河南理工大学毕业设计（论文）说明书
图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。
LED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。它是集微电子技术、光电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的显示系统，是目前国际上极为先进的显示媒体。由于它具有发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富、工作性能稳定以及对室内室外环境适应能力强等优点而日渐成为显示媒体中的佼佼者。在我国改革开放之后，特别是进入90年代国民经济高速增长，对公众场合发布信息的需求日益强烈，LED显示屏的出现正好适应了这一市场形势，因而在LED显示屏的设计制造技术与应用水平上都得到了迅速的提高，生产也得到了迅速的发展，并逐步形成产业，成为光电子行业的新兴产业领域。LED显示屏经历了从单色、双色图文显示屏，到图像显示屏的发展过程。
汉字显示方式是先根据所需要的汉字提取汉字点阵（如16*16点阵），将点阵文件存入ROM，形成新的汉字编码。而在使用时则需要先根据新的汉字编码组成语言，再由MCU根据新编码提取相应的点阵进行汉字显示。具体显示技术和原理将会在正文中得到详细论述。
1.1 选题的目的和意义
LED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。由于它具有发光率高、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，自20世纪80年代后期开始，随着LED制造技术的不断完善，在国外得到了广泛的应用。在我国改革开放之后，特别是进入90年代国民经济高速增长，对公众场合发布信息的需求日益强烈，LED显示屏的出现正好适应了这一市场形势，因而在LED显示屏
6
河南理工大学毕业设计（论文）说明书
的设计制造技术与应用水平上都得到了迅速的提高。
随着信息产业的高速发展，LED显示屏作为信息传播的一种重要手段成为现代信息化社会的一个闪亮标志。近年LED显示屏已广泛应用于室内、外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所如银行、营业部、车站、机场、港口、体育场馆等信息的发布，政府机关政策、政令，各类市场行情信息的发部和宣传等。目前，对于那些需要显示的信息量不是很大，分辨率不是很高，又需要制造成本相对比较低的场合，使用大、小屏幕LED点阵显示器是比较经济适用的，它可以用单片机控制实现显示字符、数字、汉字和简单图形，可以根据需要使用不同字号、字型。
特别是在现代社会中各种信息时刻的出现在人们的生活视线中，想让大家更好的，方便的获得这样的信息，LED显示屏发挥了很大的作用，包括在商场门口、公交站台、会议室、商店、售票大厅、银行等场所，各种信息都可以通过LED显示屏显示，让客户、路人、顾客更多的获取他们想要的信息，这相对于传统的静态广告牌的来说无疑是一次质的跨越，它必将在人们的生活工作中发挥越来越重要的作用。
1.2 国内外现状及研究
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
7
河南理工大学毕业设计（论文）说明书
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。
LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像；不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。
LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、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。
LED电子显示屏是由几万-几十万个半导体发光二极管像素点均匀排列组成。利用不同的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（LED panel）：LED就是light emitting diode ，发光二极管的英文缩写，简称LED。它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。
目前，我国半导体照明产业已初步形成了珠三角、长三角、闽三角、北方地区四大布局相对合理的集中区域，并建设了七个产业化基地。中国的LED应用市场十分光明，但就目前形势来说，LED室内照明还没有显示出想国外的那种狂热程度，国外对节能减排的提倡更加促使了LED的发展与应用，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，国内市场面向的主要是室外广告、室内电子牌等，而室内照明应用就显得相对来说比较欠缺。
8
河南理工大学毕业设计（论文）说明书
2 设计任务
2.1 基本功能
本设计是以AT89S52单片机为核心，设计一个16*16点阵LED电子显示屏，可用于显示数字、汉字、字符或图形。 硬件设计任务：
（1）原理图设计：包括电源模块、单片机模块、ISP在线编程接口、LED点阵显示模块、行列译码驱动模块。
（2）实物制作与调试：包括元器件采购、单片机测试、电路焊接、通电调试、功能检测等。 软件设计任务：
（1）源程序设计：用C语言编写源程序。
（2）程序编译与下载：用编译器对源程序进行调试及编译，通过ISP接口将形成的二进制目标文件下载到单片机上。
（3）功能调试：用实物板运行程序，检查其功能是否达到设计要求。如没有达到设计要求，应修改源程序，重新编译、下载、调试，最后达到设计要求。 设计要求：
2.2 方案选取
方案一：无扩展口的的LED点阵屏
整个点阵显示屏由4块8x8的LED点阵拼合而成，所有的行线分别接所在行每个点阵的阳极。所有的列线分别接所在列每个点阵的阴极。单片机P2口和P3口的输出用于扫描16行。P0口和P1口的输出送显示数据到16列，由于单片机可以提供较大的灌入电流。故采用这种接法。但显示数据时必须取反后才能输出，这种动态显示方式使显示屏每一时刻只显示一行．即要完成一桢画面的显示。16行须逐行显示一次，也就
9
河南理工大学毕业设计（论文）说明书
是将16行依次扫描一次，只要扫描速度足够快，由于人眼的惰性就会使人感觉显示的是一幅完整的画面。例如，扫描到第三行时，该行的行线置高电平，其它15条的行线置低电平，这样当从列线送出数据后， 只有第三行的16个LED才能显示数据 。还可以外接行扫描驱动管，为每行的16个LED在显示不同内容时提供足够大的动态电流，但要注意加限流电阻，以防止过大的电流灌入单片机而损坏器件。
方案二：部分端口扩展的LED点阵屏，其连接如下图2.1所示。
图2.1 用74138进行列扩展的连接图
该方案只对列进行了扩展，行控制需要用到P0、P2两个端口，虽然总的来说也能较好的实现设计要求，但如果想实现后续功能的扩展，将会是比较麻烦的事。不易于单片机系统的功能扩展。
方案三：行列全扩展的LED点阵屏
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。
10