16乘51

篇一：16乘16点阵设计

16X16点阵设计

摘 要

本设计使用简单单片机AT89C51作为主控制模块，利用简单的外围电路来驱动16×16的点阵LED显示屏。在本设计中主要用两个74HC595来驱动16×16点阵显示屏的列，用AT89C51来驱动16×16点阵显示屏的行，可以最终实现——“十六乘十六点阵可调速显示屏设计” 十五个汉字的自动左移，而且它们的“进”和“出”是以滚动形式设计的。也就是说，硬件电路大致上可以分成单片机系统及外围电路、列驱动电路和行驱动电路三部分。从而可以实现一个室内用的16×16点阵LED图文显示屏，在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形或文字应稳定、清晰无串扰，图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式。最后，利用烧录器可以很方便的实现单片机与PC机等外围存储设备的数据传输，并能利用软件方便的进行显示内容的多样变化，它在实际生活中具有广泛的应用。

关键词：单片机，16x16点阵，滚动显示

目 录

1 绪论 ........................................................................................................................................ 1

1.1课题描述 ....................................................................................................................... 1

1.2功能要求 ....................................................................................................................... 1

1.3 方案论证 ...................................................................................................................... 1

2 系统总体方案及硬件设计 .................................................................................................... 2

2.1 显示屏总体设计方案 .................................................................................................. 2

2.2 AT89C51的原理及说明 .............................................................................................. 2

2.3 列驱动电路 ................................................................................................................ 3

2.4 行驱动电路 ................................................................................................................ 3

3 系统硬件电路的设计 ............................................................................................................ 7

3.1AT89C51单片机 ........................................................................................................... 8

3.2单片机系统及外围电路 ............................................................................................... 9

4 系统程序的设计 .................................................................................................................... 9

4.1系统主程序 ................................................................................................................. 10

4.2 显示驱动程序 ............................................................................................................ 10

4.3单片机汇编程序 ......................................................................................................... 11

总 结 ...................................................................................................................................... 21

致 谢 ....................................(来自:WWw.SmhaiDa.com 海达范文网:16乘51).................................................................................................. 22

参考文献 .................................................................................................................................. 23

附录1.硬件原理图 .................................................................................................................. 24

附录2.元器件清单表 .............................................................................................................. 23

1 绪论

1.1课题描述

随着LED显示技术日趋成熟和普遍公共场合需求量增大，现代工业控制和一些智能化仪器仪表中，越来越多的场合所需要用点阵图形显示器显示汉字，广告屏等。所以研究LED显示有实用意义。

1.2功能要求

设计一个室内用16×16点阵LED图文显示屏，要求在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形或文字应稳定、清晰无串扰，图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式。

1.3 方案论证

16×16的点阵显示屏共有256个发光二极管，显然单片机没有这么多端口，如果我们采用锁存器来扩展端口，按8位的锁存器来计算，16×16的点阵需要256/8=32个锁存器。这个数字很庞大，因为我们仅仅是16×16的点阵，在实际应用中的显示屏往往要大的多，这样在锁存器上花的成本将是一个很庞大的数字。因此在实际应用中的显示屏几乎都不采用这种设计，而采用另一种称为动态扫描的显示方法。

动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行（比如16行）的同名列共用一套列驱动器。具体就16×16的点阵来说，我们把所有同一行的发光管的阳极连在一起，把所有同一列的发光管的阴极连在一起（共阳的接法），先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第一行使其燃亮一定的时间，然后熄灭；再送出第二行的数据并锁存，然后选通第二行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；第十六行之后又重新燃亮第一行，这样反复轮回。当这样轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，我们就能看到显示屏上稳定的图形了。

采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。但是，串行传输过程较长，数据按顺序一位一位地输出给列驱动器，只有当一行的各列数据都已传输到位之后，这一行的各列才能并行地进行显示。这样，对于一行的显示过程就可以分解成列数据准备（传输）和列数据显

