LED顯示屏控制技術與硬件電路設計

1、摘 要當今世界，電子技術迅猛發(fā)展，點陣式顯示器件作為現(xiàn)代信息顯示的重要媒體，在金融證券、體育、機場、交通、商業(yè)、廣告宣傳、郵電電信、指揮調(diào)度、國防軍事等許多領域中得到了廣泛應用。因此點陣式顯示器件的研制、生產(chǎn)也的到了迅速的發(fā)展，并逐步形成產(chǎn)業(yè)，成為光電子行業(yè)的新興產(chǎn)業(yè)領域。由于LED電子顯示屏具有所顯內(nèi)容信息量大,外形美觀大方,操作使用方便靈活.適用于火車,汽車站,碼頭,金融證券市場,文化中心,信息中心體育設施等公共場所.該項目廣泛涉及了計算機及電子技術中的電源技術,單片機技術,數(shù)據(jù)通訊技術,顯示技術,存儲技術,系統(tǒng)軟件技術,接口及驅(qū)動等技術.我國經(jīng)濟發(fā)展迅猛,對信息傳播有越來越高的要求.可以

2、相信,LED電子顯示屏以其色彩鮮亮奪目,大的顯示信息量,壽命長,耗電量小,重量輕,空間尺寸小,穩(wěn)定性高,易于操作,安裝和維護等特點,將在社會經(jīng)濟發(fā)展中扮演越來越重要的角色。利用單片機對整個系統(tǒng)進行總體控制，進行顯示所要顯示的字符。顯示方式分為三種：逐字顯示、上滾顯示、左滾顯示，其中顯示字模數(shù)據(jù)由單片機輸入顯存，點陣的點亮過程有程序控制，由驅(qū)動電路完成，點陣采用單色顯示，該顯示器電路的特點是：點陣的動態(tài)顯示過程占用時間比較短，亮度比較高，而且亮度可以改變電阻進行調(diào)節(jié)。本文以Proteus為軟件平臺，設計制作一套51系列單片機實驗系統(tǒng)?！娟P鍵詞】單片機 點陣 LED電子顯示屏AbstractIn

3、today's world, the rapid development of electronic technology, dot-matrix display device as a modern information display of the important media, in the financial securities, sports, airport, transportation, commercial, advertising, post and telecommunications, command and control, national defen

4、se military, and many other areas have been widely applied. So dot-matrix display devices in the development, production and to the rapid development, and gradually formed a optoelectronics trade industry, the new industry fields. Because LED electronic display has shown informative content, a beaut

5、iful appearance, convenient in operation is flexible. Apply to the train, bus station, wharf, financial securities market, cultural center, information center sports facilities in other public places. This project involves a wide computer and electronic technology of power technology, single chip mi

6、crocomputer, data communication technology, display technology, storage technology, system software technology, interface and drive technology. China's economic development of information transmission has rapidly, and more and more high requirements. Can believe that LED electronic display by it

7、s color bright is dazzing, large display information, long life, small power consumption, light weight, small size, high stability, space, easy to operate, installation and maintenance and other characteristics, in the social economy development will play more and more important role. Using single c

8、hip computer in overall control of the whole system, display should show the characters. Display mode is divided into three types: word for word display, rolling display, left, which shows that font that roll of microcomputer data input the video memory, bitmap lightened process has program control,

9、 by driving circuit is completed, the monochromatic show that the dot matrix display circuit features are: dot matrix the dynamic display of the process take time is short, brightness is higher, and brightness can change resistance on the adjustment.In this paper, the software platform, Proteus for

10、design a set of 51 series SCM experiment system.Keywords: SCM lattice LED electronic display 目 錄一 引言·································&#

