基于单片机的点阵汉字显示屏的设计 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。本设计是4个1616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80C51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行驱动器74LS138和八个列驱动器4049来驱动显示屏显示。该电子显示屏可以显示4个汉字，采用16块8 x 8点阵LED显示模块来组成4个16x16点阵显示模式。显示采用动态显示，使得文字能够实现静止显示方式。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。关键词：80C51单片机; LED; 点阵显示; 动态显示The design of display Chinese characters based on MCUAbstractLED dot matrix display as a new display device, is composed of multiple independent package from the LED light emitting diodes. LED dot matrix display can display numbers or symbols, usually used to display time, speed, the system state.This design is the design of 4 16 * 16 dot-matrix LED electronic display screen. The machine to the United States of America ATMEL company production of 40 feet 80C51 MCU as the core, introduces the dynamic design and the development of its control system for LED dot matrix display process. The chip controls good driver 74LS138 and eight row driver 4049 to drive the display screen to display. The electronic screen can display 4 Chinese characters, using the display module is composed of 4 16x16 dot matrix display mode 16 blocks of 8 x 8 dot matrix LED. Shows the dynamic display, making the text to achieve a static display mode. This paper introduces in detail the LED dot matrix display hardware design, hardware circuit of each part of the function and principle, the corresponding software program design, as well as the use and so.Keywords: 80C51; LED; dot matrix display; dynamic display目 录第一章 绪论11.1 课题背景11.2 国内外研究现状11.3 选题目的及意义21.4 生产需求状况21.5 LED电子显示屏概述3第二章 系统方案设计与论证42.1数据传输方案42.2系统硬件方案52.2.1 单片机52.2.2 EDA电子设计自动化5第三章 系统硬件的设计73.1 电路原理图73.2 系统硬件概述73.2.1 80C51单片机简介73.2.2 译码器及点阵显示屏93.3 元件清单103.4 显示原理及控制方式分析113.4.1 LED点阵模块结构113.4.2 LED 动态显示原理113.4.3 LED控制方式12第四章 系统软件的设计134.1 系统程序的设计134.1.1 显示驱动程序134.1.2 系统主程序134.2 程序流程图134.3 字模生成144.3.1 LED显示屏领域字模实现技术154.3.2 字库生成164.4 Keil软件调试164.5 Protues 仿真17总 结18附录：程序代码19参考文献22致 谢23第一章 绪论1.1 课题背景 LED显示屏的发展可分为以下几个阶段： 第一阶段为1990年到1995年，主要是单色和16级双色图文屏。用于显示文字和简单图片，主要用在车站、金融证券、银行、邮局等公共场所，作为公共信息显示工具。 第二阶段是1995年到1999年，出现了64级、256级灰度的双基色视频屏。视频控制技术、图像处理技术、光纤通信技术等的应用将LED显示屏提升到了一个新的台阶。LED显示屏控制专用大规模集成电路芯片也在此时由国内企业开发出来并得以应用。 第三阶段从1999年开始，红、纯绿、纯蓝LED管大量涌入中国，同时国内企业进行了深入的研发工作，使用红、绿、蓝三原色LED生产的全彩色显示屏被广泛应用，大量进入体育场馆、会展中心、广场等公共场所，从而将国内的大屏幕带入全彩时代。 