示两个部分。

解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的方法。即在显示本行各列数据的同时，传送下一行的列数据。为了达到重叠处理的目的，列数据的显示就需要具有锁存功能。经过上述分析，可以归纳出列驱动器电路应具备的主要功能。对于列数据准备来说，它应能实现串入并出的移位功能；对于列数据显示来说，应具有并行锁存的功能。这样，本行已准备好的数据打入并行锁存器进行显示时，串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。

2 系统总体方案及硬件设计

2.1 显示屏总体设计方案

图1 总体设计方案 2.2 AT89C51的原理及说明

AT89C51是美国Intel公司生产的低电压，高性能CHMOS8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和蔼可亲128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用Intel公司的高密度、非易失性存储技术生产，片内置通用4位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大AT89C51单片机适合于许多较为复杂控制应用场合[5]。

图2 AT89C51引脚图

2.3 列驱动电路

列驱动电路有集成电路74HC595构成。它具有一个8位串入并出的移位寄存器和一个8位输出锁存器的结构，而且移位寄存器和输出锁存器的控制是各自独立的，可以实现在显示本行列数据的同时，传送下一行的列数据，既达到重叠处理的目的。

74HC595的外形及内部结构如图3所示。它的输入侧有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。引脚SI是串行数据的输入端。引脚SCK是移位寄存器的移位时钟脉冲，在其上升沿发生移位，并将SI的下一个数据打入最低位。移位后的各位信号出现在各移位寄存器的输出端，也就是输出锁存器的输入端。RCK是输出锁存器的打入信号，其上升沿将移位寄存器的输出打入输出锁存器。引脚G是输出三态门的开放信号，只有当其为低时锁存器的输出才开放，否则为高组态。SCLR信号是移位寄存器清零输入端，当其为低时移位寄存器的输出全部为零。由于SCK和RCK两个信号是互相独立的，所以能够做到输入串行移位与输出锁存互不干扰。芯片的输出端为QA～QH，最高位QH可作为多片74HC595级联应用时，向上一级的级联输出。但因为QH受输出锁存器的打入控制，所以还从输出锁存器前引出QH，作为与移位寄存器完全同步的级联输出。

2.4 行驱动电路

由于4点阵显示器有16行，为充分利用单片机的接口，本电路中运用了单片机AT89C51的P1口和P2口，其输入是一个16进制码，解码输出为低态扫描信号，单片机P1口和P2口输出生产16条行选通讯信号线，再经过驱动器驱动对应的线。

篇二：16乘16点阵LED电子显示屏的设计

邢台职业技术学校

Xingtai Polytechnic Institute

毕业设计（论文）

题 目16×16点阵LED电子显示屏的设计 班 级 应电081

姓 名 杨艳德

指导教师 唐俊英

16×16点阵LED电子显示屏的设计

目 录

摘 要 ......................................................................................... 3

关键词 ................................................................................................. 3

前 言 ............................................................................................. 4

1.背景介绍 ......................................................................................... 5

1.1 LED及LED显示屏 ............................................................. 5

1.2 MCS-51系列单片机简介 ................................................... 6

1.2.1 MCS-51系列单片机及其特点 ................................ 6

1.2.2 单片机的发展历史简介 ......................................... 6

3.功能要求 ......................................................................................... 7

4.方案实现 ......................................................................................... 7

4.1 系统硬件电路的设计 .......................................................... 8

4.1.1单片机系统及外围电路 ............................................ 9

4.1.2列驱动电路 ................................................................ 9

4.2.系统程序的设计 ................................................................. 11

4.2.1显示驱动程序 ........................................................... 11

4.2.2系统主程序 .............................................................. 12

5性能分析 ........................................................................................ 19

5.1 性能分析 .......................................................................... 19

总 结 .................................................................................. 20

摘 要

LED点阵显示屏作为一种新兴的显示器件,是由多个独立的LED发光二极管封装而成. LED点阵显示屏可以显示数字或符号, 通常用来显示时间、速度、系统状态等。文章给出了一种基于MCS-51单片机的16×16 点阵LED显示屏的设计方案。包括系统具体的硬件设计方案,软件流程图和部分汇编语言程序等方面。在负载范围内, 只需通过简单的级联就可以对显示屏进行扩展,是一种成本低廉的图文显示方案。