11、183;·························3二 LED概述·······················

12、································41. LED電子顯示屏概述···············

13、3;····························42. LED電子顯示屏的分類···················&

14、#183;·······················4三 系統(tǒng)概述·························

15、······························71. 整體結(jié)構(gòu)··················

16、3;···································72. 單片機系統(tǒng)作用及應用············&#

17、183;·····························73. 發(fā)展趨勢···················

18、···································8四 LED顯示屏控制技術狀況············

19、83;····························101. 串行傳輸與并行傳輸技術···················

20、;·····················102. 動態(tài)掃描與靜態(tài)鎖存技術··························&

21、#183;·············103. 自動檢測及遠程控制技術·································

22、83;······10五 硬件電路設計··········································

23、;·········111. 總體設計·······································&#

24、183;··············112. 系統(tǒng)硬件選擇·································

25、83;················123. 系統(tǒng)硬件概述·······························

26、3;··················124. LED點陣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理····························&#

27、183;·····135. 系統(tǒng)總體電路圖··········································&#

28、183;·····156. 硬件焊接···········································

29、;···········15六 軟件設計·····································

30、83;·················171. 程序設計總體思路······························&#

31、183;···············172. 程序流程圖································

32、3;···················173. 各模塊程序設計····························

33、3;···················18七 系統(tǒng)的硬件及軟件調(diào)試····························&#

34、183;··············20總結(jié)··································

35、3;····························22致謝·····················

36、··········································23參考文獻·······

37、··················································

38、··24附錄引 言LED（Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，簡稱LED，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是N型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候，它們之間就形成一個“P-N結(jié)”。當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光

39、的原理。多個 LED發(fā)光燈組成固定的字符或圖形進行顯示，即形成LED點陣圖文顯示屏。其主要特征是只控制LED點陣中各發(fā)光器件的通斷（發(fā)光或熄滅），而不控制LED的發(fā)光強弱。LED點陣的漢字顯示方式是先根據(jù)所需要的漢字提取漢字點陣（如8×8點陣），將點陣文件存入ROM，形成新的漢字編碼；而在使用時則需要先根據(jù)新的漢字編碼組成語句，再由MCU根據(jù)新編碼提取相應的點陣進行漢字顯示。LED點陣顯示具有如下特點：（1） 電壓：LED使用低壓電源，供電電壓在6-24V之間，根據(jù)產(chǎn)品不同而異，所以它是一種比使用高壓電源更安全的電源。（2） 效能：消耗能量比同光效的白熾燈減少80%。（3） 適用性：

40、每個單元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環(huán)境。（4） 穩(wěn)定性：10萬小時，光衰為初始的50%。（5） 響應時間：其白熾燈的響應時間為毫秒級，LED燈的響應時間為納秒級。（6） 對環(huán)境污染：無有害金屬汞。由于LED的眾多優(yōu)勢，在市場中得到了廣泛的應用，主要應用領域有：（1）、信號指示應用：信號照明是LED單色光應用比較廣泛也是比較早的一個領域，約占LED應用市場的4%左右。（2）、顯示應用：指示牌、廣告牌、大屏幕顯示等， LED用于顯示屏幕的應用約占LED應用的20%25%，顯示屏幕可分為單色和彩色。（3）、照明應用：便攜燈具，汽車用燈，特殊照明。由

41、于LED尺寸小，便于動態(tài)的亮度和顏色控制，因此比較適合用于建筑裝飾照明。背光照明：普通電子設備功能顯示背光源、筆記本電腦背光源、大尺寸超大尺寸LCD顯示器背光源等。二 LED概述1. LED電子顯示屏概述LED電子顯示屏（Light Emitting Diode Panel）是由幾百-幾十萬個半導體發(fā)光二極管構(gòu)成的像素點，按矩陣均勻排列組成。利用不同的半導體材料可以制造不同色彩的LED像素點。目前應用最廣的是紅色、綠色、黃色。而藍色和純綠色LED的開發(fā)已經(jīng)達到了實用階段。 LED顯示屏是一種通過控制半導體發(fā)光二極管的亮度的方式，來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示

