16x96点阵屏设计.docx

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16x96点阵屏设计

16x96LED点阵屏系统

现在LED点阵屏在社会上的应用非常广泛，它具有亮度高、发光均匀、可靠性好、接线简单、拼装方便等优点，能构成各种尺寸的显示屏，因此，它被广泛应用于大型LED智能显示屏、智能仪器仪表和机电一体化设备的显示屏中，取得了较好的效果。

随着微电子技术、计算机技术及信息处理技术的发展，LED点阵显示屏正作为一种新的传媒工具，在越来越多的领域中发挥作用．如广告、金融、交通、文艺、商业、体育、工业、教学、军事、政府等几乎涉及到生活中的各个方面．大到几十平方的户外广告屏，小到电梯系统中用的显示屏或交通指示屏，许多企业及政府部门应用了电子黑板，证券、银行等部门也有信息数字混合屏，带来了广泛的社会效益及经济效益。

接下来讲解点阵屏的制作：

一、材料

8*8点阵屏模块X24块

74HC595X12片

74LS138X2片

S8550X16个

STC89C52RC最小系统X1

电源模块（5v）X1

8*8点阵模块：

显示单元（Displayunit）由电路及安装结构确定的并具有显示功能的器件组成LED显示屏的最小单元，也叫点阵显示模块。

点阵显示屏是由上万个或几十万个LED发光二极管组成，每个发光二极管称为一个像素。

为了取得良好的显示一致性并简化器件结构，八十年代以来出现了组合型LED点阵显示器，以发光二极管为像素，它用高亮度发光二极管芯阵列组合后，环氧树脂和塑模封装而成，即所谓的点阵模块。

点阵模块具有高亮度、功耗低、引脚少、视角大、寿命长、耐湿、耐冷热、耐腐蚀等特点。

按照颜色的不同分为单基色、双基色和三基色三类，可显示红、黄、绿、蓝、橙等颜色。

按照点阵规模大小分有4×4、4×8、5×7、5×8、8×8、16×16、24×24、32×32、40×40等。

按照像素的直径大小分有φ3、φ3.75、φ5、φ10、φ20等。

从内部结构可以看出8×8点阵共需要64个发光二极管，且每个发光二极管是放置在各行和列的交叉点上。

当对应的某一列置高电平，另一列置低电平时，则在该行和列的交叉点上相应的二极管就亮。

LED显示屏就是由若干个点阵模块组成的，它通过一定的控制方式，就可以显示文字、文本、图形、图像、动画等各种信息，以及电视、录像信号。

二、方案设计

实现的方案很多，这里采用EA改进的方案，以适应EA的小产品。

于是使用LED点阵显示信息，控制电路采用数字电路控制，实现简单方便。

三、系统硬件

显示屏驱动部分：

显示屏分成屏体和控制器两部分，屏体的主要部分是显示阵列以及有行列驱动电路。

根据安装环境的空间以及考虑成本造价，决定使用多大尺寸的显示屏，从而决定了显示模块的数量，这里以8×8点阵为例，模块单位为256点阵，即需要16块点阵模块。

汉字一般是256点阵，那么该屏可以一次显示4个汉字。

采用扫描方式进行显示时，分成两步，对于每行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个列驱动器，由单片机给出行选通信号，从第一行开始依次对各行进行扫描，对于列，根据各列所存数据，确定相应的列驱动器是否将该列与行接通，如果接通，那么该行该列的LED将亮，以同样方法进行显示全部各行都扫描一遍之后（一个扫描周期），再从第一行开始，进行下一个周期的扫描。

只要一个扫描周期的时间比人眼1/25秒的滞留时间短，就不会感觉出闪烁现象。

显示数据从驱动芯片到显示模块是以并行方式传输的，但显示数据从单片机到驱动芯片是以串行方式传输的，由于串行传输的控制电路简单，设计容易，缺点是串行数据传输需要很长的时间，不过这可以由软件来弥补，也可考虑单片机的控制速度。

显示驱动电路由74HC595组成。

74HC595输入端是8位串行移位寄存器，输出端是8位并行缓存器具有锁存功能。

由于CLK、LOAD端相连，而数据线分开，这样在同一脉冲下，行列的数据可以同时进行传入，行列数据准备好后，启动LOAD信号使所有数据同时输出并锁存，这样的设计较之传统方法提高了4倍的速度，占用I/O口少，由于CLK，LOAD引线较长，为避免线间干扰，在驱动6片74Ls595之后再加驱动芯片74L5244以驱动下一级驱动电路。