关键词：MCS-51；LED；单片机

前 言

LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。在实际应用中的显示屏由于成本和可靠性的因素常采用一种称为动态扫描的显示方法。本文设计的是一个室内用16ｘ16的点阵LED图文显示屏，图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式。 LED显示屏分为数码显示屏、图文显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组成。LED数码显示屏的显示器件为7段码数码管，适于制作时钟屏、利率屏等，显示数字的电子显示屏。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。

LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。

近年来，单片机已经成为科技领域的有力工具，人类社会生活的得力助手。它的广泛应用，不仅仅体现在工业控制、机电应用、智能仪表、实时控制、航空航天、尖端武器等行业和领域的智能化、高精度化，而且在人类日常生活中也随处可见它的身影。 单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。

目前，单片机正朝着高性能和多种方向发展，其趋势将进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展，其功能也将越来越丰富，速度也越来越快，甚至有些方面并不逊于ARM或DSP。

随着LED显示屏在广告传媒领域逐渐崭露头角，其控制系统也如雨后春笋，层出不穷。由于它的控制系统均是基于嵌入式微处理器开发，所以单片机在其中也占有一席之地。但是，由于LED

显示屏控制较复杂，特别是对于显示特殊效果，如循环移动、覆盖霓虹灯效果，要求处理器运算速度快、执行效率高，所以很多控制卡生产厂家采用高端嵌入式系统进行设计。这样做虽然能在一定程度上提高数据处理速度，但是并不能完全满足所有显示效果要求，而且开发和产品成本也会随之成倍增加，甚至由于其设计不当可能在显示时出现抖动、闪烁、重影等现象。归根结底，LED显示屏控制卡的设计中硬件是一方面因素，同时还要考虑到显示数据组织方式，通过软硬件结合的方法才能设计出一款性价比较高的控制卡。本论文提出基于普通51系列单片机实现LED显示屏控制的原理及方法。

1.背景介绍

1.1 LED及LED显示屏

LED 就是Light Emitting Diode（发光二极管）的缩写。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。发光二极管是由p 型和n 型半导体组成的二极管。在LED 的p - n 结附近,n 型材料中多数载流子是电子,p 型材料中多数载流子是空穴。p -n 结上未加电压时构成一定的势垒,当加正向偏压时,在外电场作用下,p 区的空穴和n 区的电子就向对方扩散运动,构成少数载流子的注入,从而在p - n结附近产生导带电子和价带空穴的复合,同时释放出相对应的能量hν(h 为普朗克常数,ν为光子频率)而发光。该能量相当于半导体材料的带隙能量Eg(Ev) ,其与发光波长λ(nm) 的关系为λ= 1239. 6PEg。

LED显示屏是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。

LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组成。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于车站、

篇三：51单片机16x16点阵设计

课程设计说明书 第 I 页

16x16点阵设计

摘 要

本设计是一16x16点阵LED电子显示屏的设计，整机以美国ATMEL公司生产的40脚单片机AT89C51为核心，介绍了以它为控制系统的LED点阵电子显示屏的动态设计和开发过程。通过该芯片控制一个驱动器74HC154和两个列驱动器74HC595米驱动显示。该电子显示屏可以显示各种文字或单色图像，全屏能显示1个汉字，采用4块8x8点阵LED显示模块米组成16x16点阵显示模式。显示采用动态显示，是的图形或文字能够实现静止、移入移出等多种显示方式。文中详细介绍了LED点阵显示的硬件设计思路、硬件电路个个部分的功能原理、相应软件的程序设计，以及使用说明等。单片机控制系统程序采用单片机汇编语言进行编辑，通过编程控制各显示点对应LED阳极和阴极端的电平，就可以有效的控制各显示点的亮灭。所显示字符的点阵数据可以自行编写，也可以标准字库中提取。LED显示以其组构方式灵活、显示稳定、功耗低、寿命长、技术成熟、成本低廉等特点在车站、证券所、运动场馆、公交干道及各种室内外显示场合的信息发布，公益宣传，环境参数实时，重大活动倒计时等等得到广泛的应用。设计结果证明，该系统显示误差小，性能稳定，结构合理，扩展能力强。

