1、- 1 - 摘摘 要要 本设计使用单片机 AT98S51 构成的最小系统作为主控制模块， 利用简单的外 围电路来驱动 1616 点阵 LED 显示屏。本设计通过两片 74HC138 3 线-8 线译码 器作为点阵行驱动， 两片 74HC595 8 位串入并出移位锁存寄存器级联后构成点阵 列驱动，最终能够实现分时循环显示“河南理工大学电气学院”十个汉字。 硬件方面，主要包括四个部分：由时钟电路、复位电路构成的单片机最小系 统；由两片 74HC138 构成的行驱动电路；由两片 74HC595 构成的列驱动电路； 16*16 LED 点阵屏。 软件方面，在绘制出硬件电路图的基础上，用单片机 C 语言
2、 C51 编写出源程 序后，通过 proteus 软件构成仿真电路，进行仿真调试，找出程序的错误，直至 能够调试出设计要求的结果。 最后， 进行硬件调试。 通过烧录器， 将源程序生成的 HEX 文件烧写入单片机， 并插入已经焊好的电路板进行调试，找出虚焊及设计不合理的地方，进行修改。 通过以上步棸设计出的显示屏，字体显示清晰，肉眼观察无明显闪动，能够 基本满足题目要求。 - 2 - 目目 录录 1 概述概述 3 1.1 LED 及 LED 显示屏 3 1.2 功能要求. 4 1.3 方案论证. 4 2 系统总体方案及硬件设计系统总体方案及硬件设计 . 5 2.1 显示屏总体方案. 5 2.2
3、行驱动电路. 5 2.3 列驱动电路. 7 3 软件设计软件设计 10 3.1 系统主体流程. 10 3.2 显示一个汉字. 10 3.3 列驱动输出更新. 11 3.4 行驱动输出更新. 12 4 Proteus 软件仿真软件仿真. 13 4.1 Proteus 软件简介 13 4.2 Proteus 仿真过程 13 4.3 Proteus 仿真效果图 14 5 课程设计体会课程设计体会 15 参考文献参考文献 16 附附 1 源程序代码源程序代码. 17 附附 2 系统原理图系统原理图. 20 - 3 - 1 概述概述 1.1 LED 及及 LED 显示屏显示屏 LED 发光二极管，是一种
4、能够将电能转化为可见光的半导体器件。它利用固 体半导体晶片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合，放出过剩的能量 而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。LED 的 内在特征，决定了它与传统光源相比具有很多的优点，如体积小、耗电量低、使 用寿命长、高亮度低热量、环保、坚固耐用等。 LED 显示屏，则是利用众多 LED 发光二极管按一定规则排列构成的点阵显 示屏，是一种通过控制灯的亮灭，来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频 等各种信息的显示屏幕。LED 显示屏按颜色划分，可以分为以下几种：全彩显 示屏，单基色显示屏（单红、单白、单黄）和双基色显示屏（红绿色、蓝绿色）
5、 ； 按显示性能，则可分为：视频显示屏（一般为全彩） ，文本显示屏（一般为单基 色） ，图文显示屏（一般为双基色） ，行情显示屏（一般为数码管或单基色） 。 LED 点阵显示屏与其他显示屏相比，具有以下优点： （1）亮度高：户外 LED 显示屏的亮度大于 8000mcd/m2，是目前唯一能够在 户外全天候使用的大型显示终端。 （2）寿命长：LED 寿命长达 100,000 小时（十年）以上，保证了显示屏的长 期有效利用。 （3）视角大：室内视角可大于 160 度，户外视角可大于 120 度。视角的大 小取决于 LED 发光二极管的形状。 （4）使用灵活：屏幕面积可大可小，小至不到一平米，大则可
6、达几百、上 千平米。与电脑借口简便，可方便修改显示的图像、文字内容。 正是基于以上这些优点，现在的 LED 显示屏已经广泛运用于日常的生产生 活服务中，如：商场促销宣传，发布促销广告信息，起到公告板的作用；厂矿企 业、机关、学校等主要建筑正门上方，显示欢迎语，节日助词等，既烘托了气氛， 又省去了悬挂横幅的浪费与麻烦；广场矗立大型显示屏，播放文明宣传图文及新 闻、天气、时事等，丰富人民的文化需求 - 4 - 1.2 功能要求功能要求 设计一个 16*16 点阵 LED 显示屏，分时显示“河南理工大学电气学院”十 个汉字。要求屏幕各点亮度均匀、充足；显示字体清晰、稳定，无串扰及明显的 闪动；相邻汉字切换时，不能因余辉而显示重叠，出现马赛克。 1.3 方案论证方案论证 16*16 点阵 LED 显示屏共有 256 个发光二极管，显然 51 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，1616 的点 阵需要 256/8=32 个锁存器。这个数字很庞大，这里我们仅仅是 1616 的点阵， 显然已不合算，而在实际中的显示屏往往要大的多，这样在锁存器
