单片机LED广告牌设计

单片机LED广告牌设计

LED字符广告显示控制器的设计

【摘要】：LED点阵电子显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕。它具有发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对室内外环境适应能力强等优点。被广泛应用于各种公共场合，如汽车报站器、广告屏以及公告牌等。公告内容随时可以更新,本设计使用了8×8的点阵发光管模块，组成4个16×16发光点阵，显示待定的中文、字符以及数字。

【关键词】：LED点阵 电子显示屏 驱动

一、系统功能的确定

一种可用在值班室外等场合的公告牌的LED点阵电子显示屏设计。具有显示内容丰富、信息更改功能。本设计使用了8×8的点阵发光管模块，组成16×16发光点阵，显示待定的中文、字符以及数字。本设计以AT89C52单片机为核心， 采用串行传输、动态扫描技术，制作一款拥有PC机通信功能的，模块化LED多功能显示屏。

二、方案论证

本系统采用单片机AT89C52为LED显示屏的控制核心，系统主要包括LED驱动模块、数据存储模块、PC机通信模块等。下面对各模块的设计逐一进行论证比较。

2.1 LED点阵电子显示屏的设计一般有两种方案：

方案一：采用可编程逻辑器件作为核心控制器产生LED点阵的行、列驱动信号。由于该系统不仅要实现信息的显示，还要其他发挥功能，这就要求需要，设计多个接口电路，开发周期长，不易进一步扩展，同时系统的成本会急剧上升（相对于第二种方案）。因此，本设计并未采用这种方案。

方案二：采用单片机系统来实现。本系统的设计采用双单片机系统，一个主要用于完成多功能显示控制功能，另一个主要用于实时时钟显示、实时温度检测显示、无线通讯以及其他的扩展发挥部分功能，这样提供了充足的内部空间和更多的外部接口；同时由于安装和调试工作可以并行进行，极大地缩短了总体设计和制造的时间。

2.2显示屏控制部分

方案一：单机工作模式。采用一个单片机控制实现所有功能，其中包括LED点阵显示屏的刷新显示、模式设定、时间读取、温度检测，以及与上位机的通信等。只用一个单片机控制点阵显示屏可以使电路大大减化，软件设计方面也容易实现。但是，将所有功能集成在一起，一片AT89S52单片机处理能力是不够的。此时，单片机的CPU内部资源已显不足，会导致系统功能欠佳，达不到较好的性能。

方案二：主从工作模式。采用主从单片机工作方式来控制整个系统。其中一个单片机用于控制LED点阵显示，另外一个单片机用于扩展键盘、串口与上位机通信、温度测量、时间读取等工作。相对单机工作方式，主从工作模式的处理能力大大提高，并且分工明确，执行速度得到很大的提高。虽然硬件电路以及软件设计方面要求相对高了一些，更涉及到主从单片机通信问题。但是，为了更好地实现各项性能指标，本设计采用了这种方案。

经过以上方案的确定，系统主要由三大模块组成即LED驱动模块、数据存储模块、列驱动器模块组成，框图如下：

三、系统硬件的设计

本字符显示器采用AT89C52单片机作控制器，12MHZ晶振，16×16点阵共阳LED显示器，其电路如下图所示。其中：K1为逐字显示，K2为向上滚动显示，P0作为字符数据输出口，P2为字符显示扫描输出口，第31脚接电源，P1.0 ~P1.2口分别接开关K1、K2、K,改变电阻的大小可改变显示字符的亮度，驱动用9012三极管。4个16*16点阵LED显示器引脚图和控制电路结构图如下。

四、系统软件的设计

软件是该LED显示屏控制系统的重要组成部分，在系统的软件设计中我们也才用了模块化设计，将系统的各部分功能编写成子模块的形式，这样增强了系统软件的可读性和可移植性。

4.1主程序的设计

单片机89C52的主要功能就是实现LED显示屏上字样的移位、显示、数据的读取等功能。它是利用串行传输的方式，控制电路可以用一根信号线，将列数按顺序传往列驱动器。在主程序设计上，设置了帧扫描结束标志，并对端口P1.6设置为串行寄存器输入/输出端控制位，使用T0作为16位定时器，进行行扫描用，还设置了T0中断允许。在串行口传送数据时，采用了0方式传送显示字节。在刚开始显示时为黑屏，并且显示时间为1.5s，然后再逐排向上显示，每次为4个，而后滚动向上显示，每次也为4个。如下图是该设计的主程序流程图：

4.2键扫描程序的设计

利用键扫描程序代替显示程序中的1ms延时程序，即为了按键的快速响应，又可以提高动态显示的扫描频率，减少文字显示时的闪烁现象。逐字显示及向上滚动显示方式时显示电路的显示驱动流程图如下：

五、系统调试

根据系统设计方案，本系统的调试共分为三大部分：硬件调试，软件调试和软硬件联调。由于在系统设计中采用模块设计法，所以方便对各电路模块功能进行逐级测试，最后将各模块组合后进行整体测试。

5.1、硬件介绍

对各个模块的功能进行调试，主要调试各模块能否实现指定的功能。

5.2、软件调试

软件调试采用单片机仿真器WAVE6000L及微机，将编好的程序进行调试，主要是检查语法错误。将编好的程序进行WAVE6000L及微机编译，并且将正确的源代码利用STC软件导入到芯片中，并且成功。

5.3、硬件软件联调

将调试好的硬件和软件进行联调，主要调试系统的实现功能，由于我们手上的电路板的显示不是4个16×16LED显示，故结果很难看清。

5.4、 测试结果

此次系统设计结果较好，LED显示屏能很好的显示信息。LED显示屏由16块8*8的LED小模块组成，整个显示屏可以显示四个16*16的汉字，汉字从下到上移动显示，显示亮度也正好。

六、指标测试

6.1测试仪器

1、单片机仿真器 WAVE6000

2、烧写器 GF2100

3、芯片 89C52

4、4个16×16LED显示器仿真电路

6.2指标测试

将编好的程序进行WAVE6000L及微机编译，并且将正确的源代码利用STC软件导入到芯片中，并且成功。并且能够完整的显示预设好的字符，按下K1为逐字显示，，还可以调节亮度。

七、结论

我们制作的这套LED点阵电子显示屏系统不仅完成了题目要求的基本功能和发挥功能。本系统以89C52芯片为核心部件，最终完成了课程设计中要求的各项任务，包括可以控制点阵显示屏实现信息的左右滚屏、显示屏亮度连续可调等。在制作课程设计的过程中，我们遇到了许多突发性的不太好解决的问题，但是最终还是经过努力克服了困难，在做好设计的瞬间，自己很有成就感，激发了我学习单片机的兴趣。

八、参考文献：

[1]楼然苗,李光飞.51系列单片机设计实例（第2版）[M].北京：北就航空航天大学出版社，2005.02.

[2]李光飞等.单片机课程设计实例指导[M]. 北京：北就航空航天大学出版社，2004.09.

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/f7cb06c4af02de80d4d8d15abe23482fb5da0247.html