关键词：AT89C51单片机，LED，点阵显示，动态显示，C语言

课程设计说明书 第 II 页

目 录

1 绪论 ........................................................................................................................................ 1

1.1 课题描述 ........................................................................................................................... 1

1.2 基本工作原理及框图 ....................................................................................................... 1

2 相关芯片及硬件电路设计 .................................................................................................... 2

2.1 51系列单片机简介： ...................................................................................................... 2

2.2 点阵显示原理 ................................................................................................................... 5

2.3 列驱动电路 ....................................................................................................................... 6

2.4行驱动电路 ....................................................................................................................... 8

2.5硬件总体电路 ................................................................................................................... 9

3 系统软件设计 ...................................................................................................................... 10

3.1 显示驱动程序 ............................................................................................................... 10

3.2 系统的主程序 ................................................................................................................. 11

总 结 .................................................................................................................................... 12

致 谢 .................................................................................................................................... 13

参考文献 .................................................................................................................................. 14

附录 .......................................................................................................................................... 15

课程设计说明书 第1 页

1 绪论

1.1 课题描述

单片微型计算机（single chip microcomputer）简称单片机，它是为各类专用控制器而设计的通用或专用微型计算机系统，高密度集成了普通计算机微处理器，一定容量的RAM和ROM以及输入/输出接口，定时器等电路于一块芯片上构成的[1]。

单片机自20世纪70年代问世以来，以极其高的性价比受到人们的重视和关注，所以应用很广，发展很快。单片机的优点是体积小、重量轻、抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易[2]。在现代工业控制和一些智能化仪器仪表中，越来越多的场所需要用点阵图形显示器显示汉字，汉字显示屏也广泛应用到汽车报站器，广告屏等。所以研究LED显示有实用的意义。

汉字显示方式是先根据所需要的汉字提取汉字点阵（如16×16 点阵），将点阵文件存入ROM，形成新的汉字编码；而在使用时则需要先根据新的汉字编码组成语句，再由MCU根据新编码提取相应的点阵进行汉字显示。不论显示图形还是文字，都是控制与组成这些图形或文字的各个点所在位置相对应的LED器件发光。通常事先把需要显示的图形文字转换成点阵图形，在按照显示控制的要求以一定的格式形成显示数据。对于只控制通断的图文显示屏来说，每个LED发光器件占据数据中的1位（1bit），在需要该LE D器件发光的数据中相应的位填1，否则填0。当然，根据控制电路的安排，相反的定义同样时可行的。这样依照所需显示的图形文字，按显示屏的各行各列逐点填写显示数据，就可以构成一个显示数据文件。显示图形的数据文件，其格式相对自由，只要能够满足显示控制的要求即可。文字的点阵格式比较规范，可以采用现行计算机通用的字库字模。组成一个字的点阵，其大小也可以有16×16、24×24、32×32、48×48等不同规格[3]。

用点阵方式构成图形或文字，是非常灵活的，可以根据需要任意组合和变化，只要设计好合适的数据文件，就可以得到满意的显示效果。因而采用点阵式图文显示屏显示经常需要变化的信息，是非常有效的。

1.2 基本工作原理及框图

LED点阵总体框图如图1所示，点阵电路大体上可以分成微机本身的硬件、显示驱动电路、控制信号电路三部分。控制电路部分包括一个51CUP和一些外围电路。在整个电路当中此控制电路部分相当于一个上位机，它负责控制整个电路以及相应的程序的

课程设计说明书 第2 页

运行、与PC机的串行通讯、以及给屏体电路部分发送命令。点阵显示屏体、以及它的行和列的各个驱动电路。由于两部分的电路在制板时可以放到一起，所以可以将其字库放到控制电路部分使用串行通讯方式来与屏体电路部分进行数据和命令的传送。

