1、問題問題(wnt)陳述陳述 LED具有：亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長、耐沖擊和性能穩定等優點，所以受到廣泛重視而得到迅速發展，LED的發展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發光密度、更高的發光均勻性，可靠性、全色化方向發展。 隨著(su zhe)LED顯示屏在廣告傳媒領域逐漸嶄露頭角，其控制系統也如雨后春筍，層出不窮。由于它的控制系統均是基于嵌入式微處理器開發，所以單片機在其中也占有一席之地。但是，由于LED顯示屏控制較復雜，特別是對于顯示特殊效果，如循環移動、覆蓋霓虹燈效果，要求處理器運算速度快、執行效率高，所以很多控制卡生產廠家采用高端嵌入式系統進行設計。

2、這樣做雖然能在一定程度上提高數據處理速度，但是并不能完全滿足所有顯示效果要求，而且開發和產品成本也會隨之成倍增加，甚至由于其設計不當可能在顯示時出現抖動、閃爍、重影等現象。歸根結底，LED顯示屏控制卡的設計中硬件是一方面因素，同時還要考慮到顯示數據組織方式，通過軟硬件結合的方法才能設計出一款性價比較高的控制卡。本論文提出基于普通51系列單片機實現LED顯示屏控制的原理及方法。第1頁/共18頁第一頁，共19頁。項目項目(xingm)概述概述本設計是4個1616點陣LED電子顯示屏的設計。整機以美國ATMEL公司生產的40腳單片機AT89C51為核心，介紹了以它為控制系統的LED點陣電子顯示屏的動

3、態設計和開發過程。通過該芯片控制一個行驅動器74LS154和八個列驅動器74HC595來驅動顯示屏顯示。該電子顯示屏可以顯示各種文字或單色圖像，全屏能顯示4個漢字，采用16塊8 x 8點陣LED顯示模塊來組成4個16x16點陣顯示模式。顯示采用動態顯示，使得圖形或文字能夠實現靜止、移入移出等多種顯示方式。文中詳細介紹了LED點陣顯示的硬件設計思路、硬件電路各個部分的功能及原理(yunl)、相應軟件的程序設計，以及使用說明等。第2頁/共18頁第二頁，共19頁。功能(gngnng)要求和方案論證一.功能(gngnng)要求 本方案設計一個電子顯示屏，具體要求滿足以下條件： 1.要求采用51單片機作

4、為微控制器； 2.通過四個1616的點陣LED進行文字顯示； 3.在目測條件下LED顯示屏各點亮度均勻、充足、穩定、清晰無串擾。 4.文字顯示具有每排字有滾動和逐排等顯示方式。第3頁/共18頁第三頁，共19頁。 二. 方案(fng n)論證 方案(fng n)論證分為顯示模塊論證和數據傳輸論證兩部分 1.顯示模塊論證 點亮LED數碼管的方式有靜態和動態2種方法。本文以8段LED作為示例來論證方案(fng n)第4頁/共18頁第四頁，共19頁。 如畫出了室內直插式88點陣雙基色LED模塊實物圖。這種模塊由64個發光LED芯片以88的形式構成一個正方形模塊，然后用2列8針引腳將內部電路接口引出，供

5、驅動電路使用。 行對應(duyng)的給LED的陽極，先給第一行以高電平，如果送給16列的代碼為EFFF，則第一行的第4個LED被點亮，再給第二行以高電平，如果送給16列的代碼為EF07，則第二行的第4、9、10、11、12、13個被點亮，接著給第三行以高電平，同時給列以驅動代碼，這樣不斷地進行行行的掃描，只要速度夠快，由于人的視覺暫留作用，就不會感覺到明顯的閃爍感。點陣上會看到一個清晰的“機”字第5頁/共18頁第五頁，共19頁。1.靜態顯示方式 靜態顯示方式，即8段LED數碼管在顯示某一個數碼時，加在數碼管上的段碼保持不變，直至換顯其他數碼為止。這樣數碼管的每一段均應由一條輸出線來控制，每顯

