基于51單片機LED點陣屏控制系統設計

【摘 要】當前社會，信息的流通與傳輸顯得尤為重要，而高信息顯示量的LED點陣屏應運而生。根據對LED點陣屏行、列高低電平掃描控制的原理，利用AT89C52單片機為控制處理器，有著相對低的功耗與高的性能，通過串口傳輸需要顯示的數據，使得數據的傳輸更加方便快捷，以相對低端的控制器實現了畫面的流暢顯示，性價比得以提高。

【關鍵詞】51單片機；LED 點陣屏；控制器

LED點陣屏以LED的亮滅來顯示文字、圖片、動畫等，以其圖像文字變化多端，內容可實時改變而流行于當今社會，并且制作簡單，安裝方便，被廣泛應用于各種公共場合，如汽車報站器、廣告屏等。隨著科學技術的發展，LED顯示屏經歷了從單色、雙色圖文顯示屏，到圖像顯示屏的發展過程。而顯示屏上絢麗多彩的文字和圖像卻是依賴于LED顯示屏控制系統，又稱LED顯示屏控制器。它是組成LED顯示屏的核心部件，也是顯示效果的基礎。本文便是針對普遍的單色LED點陣屏作出的設計總結。

1.系統工作原理

基于AT89C52 單片機的LED點陣顯示屏控制系統是由4個16×32 LED點陣顯示模塊、行信號選擇譯碼器74LS138、數據移位寄存器74HC595、行驅動器TIP127組成。4 個16×32LED點陣顯示模塊組成一個64×32的LED 點陣，用于同時顯示3個16×32的點陣漢字、字符或數字。利用上-下位機的結構，采用RS—232C通信標準對單片機進行控制命令和顯示數據的傳輸。在每一個程序周期里譯碼器掃描兩行，而掃描的數據則經過74HC595移位傳送，通過TIP127驅動點陣屏進而正常顯示信息。

2.硬件電路設計

顯示屏控制器的硬件電路由兩個部分組成：外部數據存儲器的擴展、串行通信接口。控制器的組成框圖如圖所示，采用AT89C52作為中央控制器，并選用RS-232 標準總線接口，完成與PC機的通信，實現對顯示屏顯示數據的控制。數據存儲器使用一片FLASH存儲器W29EE011用于存儲漢字的點陣庫。

2.1存儲器的擴展

W29EE011有17條地址線（A0～A16），最高一位（A16）由P1.7作為地址送出，低八位（A0～A7）由P0口作為地址送出，通過74LS373鎖存器進行鎖存。A8～A15由P2口作為地址送出。

2.2串行通信

系統上位機—下位機是通過串行通信接口進行通信。本系統為了實現單片機與PC 機的串行通信功能，將單片機的串行接口的電平轉換成RS–232C 電平標準。計算機TXD端發出的信號傳送到通信電路后轉化為電流信號，當有信號送進來時就會有電流流經光耦合器中的紅外發光二極管，二極管發出光信號投射到光敏三極管，再轉換成電信號輸到單片機的RXD 端，實現了以光為媒介的電→光→電信號轉換傳輸，并在電氣上是完全隔離的，避免了輸出端對輸入端產生的反饋和干擾。

3.系統軟件設計

3.1滾動顯示模塊

滾動顯示主要是實現顯示信息的換屏，一屏顯示三個字，兩秒后換一屏，直到所有信息都顯示完畢后，接著從頭開始顯示。換屏主要是根據PC 機傳送來的字節數，通過改變指針來實現的。

3.2取數據模塊

由于數據都是存儲在片外數據存儲器里，所以要先從片外取數據存放到顯示緩沖區里，然后再移位傳送并掃描顯示。

3.3數據移位傳送模塊

點陣屏的列驅動器74HC595 為串入并出的移位寄存器，故顯示單元的數據需從低位到高位一位一位傳送進74HC595里，然后才能驅動點陣屏。

3.4行掃描模塊

16×32的點陣屏若逐行掃描，當刷新頻率足夠高時（大于24Hz），時間將超出人眼反應時間，故行掃描采用一個程序周期掃描兩行，即第一行和第八行同時掃描的方案。

3.5串行通信模塊

串行通信程序主要是實現與PC機的通信。將數據暫存到AT89C52里，存滿后再將數據寫進片外數據存儲器W29EE011里。延時一段時間后，繼續接收從PC 機發送過來的數據，重復之前的工作，直到所有數據接收完畢為止。

4.結束語

本系統以光為媒介的電→光→電信號轉換傳輸，并在電氣上是完全隔離的，避免了輸出端對輸入端產生的干擾。另外所選用的AT89C52單片機具有價格低廉，程序寫入方便的特點使得整個系統方便維護和檢修。除此之外，該系統只占用了單片機少量的I/0口和內存，為系統留下了功能擴展的空間。

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