42、屏幕。 LED顯示屏分為圖文顯示屏和條幅顯示屏，均由LED矩陣塊組成。圖文顯示屏可與計算機同步顯示漢字、英文文本和圖形；而條幅顯示屏則適用于小容量的字符信息顯示。LED顯示屏因為其像素單元是主動發(fā)光的，具有亮度高，視角廣、工作電壓低、功耗小、壽命長、耐沖擊和性能穩(wěn)定等優(yōu)點。因而被廣泛應用于車站、碼頭、機場、商場、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場、建筑市場、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場所。 LED顯示屏的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高氣候耐受性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色化方向發(fā)展。2. LED電子顯示屏的分類按顏色分類：單基色顯示屏:單一顏色（紅色或綠色）。 雙基

43、色顯示屏：紅和綠雙基色，256級灰度、可以顯示65536種顏色。 全彩色顯示屏：紅、綠、藍三基色，256級灰度的全彩色顯示屏可以顯示一千六百多萬種顏色。 按顯示器件分類：LED數(shù)碼顯示屏：顯示器件為7段碼數(shù)碼管，適于制作時鐘屏、利率屏等，顯示數(shù)字的電子顯示屏。 LED點陣圖文顯示屏：顯示器件是由許多均勻排列的發(fā)光二極管組成的點陣顯示模塊，適于播放文字、圖像信息。 按使用場合分類：室內(nèi)顯示屏：發(fā)光點較小，一般3mm-8mm，顯示面積一般零點幾至十幾平方米。 室外顯示屏：面積一般幾十平方米至幾百平方米，亮度高，可在陽光下工作，具有防風、防雨、防水功能。 按發(fā)光點直徑分類：室內(nèi)屏：3mm、3.75m

44、m、5mm、 室外屏：10mm、12mm、16mm、19mm、21mm、26mm 室外屏發(fā)光的基本單元為發(fā)光筒，發(fā)光筒的原理是將一組紅、綠、藍發(fā)光二極管封在一個塑料筒內(nèi)共同發(fā)光增強亮度。三系統(tǒng)概述1. 整體結(jié)構(gòu)總體硬件組成框圖 圖一 總體硬件組成框圖系統(tǒng)框圖如圖一所示，系統(tǒng)主要由三大模塊組成即LED驅(qū)動模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、PC機通信模塊。2. 單片機系統(tǒng)作用及應用自從單片機誕生以后，它就步入了人類生活，如洗衣機、電冰箱、電子玩具、收錄機等家用電器配上單片機后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人們喜愛。單片機將使人類生活更加方便、舒適、豐富多彩。由于單片機具有顯著的優(yōu)點，它已成為科技領域的有力

45、工具，人類生活的得力助手。它的應用遍及各個領域，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1. 單片機在智能儀表中的應用單片機廣泛地用于各種儀器儀表，使儀器儀表智能化，并可以提高測量的自動化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價格比。2. 單片機在機電一體化中的應用機電一體化是械工業(yè)發(fā)展的方向。機電一體化產(chǎn)品是指集成機械技術、微電子技術、計算機技術于一體，具有智能化特征的機電產(chǎn)品，例如微機控制的車床、鉆床等。單片機作為產(chǎn)品中的控制器，能充分發(fā)揮它的體積小、可靠性高、功能強等優(yōu)點，可大大提高機器的自動化、智能化程度。單片機在實時控制中的應用：單片機廣泛地用于各種實時控制系統(tǒng)中。例如，在工業(yè)測控、航空航天

46、、尖端武器、機器人等各種實時控制系統(tǒng)中，都可以用單片機作為控制器。單片機的實時數(shù)據(jù)處理能力和控制功能，可使系統(tǒng)保持在最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。單片機在分布式多機系統(tǒng)中的應用在比較復雜的系統(tǒng)中，常采用分布式多機系統(tǒng)。多機系統(tǒng)一般由若干臺功能各異的單片機組成，各自完成特定的任務，它們通過串行通信相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)工作。單片機在這種系統(tǒng)中往往作為一個終端機，安裝在系統(tǒng)的某些節(jié)點上，對現(xiàn)場信息進行實時的測量和控制。單片機的高可靠性和強抗干擾能力，使它可以置于惡劣環(huán)境的前端工作。單片機在人類生活中的應用自從單片機誕生以后，它就步入了人類生活，如洗衣機、電冰箱、電子玩具、收錄機等家用電器配上

