led点阵显示课程设计

led点阵显示课程设计（通用7篇）

led点阵显示课程设计 篇1

XX大学

开发性实验结题报告

学

院：

电子工程学院

班

级：光信

姓

名：

学

号：

班

级：光信

姓

名：

学

号：

班

级：光信

姓

名：

学

号：

2014年X月X日

1632点阵LED电子显示屏

摘要：

本设计是一16×32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AT89C52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。通过该芯片控制两个行驱动器74HC573和四个列驱动器74HC573来驱动显示屏显示。该电子显示屏可以显示各种文字或单色图像，全屏采用8块8×8点阵LED显示模块来组成16×32点阵显示模式。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。

单片机控制系统程序采用单片机C语言进行编辑，通过编程控制各显示点对应LED阳极和阴极端的电平，就可以有效的控制各显示点的亮灭。LED显示以其组构方式灵活、显示稳定、功耗低、寿命长、技术成熟、成本低廉等特点得到广泛的应用。

关键词：AT89C51单片机；LED；点阵显示；动态显示；C语言。

一

绪论

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。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。并广泛的应用于公交汽车，码头，商店，学校和银行等公共场合的信息发布和广告宣传。LED显示屏经历了从单色，双色图文显示屏到现在的全彩色视频显示屏的发展过程，自20世纪八十年代开始，LED显示屏的应用领域已经遍布交通、电信、教育、证券、广告宣传等各方面。

LED点阵显示屏概述

LED点阵显示屏的构成型式有多种，其中典型的有两种。一种把所需展示的广告信息烧写固化到EPROM芯片内，能进行固定内容的多幅汉字显示，称为单显示型；另一种在机内设置了字库、程序库，具有程序编制能力，能进行内容可变的多幅汉字显示，称可编程序型。

目前，国内的LED点阵显示屏大部分是单显示型，其显示的内容相对较少，显示花样较单一。一般在产品出厂时，显示内容就已写入显示屏控制系统中的EPROM芯片内，当需要更换显示内容时就非常困难，这样使该类型的显示屏使用范围受到了限制。

国内的另一种LED显示屏——可编程序型LED显示屏，虽然增加了显示屏系统的编程能力，显示内容和显示花样都有所增加，但也存在着更换显示内容不便的缺点。随着社会经济的迅速发展，如今的广告牌都存在着显示内容丰富、信息量大、信息更换速度快等特点。因此传统的LED显示屏控制系统已经越来越不能满足现代广告宣传业的需要。而利用PC机通信技术控制LED显示屏，则具有显示内容丰富，信息更换灵活等优点。

LED显示屏控制技术状况

显示屏的控制系统包括输入接口电路、信号控制、转换和数字化处理电路及输出接口电路等，涉及的具体技术很多，其关键技术包括串行传输与并行传输技术、动态扫描与静态锁存技术、自动检测及远程控制技术等。

二

系统总体设计方案

需要实现的功能

设计一个室内用16×32点阵LED图文显示屏，要求在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形或文字应稳定、清晰无串扰。图形或文字显示有静止、移入移出等显示方式。

LED显示特点

从理论上说，不论显示图形还是文字，都是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。通常事先把需要显示的图形文字转换成点阵图形，再按照显示控制的要求以一定的格式形成显示数据。对于只控制通断的图文显示屏来说，每个LED发光器件占据数据中的1位（1bit），在需要该LED器件发光的数据中相应的位填1，否则填0。当然，根据控制电路的安排，相反的定义同样是可行的。这样依照所需显示的图形文字，按显示屏的各行各列逐点填写显示数据，就可以构成一个显示数据文件。

显示图形的数据文件，其格式相对自由，只要能够满足显示控制的要求即可。文字的点阵格式比较规范，可以采用现行计算机通用的字库字模。组成一个字的点阵，其大小也可以有16×16、24×24、32×32、48×48等不同规格。汉字的点阵结构相应的显示数据是用16进制格式以字节为单位表示的。

用点阵方式构成图形或文字，是非常灵活的，可以根据需要任意组合和变化，只要设计好合适的数据文件，就可以得到满意的显示效果。因而采用点阵式图文显示屏显示经常需要变化的信息，是非常有效的。点阵显示方式适应信息变化的优点，是以点阵显示器的价格和其复杂的控制电路为代价的。点阵显示器在整个显示单元的所有位置上都布置了LED器件，而像数码管一类的显示器件只在需要发光的七段位置上布置LED器件，其它位置是空白的。因此，点阵显示器在相同面积情况下，价格要贵些。但是，数码管可显示的信息有限，只有0～9或单个的英文字符，由于组合形成的字符不多，所以其显示数据和控制电路都比较简单。点阵显示器则不然，它要对点阵上全部LED进行控制，并能生成所有可能显示的图形文字，其显示数据和控制电路自然要复杂得多。

设计方案论证：

3.1显示模式方案

为了吸引观众增强显示效果，可以有多种显示模式，最简单的显示模式是静态显示。这里所说的“静态显示模式”不同于静态驱动方式。与静态显示模式相对应，就有各种动态显示模式，它们所显示的图文都是能够动的。按照图文运动的特点又可以分为闪烁、平移、旋转、缩放等多种显示模式。产生不同显示模式的方法，并不意味着一定要重新编写显示数据，可以通过一定的算法从原来的显示数据直接生成。例如，按顺序调整行号，可以使显示图文产生上下平移；而顺序调整列显示数据的位置，就可以达到左右平移的目的；同时调整行列顺序，就能得到对角线平移的效果。其它模式的数据刷新，也可找到相应的算法。不过当算法太复杂，太浪费时间的话，也可以考虑预先生成刷新数据，存储备用。刷新的时间控制，要考虑运动图形文字的显示效果。刷新太慢，动感不显著；刷新太快了，中间过程看不清。一般刷新周期可控制在几十毫秒范围之内。

动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行（比如16行）的同名列共用一套列驱动器，每行有一个行驱动器，具体就16×32的点阵来说，把所有同一行的发光管的阳极连在一起，把所有同一列的发光管的阴极连在一起（共阳的接法），由行译码器给出的行选通信号，从第一行开始，按顺序依次对各行进行扫描(把该行与电源的一端接通)。

另一方面，根据各列锁存的数据，确定相应的列驱动器是否将该列与电源的另一端接通。接通的列，就在该行该列燃亮相应的LED；未接通的列所对应的LED熄灭。当一行的扫描持续时间结束后，该行燃亮的LED也就熄灭；下一行又以同样的方法进行显示。全部各行都扫过一遍之后(一个扫描周期)，又从第一行开始下一个周期的扫描。只要一个扫描轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就不容易感觉出闪烁现象，就能看到显示屏上稳定的图形了。而且动态扫描方式功耗低，硬件成本低，每个LED都不是连续工作，因而还有利于延长LED的使用寿命。

