LED點陣顯示系統的設計

（九江學院電子學院,江西 九江 332005）

（九江學院電子學院,江西 九江 332005）

本設計采用51單片機為核心，點陣顯示及相關外圍電路為基礎，設計了一個16x16點陣顯示屏。整個硬件系統采用單片機AT89C51為核心，詳細的講述了電子顯示屏的各個模塊、電路原理以及開發過程。

單片機；顯示屏；動態顯示

1 引言

LED電子顯示屏通過控制發光二極管的顯示，用來傳遞各種圖形、文字以及視頻信息。LED電子顯示屏在社會上的許多領域已經得到企及，由于它傳遞信息的方便性，在各個領域的信息顯示方面發揮了極大的作用。對于一些公共的大型場合，使用點陣電子顯示屏是非常劃算的，它能夠使用小型單片機系統控制，顯示一些簡單的信息，包括圖形和文字，可以根據不同需要使用不同字號和字型。

漢字顯示的原理就是根據你所需要顯示的文字，利用漢字代碼提取軟件獲取相應的編碼，將編碼輸入到源程序中，再燒入單片機里面，就可以在顯示屏上看到你所需要的文字。圖形顯示原理也是一樣的，只不過代碼是需要自己修改調整，最后達到我們的顯示效果。

2 LED顯示的特點及功能要求

設計一個LED點陣電子顯示屏，要求在肉眼觀測下圖文顯示正常，點陣電子顯示屏各個亮點顯示充足，亮度均勻，并且可以顯示文字和圖形，文字和圖形在顯示的時候有多種顯示方式，包括從左往右，從上往下等多種顯示方式。圖1為單片機系統外圍電路圖。

圖1 單片機系統外圍電路圖

3 系統硬件設計

系統的硬件部分大致可以分成五個：第一就是關于穩壓電源的設計，第二是單片機系統及外圍電路，第三和第四就是驅動電路，分文列驅動和行驅動，第五個是點陣顯示屏電路，下面就分步講述一下這五個部分的原理以及處理方式。

（1）穩壓電源的設計。穩壓電源就是把220V的交流電壓轉換成穩定的直流電壓。

（2）單片機系統及外圍電路。AT89C51是一種微處理器，俗稱單片機。

（3）列驅動電路。列驅動電路是由74HC595構成，它的結構可以分為兩個部分：移位寄存器和輸出鎖存器。移位寄存器和輸出鎖存器之間是相互獨立的，不會互相產生干擾，能夠達到重疊處理的目的。

74HC595的輸入側有8個串行移位寄存器，每個移位寄存器的輸出都連接一個輸出鎖存器。

列驅動電路由兩個74HC595芯片構成，ECK、SCK、SCLR三個引腳作為輸入信號并聯接在一起，第一個芯片的QH引腳接第二個芯片的SI引腳，使兩個芯片連接在一起，共同組成列驅動電路。采取這樣的方式，能夠使各片串行移位把每列的顯示數據相應的反饋到輸出端，由兩組QA—QH輸出端輸出，共16個輸出端分別連接一個電阻傳遞到點陣屏中，驅動相應的列，從而按照相應的數據進行顯示。

（4）行驅動電路。單片機接收到我們所給出的信號，傳遞給行驅動電路，從而會自動生成4個輸入數據，經過譯碼器編譯之后，就能夠從16個輸出端輸出數據，再經過行驅動驅動相應的行線。輸出信號從16個OUT端口輸出，端口串聯了一個電阻和三極管，然后才會傳遞到顯示驅動中，經過行驅動電路驅動二極管的顯示狀態，從而達到顯示的目的。

（5）LED點陣顯示屏。點陣顯示屏是由發光的二極管逐點構成的，驅動的時候也就逐點點亮。在掃描驅動的情況下可以有兩種方式：按行掃描按列控制和按列掃描按行控制。大部分點陣顯示屏都是采用16×16的點陣來顯示漢字，同時最基本的漢字點陣顯示模塊也是16×16點陣。

圖2 系統主程序結構圖

4 系統軟件設計

圖2是系統的主程序結構圖。主程序運行之后，首先需要對系統所處的壞境進行初始化，然后點陣顯示屏就可以進入初始狀態，開始顯示。整個系統的功能大部分都是在中斷服務的子程序中完成的。根據系統的總體結構，分析之后，我們可以將程序分為4個模塊：中斷服務程序，多字顯示程序，單字顯示程序以及掃描程序。每個模塊都可以分開獨立，這樣可以方便我們設計、調試和差錯，最后再組合成一個整體。

顯示驅動程序能夠查看已經點亮的信號，并且讀取下一行數據，通過端口傳遞到寄存器中。為了消除顯示數據在切換行產生的拖尾現象，驅動程序要先進行消隱。

5 結束語

經過對軟件的調試和修改之后，確認程序沒問題，準備電路仿真。先使用protues軟件把電路圖畫好，用keil軟件將編譯好的C語言程序，轉成相應的.hex文件，把文件燒入單片機中，進行仿真。仿真成功后就開始焊接硬件。系統通過調試裝配后，可以正常工作。

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LED點陣顯示系統的設計

吳紅蓮

吳紅蓮（1980—），女，安徽桐城人，碩士，講師，主要研究方向：電子信息技術。