47、單片機后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人們喜愛。單片機將使人類生活更加方便、舒適、豐富多彩。綜合所述，單片機已成為計算機發(fā)展和應用的一個重要方面。另一方面，單片機應用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設計思想和設計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術也稱為微控制技術，是傳統(tǒng)控制技術的一次革命。3. 發(fā)展趨勢目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面發(fā)展。下面是單片機的主要發(fā)展趨勢。CMOS化 近年，由于C

48、HMOS技術的進小，大大地促進了單片機的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外，還具有功耗的可控性，使單片機可以工作在功耗精細管理狀態(tài)。這也是今后以80C51取代8051為標準MCU芯片的原因。因為單片機芯片多數(shù)是采用CMOS（金屬柵氧化物）半導體工藝生產(chǎn)。CMOS電路的特點是低功耗、高密度、低速度、低價格。采用雙極型半導體工藝的TTL電路速度快，但功耗和芯片面積較大。隨著技術和工藝水平的提高，又出現(xiàn)了HMOS（高密度、高速度MOS）和CHMOS工藝。CHMOS和HMOS工藝的結(jié)合。目前生產(chǎn)的CHMOS電路已達到LSTTL的速度，傳輸延遲時間小于2ns，它的綜合優(yōu)勢已在于TTL電路。因而，

49、在單片機領域CMOS正在逐漸取代TTL電路。低功耗化 單片機的功耗已從Ma級，甚至1uA以下；使用電壓在36V之間，完全適應電池工作。低功耗化的效應不僅是功耗低，而且?guī)砹水a(chǎn)品的高可靠性、高抗干擾能力以及產(chǎn)品的便攜化。低電壓化 幾乎所有的單片機都有WAIT、STOP等省電運行方式。允許使用的電壓范圍越來越寬，一般在36V范圍內(nèi)工作。低電壓供電的單片機電源下限已可達12V。目前0.8V供電的單片機已經(jīng)問世。低噪聲與高可靠性 為提高單片機的抗電磁干擾能力，使產(chǎn)品能適應惡劣的工作環(huán)境，滿足電磁兼容性方面更高標準的要求，各單片廠家在單片機內(nèi)部電路中都采用了新的技術措施。大容量化 以往單片機內(nèi)的ROM為

50、1KB4KB，RAM為64128B。但在需要復雜控制的場合，該存儲容量是不夠的，必須進行外接擴充。為了適應這種領域的要求，須運用新的工藝，使片內(nèi)存儲器大容量化。目前，單片機內(nèi)ROM最大可達64KB，RAM最大為2KB。高性能化主要是指進一步改進CPU的性能，加快指令運算的速度和提高系統(tǒng)控制的可靠性。采用精簡指令集（RISC）結(jié)構(gòu)和流水線技術，可以大幅度提高運行速度?，F(xiàn)指令速度最高者已達100MIPS（Million Instruction Per Seconds，即兆指令每秒），并加強了位處理功能、中斷和定時控制功能。這類單片機的運算速度比標準的單片機高出10倍以上。由于這類單片機有極高的指令

51、速度，就可以用軟件模擬其I/O功能，由此引入了虛擬外設的新概念。小容量、低價格化 與上述相反，以4位、8位機為中心的小容量、低價格化也是發(fā)展動向之一。這類單片機的用途是把以往用數(shù)字邏輯集成電路組成的控制電路單片化，可廣泛用于家電產(chǎn)品。四LED顯示屏控制技術狀況 顯示屏的控制系統(tǒng)包括輸入接口電路、信號控制、轉(zhuǎn)換和數(shù)字化處理電路及輸出接口電路等，涉及的具體技術很多，其關鍵技術包括串行傳輸與并行傳輸技術、動態(tài)掃描與靜態(tài)鎖存技術、自動檢測及遠程控制技術等。1. 串行傳輸與并行傳輸技術LED顯示屏的數(shù)據(jù)傳輸方式主要有串行和并行兩種。日前普遍采用串行控制技術，顯示屏每個單元內(nèi)部的不同驅(qū)動電路和各級聯(lián)單元之