3．2

数据传输方案

采用扫描方式进行显示时，显示数据通常存储在单片机的存储器中，按8位一个字节的形式顺序排放。显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去，这就存在一个显示数据传输方式的问题。从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并行方式或串行方式。显然，采用并行方式时，从控制电路到列驱动器的线路数量大，相应的硬件数目多。当列数很多时，并行传输的方案是不可取的。

采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。但是，串行传输过程较长，数据要经过并行到串行和串行到并行两次变换。首先，单片机从存储器中读出的8位并行数据要通过并串变换，按顺序一位一位地输出给列驱动器。与此同时，列驱动器中每一列都把当前数据传向后一列，并从前一列接收新数据，一直到全部列数据都传输完为止。只有当一行的各列数据都已传输到位之后，这一行的各列才能并行地进行显示。这样，对于一行的显示过程就可以分解列数据准备（传输）和列数据显示两个部分。对于串行传输方式来说，列数据准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下，留给行显示的时间就太少了，以至影响到LED的亮度。

解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的方法。即在显示本行各列数据的同时，准备下一行的列数据。为了达到重叠处理的目的，列数据的显示就需要具有锁存功能。

经过上述分析，可以归纳出列驱动器电路应具备的主要功能。对于列数据准备来说，它应能实现串入并出的移位功能；对于列数据显示来说，应具有并行锁存的功能。这样，本行已准备好的数据打入并行锁存器进行显示时，串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。图2-1为显示屏电路实现的结构框图。

单片机

列驱动器

四个74HC573

两个74HC573

列

LED显示点阵

16x32

电源

显示屏电路框图

三

硬件系统设计

元器件的选择

元件编号

规格参数

LED

16x32点阵

PCB板

20cm*20cm环氧板

U1~

U6

74HC573

U7

AT89C52

U8，U9

74HC02

R1~R33

330欧姆

C1、C2

22pF

晶振

1个

可行性分析：作品选用52做核心，相对于其他芯片52读取也很方便，价格低廉。选取138以及02选通74HC573做行、列驱动器。之所以选取138以及02是因为用138及02选通573是因为，当138选通573时其他573被默认关闭，这给软件编写提供了很大便利。用573而不用595做驱动是因为对573熟悉，对以前学过的硬件有一个复习巩固的作用。没有用2803做驱动是因为573提供的电压完全可以提供16x32LED灯的两端电压。

芯片简介

(1)AT89C52

AT89C52是美国ATMEL公司生产的8位Flash

ROM单片机。其最突出的优点是片内ROM为Flash

ROM，可擦写1000次以上，应用并不复杂的通用ROM写入器就能方便的擦写，读取也很方便，价格低廉，具有在片程序ROM二级保密系统。因此可灵活应用于各种控制领域。AT89C52包含以下一些功能部件：

（1）一个8位CPU；

（2）一个片内振荡器和时钟电路；

（3）4KB

Flash

ROM；

（4）128B

内RAM；

（5）可寻址64KB的外ROM和外RAM控制电路；

（6）两个16位定时/计数器；

（7）21个特殊功能寄存器；

（8）4个8位并行I/O口；

AT89C52单片机一般采用双列直插DIP封装，共40个引脚，图3-3为其引脚排列图。40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制各I/O引脚。

电源

Vcc——芯片电源，接+5V；GND——接地端。

时钟

XTAL1、XTAL2——晶体振荡电路反相输入端和输出端。

单片机系统外围电路

(2)74HC573

编程时，先将使能端置1，此时输出数据和输入数据一致；为了将输出的数据锁定，防止误操作，可将使能端清0，此时，输出端保持原有值，不再变化。（1，使能置1；

2，数据输入到锁存器输入端（输出=输入）；

3，使能置0（输

出恒定=先前输入）；（达到锁存功能））

74HC系列的数字集成电路，当5V供电时，输出高电平接近5V，带负载后，能输出4.95V左右。

从你图上看，这里需要573输出高电平段码，138输出位码，进行动态显示。但是图上有错，为了LED安全使用，在573的输出端与7LED连接之间，应串联300Ω电阻。

附加:

锁存器的作用

锁存器(Latch)是一种对脉冲电平敏感的存储单元电路，它们可以在特定输入脉冲电平作用下改变状态。锁存，就是把信号暂存以维持某种电平状态。锁存器的最主要作用是缓存，其次完成高速的控制其与慢速的外设的不同步问题，再其次是解决驱动的问题，最后是解决一个

I/O

口既能输出也能输入的问题。

（3）74HC02

74HC02

概述

74HC02是一款高速CMOS器件，74HC02遵循JEDEC标准no.7A。74HC02引脚兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。

74HC02实现了4路2输入或非门功能。

74HC02

特性

·

输入电平

o

74HC02

CMOS电平

·

ESD保护

o

HBM

JESD22-A114E超过2000

V

o

MM

JESD22-A115-A超过200

V

·

可选多种封装类型

·

温度范围

o

-40～+85

℃

o

-40～+125

℃

（4）74HC138

CD74HC138，CD74HC238和CD74HCT138，CD74HCT238是高速硅栅CMOS解码器，适合内存地址解码或数据路由应用。74HC138

作用原理于高性能的存贮译码或要求传输延迟时间短的数据传输系统,在高性能存贮器系统中,用这种译码器可以提高译码系统的效率。将快速赋能电路用于高速存贮器时,译码器的延迟时间和存贮器的赋能时间通常小于存贮器的典型存取时间,这就是说由肖特基钳位的系统译码器所引起的有效系统延迟可以忽略不计。HC138

按照三位二进制输入码和赋能输入条件,从8

个输出端中译出一个

低电平输出。两个低电平有效的赋能输入端和一个高电平有效的赋能输入端减少了扩展所需要的外接门或倒相器,扩展成24

线译码器不需外接门;扩展成32

线译码器,只需要接一个外接倒相器。在解调器应用中,赋能输入端可用作数据输入端。

行、列驱动电路

行、列驱动电路由集成电路74HC573构成，它具有一个8位串行输入/输出或者并行输出的移位寄存器和一个8位输出锁存器的结构，而且移位寄存器和输出锁存器的控制是各自独立的，可以实现在显示本行各列数据的同时，传送下一行的列数据，即达到重叠处理的目的。

74HC系列的数字集成电路，当5V供电时，输出高电平接近5V，带负载后，能输出4.95V左右。

从你图上看，这里需要573输出高电平段码，138输出位码，进行动态显示。但是图上有错，为了LED安全使用，在573的输出端与7LED连接之间，应串联300Ω电阻。