行列扫描驱动相当于对发光管脉冲供电，要获得与直流驱动方式相当的发光强度，脉冲驱动电流的平均电流I1与直流电流I2相同，它们与脉冲电流幅值If的关系为If=Ton/Th，×I1是扫描周期，Ton是导通时间，占空比是1/16，扫描频率应大于24HZ，I取8mA，那么I=8×16=128mA，发光管压降取2V，那么每个发光管应串接50的电阻。

行驱动最大瞬间电流能达到128×80=10.240A。

LED显示屏驱动电路的设计，与所用控制系统相配合，通常分为动态扫描型驱动及静态锁存型驱动二大类。

以下就动态扫描型驱动电路的设计为例为进行分析：

动态扫描型驱动方式是指显示屏上的4行、8行、16行等n行发光二极管共用一组列驱动寄存器，通过行驱动管的分时工作，使得每行LED的点亮时间占总时间的1/n，只要每行的刷新速率大于50Hz，利用人眼的视觉暂留效应，人们就可以看到一幅完整的文字或画面。

常规型驱动电路的设计一般是用串入并出的通用集成电路芯片如74HC595或MC14094等作为列数据锁存，以8550等小功率PNP三极管为行驱动，而以达林顿三极管如TIP127等作为行扫描管。

如动态扫描型驱动方式是指显示屏上的4行、8行、16行等n行发光二极管共用一组列驱动寄存器，通过行驱动管的分时工作，使得每行LED的点亮时间占总时间的1/n，只要每行的刷新速率大于50Hz，利用人眼的视觉暂留效应，人们就可以看到一幅完整的文字或画面。

常规型驱动电路的设计一般是用串入并出的通用集成电路芯片如74HC595或MC14094等作为列数据锁存，以8550等小功率PNP

如以单色点阵、16行×64列为一个基本单元，则需用8片74HC595、16个行扫描管，其工作原理为：

将八片74HC595级连，共用一个串行时钟CLK及数据锁存信号STR。

当第一行需要显示的数据经过8×8=64个CLK时钟后将全部移入74HC595中，此时产生一个数据锁存信号STR，使数据锁存在74HC595的后级锁存器中，同时由行扫描控制电路产生信号使第一行扫描管导通，相当于第一行LED的正端都接高平，显然第一行LED管子的亮、灭取决于74HC595中所锁存的信号；在第一行LED管子点亮的同时，在74HC595中移入第二行需要显示的数据，随后将其锁存，并同时由行扫描控制电路将第一行扫描管关闭而接通第二行，使第二行LED管子点亮……以此类推，当第十六行扫描过后再回到第一行，只要扫描速度足够高，就可形成一幅完整的文字或图像。

显示屏主控制部分：

硬件：

采用STC89C52RC最小系统控制，具体电路图，请参考电路图。

软件：

下面为主程序，采用C语言编程，代码如下：

/*****************************************************

16*128LED点阵屏C程序

******************************************************

//595连级输出数据，138行驱动。

P0_1为移动速度高速/*点阵显示汉字程串口输出字符数据，

//P2口输出行扫描信号,P2_7输出595锁存信号。

#include

#include//后加的

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

ucharyid,h;//YID为移动计数器，H为行段计数器。

uintzimuo;//字模计数器

ucharcodehanzi[];//汉字字模

ucharBUFF[18];//缓存

voidin_data（void）;//调整数据

voidrxd_data（void）;//发送数据

voidsbuf_out（）;//16段扫描

unsignedcodesw[16]={0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0a,0x0b,0x0c,0x0d,0x0e,0x0f};//16行段码*/

//0x60,0x62,0x64,0x66,0x68,0x6a,0x6c,0x6e,0x70,0x72,0x74,0x76,0x78,0x7a,0x7c,0x7e};/*16行段码*/

/********************************************/

voidmain（void）

{

uchari,d=4;

yid=0;

zimuo=0;

while

（1）

{

while（yid<16）//数据移位。

{

for（i=0;i

{

sbuf_out（）;

}

yid++;//移动一步

}

yid=0;

zimuo=zimuo+32;//后移一个字，

if（zimuo>=1344）//总数减7个字。

zimuo=0;