随着LED原材料市场的迅猛发展，表面贴装器件从2001年面世，主要用在室内全彩屏，并且以其亮度高、色彩鲜艳、温度低的特性，可随意调整的点间距，被不同价位需求者所接受，在短短两年多时间内，产品销售额已超过3亿元，表面贴装全彩色LED显示屏应用市场进入新世纪。1.2 国内外研究现状 目前，我国半导体LED作为节能、环保的主要技术，已被纳入国家长期科技发展规划与“十一五”国家“863”高新技术产业化重大项目，并得到了大力支持。我国LED显示屏产业在规模发展的同时，产品技术推陈出新，一直保持比较先进的水平。90年代初即具备了成熟的16级灰度256色视频控制技术及无线遥控等国先进水平技术，近年在全彩色LED显示屏、256级灰度视频控制技术、集群无经线控制、多级群控技术等方面均有国内先进、达到国际水平的技术和产品出现；LED显示屏控制专用大规模集成电路也已由国内企业开发生产并得到应用。我国的LED显示应用产业近年将持续保持高速增长，未来发展空间巨大，但产业发展的风险和机遇并存，关键核心技术的提升、市场环境的规范、技术标准体系的建立等影响产业发展的主要因素仍需要我们在实践中继续努力改进和完善。 目前国际上从事照明LED 标准化研究的标准组织有国际电工委员会、国际照明委员会和各国对应的标准化组织及相关企业。国际电工委员会( IEC) 和国际照明委员会(CIE) 都非常关注LED 的发展及相关LED 器件的标准化工作。CIE 曾经发表过LED 检测方法的技术报告,由于近年来LED 产品的技术发展迅速,CIE 目前正在对测试方法标准进行修订。IEC近两年也加大了对LED 标准的研究,相继对LED 模块、LED 连接件及LED 控制件提出了标准草案。1.3 选题目的及意义单片机自20世纪70年代问世以来以极其高的性能价格比受到人们的重视和关注，所以应用很广，发展很快。单片机的特点是体积小、集成度高、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。正因为单片机有如此多的优点，因此其应用领域之广，几乎到了无孔不入的地步。在我国，单片机已被广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪表、智能化家用电器、航空航天系统和和国防军事、尖端武器等各个方面。我们可以开发利用单片机系统以获得很高的经济效益。更重要的意义是单片机的应用改变了控制系统传统的设计思想和方法。以前采用硬件电路实现大部分控制功能，而现在正在用单片机通过软件方法来实现。这种以软件结合硬件或取代硬件并能提高系统性能的控制技术称为微控制技术。本文所要论述的就是通过单片机来控制LED点阵显示。1.4 生产需求状况信息化社会的到来，促进了现代信息显示技术的发展，形成了CRT、LCD、PDP、LED、 EL、DLP等系列的信息显示产品，纵观各类显示产品，各有其所长和适宜的市场应用需求。随着LED材料技术和工艺的提升，LED显示屏以突出的优势成为平板显示的主流产品之一，并在社会经济的许多领域得到广泛应用，其生产需求主要包括： （1）证券交易、金融信息显示:这一领域的LED显示屏占到了前几年国内LED显示屏需求量的50%以上，目前仍有较大的需求。 （2）机场航班动态信息显示:民航机场建设对住处显示的要求非常明确，LED显示屏是航班住处显示系统FIDS（Flight information Display system）的首选产品。 （3）体育场馆信息显示:LED显示屏作为比赛信息显示和比赛实况播放的的主要手段已取代了传统的灯光及CRT显示屏，在现代化体育场馆成为必备的比赛设施。 （4）道路交通信息显示:智能效通系统（ITS）的兴起，在城市效通、高速公路等领域，LED显示民间作为可变情报板、限速标志等，得到普遍采用。 （5）邮政、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示。 （6）广告媒体新产品:除单一大型户内、户外LED显示屏做为广告媒体外，集群LED显示屏广告系统、列车LED显示屏广告发布系统等也已得到采用并正在推广。 （7）演出和集会:大型LED显示屏越来越普遍的用于公共和政治目的的视频直播，如在我国建国50周年大庆、世界各地的新千年庆典等重大节日中，大型LED显示屏在播放实况和广告信息发布方面发挥了卓越的作用。 1.5 LED电子显示屏概述 LED电子显示屏（Light Emitting Diode Panel）是由几百到几十万个半导体发光二极管构成的像素点，按矩阵均匀排列组成。利用不同的半导体材料可以制造不同色彩的LED像素点。目前应用最广的是红色、绿色、黄色。而蓝色和纯绿色LED的开发已经达到了实用阶段。 LED显示屏是一种通过控制半导体发光二极管的亮度的方式，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条幅显示屏，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；而条幅显示屏则适用于小容量的字符信息显示。LED显示屏因为其像素单元是主动发光的，具有亮度高，视角广、工作电压低、功耗小、寿命长、耐冲击和性能稳定等优点。因而被广泛应用于车站、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。 LED显示屏的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高气候耐受性、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。第二章 系统方案设计与论证2.1数据传输方案从控制电路到列驱动器的数据传输可