行由两个573分别控制，列由四个573控制。行给高电平，列给低电平实现

点阵控制。

LED显示屏电路

LED显示屏是将发光二极管按行按列布置的，驱动时也就按行按列驱动。在扫描驱动方式下可以按行扫描按列控制，当然也可以按列扫描按行控制。LED显示屏现多采用多块8×8点阵显示单元拼接而成。本文就是使用8块SBM1388型号的实验模块组成16×32点阵，以满足汉字显示的要求。8×8

LED点阵是最基本的点阵显示模块，理解了8×8

LED点阵的工作原理就可以基本掌握LED点阵显示技术。8×8点阵LED结构如图3-10所示，其等效电路如图3-11所示：

图3-10

8×8点阵LED结构图

从图中（本图的LED阵列采用共阳的接法）可以看出，8×8点阵共需要64个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上。要实现显示图形或字体，只需考虑其显示方式，通过编程控制各显示点对应LED阳极和阴极端的电平，就可以有效的控制各显示点的亮灭。当采用按行扫描按列控制的驱动方式时，LED显示屏8行的同名列共用一套列驱动器。行驱动器一行的行线连接到电源的一端，列驱动器一列的列线连接到电源的另一端。应用时还应在各条行线或列线上接上限流电阻。扫描中控制电路将行线的1到

8轮流接通高电位，使连接到各该行的全部LED器件接通正电源，但具体那一个LED导通，还要看它的负电源是否接通，这就是列控制的任务了。当对应的某一列置0电平，则相应的二极管就亮；反之则不亮。例如：如果想使屏幕左上角LED点亮，左下角LED熄灭的话，在扫描到第一行时，第一列的电位就应该为低，而扫描到第八行时第一列的电位就应该为高。这样行线上只管一行一行的轮流导通，列线上进行通断控制，实现了行扫描列控制的驱动方式。

四

系统软件设计

在单片机系统中，硬件是系统的基础，软件则是在硬件的基础上对其合理的调配和使用，从而完成应用系统所要完成的任务。软件的设计是设计控制系统的应用程序。其任务是在总体设计和硬件设计的基础上，确定程序结构，分配内RAM资源，划分功能模块，然后进行主程序和各模块程序的设计，最后连接起来成为一个完整的应用程序。

在进行系统总体设计时，曾经规划过软件结构，但由于硬件系统尚未仔细确定，软件结构框图十分粗糙，当硬件设计接口扩展及各功能模块与CPU连接关系确定后，就能够具体明确对软件设计的要求。本设计的LED显示屏软件的主要功能是向屏体提供显示数据，并产生各种控制信号，使屏幕按设计的要求显示。根据软件分层次设计的原理，可把显示屏的软件系统分成两大层：第一层是底层的显示驱动程序，第二层是上层的系统应用程序。显示驱动程序负责向屏体送显示数据，并负责产生行扫描信号和其它控制信号，配合完成LED显示屏的扫描显示工作。显示驱动程序由定时器T0中断程序实现。系统应用程序完成系统环境设置（初始化）、显示效果处理等工作，由主程序来实现。

编程思路

根据以上硬件电路和单片机控制原理，编程思路为：

a先对相关变量进行初始化。

b调用显示程序

c装载汉字的第一行数据，并显示出来。

d依次显示汉字的第二行至第十六行。

e结束

程序见附录1

流程图：

调用显示程序序

扫描第1行并显示

显示汉字

延时

扫描第2行并显示

依次扫描3,4….16行

结束

开始

五

调试及性能分析

一个单片机系统经过总体设计，完成了硬件和软件设计开发。元器件安装后，在系统的程序存储器中写入编制好的应用程序，系统即可运行。但编制好的程序或焊接好的线路不能按预计的那样正常工作是常见的事，多少会出现一些硬件、软件上的错误。这就需要通过调试来发现错误并加以改正。调试可分为硬件调试和软件调试。在允许的条件下，根据本设计系统的需求性首先采用在PC机上用模拟开发软件进行检测和调试，然后进行硬件的组装与调试。

软件调试

软件调试采用脱机调试的方法，即完全用仿真器软件在PC机上对目标电路原理图和程序进行检测和调试。调试过程中单片机相应输入端由通用键盘和鼠标设定，运行状态、各寄存器状态、端口状态等都可以在CRT指定的窗口区域显示出来，以确定程序运行有无错误。调试可按下列步骤进行：

目标程序纠错

该阶段工作通常在目标程序编辑时就完成。一般来说，仿真器软件能给用户输入的程序指令纠错，包括书写格式、标号未定义或多重定义、转移地址溢出等错误。

整体程序综合调试

即把各子程序整体连起来进入到综合电路调试，看是否能实现预计的功能显示。在这阶段若发生故障，可以考虑各子程序在运行时是否破坏现场，数据缓冲单元是否发生冲突，标志位的建立和清除在设计上是否失误，堆栈是否溢出，输入输出状态是否正常等。

硬件调试

单片机应用系统的硬件调试和软件调试是分不开的，许多硬件故障在软件调试时才能发现，但通常要先排除系统中明显的硬件故障。调试工作可以分为四步：

目测检查

根据硬件逻辑设计图，仔细检查样机线路是否连接正确，并核对元器件的型号、规格和安装是否符合要求，必要时可用万用表检测线路通断情况。

电源调试

样机的第一次通电测试很重要，若样机中存在电源故障，则加电后将造成器件损坏。调试的方法有两种：一种是断开样机稳压电源的输出端检查空载时电源工作情况；另一种是拔下样机上的主要集成芯片，检查电源的负载能力（用假负载）。确保电源无故障并性能符合设计要求。

通电检查

在确保电源良好前提下，接通电源。最好在电源与其余电路之间串接一个电流表。若接通后电流很大，必须立即切断电源。电源大得超出正常范围，说明电路中有短路或故障。通电检查的主要目的是看系统是否存在短路或由元器件损坏、装配错误引起的电流异常。

检查相应芯片的逻辑关系

加电后检查各芯片插座上相关引脚的电位，仔细测量相应的输入输出电平是否正常。单片机系统大都是数字逻辑电路，使用电平检查法可首先查出逻辑设计是否正确，选用器件和连接关系是否符合要求等。

根据实践证明，这个方案设计的16×32点阵LED图文显示屏，结构合理，成本较低，且较容易扩展成更大的显示屏；显示屏各点亮度均匀、充足；显示图形或文字稳定、清晰无串扰；可用静止、移入移出等多种显示方式显示图形或文字。

心得：

以上仅对LED显示屏的结构和驱动、显示电路原理作一详细介绍和分析。LED点阵的应用很广，对于不同的应用环境和应用要求，可以有各种各样的应用方式，在这里就不做详尽叙述。由于自己知识水平的局限和时间的仓促，设计中或还存在着一些不足，我真诚的接受老师们的批评和指正。

