16×16点阵LED电子显示屏的设计分析.ppt

16×16点阵LED电子显示屏的设计 姓名： 学号： 学院： 班级： 指导老师： 设计意义 LED具有：亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定等优点，所以受到广泛重视而得到迅速发展，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。 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。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。同时采用通过软硬件结合的设计出一款性价比较高的控制卡。 设计概述 本设计是16×16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。通过该芯片控制两个行驱动器74HC164和两个列驱动器74HC595来驱动显示屏显示。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8 x 8点阵LED显示模块来组成16x16点阵显示模式。显示采用动态显示，使得图形或文字能够实现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、硬件电路各个部分的功能及原理、相应软件的程序设计，以及使用说明等。 功能要求和设计方案 一.功能要求 设计一个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。 二. 设计方案 显示方式 16×16点阵不论显示图形还是文字，主要控制这些图形或文字的各个点所在位置对应的LED发光，就可以得到我们想要得到的显示结果，这种同时控制各个灯亮灭的方法称为静态驱动显示方法。16×16点阵共有256个发光二极管但是单片机没有那么多的端口，如果采用锁存器来扩展端口，按8位锁存器计算的话，需要256÷8=32个锁存器，显然这个数组对我们来说有点庞大，而且成本非常高。因此我们采用动态扫描显示的方法来实现功能 动态显示方式 动态显示是将所有数码管的段码线对应并联在一起，由一个8位的输出口控制，每位数码管的公共端分别出一位I/O线控制。显示不同数码时，由位线控制各位轮流显示。位线控制某位选通时，该位应显示数码的段码同时加在段码线上，即每一时刻仅仅有一位数码管是被点亮的，当轮流显示的速度较快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，看起来就像所有位同时显示一样，这时，我们就能看到稳定的图像了 显示屏电路实现的结构框图 16×16点阵显示屏硬件原理图 系统硬件电路的设计 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 1.单片机系统和外围电路 其中包括晶振电路，复位电路， 上拉电阻 2.行驱动电路 行驱动电路采用两个74hc164芯片进行控制和16个8550三极管进行行控制 3.列驱动电路 列驱动电路采用两个74hc595芯片和16个限流电阻进行控制 显示驱动程序 显示驱动程序在进入中断后首先要对定时器T0重新赋初值，以保证显示屏刷新率的稳定，扫描显示屏的刷新率（帧频）计算公式如下： 刷频率（帧频）=1/16× 溢出率=1/16× 其中f位晶振频率， 为定时器T0初值（工作在16位定时器模式）。 然后显示驱动程序查询当前燃亮的行号，从显示缓存区内读取下一行的显示数据，并通过串口发送给移位寄存器。为消除在切换行显示数据的时候产生拖尾现象，驱动程序先要关闭显示屏，即消隐，等显示数据打入输出锁存器并锁存，然后再输出新的行号，重新打开显示。 系统主程序 系统主程序开始以后，首先是对系统环境初始化，包括设置串口、定时器、中断和端口；然后以“左滚动”效果显示汉字，停留约2s；接着向上滚动显示汉字及一个图形。由于单片机没有停机指令，所以可以设置系统程序不断的循环执行上述显示效果。 显示驱动程序流程图 系统主程序流程图 LED显示屏硬件电路只要硬件质量可靠，引脚焊接正确，一般无需调试即可 正常工作。软件部分需要调试的主要有显示屏刷新频率及显示效果两部分。显示屏刷新率由定时器T0的溢出率和单片机的晶振频率决定， 下表给出了实验调试时采用的频率及其对应的定时器T0初值。 从理论上来说，24