基于单片机LED点阵广告屏设计

基于单片机LED点阵广告屏设计

郑永乐

郑永乐深圳市携创技工学校518173

摘要当今信息传递极速的社会，LED的出现给人们带来了希望之光。LED的特色之处一是节能，二是基本无电离辐射，三提高空间利用。LED点阵显示屏的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。因为在此对基于单片机LED点阵广告屏进行设计。

关键字单片机LED设计

一、简介

点阵显示器有单色和双色两类,可显示红、黄等。LED点阵有4×4、4×8、5×7、5×8、8×8、16×16、24×24、40×40等多种；5x7点阵显示器用於显示西文字母,5×8点阵显示器用于显示中西文，8x8点阵用于显示中文，也可用于图形显示。用多块点阵显示器组合则可构成大萤幕显示器。

大荧屏显示系统一般是由多个LED点阵组成,组成后只要引入一个总控制器控制各个LED的命令便可,这种方法既简单又易维修。LED点阵有静态和动态显示两种。静态显示原理简单、控制方便,但硬体接线复杂,在实际应用中一般采用动态显示方式。

二、16×16点阵LED原理及应用

本设计使用四块8×8的LED点阵，组成了16×16LED点阵，如图（2）所示，采用动态扫描，动态扫描是逐行轮流点亮。以16×16点阵为例，先送出对应第1列亮灭的数据并锁存，然后选通第1列使其点亮一定的时间，然后熄灭；再送出第2列的数据并锁存，然后选通第2列使其点亮相同的时间，然后熄灭；….第16列之后，又重新点亮第1列，反复循环。当循环的速度足够快（至少每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就能看到显示屏上稳定的图形。显示数据可通过单片机的P0，P2口接驱动电路传输到点阵行引脚。

本设计是将原来字符点阵数组的数据重复扫描，点阵数组的数据个数为要扫描的汉字个数*16个。每扫描一帧取16个数据显示，下一帧要在数组中移一位取数。循环一遍扫16帧。可以假想有两块16×16的点阵模块（共32帧）水平平行排列，第1（第1帧）罩住最左边数起第一列开始的16列，就扫描显示这16列；第2次（第2帧）使方框右移一列，罩住做左边数起第2列开始的16列，就扫描显示这16列；??????；这样每扫描完一帧使方框右移一列，最后第16次（第16帧）时，罩住左边数起的第16列开始的16列，就扫描显示这16列。如此完成16帧画面的扫描显示，也就完成了整个一次移动循环扫描，之后反复循环，即可呈现显示字符沿水平向左移动的图像。

四、芯片资料

1、AT89C51管脚说明

VCC：供电电压。GND：接地。

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，P0能用于外部程序数据存储器。P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，作为输入。P2口的管脚被外部拉低，输出电流，这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。P3口也可作为一些特殊功能口，P3.0RXD（串行输入口），P3.1TXD（串行输出口），P3.2/INT0（外部中断0），P3.3/INT1（外部中断1），P3.4T0（计时器0）P3.5T1（计时器1），P3.6/WR（外部数据存储器写选通），P3.7/RD（外部数据存储器读选通）。RST：复位输入。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器。当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。

2、74HC154功能简介：4线—16线译码器,可以实现地址的扩展。1-11、13-17：输出端，低电平有效。12：Gnd电源地。18-19：使能输入端、低电平有效。20-23：地址输入端。24：VCC电源正。

五、设计方案

1、PROTEUS仿真

2、软件调试在PROTEUS环境中通过了调试如下图

3、硬件调试

在PROTEUS仿真中能通过，若在实际电路中不能显示，这是因为51单片机的各个引脚负载能力有限，必须通过外接驱动电路，如外接三极管放大、接锁存器锁存等来增强驱动能力，本设计采用了外接三极管放大的方法调试出较好的显示效果。

六、经验总结

回顾本设计的过程，我学到了很多东西，通过查阅大量的相关资料，详细了解了LED的工作原理，并且通过对单片机资料的查阅，更进一步增加了对单片机的理解。总体来说本设计很成功，达到了预期的目的：学到了知识，提高了能力。

参考文献

【1】《51单片机应用从零开始》清华大学出版社杨欣2008

【2】《单片机原理与应用系统设计》电子工业出版社张齐2010

【3】《51单片机C语言教程》电子工业出版社郭天祥2009