从课题选择、方案论证到具体设计，每一步对我来说无疑是巨大的尝试和挑战，我不断地给自己提出新的问题，然后去论证、推翻，不懂就请教学长，再接着提出新的问题，在这个往复的过程中，我这篇稚嫩的设计日趋完善。每一次改进我都收获良多，虽然我的设计作品不是很成熟，而且借鉴了前人的很多资料，但我仍然心里有一种莫大的幸福感，因为我实实在在地走过了一个完整的设计所应该走的每一个过程，并且享受了每一个过程，更重要的是这个设计中我加入了自己鲜活的思想，而且在调试中积累了很多经验。

在做这次的设计过程中使我学到了很多，加深了对数子电路的理解，验证了所学理论知识，提高了基本的解决实际问题的能力，并增加了对电子设计方面的兴趣。更重要的是我体会到不论做什么事都要真真正正用心去做，才会使自己更好的成长，没有学习就不可能有实践的能力，实践才是最终的目的，没有实践就不会有自己的突破和创新，希望这次的经历能让我在以后的工作和生活中不断成长与进步。

在这里要特别感谢我们的学长，谢谢他们的悉心指导！

参考文献：马家辰.MCS-51单片机原理及接口技术.哈尔滨工业大学出版社，1997

胡汉才.单片机原理与应用.清华大学出版社

邱丽芳.单片机原理与应用

[M].北京:人民邮电出版社,2007

附录1

#include

#define

uchar

unsigned

char

#define

uint

unsigned

int

uchar

code

atable[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}

;

uchar

code

btable[]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};

void

delay(uint

i)

//延时1ms

{

uint

x,y;

for(x=i;x>0;x--)

for(y=115;y>0;y--);

}

void

clear()

//清屏

{

P2=0xa0;P0=0xff;

P2=0xc0;P0=0xff;

P2=0x00;P0=0xff;

P2=0x20;P0=0xff;

P2=0x40;P0=0xff;

P2=0x60;P0=0xff;

}

void

main(void)

{

uint

x;

clear();

WR

=

0;

while(1)

{

P2=0xa0;

P0=atable[0];

P2=0xe0;

P0=btable[0];

P2=0x60;

P0=0xf7;

P2=0x40;

P0=0x7f;

P2=0xc0;

P0=0xff;

P2=0x00;

P0=0xff;

delay(2);

//扫描第1行

P2=0xa0;

P0=atable[1];

P2=0xe0;

P0=btable[1];

P2=0x60;

P0=0xfb;

P2=0x40;

P0=0x07;

P2=0xc0;

P0=0xfe;

P2=0x00;

P0=0xff;

delay(2);

//2

P2=0xa0;

P0=atable[2];

P2=0xe0;

P0=btable[2];

P2=0x60;

P0=0xfd;

P2=0x40;

P0=0x7f;

P2=0xc0;

P0=0xff;

P2=0x00;

P0=0xff;

delay(2);

//3

P2=0xa0;

P0=atable[3];

P2=0xe0;

P0=btable[3];

P2=0x60;

P0=0xfe;

P2=0x40;

P0=0x7f;

P2=0xc0;

P0=0xff;

P2=0x00;

P0=0xff;

delay(2);

//4

P2=0xa0;

P0=atable[4];

P2=0xe0;

P0=btable[4];

P2=0x60;

P0=0xff;

P2=0x40;

P0=0x07;

P2=0xc0;

P0=0x01;

P2=0x00;

P0=0xff;

delay(2);

//5

P2=0xa0;

P0=atable[5];

P2=0xe0;

P0=btable[5];

P2=0x60;

P0=0xff;

P2=0x40;

P0=0x7f;

P2=0xc0;

P0=0x7f;

P2=0x00;

P0=0xff;

delay(2);

//6

P2=0xa0;

P0=atable[6];

P2=0xe0;

P0=btable[6];

P2=0x60;

P0=0xff;

P2=0x40;

P0=0x7f;

P2=0xc0;

P0=0xbf;

P2=0x00;

P0=0x93;

delay(2);

//7

P2=0xa0;

P0=atable[7];

P2=0xe0;

P0=btable[7];

P2=0x60;

P0=0x80;

P2=0x40;

P0=0x07;

P2=0xc0;

P0=0xbf;

P2=0x00;

P0=0x6d;

delay(2);

//8

P2=0xa0;

P0=atable[8];

P2=0xe0;

P0=btable[8];

P2=0x60;

P0=0xbf;

P2=0x40;

P0=0xff;

P2=0xc0;

P0=0xbf;

P2=0x00;

P0=0x7d;

delay(2);

//9

P2=0xa0;

P0=atable[9];

P2=0xe0;

P0=btable[9];

P2=0x60;

P0=0xbf;

P2=0x40;

P0=0xff;

P2=0xc0;

P0=0xbf;

P2=0x00;

P0=0xbb;

delay(2);

//10

P2=0xa0;

P0=atable[10];

P2=0xe0;

P0=btable[10];

P2=0x60;

P0=0x80;

P2=0x40;

P0=0x27;

P2=0xc0;

P0=0xbf;

P2=0x00;

P0=0xd7;

delay(2);

//11

P2=0xa0;

P0=atable[11];

P2=0xe0;

P0=btable[11];

P2=0x60;

P0=0xfe;

P2=0x40;

P0=0xdb;

P2=0xc0;

P0=0xbe;

P2=0x00;

P0=0xef;

delay(2);

//12

P2=0xa0;

P0=atable[12];

P2=0xe0;

P0=btable[12];

P2=0x60;

P0=0xfe;

P2=0x40;

P0=0xfb;

P2=0xc0;

P0=0xbe;

P2=0x00;

P0=0xff;

delay(2);

//13

P2=0xa0;

P0=atable[13];

P2=0xe0;

P0=btable[13];

P2=0x60;

P0=0x80;

P2=0x40;

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P2=0xc0;

P0=0xbf;

P2=0x00;

P0=0xff;

delay(2);

//14

P2=0xa0;

P0=atable[14];

P2=0xe0;

P0=btable[14];

P2=0x60;

P0=0xff;

P2=0x40;

P0=0xaf;

P2=0xc0;

P0=0xbf;

P2=0x00;

P0=0xff;

delay(2);

//15

P2=0xa0;

P0=atable[15];

P2=0xe0;

P0=btable[15];

P2=0x60;

P0=0xff;

P2=0x40;

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P2=0xc0;

P0=0xbf;

P2=0x00;

P0=0xff;

delay(2);