6、示以為數碼需要8根輸出線，當N位顯示則需N8根輸出控制線。占用較多I/O資源。2.動態顯示方式 為解決靜態顯示占用較多I/O資源的問題，在多位顯示時通常采用動態顯示方式，動態顯示是將所有數碼管的段碼線對應并聯在一起，由一個8位的輸出口控制，每位數碼管的公共端分別出一位I/O線控制。顯示不同數碼時，由位線控制各位輪流顯示。位線控制某位選通時，該位應顯示數碼的段碼同時加在段碼線上，即每一時刻僅僅有一位數碼管是被點亮的，當輪流顯示的速度較快（每秒24次以上），由于人眼的視覺暫留現象，看起來就像所有位同時顯示一樣，這時，我們就能看到穩定(wndng)的圖像了第6頁/共18頁第六頁，共19頁。 二. 數

7、據傳輸論證 采用動態顯示方式進行顯示時，每一行有一個行驅動器，各行的同名列共用一個驅動器。顯示數據通常存儲在單片機的存儲器中，按8位一個字節的形式順序排放。顯示時要把一行中各列的數據都傳送到相應的列驅動器上去，這就存在一個顯示數據傳輸的問題。從控制電路到列驅動器的數據傳輸可以采用并列方式或串行方式。 顯然，采用并行方式時，從控制電路到列驅動器的線路數量大，相應的硬件數目多。當列數很多時，并列傳輸的方案是不可取的。 采用串行傳輸的方法，控制電路可以只用一根信號線，將列數據一位一位傳往列驅動器，在硬件方面無疑是十分經濟的。但是，串行傳輸過程較長，數據按順序一位一位地輸出給列驅動器，只有當一行的各列

8、數據都以傳輸到位之后，這一行的各列才能并行地進行顯示。這樣，對于一行的顯示過程就可以分解成列數據準備（傳輸）和列數據顯示兩部分。對于串行傳輸方式來說，列數據準備時間可能相當長，在行掃描周期確定的情況下留給行顯示的時間就太少了，以致影響到LED的亮度。 解決串行傳輸中列數據準備和列數據顯示的時間矛盾問題，可以采用重疊處理的方法。即在顯示本行(bnhng)各列數據的同時，傳送下一列數據。為了達到重疊處理的目的，列數據的顯示就需要具有所存功能。經過上述分析，就可以歸納出列驅動器電路應具有的功能。對于列數據準備來說，它應能實現串入并處的移位功能；對于列數據顯示來說，應具有并行鎖存的功能。這樣，本行(b

9、nhng)已準備好的數據打入并行鎖存器進行顯示時，串并移位寄存器就可以準備下一行的列數據，而不會影響本行(bnhng)的顯示。第7頁/共18頁第七頁，共19頁。顯示屏電路顯示屏電路(dinl)實現的結構框圖實現的結構框圖第8頁/共18頁第八頁，共19頁。4個個1616點陣點陣(din zhn)顯示屏硬件原理圖顯示屏硬件原理圖第9頁/共18頁第九頁，共19頁。系統硬件電路系統硬件電路(dinl)的設計的設計 硬件電路大致上可以分成單片機系統及外圍電路、列驅動電路和行驅動電路三部分(b fen) 1.單片機系統和外圍電路 單片機采用MSC-51或其兼容系列芯片，采用24MHZ或更高頻率晶振，以獲得

10、較高的刷新頻率，時期顯示更穩定。單片機的串口與列驅動器相連，用來顯示數據。P1口低4位與行驅動器相連，送出行選信號；P1.5P1.7口則用來發送控制信號。P0口和P2口空著，在有必要的時候可以擴展系統的ROM和RAM。第10頁/共18頁第十頁，共19頁。2.行驅動(q dn)電路 由于16x64點陣顯示器有16行，為充分利用單片機的接口，本電路中加入了一個 4-16線譯碼器74LS154，其輸入是一個16進制碼，解碼(jim)輸出為低態掃描信號，它們的管腳示意圖如圖4所示。把74LS154的G1和G2引腳接地，然后以A、B、C、D四腳為輸入端。就會形成16種不同的輸入狀態，分別為0000111