52、間，每個時鐘僅傳送一位數(shù)據(jù)。采用這種方式的驅(qū)動IC種類較多，不同顯示單元之間的聯(lián)線較少，可減少顯示單元的數(shù)據(jù)傳輸驅(qū)動元件，從而提高整個系統(tǒng)的可靠性和性價比，具體工程實現(xiàn)也較為容易。2. 動態(tài)掃描與靜態(tài)鎖存技術LED顯示屏控制系統(tǒng)實現(xiàn)顯示信息的刷新技術有動態(tài)掃描和靜態(tài)鎖存兩種方式。一般室內(nèi)顯示屏多采用動態(tài)掃描技術，即一行發(fā)光二極管共用一行驅(qū)動寄存器，根據(jù)共用一行驅(qū)動寄存器的發(fā)光二極管像素數(shù)目，分為1/4,1/16掃描等。3.自動檢測及遠程控制技術LED顯示屏的構(gòu)成復雜，特別是室外顯示屏，供電、環(huán)境亮度、環(huán)境溫度條件等都直接影響顯示屏的正常運行。在LED顯示屏的控制系統(tǒng)中，因根據(jù)需要對溫度、亮度、

53、電源等進行自動檢測控制，也可根據(jù)需要，遠程實現(xiàn)對顯示屏的亮度、色度調(diào)節(jié)、圖像水平和垂直位置的調(diào)節(jié)以及工作方式的轉(zhuǎn)換等五硬件電路設計 1. 總體設計圖二 顯示屏電路框圖如圖二所示，本產(chǎn)品擬采用以AT89C51單片機為核心芯片的電路來實現(xiàn)，主要由AT89C51芯片、電源、74HC154、8×8 LED點陣5部分組成。從理論上說，不論顯示圖形還是文字，只要控制與組成這些圖形或文字的各個點所在的位置相對應的LED器件發(fā)光，就可以得到我們想要的顯示結(jié)果，這種同時控制各個發(fā)光點亮滅的方法稱為靜態(tài)驅(qū)動顯示方式。88的點陣共有64個發(fā)光二極管，顯然單片機沒有這么多的端口，這個數(shù)字很龐大，因為我們僅僅

54、是88的點陣，在實際應用中的顯示屏往往要大得多，這樣在鎖存器上花的成本將是一個很龐大的數(shù)字。因此在實際應用中的顯示屏幾乎都不采用這種設計，而采用另外一種稱為動態(tài)掃描的顯示方法。動態(tài)掃描的意思簡單地說就是逐行輪流點亮，這樣掃描驅(qū)動電路就可以實現(xiàn)多行（比如8行）的同名列共用一套驅(qū)動器。具體就88的點陣來說，把所有同1行的發(fā)光管的陽極連在一起，把所有同1列的發(fā)光管的陰極連在一起（共陽極的接法），先送出對應第一行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第1行使其燃亮一定時間，然后熄滅；再送出第二行的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第2行使其燃亮相同的時間，然后熄滅；以此類推，第8行之后，又重新燃亮第1行，反復輪回。當這樣

55、輪回的速度足夠快（每秒24次以上），由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，就能夠看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形了。采用掃描方式進行顯示時，每一行有一個行驅(qū)動器，各行的同名列共用一個驅(qū)動器。顯示數(shù)據(jù)通常存儲在單片機的存儲器中，按8位一個字節(jié)的形式順序排放。顯示時要把一行中各列的數(shù)據(jù)都傳送到相應的列驅(qū)動器上去，這就存在一個顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。從控制電路到列驅(qū)動器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并列方式或串行方式。顯然，采用并行方式時，從控制電路到列驅(qū)動器的線路數(shù)量大，相應的硬件數(shù)目多。當列數(shù)很多時，并列傳輸?shù)姆桨甘遣豢扇〉摹?. 系統(tǒng)硬件選擇整個體統(tǒng)由AT89C51芯片、LED、74HC138、阻排、三極管等一些單片機外圍應用電路組