//16

}

}

led点阵显示课程设计 篇2

随着电子信息技术的飞速发展，LED点阵显示屏已成为当今社会一种常见的信息发布平台。LED点阵显示系统因其功耗低、亮度高、显示效果醒目、性能稳定、使用寿命长、易小型化、方便拼装等一系列优点，近几年来得到了迅猛的发展并获得广泛的应用。从机场、车站、码头到银行、邮局、商场、体育馆等各种需要发布信息的公共场所，甚至街头巷尾各种大大小小的门面招牌，几乎到处可见LED点阵显示屏的身影。

1 预备知识

LED即发光二极管，它是一种电致发光的半导体电子元件，其发光原理是PN结正向导通时电子与空穴复合幅射出可见光，可作为显示器件使用。LED点阵显示屏是由很多个LED构成，一个8×8LED点阵显示模块是由64只LED按照8行8列的阵列方式组成，同一行上的LED共阴极，同一列上LED共阳极，从而引出8根行线8根列线。将若干个8×8 LED点阵显示模块拼装在一起，把同一行的行线连在一起，再把同一列的列线连在一起，就可以组成规模更大的点阵显示屏。通过编程控制点亮其中某些LED、熄灭其余的LED，点亮的LED就可以显示各种字符、数字和汉字，甚或图形图像。

2 设计背景

当LED点阵显示屏扩大规模时，其行列线必然很多，如果直接与单片机I/O口相连，将导致I/O口不够用，加之由于单片机I/O口内部结构的原因，其输出电流较小，不足以直接驱动LED发光，故LED点阵显示屏不适合与单片机直接相连。

3 总体设计方案

本设计方案建立在单片机串行通信的基础上，通过移位寄存器级联的方式扩大显示屏的尺寸以达到增加显示内容的目的，仅占用少量I/O口，当显示屏进一步扩容时只需按类似的连接方法级联电路即可，并不增加I/O口的使用数量，为系统功能的进一步扩展预留了足够的空间。众所周知，除了4个并行I/O口以外，单片机还有一个功能强大、可编程控制的全双工串行口，用于和外设之间串行通信。串行通信的最大优点在于通信线路简单，节省I/O口线，从而降低通信线路成本，唯一缺点是通信速度不如并行通信方式快。该串行口有四种工作方式，尤以方式0最为简单，只需一根时钟信号线、一根数据线即可实现通信。当串行口工作在方式0时，为8位移位寄存器同步通信方式，通过外接移位寄存器，可达到扩展并行I/O口的目的。

4 硬件设计

(1) 主控制器的选择。在本设计方案中，主控制器采用Atmel公司的AT89S52单片机，它是一款低功耗、高性能的8位单片机，具有较高的性价比，其指令系统、引脚功能及片内硬件资源与MCS-51单片机产品完全兼容;片内含8KB Flash ROM和256字节的RAM，适于存放大量字模数据及数据处理的需要;关键是它所支持的ISP(在系统可编程)功能使得程序写入方便，无需专门的编程器，降低了系统开发的复杂度，节约了开发成本。 (2) 驱动及接口电路的设计。由于在本设计方案中要充分利用单片机的串行通信节约I/O口资源，并使串行口工作在方式0，以达到扩展I/O口的目的。此时需在串行口上外接移位寄存器，移位寄存器同时又作为驱动电路，驱动LED点阵显示器工作。此时，单片机的P3.0 (RXD)引脚作为数据输出端，接移位寄存器的串行数据输入端，P3.1 (TXD)引脚作为移位脉冲输出端，接移位寄存器的移位脉冲输入端。本设计中的移位寄存器采用74HC595，它是一款漏极开路输出的8位移位寄存器，输出端具有可控的三态输出锁存功能，不仅能实现串行输入并行输出功能，亦能串行输出到下一级级联芯片，其输出电流可达35mA，足以驱动LED发光。和其他具有相同逻辑功能的同类电路相比较，其主要优点是具有数据存储功能，在其内部数据移位的过程中可使输出端数据保持不变，这特别适用于串行通信速度较慢的场合，使LED不致发生闪烁现象。 (3) 显示电路及其与驱动电路的接口设计。在本设计方案中，以16×32 LED点阵显示器为例，将8块8×8 LED点阵显示模块按照上下各四块的方式拼装成16×32点阵显示屏，将同一行上的行线连在一起，引出16根行线;将同一列的列线连在一起，引出32根列线。利用四个74HC595控制LED点阵显示屏的32根列线，两个74HC595控制16根行线，并将它们依次级联起来，只将最前端的74HC595的串行数据输入端与单片机的P3.0 (RXD)引脚相连，将所有74HC595的移位脉冲输入端连在一起，与单片机的P3.1 (TXD)引脚相连，再将所有74HC595的锁存脉冲输入端连在一起，与单片机的P3.2引脚相连。 (4) 注意事项。考虑到串行通信时数据的传输是由低位到高位的顺序依次进行的，而移位寄存器74HC595的数位顺序与此相反(最先传送的最后移位到最高位上)，因此要注意74HC595与LED点阵显示屏的行线和列线相连时要颠倒高低位的顺序，即用74HC595的高位(Q7)接行线(或列线)的低位，其余位依次类推。

5 软件设计

本系统的软件部分采用C51语言编程，按模块化结构设计，主要包括串行通信发送单字节数据函数、LED点阵显示器的逐行动态扫描显示函数和主函数。

显示函数可采用逐行或逐列方式动态扫描，扫描方式不同，字符的取模方式亦不同，应根据扫描方式采用与之对应的取模方式。

6 结语

本设计方案电路结构简单，充分利用单片机的串行通信，节约了I/O口资源，仅占用少量I/O口，为系统功能的进一步扩展预留了足够的空间，稍加改进即可作为一个实用的信息发布平台应用于实际生活和工作中。

摘要：本文以16×32LED点阵显示器为例介绍了一种基于单片机串行通信的点阵显示系统的设计与实现方法。该系统利用单片机的串行通信功能, 外接移位寄存器, 通过级联方式扩大显示屏的尺寸以达到增加显示内容的目的。点阵显示屏可采用逐行 (或逐列) 动态扫描。单片机选用价格低廉、程序写入方便的AT89S52, 使得整个系统维护方便。该系统电路结构简单, 仅占用少量I/O口, 为系统功能的进一步扩展预留了足够的空间, 稍加改进即可作为一个实用的信息发布平台应用于实际生活和工作中。

led点阵显示课程设计 篇3

【关键词】红外接收管 LED显示屏 单片机

当前，大部分的手写板都是通过上位机直接与PC机相连，然后将手写板上的数据显示在PC机上，这种方法虽然简单但是受环境和设备的影响较大，而且无法在室外等环境下进行大规模的应用。而本次设计却有着显而易见的优势，LED对环境的要求较低，可以在室内室外均可使用，而且大小容易掌握。并且LED价格低廉容易实现大规模的应用。

