LED点阵电子显示屏的系统设计.doc

1、 引言LED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。并广泛的应用于公交汽车，码头，商店，学校和银行等公共场合的信息发布和广告宣传。LED显示屏经历了从单色，双色图文显示屏到现在的全彩色视频显示屏的发展过程，自20世纪八十年代开始，LED显示屏的应用领域已经遍布交通、电信、教育、证券、广告宣传等各方面。1.1 LED点阵显示屏概述LED点阵显示屏的构成型式有多种，其中典型的有两种。一种把所需展示的广告信息烧写固化到EPROM芯片内，能进行固定内容的多幅汉字显示，称为单显示型；另一种在机内设置了

2、字库、程序库，具有程序编制能力，能进行内容可变的多幅汉字显示，称可编程序型。目前，国内的LED点阵显示屏大部分是单显示型，其显示的内容相对较少，显示花样较单一。一般在产品出厂时，显示内容就已写入显示屏控制系统中的EPROM芯片内，当需要更换显示内容时就非常困难，这样使该类型的显示屏使用范围受到了限制。国内的另一种LED显示屏可编程序型LED显示屏，虽然增加了显示屏系统的编程能力，显示内容和显示花样都有所增加，但也存在着更换显示内容不便的缺点。随着社会经济的迅速发展，如今的广告牌都存在着显示内容丰富、信息量大、信息更换速度快等特点。因此传统的LED显示屏控制系统已经越来越不能满足现代广告宣传业的

3、需要。而利用PC机通信技术控制LED显示屏，则具有显示内容丰富，信息更换灵活等优点。1.2 LED显示屏控制技术状况显示屏的控制系统包括输入接口电路、信号控制、转换和数字化处理电路及输出接口电路等，涉及的具体技术很多，其关键技术包括串行传输与并行传输技术、动态扫描与静态锁存技术、自动检测及远程控制技术等。1.2.1 串行传输与并行传输技术LED显示屏的数据传输方式主要有串行和并行两种。日前普遍采用串行控制技术，显示屏每个单元内部的不同驱动电路和各级联单元之间，每个时钟仅传送一位数据。采用这种方式的驱动IC种类较多，不同显示单元之间的联线较少，可减少显示单元的数据传输驱动元件，从而提高整个系统的

4、可靠性和性价比，具体工程实现也较为容易。1.2.2 动态扫描与静态锁存技术LED显示屏控制系统实现显示信息的刷新技术有动态扫描和静态锁存两种方式。一般室内显示屏多采用动态扫描技术，即一行发光二极管共用一行驱动寄存器，根据共用一行驱动寄存器的发光二极管像素数目，分为1/4,1/16扫描等。室外显示屏基本上采用静态锁存技术，即每一个发光一极管都对应有一个驱动寄存器，无需时分工作，从而保证了每一个发光一极管的亮度占空比为100%。动态扫描法可以大大减少控制器的I/O口，因此应用较广。1.2.3 自动检测及远程控制技术LED显示屏的构成复杂，特别是室外显示屏，供电、环境亮度、环境温度条件等都直接影响显

5、示屏的正常运行。在LED显示屏的控制系统中，因根据需要对温度、亮度、电源等进行自动检测控制，也可根据需要，远程实现对显示屏的亮度、色度调节、图像水平和垂直位置的调节以及工作方式的转换等。一、设计任务及要求1.1、基本要求（1) 自制一台简易16行*32列点阵显示的LED电子显示屏；（2) 自制显示屏控制器，扩展键盘和相应的接口实现多功能显示控制，显示屏显示数字和字母,亮度可以连续调整。 （3) 显示屏通过按键切换显示数字和字母，显示内容可以平滑的左右移动；（4) 显示屏能显示4组特定数字或者英文字母组成的句子，通过按键切换显示内容；（5) 能显示4组特定汉字组成的句子，通过按键切换显示内容，并

6、具有掉保护功能。二、设计方案2.1、微机控制器模块方案一：此方案采用AT89S51八位单片机实现。它的内存较小，只有8K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，两个16位的定时/计算器，32个I/O口线，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，无在线下载编程功能，也无在线仿真功能。只能通过编程器烧写成为.hex为后缀名的文件。方案二：此方案采用AT89S52八位单片机实现。它内存较大，有8K的字节Flash闪速存储器,比AT89C51要多4K。它可在线编程，可在线仿真的功能，这让调试变得方便。单片机软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制。综上所述与分析，该