56、成。3. 系統(tǒng)硬件概述該電路所設計的電子屏可顯示多個漢字，需要1個8×8LED點陣模塊，可組成8×8的條形點陣。 圖三 AT89C51的管腳圖LED點陣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理AT89C51是一種帶4KB可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系

57、統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。AT89C51引腳即外觀如圖三所示。 振蕩器特性 XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 AT89C51中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反向放大器，引腳XTAL1和 XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋器件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路參見圖2.2。外接石英晶體或陶瓷振蕩器及

58、電容 C1，C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容 C1，C2雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低，振蕩器工作的穩(wěn)定性，起振得難易程度及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，推薦電容使用30PF±10PF，而如使用陶瓷振蕩器建議選擇40PF±10PF。 圖 2.2 時鐘振蕩電路4. LED點陣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理八十年代以來出現(xiàn)了組合型模塊，以發(fā)光二極管為像素，它用高亮度發(fā)光二極管芯陣列組合后，環(huán)氧樹脂和塑模封裝而成。這種一體化封裝的點陣LED模塊，具有高亮度、引腳少、視角大、壽命長、耐濕、耐冷熱、耐腐蝕等特點。LED點陣規(guī)模常見的有4&

59、#215;4、4×8、5×7、5×8、8×8、16×16等。內(nèi)部結(jié)構(gòu)根據(jù)像素顏色的數(shù)目可分為單色、雙基色、三基色等。像素顏色不同，所顯示的文字、圖象等內(nèi)容的顏色也不同。單色點陣只能顯示固定色彩如紅、綠、黃等單色，雙基色和三基色點陣顯示內(nèi)容的顏色由像素內(nèi)不同顏色發(fā)光二極管點亮組合方式?jīng)Q定，如紅綠都亮時可顯示黃色，如果按照脈沖方式控制二極管的點亮時間，則可實現(xiàn)256或更高級灰度顯示，即可實現(xiàn)真彩色顯示。圖四示出最常見的8×8單色LED點陣顯示器的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)和外型規(guī)格，其它型號點陣的結(jié)構(gòu)與引腳可試驗獲得。 圖四 8*8 單色LED模塊內(nèi)部

60、電路單塊使用時，既可代替數(shù)碼管顯示數(shù)字，也可顯示各種中西文字及符號如5x7點陣顯示器用于顯示西文字母5×8點陣顯示器用于顯示中西文，8x8點陣可以用于顯示簡單的中文文字，也可用于簡單圖形顯示。用多塊點陣顯示器組合則可構(gòu)成大屏幕顯示器，但這類實用裝置常通過PC機或單片機控制驅(qū)動。LED 動態(tài)顯示原理LED點陣顯示系統(tǒng)中各模塊的顯示方式： 有靜態(tài)和動態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示原理簡單、控制方便，但硬件接線復雜，在實際應用中一般采用動態(tài)顯示方式，動態(tài)顯示采用掃描的方式工作，由峰值較大的窄脈沖電壓驅(qū)動，從上到下逐次不斷地對顯示屏的各行進行選通，同時又向各列送出表示圖形或文字信息的列數(shù)據(jù)信號，反復循

61、環(huán)以上操作，就可顯示各種圖形或文字信息。點陣式LED漢字廣告屏絕大部分是采用動態(tài)掃描顯示方式，這種顯示方式巧妙地利用了人眼的視覺暫留特性。將連續(xù)的幾幀畫面高速的循環(huán)顯示，只要幀速率高于24幀/秒，人眼看起來就是一個完整的，相對靜止的畫面。最典型的例子就是電影放映機。在電子領域中，因為這種動態(tài)掃描顯示方式極大的縮減了發(fā)光單元的信號線數(shù)量，因此在LED顯示技術中被廣泛使用。以8×8點陣模塊為例，說明一下其使用方法及控制過程。圖2.1中，紅色水平線Y0、Y1Y7叫做行線，接內(nèi)部發(fā)光二極管的陽極，每一行8個LED的陽極都接在本行的行線上。相鄰兩行線間絕緣。同樣，藍色豎直線X0、X1X7叫做列