一、方案设计

基于单片机的LED点阵数据输入器主要工作原理是在单片机的控制下，红外接收矩阵工作在循环扫描的状态下；当光笔触及红外接收矩阵模块时，红外接收矩阵感应到相应位置的红外接收管处于工作状态，将产生的电平信号输入到单片机中，单片机产生相应的终端，然后将写下来的数据传输至LED显示屏中。其次，可以根據按键选择不同的工作模式，书写、擦除、多次书写等。

二、硬件设计

（一）红外接收板电路设计

本设计中的单片机采用89C51或其兼容系列的芯片，整个矩阵由16*16共256个红外接收管组成，单片机使用24MHz左右频率，以使整个矩阵工作可以进行快速的循环扫描。单片机的串口与列驱动器相连，用来送显示数据。P1端的低4位与行驱动器相连，送出选择行的信号；P1.5～P1.7口则用来发送控制信号。P0和P2口暂时不用，在有必要时可以扩展系统的ROM和RAM。

（二）红外手写笔设计

红外手写笔的设计对光笔的要求比较高，必须避开外界光的影响，尤其的太阳光。同时还要求能完成LED微弱广度的识别。在这里我们选择受外界光线干扰较小的光敏二极管。其工作原理为：光敏二极管通过对点阵屏的闪烁频率进行检测，光敏二极管只要检测到闪烁，便会产生一个脉冲信号，该脉冲信号通过—个微分电路提取出来，再用窗口比较器完成信号的放大，主要采用调节电位器完成放大电路的基准电压的调节，使输出的电压值为+12V或-12V，最后使用一个NPN型三极管来完成该信号的降压取反，最终得出的电压数值必须符合单片机采样的要求（图中二极管D5的功能是防止三极管软击穿），将其作为一个输入单片机的信号。

（三）红外接收矩阵电路设计

通过单片机P1口低6位输出信号，经过3/8线译码器74LS138译码后生成16条输出信号线，由驱动器完成对应行线的驱动。每一条行线要带动16列的红外接收管完成探测，每一红外接收管器件的电流量为20mA，如果16个红外接收管同时进行工作，所需要的电流量为320mA，选用的驱动管为三极管8550便可满足其需求。

集成电路74HC595是列驱动电路的主要构成部分，它由一个输出锁存器和一个移位寄存器组成，它们之间相互独立完成工作，工作过程中可实现数据的重叠，在进行下一行数据传输的同时并不影响本列数据的显示。

（四）数据存储器的设计

本设计采用片外直接存储器RAM与单片机互相交换数据，主要是通过控制地址锁存器的方式来进行的。我们一般要求小的LED显示屏幕可显示几个到几十个汉字，我们按一个汉字的大小需要32字节的空间来计算，32KB的RAM可存储大约900个汉字，而一般我们所所使用的RAM62256一片的容量也恰好是32KB，所以从理论上讲62256基本满足我们的设计需要。

（五）通讯电路设计

在本设计中我们使用串口进行通讯。从理论上讲，计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯二种方式。但是由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，简单易于实现的功能所以在本次设计中我们采用串口的方式进行通讯。

在串行通讯时，双方必须使用统一标准的借口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。RS-232接口是目前最常用的一种串行通讯接口。

（六）电源电路设计

本次电源的设计不但为本次设计提供电源，还考虑到以后经常使用不同电源的电压，因此设计出了正负12V，正负9V以及正负5V多种电压。

三、软件设计

红外接收矩阵的程序的主要原理主要通过快速不间断地扫描判断出光电笔所点的位置。大致过程为首先选择行，进行扫描检测电平是否变化，若变化单片机产生一个中断，并向下继续扫描，若无变化则不产生中断继续扫描。当扫描过一行之后行数加1，继续扫描，以此类推当所有的行数都扫描之后复位至第一行重新开始扫描。

对于51单片机来讲，实现串口通信的最佳方法就是利用中断。串口通信的大致流程可以总结为：初始化串口：1.选择串口号，串口参数等；2.打开串口；3.发送/接受数据；4.关闭串口。通信线上传输了一个字节到单片机串口上，硬件自动将其接收并存储在SBUF里，此时会产生一个中断（串口接收中断），单片机的相应中断使能（ES，EA）打开的时候，就可以进入中断，方便处理通讯。关闭中断时，仍可以使用查询的方式进行通讯处理。

手写板数据存储程序利用两个指针完成数据的交换，但是实际上80C51并没有两个相互独立的地址指针，但是通过修改特殊功能寄存器OA2H中的数据（0或者1）使一个地址指针指向两个不同的16位地址，就像操作两个地址指针一样。同样在进行存储数据的时候要对相应的端口进行初始化，否则将会出现数据上的错误。

四、结论

通常LED点阵屏的显示数据都是由PC机完成数据输入，然后传送到LED显示屏。本设计是区别于一般的手写板，解决了一般手写板只能为电脑输入数据的问题，而LED显示屏其本身基于有着很强广泛的应用，这使得手写板在应用上更加广泛，因此我们可以看出，本设计有着很广阔的应用场景。

参考文献：

[1] 杨代勇，何让平，黄亚玲，魏超，陈炳权. 基于FPGA+MCU的大型LED显示屏系统设计[J]. 吉首大学学报（自然科学版）. 2011（04）

led点阵显示课程设计 篇4

电路说明：

J1

为5V电源输入

S2 电源开关

D1 电源指示灯

R1 指示灯限流电阻

U3 单片机AT89S52

U1 U2 驱动列扫描74HC595 串入并出。C1 R10 单片机上电复位，S1

手动复位。

Y1 C2 C3 为单片机提供时钟

R2……R9 R27…….R34

为点阵的限流电阻（为了更亮些 本设计使用2K电阻）。

R11…..R26

三极管基极电阻

Q1------Q16 S8550点阵驱动三极管

A1…..A4

8*8点阵

组成16*16点阵屏。

注：PROTEUS仿真图为了仿真方便没加驱动三极管及电阻（不影响仿真效果）

芯片资料：

AT89S52脚位：

AT89C51脚位：

74HC595脚位：

8*8点阵脚位：

USB母头：

答辩常见问题：

单片机正常工作的三个条件：

１．５Ｖ供电 ２．复位电路

３．时钟脉冲（即晶振）

单片机的29 30脚为何空着：

29脚PSEN是连接 外部ROM时选通信号。

30脚 当访问外部存储器时，ALE作为锁存扩展地址的低8位字节的控制信号。当访问外部数据存储器时，ALE以十二分之一振荡频率输出正脉冲，同时这个引脚也是EPROM编程时的编程脉冲输入端。故此用不上。

