点阵式LED“0-9”数字显示技术

图6LED数码显示管
8×8 点阵LED的工作原理。图7为8×8点阵LED外观及引脚图，其等效电路如图8所示，只要其对应的X、Y轴顺向偏压，即可使LED发亮。例如如果想使左上角LED点亮，则Y0=1，X0=0即可。应用时限流电阻可以放在X轴或Y轴。
图78×8点阵LED外观及引脚图
图88×8点阵LED等效电路
第一章
LED是发光二极管LIGHT EMINTTING DIODE的英文缩写，是一种直接能将电能转化为可见光的半导体。LED点阵是由发光二极管排列组成的显示器件，在日常生活中随处可见，其发光类型属于冷光源，效率及发热量是普通发光器件难以比拟的。它采用低电压扫描驱动，具有耗电少、使用寿命长、成本低、亮度高、故障少、视角大、可视距离远、可靠耐用、应用灵活、安全、响应时间短、绿色环保、控制灵活等特点。随着社会经济的不断进步，人们对LED显示器的认识不断加深，其应用领域越来越广。
结束语
本次课程设计到现在有一个多星期，回顾这些天我感到学到了很多东西，在写这个心得的时候，我想就这些天的收获，说一说自己内心的想法。
本设计是一个8x8的点阵LED数码显示器，能够在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形和文字应稳定、清晰无串扰。图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式。本系统具有硬件少，结构简单，容易实现，性能稳定可靠，成本低等特点。
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00H，00H，72H，51H，51H，51H，4EH，00H
数字“6”代码建立如下图所示
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00H，00H，3EH，49H，49H，49H，26H，00H
数字“7”代码建立如下图所示
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00H，00H，22H，49H，49H，49H，36H，00H
数字“4”代码建立如下图所示
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00H，00H，0CH，14H，24H，7FH，04H，00H
数字“5”代码建立如下图所示
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致谢
感谢我的任课老师许老师，他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。
感谢我的指导老师彭老师，这篇论文的每个细节和每个数据，都离不开你的细心指导。而你开朗的个性和宽容的态度，让我对专业课更感兴趣。
在此，我还要感谢在一起研究的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。
3.
正向点亮一颗LED，至少也要10～20mA，若电流不够大，则LED不够大。而不管是AT89C51的I/O口，还是TTL、CMOS的输出端，其高态输出电流都不是很高，不过1～2mA而已。因此很难直接高态驱动LED，这时候就需要额外的驱动电路，通常有共阳型与共阴型LED阵列驱动电路，本设计才用共阴型高态扫描信号驱动电路。
3.2.1
AT89C51单片机芯片内部设有一个由反向放大器构成的振荡器，XTAL1和XTAL2分别为振荡电路的的输入端和输出端，时钟可有内部或外部生成，在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，内部振荡电路就会产生自激振荡。系统采用的定时元件为石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶振频率fosc采用12MHZ，C1、C2的电容值取30pF，电容的大小起频率微调的作用。晶振电路图如图所示。
图5驱动电路图
所要显示的信号各个经过一个限流电阻送入晶体管的基极，而每个NPN晶体管的的集极连接VCC、射极输出经一个100Ω的限流电阻连接到LED阵列的列阵脚。对于高态的显示信号，将可提供其所连接LED的驱动电流，而这个驱动电流经过LED到输出端，形成正向回路，即可点亮该LED。其中每个晶体管任何时间只需负责驱动一个LED，所以选择30mA射极电流的晶体管。驱动电路如图5所示。
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00 00 3E 41 41 41 3E 00
因此，形成的列代码为00H，00H，3EH，41H，41H，3EH，00H，00H；只要把这些代码分别送到相应的列线上面，即可实现“0”的数字显示。
送显示代码过程如下所示
送第一列线代码到P3端口，同时置第一行线为“0”，其它行线为“1”，延时2ms左右，送第二列线代码到P3端口，同时置第二行线为“0”，其它行线为“1”，延时2ms左右，如此下去，直到送完最后一列代码，又从头开始送。
第二章
2.1
1、采用MCS-51单片机作为微处理器。
2、设计一个8×8点阵LED数码字符显示器。
3、在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足、稳定、清晰无串扰。
4、动态显示“0-9”几个字符。
采用AT89C51单片机作为微处理器，将共阳极二极管用共阴型接法连接成8×8点阵LED数码字符阵列，通过程序控制，采用动态显示，建立字符库“0-9”。
3.