62、線，接內(nèi)部每列8個LED的陰極，相鄰兩列線間絕緣。在這種形式的LED點陣模塊中，若在某行線上施加高電平（用“1”表示），在某列線上施加低電平（用“0”表示）。則行線和列線的交叉點處的LED就會有電流流過而發(fā)光。比如，Y7為1，X0為0,則右下角的LED點亮。再如Y0為1，X0到X7均為0，則最上面一行8個LED全點亮?，F(xiàn)描述一下用動態(tài)掃描顯示的方式，顯示字符“B”的過程。其過程如圖五 圖五 用動態(tài)掃描顯示字符“B”的過程采用串行EEPROM（如24C256等）存儲LED顯示屏要顯示的信息。串行EEPROM技術是一種非易失性存儲技術，它幾乎具有所有類型存儲器的優(yōu)點：不揮發(fā)性、可更新性、高密度、低

63、功耗和高性價比，非常適合應用于各類工業(yè)測控系統(tǒng)。它克服了常用的2816、2817、2864等并行EEPROM器件價格高、體積大、可靠性低（這些器件如不采取措施，在上電、下電時常會丟失數(shù)據(jù)）等不足，在速度要求不是很高的情況下，該器件是最理想的選擇。5. 系統(tǒng)總體電路圖（見附錄）6. 硬件焊接按照體統(tǒng)總體電路圖對電路板進行焊接，此次進行的是手工焊接手工焊接是傳統(tǒng)的焊接方法，雖然批量電子產(chǎn)品生產(chǎn)已較少采用手工焊接了，但對電子產(chǎn)品的維修、調(diào)試中不可避免地還會用到手工焊接。焊接質(zhì)量的好壞也直接影響到維修效果。手工焊接是一項實踐性很強的技能,在了解一般方法后,要多練;多實踐,才能有較好的焊接質(zhì)量。 手工焊

64、接握電烙鐵的方法,有正握、反握及握筆式三種。焊接元器件及維修電路板時以握筆式較為方便。 手工焊接一般分四步驟進行。準備焊接:清潔被焊元件處的積塵及油污,再將被焊元器件周圍的元器件左右掰一掰,讓電烙鐵頭可以觸到被焊元器件的處,以免烙鐵頭伸向焊接處時燙壞其他元器件。焊接新的元器件時,應對元器件的引線鍍錫。加熱焊接:將沾有少許焊錫和松香的電烙鐵頭接觸被焊元器件約幾秒鐘。若是要拆下印刷板上的元器件,則待烙鐵頭加熱后,用手或銀子輕輕拉動元器件,看是否可以取下。清理焊接面:若所焊部位焊錫過多,可將烙鐵頭上的焊錫甩掉(注意不要燙傷皮膚,也不要甩到印刷電路板上!),用光烙錫頭"沾"些焊錫出

65、來。若焊點焊錫過少、不圓滑時,可以用電烙鐵頭"蘸"些焊錫對焊點進行。檢查焊點:看焊點是否圓潤、光亮、牢固,是否有與周圍元器件連焊的現(xiàn)象。易損元器件的焊接：易損元件是指在安裝焊接過程中,受熱或接觸電烙鐵時容易造成損壞的元器件,例如,有機鑄塑元器件、MOS集成電路等。易損元器件在焊接前要認真作好表面清潔、鍍錫等準備工作,焊接時切忌長時間反復燙焊,烙鐵頭及烙鐵溫度要選擇適當,確保一次焊接成功。此外,要少用焊劑,防止焊劑侵人元器件的電接觸點(例如繼電器的觸點)。焊接MOS集成電路最好使用儲能式電烙鐵,以防止由于電烙鐵的微弱漏電而損壞集成電路。由于集成電路引線間距很小,要選擇合適的烙