此显示电路采用扫描方式进行显示时，每行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个列驱动器。由行译码器给出的行选通信号，从第一行开始，按顺序依次对各行进行扫描(把该行与电源的一端接通)。另一方而，根据各列锁存的数据，确定相应的列驱动器是否将该列与电源的另一端接通。接通的列，就在该行该列点燃相应的LED；未接通的列所对应的LED熄灭。

2 相关芯片及硬件电路设计

2.1 51系列单片机简介：

单片机（Microcontroller，又称微处理器）是在一块硅片上集成了各种部件的微型机，这些部件包括中央处理器CPU、数据存储器RAM、程序存储器

ROM、定时器/计数器和多种I/O接口电路。

AT89C51单片机的基本结构见图2 图1点阵显示总体框图

课程设计说明书 第3 页

图2 51单片机内部结构

51是MCS-51系列单片机的一个产品。MCS-51系列单片机是Intel公司推出的通用型单片机，51单片机系列指的是MCS-51系列和其他公司的51衍生产品。这些衍生品是在基本型基础上增强了各种功能的产品。这些产品给8位单片机注入了新的活力，给它的开发应用开拓了更广泛的前景。

51系列的内部结构可以划分为CPU、存储器、并行口、串行口、定时器/计数器、中断逻辑几部分。

（1）中央处理器

51的中央处理器由运算器和控制逻辑构成，其中包括若干特殊功能寄存器（SFR）。算术逻辑单元ALU能对数据进行加、减、乘、除等算术运算；“与”、“或”、“异或”等逻辑运算以及位操作运算。

PSW的格式如下所示，其各位的含义是：

表1 PSW寄存器各位的含义

CY：进位标志。有进位/错位时CY=1，否则CY=0。

AC：半进位标志。当D3位向D4位产生进位/错位时，AC=1，否则AC=0，常用于十进制调整运算中。

篇四：基于AT89C51单片机的16x16点阵LED显示器设计

单片机课程设计报告书

题目：16x16LED点阵电子显示屏的设计

姓 名：

班 级：电气普招1班 学 号： 指导老师：

时 间：2014-12-26

目录

摘要 ??????????????????????????????1

第1章 引言 ???????????????????????????2 1.1 LED及LED显示屏 ???????????????????????2 1.2 功能要求 ???????????????????????????2

第2章 系统总体方案及硬件设计 ??????????????????3 2.1 AT89C51的原理及说明 ??????????????????????3 2.2 显示屏总体设计方案 ??????????????????????4 2.3 列驱动电路 ??????????????????????????4 2.4 行驱动部分 ??????????????????????????5

第 3 章 系统硬件电路的设计 ???????????????????6

3.1软件设计流程图 ?????????????????????6 3.2系统硬件原理图??????????????????????????6 3.3系统程序 ??????????????????????????7

第 4 章 系统调试 ?????????????????????16

第5章 设计心得 ????????????????????????16

参考文献 ???????????????????????????16

摘要

本设计使用简单单片机AT89C51作为主控制模块，利用简单的外围电路来驱动16×16的点阵LED显示屏。在本设计中主要用两个74HC595来驱动16×16点阵显示屏的列，用AT89C51来驱动16×16点阵显示屏的行，可以最终实现——“十六乘十六点阵可调速显示屏设计” 十五个汉字的自动左移，而且它们的“进”和“出”是以滚动形式设计的。也就是说，硬件电路大致上可以分成单片机系统及外围电路、列驱动电路和行驱动电路三部分。从而可以实现一个室内用的16×16点阵LED图文显示屏，在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形或文字应稳定、清晰无串扰，图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式。最后，利用烧录器可以很方便的实现单片机与PC机等外围存储设备的数据传输，并能利用软件方便的进行显示内容的多样变化，另一方面，LED点阵显示屏作为一种新兴的显示器件,是由多个独立的LED发光二极管封装而成。进行了单片机AT89C51的软件仿真并成功完成了仿真验证。结果表明包括系统具体的硬件设计方案,软件流程图和部分C语言程序等方面。具有在负载范围内, 只需通过简单的级连就可以对显示屏进行扩展,是一种成本低廉的图文显示方案意义。它在实际生活中具有广泛的应用。