单片机３１脚为何要接高电平：

31脚为内部程序存储器和外部程序存储器选择端。当31脚(EA /Vpp)为高电平时，访问内部程序存储器，当 31脚(EA/Vpp)为低电平时，则访问外部程序存储器。

此点阵为何要用两片74HC595，一片可以吗：

不可以，74HC595是串入8并出，一片只能驱动八列。

可以用其它的芯片代换74HC595吗：

可以的，74HC138可以，它是三----八译码器。74HC154也可以，它是四-----十六译码器。

如何使点阵更亮些：

１．修改限流电阻（阻值越小点阵越亮）。２．在每列加三极管驱动。

此点阵为什么有拖影：

是的，一般拖影有三种可能，一是：CPU处理速度太慢，即时钟频率低。二是：字移动的速度太快（人眼的视觉暂留引起）。三是：与点阵屏有关（本点阵屏采用的是可见发光芯，由于是可见发光芯，当他熄灭瞬间我们可以见到发光芯慢慢熄灭，此种屏的好处就是比不可见发光芯的点阵屏要亮些）。

此点阵在不修改硬件的情况下可往上或下移动吗：

不可以，要其向上或向下移动，需要加其他锁存信号的芯片。

此电路具有断电记忆吗？

没有，需要加24CXX存储器。24CXX是一种EEPROM，即一种存储器，（24C01、24C02、24C04、24C08、24C16等）这种存储器的特性是掉电保存，并且可以重复擦写。

此16*16点阵可扩展更大的点阵吗：

可以的，可扩展16*24 16*32等等，列驱动可用74HC595来完成，因为此芯片占用单片机的I/O更少些。也可扩展24*24

24*32等等。行 列同样可以用74HC595来驱动实现。

单片机AT89C51与 AT89C52区别：

他们是互相兼容的，引脚排列一样可以相互替换，存储空间不一样AT89C51是4KB的，AT89C52是8KB的 程序可以大点

还有就是52多个定时器T 2

单片机AT89S52与 AT89C52兼容吗？

完全兼容，AT89S52多了在线下载功能，更方便（最大的区别就是C52需要把芯片从线路板上抠下来放到编程器上烧写程序，之后再放回去，极不方便。S52就不用，可以在线路板上下载程序即支持ISP下载，非常方便。AT89C52已经停产了，市面上不多见了。）

单片机AT89S52与 AT89C52对比：

AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash存储器可有效地降低开发成本。

AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准 MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

AT89S52具有如下特点：40个引脚，8k Bytes Flash片内程序存储器，256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。

亲，答辩之前首先要对电路熟悉。以上是帮助亲，熟悉电路。亲，还可以多找些相关资料，以便顺利通过答辩。

led点阵显示课程设计 篇5

LED显示器动态扫描驱动电路的设计 心得体会 ：

LED 因其VF值特性原因做不到相同,随着温度及电流大小也有些VF值也会发生变化,一般不适合并联设计。但是有些情况又不得不并联解决多颗LED驱动成本问题,这些设计可以为大家做些参考。

注意需要VF值分档,同档VF值的LED尽量使用在同一产品上面,产品可以保证误差电流在1mA之内、LED相对工作恒流状态。

采用集成三极管可以保持每路LED电流一致,这些三极管在相同温度环境下、相同工艺条件生产出来的β值一样,可以保证每路电流基本一样。恒流部分在要求不是很高的条件下可以这样设计,稳定的电压或稳定的PWM伏值驱动稳压后的三极管偏压,做到基本恒流。

采用精度较高的IC做恒流参考源,R可以设定IC输出电流,一经确定R阻值可以使用固定电阻代替。多三极管集成器件的使用可以减少IC的使用数量,从而减低设计产品成本。

线性大功率LED恒流输出可以并联使用,在产品设计中我们往往找不到较大电流的驱动IC,一般2A以上就很少见,标称2A的IC也不一定可以极限使用。大于1A的IC工艺成本的原因MOS管都是外置,外置MOS管线路复杂,可靠性减低。并联使用是有效的设计办法。

采用DD312并联参考设计直接驱动3颗6WLED。使能PWM控制信号需要适当的隔离,避免相互干扰和驱动能力问题。EN使能电压要符合规格书要求,不要电压太高损坏EN脚。一般IC耐压是指负载和电源 ,没有注明激励电压请不要大于5V设计。

像这种检测在LED的一端LED恒流驱动IC也可以并联设计驱动,实际上IC是单独工作的,最后在并流一起。DC-DC方式是工作在较高的频率上,需要注意的是PCB布板时避免交叉设计,各自滤波、旁路电容要紧靠IC附近,负载电流最后会和即可。

led显示屏故障 篇6

1、电阻检测法，将万用表调到电阻档，检测一块正常的电路板的某点的到地电阻值，再检测另一块相同的电路板的同一个点测试与正常的电阻值是否有不同，若不同则就确定了问题的范围。

2、电压检测法，将万用表调到电压档，检测怀疑有问题的电路的某个点的到地电压，比较是否与正常值相似，否则确定了问题的范围。

3、短路检测法，将万用表调到短路检测挡(有的是二极管压降档或是电阻档，一般具有报警功能)，检测是否有短路的现象出现，发现短路后应优先解决，使之不烧坏其它器件。

该法必须在电路断电的情况下操作，避免损坏表。

4、压降检测法，将万用表调到二极管压降检测档，因为所有的IC都是由基本的众多单元件组成，只是小型化了，所以在当它的某引脚上有电流通过时，就会在引脚上存在电压降。

一般同一型号的IC相同引脚上的压降相似，根据引脚上的压降值比较好坏，必须电路断电的情况下操作。

该方法有一定的局限性，比如被检测器件是高阻的，就检测不到了。

二、单元板故障

A.整板不亮

1、检查供电电源与信号线是否连接。

2、检查测试卡是否以识别接口，测试卡红灯闪动则没有识别，检查灯板是否与测试卡同电源地，或灯板接口有信号与地短路导致无法识别接口。

(智能测试卡)