66、鐵頭及溫度,防止引線間連錫。焊接集成電路最好先焊接地端、輸出端、電源端,再焊輸入端。對于那些對溫度特別敏感的元器件,可以用夾上蘸有元水乙醇(酒精)的棉球保護元器件根部,使熱量盡量少傳到元器件上。六軟件設計1. 程序設計總體思路用簡短的匯編程序設計，實現(xiàn)LED點陣顯示內(nèi)容，并使顯示的內(nèi)容在屏幕上從左到右的滾動顯示。系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，包括主程序、延時程序、顯示子程序和串行口中斷程序。用AT89C51、74LS138、74HC154芯片和1個8×8LED點陣顯示器構(gòu)成一個完整的8位點陣LED顯示系統(tǒng)。 2. 程序流程圖 程序主要由開始、初始化、主程序、字庫組成。其中主程序和子程序的流程圖

67、六 單片機漢字顯示程序流程圖圖如圖六所示。3各模塊程序設計1）系統(tǒng)初始化ORG 0000HAJMP STARTORG 000BHLJMP TIME0ORG 0030HSTART:MOV R1,#00HMOV R2,#00HMOV R3,#00HMOV R4,#00HMOV R5,#00H2）LED動態(tài)顯示顯示要求漢字在顯示屏上按從左到右的順序一個個的出現(xiàn)。設計時可采用如下方法：首先將LED顯示屏對應的顯示緩沖區(qū)全部清零，即 LED顯示空白，然后每間隔一個“軟定時器”設定的動態(tài)顯示時間，顯示緩沖區(qū)依次加入一個漢字點陣數(shù)據(jù)并進行掃描顯示，這樣就可達到動態(tài)顯示的效果。實現(xiàn)LED從左向右移動顯示程序：

68、程序名：點陣顯示控制程序 PM1_5_1.asm程序功能：固定顯示“龍”字 ROM EQU 30H DOT EQU 31H ORG 0000H AJMP ONE_DISP ORG 0030HONE_DISP: MOV DPTR , #TABSTART: MOV ROW , #10H MOV DOT , 300h MOV R7 , #08HNEXT_COL;MOV A , ROW MOV P1 , A RL A MOV ROW , A MOV A , DOT MOVC A , A+DPTR MOV P0 , A LCALL DELAY_1MS INC DOT DJNZ P7 , NEXT_COL

69、 SJMP START1 AB; DB 0EBH , 0F7H , 80H , 0F7H , 0CBH , 0A5H , 61H , 0DFH3）漢字顯示的原理每一個字由8行8列的點陣組成顯示。即國標漢字庫中的每一個字均由64點陣來表示。我們可以把每一個點理解為一個像素，而把每一個字的字形理解為一幅圖像。事實上這個漢字屏不僅可以顯示漢字， 也可以顯示在256像素范圍內(nèi)的任何圖形。LED點陣漢字顯示程序：MAIN: MOV P1,R2MOV A,R3MOVC A,A+DPTRMOV P2,AINC R3MOV A,R3MOVC A,A+DPTRMOV P0,AINC R3MOV P3,R4LCALL DELAY1MSINC R2CJNE R2,#16,MAINMOV R2,#0INC R4CJNE R4,#3,MAINMOV R3,#0MOV R4,#0LJMP MAIN七系統(tǒng)的硬件及軟件調(diào)試1.硬件調(diào)試單片機應用系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是分不可的，許多硬件故障是在調(diào)試軟件時才發(fā)現(xiàn)的。但通常是先排除系統(tǒng)中明顯的硬件故障后才和軟件結(jié)合起來調(diào)試的。其一般的調(diào)試過程如下：1.常見的硬件故障（1）邏輯錯誤樣機硬件的邏輯錯誤是由于設計錯誤和加工過程中的工藝性錯誤所造成的。這類錯誤包括：錯線，開路，短路等幾種，