7、模块采用方案二，即选用AT89S52。2.2 显示部分: 显示部分是本次设计最核心的部分，对于LED8*8点阵显示有以下两种方案：方案一：静态显示，将一帧图像中的每一个二极管的状态分别用0 和1 表示,若为0 ,则表示L ED 无电流,即暗状态;若为1 则表示二极管被点亮。若给每一个发光二极管一个驱动电路,一幅画面输入以后,所有L ED 的状态保持到下一幅画。对于静态显示方式方式,所需的译码驱动装置很多,引线多而复杂,成本高,且可靠性也较低。方案二：动态显示，对一幅画面进行分割,对组成画面的各部分分别显示,是动态显示方式。动态显示方式方式,可以避免静态显示的问题。但设计上如果处理不当,易造成亮

8、度低,闪烁问题。因此合理的设计既应保证驱动电路易实现,又要保证图像稳定,无闪烁。动态显示采用多路复用技术的动态扫描显示方式, 复用的程度不是无限增加的, 因为利用动态扫描显示使我们看到一幅稳定画面的实质是利用了人眼的暂留效应和发光二极管发光时间的长短, 发光的亮度等因素. 我们通过实验发现, 当扫描刷新频率(发光二极管的停闪频率) 为50Hz, 发光二极管导通时间1m s 时, 显示亮度较好, 无闪烁感.。 鉴于上述原因, 我们采用方案二 2.3芯片的选择LED的行显示是采取并口输入，列是用74ls154(4-16译码器)输入，从而使LED显示出完整的字符来完成预期所要达到的结果.74LS15

9、4管脚图74LS154是一个416译码器，其真值表如图3-1-1所示。图3-1-1 74LS154的真值表三、设计原理及实现3.1 工作原理: 利用AT89S52单片机作为本系统的中控模块。汉字显示原理是通过查取一个汉字字模表的来控制某些点亮,某些点灭来显示一个汉字的.3.2 总体设计设计总体框图如图1图1 系统框图AT89S52DS1302DS18B0键盘LED大屏幕显示AT89S52行驱动列驱动四、电路制作与调试4.1 AT89S52单片机最小系统：最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和电源部分。图2为AT89S52单片机的最小系统。图2 最小系统电路图4.2电源模块 电源模块直接接220V

10、电压,经变压器后由四个振流二极管(IN4001)变直流,在由电容滤波之后经过LM7805稳压器稳压,输出5V,供电路使用,原理如图5:图5 电源电路 4.3 驱动模块列驱动74LS154是在单片机系统中常用的4线16线译码器，当选通端（G1、G2）均为低电平时，可将地址端（ABCD）的二进制编码在一个对应的输出端，以低电平译出。 如果将G1和G2中的一个作为数据输入端，由ABCD对输出寻址，74LS154还可作1线-16线数据分配器。行驱动 行驱动直接用单片机的P0、P1口与三极管9012的发射极作为点阵的显示数据输出。4.4 LED显示模块1632点阵模块由8块小的88点阵模块通过级连而拼成

11、，共16行，32列。 图6 LED显示电路4.5系统软件设计4.5.1 主程序如图10开始系统初始化分屏显示左移显示系统主流程图4.5.2显示子程序流程开始参数初始化调用取码子程序 32个数据扫描完 成？四个汉字显示完成?返回分屏显示子程序流程图开始参数初始化取码子程序移动两个汉字? 延时26汉字显示完?返回左移程序子程序流程图开始装入列扫描初值输出列扫描值取一个汉字的上半部取一个汉字的下半部清屏返回取码流程图4.6测量及其结果分析4.6.1 基本部分测试与分析(1)硬件的调试 由于采用双面板布线，只要出现一点小小的错误就会很难检查出来，焊接好电路板，首先要检查每根行控制线和每根列控制线是否导

12、通，这样如果还出现问题的话就是在检查行和列的三极管，看三极管是否烧了。我就根据这样方法来调试硬件的。(2)主板、驱动模块的制作与调试1.硬件制作 由于主板、驱动模块的制作的制作没有显示屏那么复杂，这里采用了单面板布线，这样减轻了制板的难度又方便了调试。 2.硬件的调试主要由单片机最小系统、列驱动和电源模块组成，这相对比较简单，所以调试比较容易。(3)软件的调试单片机通电或复位后，关闭显示屏，开始调用每次显示两个汉字的子程序，分屏显示完“欢迎光临”四个汉字后，调用左跑马滚动显示“欢迎光临，同一个世界，同一个梦想，还有数字和英文”，左移完成后再循环显示。 五、设计结论及体会 自从拿到毕业设计题目以

