單片機LED顯示屏設計分析

王 剛，吳彥正，張靖宇

（中國石油大學（華東），青島 266580）

LED的主要作用是將輸出的電子信號轉變成光信號進行顯示，這種顯示的方式包括共陰、陽極兩種。共陽主要是將二根發光的陰極相連接，當其中的電機管極輸出為二極電量進行字段顯示。這種顯示方式具有功耗低、壽命長以及耐沖擊等諸多優勢，是一種新型的信息顯示裝置，顯示屏由多個二極管像素點排列而成，可完成復雜信息的顯示。

1 硬件選擇

1.1 主控芯片的選擇

STC89C51是一種可編程FLASH單片機存儲器軟件，采用的是高性能、低消耗的CMOS8控制器。該單片機能夠與其他的硬件很好的進行劍龍，在安全性和保密性都屬于較高程度，在單片機的使用上能夠以嵌入式的控制方案來提供高效和靈活的解決方案，最終使得軟件能夠實現在線編程和開放性簡單的優點。

1.2 顯示器件的選擇

采用16*16點陣顯示。點陣的內部和數碼管一樣都是由多個的LED燈組成，點陣顯示清晰并且能夠顯示出數字或字母等信息，并且價格便宜，使用簡單?？梢詿o限的級聯，這樣就可以制造出顯示面積非常大的顯示屏。

1.3 系統總體方案

經過以上的論述，最后選取了 當做此次設計的核心芯片；通過16*16點陣顯示屏進行實時顯示漢字；同時采用五個功能按鍵對漢字的顯示方式進行設置，可以實現向上移動、向下移動、向左移動、向右移動、單個字顯示。

2 系統硬件電路設計

2.1 STC89C51單片機系統設計

單片機功能齊全、消耗低、拓展性較強，擁有CMOS8位處理器。在FLASH處理標準上（8K字節），RAM處理上擁有（256字節），通過32位I/O口線，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。如圖1所示。

2.2 16*16點陣顯示電路設計

點陣顯示屏指的是才有采用N個LED燈排列成點陣的形式而得名。在控制點陣顯示屏顯示內容的時候是控制點陣上面對應的LED燈的亮滅。在控制顯示方面可以采用點驅動也可以采用行列驅動的方式。如圖2點陣顯示屏的驅動電路，同樣采用兩塊74HC595鎖存器進行級聯控制點陣列。

圖2 點陣顯示屏驅動電路

2.3 獨立按鍵電路的設計

按鍵電路的加入，是為了讓操作系統的用戶，能夠自己就能設置出自己想要控制參數。整個系統有兩處獨立的按鍵部分，一是電源按鍵；二是控制溫度閾值的按鍵。兩者互不干擾。電路中采用的按鍵結構，不能相互之間有聯系，按下一個按鍵時，它周圍的按鍵不能收到影響。所以，對于每一個按鍵，都要獨立的給他們接上一條輸入線，并且保持導通，用于方便傳輸數據。具體電路如圖3所示。

圖3 獨立按鍵電路

五個按鍵的功能分別為：

第一個按鍵：實現單字顯示。

第二個按鍵：實現漢字向左移動。

第三個按鍵：實現漢字向下移動。

第四個按鍵：實現漢字向上移動。

第五個按鍵：實現漢字向右移動。

2.4 系統硬件測試

系統的硬件測試主要是檢測顯示器電路是否出現短路、斷路以及虛焊、漏焊方面的問題，此外，還檢測電路的設計是否出現錯誤、元件是否合理等。

通過對元件、焊點問題等方面的檢測可以按照PCD線路圖和實物電路圖來檢測每個電器元件、線路導線是否設計合理和是否安裝順序正確。

對于電路問題可以利用數字萬用表來檢測電路，來判斷數值的電壓穩定性。將數字表的黑筆和紅筆觸碰到二極管上來檢測電路的短路、斷路、虛焊方面。在需要檢測的時候，如果導通蜂鳴器會鳴叫，斷開則不會鳴叫。這樣根據我們所需要檢測的情況，在結合檢測的現象就可以測出線路是否有問題。

3 系統軟件部分設計

3.1 軟件開發環境的介紹

本設計采用keiluvision4進行編程實現。 軟件是美國 軟件公司所出品的編程軟件，該軟件與51系列單片機有很好兼容性。同匯編語言相較而言，C語言具有靈活性強、簡單易學、維護性好等諸多優勢，且便于新手學習使用。在有匯編語言的基礎之上來應用C語言時效果更好。

3.2 系統軟件測試

使用工具：軟件、系統硬件、 下載器等。

不斷的對程序進行修正，最后獲得一個比較好的結果。

在系統軟件調試上主要遇到以下幾個問題：

（1）存在的問題：點陣顯示出現閃爍

解決方法：存在點陣顯示出現閃爍的問題可能是因為采用了行列的方式進行驅動，而當顯示的間隔時間過長超過人眼“余輝效應”最大時間的話就會出現顯示閃爍的，為了解決閃爍的現象降低行列間隔時間間隔。

（2）按一次按鍵，會出現連按好幾次的現象

解決方法：通過對程序的分析，發現在按鍵檢測方面在檢測到按鍵的IO口出現低電平就直接進入控制，控制完就退出，這樣在按鍵還沒松開就會出現再次檢測到以至于按下一次出現連按好幾次的現象。發現這問題后通過對程序上添加對按鍵的消抖延時處理后解決了這一問題。