制、转换和数字化处理线路、输出接口电路等，涉及的具体技术很多，其中为关注并研究开发和应用关键技术包括：串行传输与并行传输、动态扫描与静态锁存、输入接口技术、自动检测、远程控制技术等。文本以4个16*64点阵显示器为例，单片机AT89C52作为控制器，探讨简单的汉字、数字显示技术。

介绍了基于单片机的16x64 LED点阵显示屏的设计过程。给出了其硬件原理图和软件流程图。该系统利用PC机将汉字字符转换为点阵显示数据，并通过串行口送给单片机，再由单片机独立完成显示和控制。该系统具有设计简单、字符清晰、可靠性高等特点。

关键词：单片机；点阵；LED显示屏

第一章课程设计的目的及意义 (1)

第二章设计方案的论证 (2)

2.1 设计原理 (2)

2.2 点阵屏显示模块原理 (2)

2.3 数据传输方案 (3)

2.4 总体方案 (3)

第三章硬件设计 (5)

3.1 单片机系统及外围电路 (5)

3.2 16x64点阵显示器的设计 (6)

3.3 LED点阵显示器的扫描驱动 (7)

3.3.1 行驱动电路 (8)

3.3.2 列驱动电路 (9)

第四章软件设计 (11)

4.1 显示驱动程序 (11)

4.2 系统主程序 (12)

第五章系统测试 (14)

5.1 开发环境介绍 (14)

5.2 理论性能分析 (14)

5.3 系统调试 (14)

5.4 软件仿真 (15)

5.5 硬件实现 (15)

第六章课设总结与体会 (16)

致谢 (17)

参考文献 (18)

附录Ⅰ:源程序 (19)

附录Ⅱ:实物图 (26)

第一章课程设计的目的及意义

由于单片机技术的不断发展以及高亮度LED发光管的出现，使得大屏幕高亮度led电子广告屏成为可能。与传统的霓虹灯广告相比，LED电子广告屏在显示效果以及可修改性上都有着无法比拟的优势，而且单片机的日益平民化以及LED技术的不断创新，使得高亮度高清晰的LED点阵广告牌与传统霓虹灯广告牌的成本日益接近。SMT技术飞速发展，开关电源的大规模使用，使其无论在体积上还是在可靠性上都比传统的霓虹灯广告有明显的优势。从LED材料的不断更新，灰度控制技术的发展，真彩色图像的展现：到驱动电路的灵活、高效，控制系统技术的提高无不体现了LED行业技术的飞跃发展。另外，随着计算机的网路技术的发展，LED显示屏在网路环境下的使用情况越来越多，在多媒体、多种显示设备组成的信息显示系统中，采用智能化网路控制，联网控制多屏技术也在实际中得到应用。本文讨论了利用单片机为控制信号完成一个16*64LED点阵显示屏系统的设计。

LED 就是Light Emitting Diode（发光二极管）的缩写。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。发光二极管是由p 型和n 型半导体组成的二极管。在LED 的p - n 结附近,n 型材料中多数载流子是电子,p 型材料中多数载流子是空穴。p -n 结上未加电压时构成一定的势垒,当加正向偏压时,在外电场作用下,p 区的空穴和n 区的电子就向对方扩散运动,构成少数载流子的注入,从而在p - n结附近产生导带电子和价带空穴的复合,同时释放出相对应的能量hν(h 为普朗克常数,ν为光子频率)而发光。该能量相当于半导体材料的带隙能量Eg(Ev) ,其与发光波长λ(nm) 的关系为λ= 1239. 6PEg。

LED显示屏是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组成。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。

第二章设计方案的论证

2.1 设计原理

对于点阵型LED显示可以采用共阴极或共阳极，本系统采用共阳极，其硬件电路如图2-1所示。当行上有一正选通信号时，列选端四位数据为0的发光二极管便导通点亮。这样只需要将图形或文字的显示编码作为列信号跟对应的行信号进行逐次扫描，就可以逐行点亮点阵。只要扫描速度大于24 Hz，由于扫描时间很快，人眼的视觉有暂留效应，就可以看到显示的是完整的文字。

图2-1 硬件电路

本次设计要完成基于单片机的LED点阵显示控制的设计，总体方案是以单片机为控制核心，通过行列驱动电路，在LED点阵屏上以静止、左移、右移等方式显示文字。在设计过程中驱动电路运用动态扫描显示，动态扫描简单地说就是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行（比如16行）的同名列共用一套列驱动器。由于动态扫描显示（并行传输）的局限性，故采用动态扫描显示（串行传输），显示模式用LED点阵屏模块作显示屏。

2.2 点阵屏显示模块原理

四个8*8的点阵构成一个16*16的点阵，共由256个LED构成。如果LED的阴极与行相连，而阳极与列相连，那么只要给该LED对应的行以低电平，列以高电平，那么对应的LED就发光。一个汉字的16*16的点阵屏模块。这种模块由256个发光 LED 以16*16的形式构成一个正方形模块，然后引出2列16针的引脚将内部