16X16LED信息屏设计.doc

摘 要 近年来，LED显示屏技术快速发展，电子显示器的亮度、质量日趋完美，价格也进一步降低，市场发展日益成熟，需求量日增。LED显示屏广泛应用于车站信息显示、体育场馆、城市及公共广场、交通、企业形象宣传、商业广告及其它应用中。 由于火车站火车信息变化大，观看距离远、环境人群密集，只有LED显示屏才能满足这种特殊要求，确保乘客获得清晰、鲜明的火车信息，为乘客带来更多方便。而且LED具有显示稳定、功耗低、寿命长等特点。是火车信息显示的必备选择。 本设计主要以AT89C51单片机为核心，采用串行传输、动态扫描技术，来制作的一款拥有多功能的模块化16*16LED点阵的火车信息显示屏。 关键字：LED、单片机、显示屏、驱动单元 目 录 摘 要 I 目 录 II 第1章 设计任务及原理 1 1.1 设计目标 1 1.2 设计原理及原理图 1 第2章 系统硬件选择 3 2.1 AT89C51单片机介绍 3 2.1.1 单片机系统常用术语 3 2.1.2 AT89C51的结构框图 3 2.1.3 AT89C51的引脚说明 4 2.2 16*16LED介绍 6 2.2.1 16×16LED点阵的内部结构及工作原理 7 2.2.2 用8×8LED点阵构成16×16LED点阵 8 2.3 74HC154介绍 9 2.3.1 74HC154引脚 9 2.3.2 74HC154地址/全能输入对应输出表 10 2.4 电路原理图 10 第3章 软件设计 12 3.1 软件设计说明 12 3.2 设计思路及流程图 12 3.2.1 主程序流程图 12 3.2.2 显示程序流程图 13 第4章 仿真及调试 14 4.1 仿真 14 4.2 调试 14 总 结 15 参考文献 16 附录A 元器件清单 17 附件B 源程序 18 附录C 电路原理图 22 附件D 仿真结果 23 附件E 电路PCB图 26 第1章 设计任务及原理 1.1 设计目标 结合所学相关知识，我做的是一块16*16的LED信息显示屏，通过这个点阵可以显示相关火车信息。利用的是单片机原理，通过写入程序控制单片机循环显示‘万州火车站.信息学院’的字样。 1.2 设计原理及原理图 如图1.1所示，本产品拟采用以AT89C51单片机[1]为核心芯片的电路来实现，主要由AT89C51芯片、电源电路、行驱动器、列驱动器、16*16 LED点阵5部分组成。 图1.1 显示屏电路框图 从理论上说，不论显示图形还是文字，只要控制与组成这些图形或文字的各个点所在的位置相对应的LED器件发光，就可以得到我们想要的显示结果，这种同时控制各个发光点亮灭的方法称为静态驱动显示方式。16*16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，如果我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得多，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，而采用另外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）的同名列共用一套驱动器。具体就16*16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（共阳极的接法），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（每秒24次以上），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。 采用扫描方式进行显示时，每一行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个驱动器。显示数据通常存储在单片机的存储器中，按8位一个字节的形式顺序排放。显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去，这就存在一个显示数据传输的问题。从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并列方式或串行方式。显然，采用并行方式时，从控制电路到列驱动器的线路数量大，相应的硬件数目多。当列数很多时，串行传输的方案是可取的。 第2章 系统硬件选择 由图1.1可知此次设计的硬件选择如下：AT89C51芯片、16*16LED、74HC154显示驱动等一些单片机外围应用电路组成。下面将介绍各种外围电路。 2.1 AT89C51单片机介绍 AT89C51是一种带4KB闪烁可编程可擦除只读存储器(Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory，FPEROM)的低电压、高性能CMOS型8位微处理器，俗称单片机