关键词：单片机、16*16点阵、滚动显示

第1章 引言

1.1 LED及LED显示屏

LED显示屏是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。

它的优点：亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定。

1.2 功能要求

设计一个室内用16×16点阵LED图文显示屏，要求在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形或文字应稳定、清晰无串扰，图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式。

第2章 系统总体方案及硬件设计

2.1 AT89C51的原理及说明

（1）AT89C51简介

AT89C51是美国Intel公司生产的低电压，高性能CHMOS8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和蔼可亲128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用Intel公司的高密度、非易失性存储技术生产，片内置通用4位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大AT89C51单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。

AT89C51引脚图

（2）AT89C51单片机P口的特点：

P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输

篇五：16乘16点阵显示屏

16x16 LED点阵显示屏

设计说明书

作者：

摘要

本文介绍了我们完成的基于AT89C51单片机控制的16x16点阵显示屏的组成原理、实际电路以及设计步骤。我们通过查阅大量文献资料并经过分析论证比较,设计出了实现LED点阵动态左移，右移，上移，下移显示汉字功能。在了解单片

机的工作原理和相应的各种接口电路的基础上，选择了比较好的控制方案，然后根据方案，设计各部分电路。

由于普通LED点阵显示屏动态显示通常采用硬件扫描驱动，这在一些需要特殊显示的场合显得不够灵活。我们的设计采取软硬件结合，实现了显示文字的上，

下，左，右方向的移动，使得显示屏的文字显示方式多种多样，实现灵活显示。

关键字：LED点阵、单片机、驱动

一、绪论：

实用型LED 点阵电子显示屏是集微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的显示屏系统。它以其色彩鲜艳，动态范围广，亮度高，寿命长，工作稳定可靠等优点而成为众多显示媒体以及户外作业显示的理想选择。同时也可广泛应用到军事、车站、宾馆、体育、新闻、金融、证券、广告以及交通运输等许多行业。我们小组设计的LED点阵显示屏具有文字的上，下，左，右移动显示，人们可以根据自己的需要选择具体的显示方式。

二、总体设计方案：

利用LED点阵显示所需结果有两种方式：静态驱动显示方式和动态扫描的显示方法。16ｘ16的点阵共有256个发光二极管，显然单片机没有这么多的端口，如果采用扩展其端口，需要硬件多，成本大。

采用动态扫描显示方式就是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行的同名列共用一套驱动器。具体就16ｘ16的点阵来说，把所有同1行的发光管的阳极连在一起，把所有同1列的发光管的阴极连在一起，先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1行使其燃亮一定时间，然后熄灭；再送出第二行的数据并锁存，然后选通第2行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；以此类推，第16行之后，又重新燃亮第1行，反复轮回。当这样轮回的速度足够快，由于人眼的视觉暂留现象，就能够看到显示屏上稳定的图形了。

由于动态扫描显示方式更加经济灵活，因此我们采用此种显示方式。

三、单元模块设计：

电路总体模块分为：单片机控制模块，显示驱动模块和点阵显示模块。具体如下框图所示：

我们选择AT89C51单片机来实现控制模块，并在P1口接4

个按键实现显示 方式的左右上下各方向滚动显示的效果，当按下对应键时输入高电平，并用程序产生一个延时，防止抖动的发生，同时显示效果发生相应变化。单片机一次发送8×2=16位二进制汉字字模数据，经过两片74HC595芯片锁存后并行送给点阵中一行的各列完成一行的显示。同时可以通过改动程序来改变字符的个数和移动的速度。

2.行驱动电路

电路由74HC154和反向器组成，行地址译码电路的工作方法是同过译码器74HC154产生16个行选信号，经驱动后控制驱动板的工作，一条行线要带动16列的LED灯进行显示，按一个LED灯20mA电流计算，16个LED灯同时点亮需要320mA的电流，采用PNP三极管作为驱动管和反向器。 3.列驱动电路