}

/********************************/

voidsbuf_out（）

{

for（h=0;h<16;h++）//16行扫描

{

in_data（）;//调整数据

rxd_data（）;//串口发送数据

P1=0x7f;//关闭显示。

P1_7=1;//锁存为高，595锁存信号

P1=sw[h];//送段码

}

/******************************************************/

voidin_data（void）

{

chars;

for（s=8;s>=0;s--）//h为向后先择字节计数器，zimuoo为向后先字计数器

{

BUFF[2*s+1]=hanzi[zimuo+32*s+2*h];//把第一个字模的第一个字节放入BUFF0中,第二个字模和第一个字节放入BUFF2中

BUFF[2*s]=hanzi[zimuo+1+32*s+2*h];//把第一个字模的第二个字节放入BUFF1中,第二个字模的第二个字节放入BUFF3中

}

/*******************************************************/

voidrxd_data（void）//串行发送数据

{

chars;

ucharinc,tempyid,temp;

if（yid<8）

inc=0;

else

inc=1;

for（s=0+inc;s<16+inc;s++）//发送8字节数据

{

if（yid<8）

tempyid=yid;

else

tempyid=yid-8;

temp=（BUFF[s]>>tempyid）|（BUFF[s+1]<<（8-tempyid））;//h1左移tempyid位后和h2右移8-tempyid相或，取出移位后的数据。

//temp=255-temp;

//for（m=0;m<4;m++）

//temp=_crol_（temp,1）;

SBUF=temp;//把BUFF中的字节从大到小移位相或后发送输出。

while（!

TI）;TI=0;//等待发送中断

}

/*******************************************************/

ucharcodehanzi[]=

{

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

//=============================================================================

/*--调入了一幅图像：

这是您新建的图像--*/

/*--宽度x高度=16x16--*/

0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,

0xFF,0x7F,0xFF,0x7F,0xFE,0x3F,0xFE,0x3F,0xFE,0x3F,0xFC,0x1F,0x80,0x00,0xE0,0x03,0xF0,0x07,0xF8,0x0F,0xF8,0x0F,0xF0,0x07,0xF0,0x87,0xF3,0xE7,0xEF,0xFB,0xFF,0xFF,//★0

0xFF,0x7F,0xFF,0x7F,0xFE,0x3F,0xFE,0x3F,0xFE,0x3F,0xFC,0x1F,0x80,0x00,0xE0,0x03,0xF0,0x07,0xF8,0x0F,0xF8,0x0F,0xF0,0x07,0xF0,0x87,0xF3,0xE7,0xEF,0xFB,0xFF,0xFF,//★1

0xFF,0x7F,0xFF,0x7F,0xFE,0x3F,0xFE,0x3F,0xFE,0x3F,0xFC,0x1F,0x80,0x00,0xE0,0x03,0xF0,0x07,0xF8,0x0F,0xF8,0x0F,0xF0,0x07,0xF0,0x87,0xF3,0xE7,0xEF,0xFB,0xFF,0xFF,//★2

0xFE,0xF7,0xFE,0xF7,0xE0,0x00,0xF6,0xF7,0xF6,0xB7,0xF6,0x67,0xF4,0xF0,0xE9,0x75,0xAB,0xB7,0xAF,0xD5,0x9F,0xEB,0xF7,0x7F,0xEE,0xEB,0xCC,0xD9,0xDD,0xDC,0xFF,0xFE,//热0

0xDC,0x01,0xDF,0xEF,0xDB,0xEF,0xDA,0x0F,0xDB,0x77,0xDB,0x77,0xDB,0xAB,0xDB,0xAD,0xDF,0xDF,0xD7,0xEF,0xEF,0xF3,0xF7,0xFC,0xCD,0xDB,0x9B,0xBB,0xBB,0xBB,0xFF,0xFD,//烈1

0xFE,0xFF,0xFE,0xFF,0xFE,0xC0,0x80,0x5F,0xDF,0x5E,0xED,0xAD,0xFD,0xEB,0xFD,0xF7,0xFD,0xE7,0xF9,0xE7,0xFA,0xDB,0xF6,0xDB,0xE7,0x7D,0x8F,0x9E,0xDF,0xE3,0xFF,0xFF,//欢2