13、后,我们就已经开始为毕业设计的题目做好准备,从基本方案的制定，在到硬件电路的选择，到制作电路制作，最后进行程序调试。在此期间我们遇到很多困难，几乎没有说过一次好觉，尽管很艰苦，但是我们各自分工，相互协作，一次又一次品尝到了解决问题的喜悦,最终完成了要求的基本功能，并加入了一些发挥的部分。在这次的毕业设计中我们体会到了一件作品制作的艰辛,也在制作的过程中学习到了很多的东西,在即将面临毕业以后在生活中各方面的挑战打下了坚实的基础,以后的生活和学习中将会不断完善自己,使我们的道路更加辉煌.参考文献： 1基于单片机结构的智能系统设计与实现 沈红卫 编 电子工业出版社2单片机原理与接口技术 黄惠媛 编

14、海洋出版社3单片机应用技术 周平 伍云辉 编 电子科技大学出版社48051单片机实践与应用 吴金戌 沈金阳 郭庭吉 编 清华大学出版社5电子设计竞赛赛题解析 黄正谨等编 东南大学出版社 附录A：附录B：ORG 0000HSTART: MOV A,#0FFH ;清除屏幕 MOV P0,A MOV P2,A MOV DPTR,#TAB ;数据指针指到TAB ACALL DISP ;调用显示子程序 ACALL MOVE ;调用左移子程序 AJMP START;*DISP: MOV R2,#02H ;每个画面2个字,4个字分2次显示 (改这个值是调节显示的字的个数) MOV 30H,DPL ;取码指针

15、暂存地址低位 MOV 31H,DPH ;取码指针暂存地址高位D4: MOV R4,#00H ;74154扫描指针初值 MOV R1,#0FFH ;每幕停留的时间D5: MOV R6,#32 ;每幕2个字，32个数据 MOV DPL,30H ;取码指针存入 MOV DPH,31HD2: ACALL READ1 ;调用取码子程序 inC R4 ;扫描下一列 DJNZ R6,D2 ;显示1幕？ MOV R4,#00H ;清除74154扫描指针为00 DJNZ R1,D5 ;每幕停留时间到了？ MOV 30H,DPL ;保留取码指针存入20H地址 MOV 31H,DPH DJNZ R2,D4 ;2幕显

16、示完毕了？ RET;*取码子程序*READ1: MOV A,R4 ;扫描指针载入A JB ACC.4,GOON ORL A,#20H ;或运算GOON: MOV P1,A ;输出至P1扫描列 MOV A,#00H ;取码指针载入A MOVC A,A+DPTR ;到TAB取上半部的数据码 MOV P0,A ;输出至P0显示 inC DPL ;取下一个码 MOV A,DPL CJNE A,#00H,NET inC DPH NET: MOV A,#00H ;取码指针载入A MOVC A,A+DPTR ;到TAB取下半部的数据码 MOV P2,A ;输出至P2显示 INC DPL ;取码值加1 MOV

17、 A,DPL CJNE A,#00H,NET2 INC DPHNET2: MOV R3,#25 ;延时 DJNZ R3,$ MOV A,#0FFH ;清除屏幕 MOV P0,A MOV P2,A DELAY: MOV R3,#01 ;延时D7: MOV R5,#50 DJNZ R5,$ DJNZ R3,D7 RET ;*MOVE: MOV 33H,#20H ;20H=32 MOV 32H,#0dH ;（改这个值的大小来调节显示的字的多少） MOV DPTR,#TAB ;取码指针暂存地址 MOV 30H,DPL MOV 31H,DPH MOV R4,#00H ;74154扫描指针初值M1: MO

18、V R1,#15H ;每幕停留的时间M2: MOV R6,#32 ;每幕2个字，32个数据 MOV DPL,30H ;取码指针存入 MOV DPH,31HM3: ACALL READ1 ;调用取码子程序 inC R4 ;扫描下一列 DJNZ R6,M3 ;显示1幕？ MOV R4,#00H ;清除74154扫描指针为00 DJNZ R1,M2 ;每幕停留时间到了？ INC 30H MOV A,30H ;取码指针载入A CJNE A,#00H,NET3 ;加1 INC 31HNET3: INC 30H MOV A,30H ;取码指针载入A CJNE A,#00H,NET4 ;加1 INC 31HNET4: DJNZ 33H,M1 ;再存入20H地址取码指针 MOV 33H,#20H DJNZ 32H,M1 RET本文是通过网络收集，如有侵权请告知，我会第一时间处理。17