LED点阵显示系统的设计

LED点阵显示系统的设计

作者：吴红莲

来源：《山东工业技术》2014年第21期

摘 要：本设计采用51单片机为核心，点阵显示及相关外围电路为基础，设计了一个16x16点阵显示屏。整个硬件系统采用单片机ATC51为核心，详细的讲述了电子显示屏的各个模块、电路原理以及开发过程。 关键词：单片机；显示屏；动态显示 1 引言

LED电子显示屏通过控制发光二极管的显示，用来传递各种图形、文字以及视频信息。LED电子显示屏在社会上的许多领域已经得到企及，由于它传递信息的方便性，在各个领域的信息显示方面发挥了极大的作用。对于一些公共的大型场合，使用点阵电子显示屏是非常划算的，它能够使用小型单片机系统控制，显示一些简单的信息，包括图形和文字，可以根据不同需要使用不同字号和字型。

汉字显示的原理就是根据你所需要显示的文字，利用汉字代码提取软件获取相应的编码，将编码输入到源程序中，再烧入单片机里面，就可以在显示屏上看到你所需要的文字。图形显示原理也是一样的，只不过代码是需要自己修改调整，最后达到我们的显示效果。 2 LED显示的特点及功能要求

设计一个LED点阵电子显示屏，要求在肉眼观测下图文显示正常，点阵电子显示屏各个亮点显示充足，亮度均匀，并且可以显示文字和图形，文字和图形在显示的时候有多种显示方式，包括从左往右，从上往下等多种显示方式。图1为单片机系统外围电路图。 3 系统硬件设计

系统的硬件部分大致可以分成五个：第一就是关于稳压电源的设计，第二是单片机系统及外围电路，第三和第四就是驱动电路，分文列驱动和行驱动，第五个是点阵显示屏电路，下面就分步讲述一下这五个部分的原理以及处理方式。

（1）稳压电源的设计。稳压电源就是把220V的交流电压转换成稳定的直流电压。 （2）单片机系统及外围电路。ATC51是一种微处理器，俗称单片机。

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（3）列驱动电路。列驱动电路是由74HC595构成，它的结构可以分为两个部分：移位寄存器和输出锁存器。移位寄存器和输出锁存器之间是相互的，不会互相产生干扰，能够达到重叠处理的目的。

74HC595的输入侧有8个串行移位寄存器，每个移位寄存器的输出都连接一个输出锁存器。

列驱动电路由两个74HC595芯片构成，ECK、SCK、SCLR三个引脚作为输入信号并联接在一起，第一个芯片的QH引脚接第二个芯片的SI引脚，使两个芯片连接在一起，共同组成列驱动电路。采取这样的方式，能够使各片串行移位把每列的显示数据相应的反馈到输出端，由两组QA—QH输出端输出，共16个输出端分别连接一个电阻传递到点阵屏中，驱动相应的列，从而按照相应的数据进行显示。

（4）行驱动电路。单片机接收到我们所给出的信号，传递给行驱动电路，从而会自动生成4个输入数据，经过译码器编译之后，就能够从16个输出端输出数据，再经过行驱动驱动相应的行线。输出信号从16个OUT端口输出，端口串联了一个电阻和三极管，然后才会传递到显示驱动中，经过行驱动电路驱动二极管的显示状态，从而达到显示的目的。

（5）LED点阵显示屏。点阵显示屏是由发光的二极管逐点构成的，驱动的时候也就逐点点亮。在扫描驱动的情况下可以有两种方式：按行扫描按列控制和按列扫描按行控制。大部分点阵显示屏都是采用16×16的点阵来显示汉字，同时最基本的汉字点阵显示模块也是16×16点阵。

4 系统软件设计

图2是系统的主程序结构图。主程序运行之后，首先需要对系统所处的坏境进行初始化，然后点阵显示屏就可以进入初始状态，开始显示。整个系统的功能大部分都是在中断服务的子程序中完成的。根据系统的总体结构，分析之后，我们可以将程序分为4个模块：中断服务程序，多字显示程序，单字显示程序以及扫描程序。每个模块都可以分开，这样可以方便我们设计、调试和差错，最后再组合成一个整体。

显示驱动程序能够查看已经点亮的信号，并且读取下一行数据，通过端口传递到寄存器中。为了消除显示数据在切换行产生的拖尾现象，驱动程序要先进行消隐。 5 结束语

经过对软件的调试和修改之后，确认程序没问题，准备电路仿真。先使用protues软件把电路图画好，用keil软件将编译好的C语言程序，转成相应的.hex文件，把文件烧入单片机中，进行仿真。仿真成功后就开始焊接硬件。系统通过调试装配后，可以正常工作。

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参考文献：

[1]王东峰等.单片机C语言应用100例[M].电子工业出版社，2009. [2]李平等.单片机入门与开发[M].机械工业出版社，2008.

[3]黄智伟，王彦，陈文光等.全国大学生电子设计竞赛训练教程[M].第1版.电子工业出版社，2004.

[4]廖常初.可编程序控制器应用技术[J].重庆大学出版社，2008.

[5]公茂法，马宝甫，孙晨.单片机人机接口实例集[M].第1版.北京航空航天大学出版社，1998.

作者简介：吴红莲（1980—），女，安徽桐城人，硕士，讲师，主要研究方向：电子信息技术。