本设计采用ATMEL公司的AT89C51作矩阵显示控制系统控制核心，12MHZ晶振,8 8点阵共阳LED显示器。其中，P0口作为字符数据输出口,P3口为字符显示扫描输出口,第31脚(EA)接电源。
本设计LED矩阵显示器电路选用8×8点阵模块，系统由单片机控制。LED显示屏是将发光二极管按行按列布置的，在扫描驱动方式下可以按行扫描按列控制，也可以按列扫描按行控制。本文就是使用1块8×8点阵，采用按列扫描按行控制控制方式，扫描顺序自左向右，以满足汉字显示的要求。8×8点阵LED结构如图6所示。
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00H，00H，32H，49H，49H，49H，3EH，00H
4.2
图10主程序流程图
第五章
5.1 系统仿真
5.2
此次系统设计结果较好，LED显示屏能很好的显示信息。LED显示屏由4块8×8的LED小模块组成，整个显示屏可以显示“0-9”字型。这个方案设计的8ｘ8的点阵LED图文显示屏，电路简单，成本较低，且较易扩展；显示屏各点亮度均匀、充足；显示图形或文字稳定、清晰无串扰。
数字“1”代码建立如下图所示
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其显示代码为00H，00H，00H，00H，21H，7FH，01H，00H
数字“2”代码建立如下图所示
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00H，00H，27H，45H，45H，45H，39H，00H
数字“3”代码建立如下图所示
一个8×8点阵是由64个发光二极管按规律组成的，如图8所示。图中，行接低电平，列接高电平，发光二极管导通发光。
第四章
4.1
利用数组将各数字字符的编码存放在寄存器中，在执行显示过程中从寄存器中将对应数字或字符编码的数组一一轮流调出即可实现动态。
(1)．数字0－9点阵显示代码的形成如下图所示，假设显示数字“0”
图2晶振电路图
AT89C51单片机在启动运行时或者出现死机时需要复位，使CPU以及其他功能部件处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。单片机有多种复位方式，常用的复位操作有上电复位和手动复位方式。本设计采用最简单的上电复位方式，电路如图3所示。上电复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，复位电路产生的复位信号（高电平有效）由RST引脚送入到内部的复位电路，对AT89C51单片机进行复位，复位信号要持续两个机器周期（24个时钟周期）以上，才能使AT89C51单片机可靠复位。当上电时，C1相当于短路，有时碰到干扰时会造成错误复位，可在复位端加个去耦电容，可以取得很好的效果。
LED电子显示屏具有所显内容信息量大，外形美观大方，操作使用方便灵活。适用于火车，汽车站，码头，金融证券市场，文化中心，信息中心体育设施等公共场所。该项目广泛涉及了计算机及电子技术中的电源技术，单片机技术，数据通讯技术，显示技术，存储技术，系统软件技术，接口及驱动等技术。
本设计是8×8点阵LED数码字符显示器的设计。整机以美国ATMEL公司生产的40脚单片机AT89C51为核心，介绍了以它为控制系统的LED点阵电子显示屏的动态设计和开发过程。通过该芯片控制一个驱动器来驱动显示屏显示，该电子屏可以各种文字或单色图像，采用动态显示，使得图形或文字能够实现静止、移入移出等多种显示方式。
第三章
3.1
本设计行、列驱动电路，显示器电路，运用单片机的智能化，系统的将每个功能电路模块连接在一起，总体结构设计如图1所示。
图1硬件系统框图
此次需要实现的功能是利用一个AT89C51，一个8×8LED点阵，动态显示“0-9”10个字，采用PC上位机驱动显示电路。
3.2
AT89C51单片机最小系统电路由复位电路、晶振电路两部分组成。
2.2 器件选择
微处理器采用AT89C51系列单片机，AT89C51单片机是这几年在我国非常流行的单片机，是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）高性能单片机，可擦除只读存储器可以反复擦除100次，具有低功耗、高性能的特点，并且可与工业标准的MCS—51指令集和输出管脚相兼容，对于本设计需要实现的功能，完全可胜任。