11、1，然后使每種狀態只控制一路輸出，即會有16路輸出第11頁/共18頁第十一頁，共19頁。 列驅動電路由集成電路(jchng-dinl)74HC595構成。它具有一個8位串入并出的移位寄存器和一個8位輸出鎖存器的結構，而且移位寄存器和輸出鎖存器的控制是各自獨立的，可以實現在顯示本行列數據的同時，傳送下一行的列數據，既達到重疊處理的目的。 第12頁/共18頁第十二頁，共19頁。系統系統(xtng)程序的設計程序的設計顯示屏軟件的主要功能是向屏體提供顯示數據，并產生各種控制信號，使屏幕按設計的要求顯示。根據軟件分層次設計的原理，可以把顯示屏的軟件系統分為兩層；第一層是底層的顯示驅動程序，第二層是上層

12、的系統應用程序。顯示驅動程序負責向屏體送顯示數據，并負責產生行掃描信號和其他控制信號，配合完成LED顯示屏的掃描顯示工作。顯示驅動器程序由定時器T0中斷程序實現。系統應用程序完成系統環境設置(shzh)（初始化）、顯示效果處理等工作，由主程序來實現。第13頁/共18頁第十三頁，共19頁。顯示驅動程序顯示驅動程序在進入中斷后首先要對定時器T0重新賦初值，以保證顯示屏刷新率的穩定，掃描顯示屏的刷新率（幀頻）計算公式如下： 刷頻率（幀頻）=1/16 溢出率=1/16 其中f位晶振頻率， 為定時器T0初值（工作在16位定時器模式）。 然后顯示驅動程序查詢當前燃亮的行號，從顯示緩存區內讀取下一行的顯示數

13、據，并通過串口發送給移位寄存器。為消除在切換行顯示數據的時候產生拖尾現象，驅動程序先要關閉顯示屏，即消隱，等顯示數據打入輸出鎖存器并鎖存，然后再輸出新的行號，重新打開顯示。 系統主程序 系統主程序開始以后，首先是對系統環境初始化，包括(boku)設置串口、定時器、中斷和端口；然后以“卷簾出”效果顯示圖形，停留約3s；接著向上滾動顯示漢字及一個圖形，然后以“卷簾入”效果隱去圖形。由于單片機沒有停機指令，所以可以設置系統程序不斷的循環執行上述顯示效果。0t)65536(120tfosc0t第14頁/共18頁第十四頁，共19頁。顯示(xinsh)驅動程序流程圖系統(xtng)主程序流程圖第15頁/共

14、18頁第十五頁，共19頁。 LED顯示屏硬件電路只要硬件質量可靠，引腳焊接正確，一般無需調試即可 正常工作。軟件(run jin)部分需要調試的主要有顯示屏刷新頻率及顯示效果兩部分。顯示屏刷新率由定時器T0的溢出率和單片機的晶振頻率決定，下表給出了實驗調試時采用的頻率及其對應的定時器T0初值。 從理論上來說，24Hz以上的刷新頻率就能看到穩定的連續的顯示，刷新率越高，顯示越穩定，同時刷新頻率越高，顯示驅動程序占用的CPU時間越多。試驗證明，在目測條件下刷新頻率40Hz一下的畫面看起來閃爍較嚴重，刷新頻率50Hz以上的已基本察覺不出畫面的閃爍，刷新頻率達到85Hz以上時再增加畫面閃爍沒有明顯的改善。刷新率刷新率2525505062.562.575758585100100120120T0T0初值初值0 xec70 xec78 80 xf630 xf63c c0 xf830 xf830 00 xf970 xf97e e0 xfa40 xfa42 20 xfb10 xfb1e e0 xfbee0 xfbee第16頁/共18頁第十六頁，共19頁。謝謝謝謝(xi xie)欣賞欣賞END第17頁/共18頁第十七頁，共19頁。謝謝