0xFF,0xFD,0xFE,0x7B,0xC1,0x93,0xDD,0xDB,0xDD,0xDF,0xDD,0xDF,0xDD,0xD8,0xDD,0xDB,0xDD,0x5B,0xD5,0x9B,0xED,0xDB,0xFD,0xFB,0xFD,0xFB,0xFF,0xF5,0x80,0x0E,0xFF,0xFF,//迎3

0xFF,0xFF,0xFF,0xFD,0x80,0x13,0xFD,0xFB,0xED,0xBF,0xCD,0x7F,0xF5,0x70,0xFD,0xF7,0x80,0x17,0xFD,0xF7,0xFD,0xF7,0xFD,0xF7,0xFD,0xD7,0xFD,0xE7,0xFD,0xF7,0xFD,0xFF,//评4

0xFD,0xEF,0xFD,0xCF,0xFD,0xF7,0xDD,0xF7,0x80,0x1B,0xFD,0xF3,0xFD,0xF9,0xFD,0xFA,0xC0,0x3B,0xDF,0xBB,0xDF,0xBB,0xDF,0xBB,0xDF,0xBB,0xC0,0x3B,0xDF,0xBB,0xFF,0xFF,//估5

0xFF,0x7F,0xFF,0x7F,0xE0,0x03,0xFF,0xBF,0xFF,0xBF,0x80,0x00,0xFF,0xDF,0xFB,0xEF,0xF0,0x0F,0xFB,0xFF,0xFD,0xFF,0xFE,0xBF,0xFF,0x7F,0xFE,0xFF,0xFD,0xFF,0xFF,0xFF,//专6

0xFF,0xBF,0xFF,0x7F,0x80,0x03,0xDF,0xFD,0xE8,0x05,0xFF,0x7F,0xFF,0xBF,0xFB,0x0F,0xF2,0xB1,0xFC,0xDF,0xFC,0x67,0xF2,0x99,0x8E,0xE7,0xDE,0xF9,0xFF,0x5F,0xFF,0xBF,//家7

0xFB,0xDF,0xFB,0xDF,0x80,0x01,0xFB,0x5F,0xFC,0xF7,0xFE,0xE7,0xC0,0x17,0xFF,0xF3,0xF7,0xF5,0xE7,0xB6,0xF7,0x77,0xFA,0x77,0xFB,0x77,0xFF,0xF7,0x80,0x07,0xFF,0xF7,//莅8

0xFF,0x7F,0xFE,0x6F,0xFF,0x6F,0x80,0x6D,0xFB,0xAD,0xF7,0xAD,0xF7,0xCD,0xDF,0x6D,0x80,0x6D,0xDB,0x6D,0xDB,0x6D,0xDB,0x6D,0xDB,0x6D,0xC0,0x6F,0xDF,0x6F,0xFF,0xFF,//临9

0xFD,0x9F,0xF5,0xE3,0xED,0xEF,0xED,0xEF,0xFD,0xEF,0x80,0x00,0xFD,0xEF,0xED,0xEF,0xEB,0x8F,0xF3,0xE3,0xFB,0xEC,0xF5,0xEF,0xB6,0x6F,0xAF,0xEF,0x9F,0xEB,0xBF,0xF7,//我10

0xC1,0xFF,0xFE,0x03,0xFB,0xBF,0xFB,0xDF,0xFD,0xEF,0xFE,0x07,0xFB,0x3F,0xF7,0xCF,0xE0,0x03,0xCE,0xF7,0xFA,0xDF,0xF6,0xEF,0xEE,0xF7,0xDE,0xFB,0xDE,0xBD,0xFF,0x7F,//系11

0xFF,0x77,0xE3,0x77,0xFC,0x77,0xDF,0x77,0xDF,0x40,0xC0,0x77,0xFF,0xD7,0xC0,0x67,0xDF,0x73,0xDF,0x74,0xC0,0x77,0xDF,0x77,0xDF,0x77,0xDF,0x77,0xC0,0x75,0xFF,0xFB,//指12

0xFF,0xFF,0xF0,0x07,0xF7,0xF7,0xF0,0x07,0xDF,0xF7,0xDF,0xF7,0xC0,0x0F,0xFB,0xFF,0xFB,0xFF,0x80,0x00,0xFB,0xEF,0xFB,0xDF,0xFB,0x9F,0xFB,0xDF,0xFA,0xFF,

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