列驱动电路采用74HC595芯片构成，其具有一个8位的串入并出移位寄存器和一个8位的输出锁存器结构，且移位寄存器和锁存器的器的控制是相对独立的。对于列数据准备来说，它有串入并出的移位功能，对于数据的列显示来说，具有并行锁存的功能，这样准备好的数据输入锁存器进行显示时，串并移位寄存器就可以准备下一行的数据，而不会影响本身显示，每块74HC595可以驱动8个LED灯，因此需要2块74HC595芯片。

扫描信号由单片机产生，输送到第一块芯片的DS（串行数据输入端），第一块芯片的Q7~（级联输出）端与第二块芯片的DS端相接，实现两块芯片的级联SH_CP端每产生一个脉冲，数据就向右移移位，当一行的数据都到位后，ST_CP端产生一个脉冲使信号进入存储器，然后移位寄存器有开始对下一行数据的输入。

4.LED点阵模块

因为8*8点阵的16个引脚不是按照行列的顺序排列，因此首先要用万用表测出其个引脚所代表行列标号，我们将LED阳极所连为行，测得结果如下: 从背面看，上下各引脚依次为 (H表示行，L表示列) H1 L4 L6 H4 L1 H2 L7 L8 H3 H6 L5 H8 L3 L2 H7 H5

之后要将同名的行和列依次连接，16行分别接154译码器输出，16列接两块595芯片并行输出口。各模块电路按原理图连接。

四、系统调试：

1. 软件仿真：

我们用proteus软件进行仿真调试，通过设计的电路图在仿真软件中找出相应的电子元件和芯片进行连接，通过keil软件将写好的C程序编译后写到单片机中，在proteus中查看电路运行结果。 2.实际调试：

在软件仿真中我们得到了如期的结果，但在电路实际焊接完成后发现显示汉字成镜像般的反置，经查原来是595列驱动器并行输出与点阵的各列接反，重新连接电路后显示正常。 3.软件仿真图

:

五、系统功能、指标参数：

1.系统能实现的功能

系统能够显示楷体汉字“天津工业大学欢迎您！”,当然修改程序中字模数组可以显示任意字符，并且可以实现文字的上，下，左，右各方向的滚动显示。 2.指标参数

整个电路包括单片机及各个芯片工作于5V直流电压下，并足以提供LED 20mA驱动电流，使之正常工作。

六、设计总结：

1.设计小结：

本文设计的一个16ｘ16的点阵LED图文显示屏，能够在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形和文字应稳定、清晰无串扰。图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式。本系统具有硬件少，结构简单，容易实现，性能稳定可靠，成本低等特点。

2.设计收获和体会：

1）这次电子设计，在具体操作前，我们通过图书馆和网络查阅相关资料，以了解该设计的相关工作原理，并学会了proteus和 keil仿真软件的基本应用，仿真出了期望的显示功能。

2)这次实践，使我们对单片机相关知识有了较深学习和认识，加深了对数字电子等相关课程的理解，知道了有关芯片的用途，知道了汉字点阵的取模方法，增强了我们的学习能力。

3）在这次电子设计中，我们花费了大量的时间和精力，尤其是在电路的焊接上，电路芯片引脚多，焊接难度大，焊接过程中必须仔细认真。但此同时也锻炼了我们实际动手操作能力和小组协作能力，使我们受益匪浅。

3.设计的进一步完善：

此次设计的LED点阵显示屏由于经济成本问题只用了4块8X8的点阵，所以一次只能显示一个字，虽然通过上下左右的移动使得显示能够滚动的显示多个文字，但不免使人有点眼花，在此次设计的基础上，我想我们应该可以设计出更加宽广的LED点阵显示屏，显示更多的文字或图像！当然还可以增加更多功能模块，如温度测量模块、数字时钟模块，在由单片机处理后通过点阵显示出来，实现更多功能。

参考文献： 1. 如：

[1] 陈武凡.小波分析及其在图像处理中的应用.科学出版社，2002.01. [2] [3]

附：

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