3、检测74HC245有无虚焊短路，245上对应的使能(EN)信号输入输出脚是否虚焊或短路到其它线路。

注：主要检查电源与使能(EN)信号。

B.在点斜扫描时，规律性的隔行不亮显示画面重叠

1、检查A、B、C、D信号输入口到245之间是否有断线或虚焊、短路。

2、检测245对应的A、B、C、D输出端与138之间是否断路或虚焊、短路。

3、检测A、B、C、D各信号之间是否短路或某信号与地短路。

注：主要检测ABCD行信号。

C.全亮时有一行或几行不亮

1、检测138到4953之间的线路是否断路或虚焊、短路。

D.在行扫描时，两行或几行(一般是2的倍数,有规律性的)同时点亮

1、检测A、B、C、D各信号之间是否短路。

2、检测4953输出端是否与其它输出端短路。

E.全亮时有单点或多点(无规律的)不亮

1、找到该模块对应的控制脚测量是否与本行短路。

2、更换模块或单灯。

F.全亮时有一列或几列不亮

1、在模块上找到控制该列的引脚，测是否与驱动IC(74HC595/TB62726......)输出端连接。

G.有单点或单列高亮，或整行高亮，并且不受控

1、检查该列是否与电源地短路。

2、检测该行是否与电源正极短路。

3、更换其驱动IC。

H.显示混乱，但输出到下一块板的信号正常

1、检测245对应的STB锁存输出端与驱动IC的锁存端是否连接或信号被短路到其它线路。

I.显示混乱，输出不正常

1、检测时钟CLK锁存STB信号是否短路。

2、检测245的时钟CLK是否有输入输出。

3、检测时钟信号是否短路到其它线路。

注：主要检测时钟与锁存信号。

J.显示缺色

1、检测245的该颜色的数据端是否有输入输出。

2、检测该颜色的数据信号是否短路到其它线路。

3、检测该颜色的驱动IC之间的级连数据口是否有断路或短路、虚焊。

注：可使用电压检测法较容易找到问题，检测数据口的电压与正常的是否不同，确定故障区域。

K.输出有问题

1、检测输出接口到信号输出IC的线路是否连接或短路。

2、检测输出口的时钟锁存信号是否正常。

3、检测最后一个驱动IC之间的级连输出数据口是否与输出接口的数据口连接或是否短路。

4、输出的信号是否有相互短路的或有短路到地的。

5、检查输出的排线是否良好。

L. 单元板出现八点或16点行、列或单点不亮、长亮、暗亮。

1、目测故障所对应的模块引脚及引线有无短路、虚焊、断路。

2、每小区(单元板共分上下两小区)的上下、左右模块之间共用连接线是否正常(将万用表置与响铃端，测量模块行输入端及各个控制输入端的引线连接)，若是则判断为模块坏，如否，可直接用细电线代替接通即可消除。

3、可用万用表直接测量单个模块是否正常，如是，则判断为电路板与模块间的内部短路，如否则判断为模块坏，用同型号模块替换。

M.单元板出现几行或整小区(单元板共分上下两小区)不亮、长亮、暗亮。

1、目测所对应的行管、穿心电感、集成电路是否虚焊、短路、断路，如是，将短路处断开及虚焊、断路处重新焊好。

2、用万用表测量各个行管输出端电压是否正常(万用表测量方法：黑表笔接GND、红表笔去测量各个管脚的电压);如是，则判断行输出端与所对应的模块管脚断路;如否，测量行管的输入端是否正常;如是，则行管坏、用同型号行管换之;如否，测量所对应HC138的输出端是否正常;如是，则判断HC138的输出端与行管的输入端断路;如否，则判断HC138坏。

3、用好的16P排线替换试一下，测量HC138地址输入 端1、2、3引脚电压、选通端4、5(低电平有效)、6(高电平有效)及集成电路供电是否正常，如是，则判断为HC138坏，再则以(2)续查。

(4)两小 区之间的5V连接线是否断开，如是，可直接用同等电源线连通(一般现象为整小区不亮、暗亮)。

4、测量单元板输入端的行信号(金手指26P可视为13组，其中8、9、10、11分别为L0、L1、L2、L3四组行信号)有无内部短路、断路及输入HC244后驱动是否正常，如是，则测量经HC244驱动输入HC138的信号是否正常，再以(2)续查，如否，则判断为HC244坏，用同型号的集成电路替换。

N. 单元板出现小区(单元板共分上下两小区)无红色或无绿色。

1、目测故障所对应的集成电路、26P排线有无虚焊、断路及5V电源供电是否正常(可直接用好的.26P排线替换)。

2、单元板之间的26P连接线(26P排线的1、2脚为红信号，3、4脚为绿信号)以及前面的单元板输出(判断方法：拿一根长的26P论排线交叉互换连接出 现正常，则判断为后面有问题;反之，则前面有问题)是否正常，如是，再测量输入到HC244红信号，驱动后送至HC595的14脚是否正常(如是，并且HC595其它引脚都正常，则判断HC595坏，用同型号的集成电路换上)如否，则检查26P排线有问题及输入不正常。

O.故障现象：单元板出现小区(单元板分上下两小区)中间的上下两个模块都缺红、缺绿或着从不正常处开始至最后都缺红、缺绿。

1、目测单元板上故障所对应的集成电路如HC595是 否虚焊、短路、断路;如是，将引脚焊好。

2、检测5V供电是否正常。

3、用万用表测量故障所对应HC595的输入端14脚【 HC595的测量时应区分红渌集成电路、顺序排列为：红、绿(R、G)HC595的9脚为信号输出端，14脚为信号输入端】电压是否正常;如是，则判断HC595坏(在其它供电正常的情况下)，用同型号的集成电路替换;如否，则检查前面对应HC595的9脚输出端电压、及电路连接线有无断开，如否，则判断为HC595坏，用同型号的HC595集成电路换上(替换集成电路HC595时，注意电路引线别断开)。

三、户外(模组)故障

1、组连续不亮或有异常：

检查信号方向第一块不正常模组的排线和电源线是否接触良好，如模组无LED亮，则表明无电源输入，请检查电源部分(可用万用表检查)，如出现花色(有色彩混乱的亮点)则表明模组无信号输入，请检查第一块不正常模组的排线的输入端是否接触紧密，可多次拔插测试，如问题依旧可以调换新的排线。

2、单模组不亮：

检查该模组的电源供应是否良好，主要是检查模组上的电源插座是否有松动。

如整块模组出现颜色混乱或者色彩不一致(但有信号输入，有正确的画面)则为信号传输排县接触不良，重新插拔排线，或者更换测试过的排线。

如更换良好的排线仍有同样问题，请察看PCB板的接口是否出现问题。

3、单灯不亮问题检测方法：

用万用表检查LED是否损坏，如果灯坏了就按下面第5项换灯。

具体测灯方法：把万用表打到电阻X1档，指针式万用表黑表笔接LED的正极，红表笔接负极(数字表黑笔接负，红笔接正)，如果LED亮，所测的灯是好的，如果灯不亮，所测的灯是坏的。

4、LED坏点维护(失控点)：

经过单灯检测确认为 LED损坏，则根据实际需求，选择性采用下列维护方法。

4-1正面维护：用对应型号的螺丝刀从正面将固定面罩螺丝去除掉(注留好意保螺丝)，取下面罩，进行换灯(请按照下面换灯方法换灯)，换灯和胶体密封结束后，将原面罩复原，上紧螺丝(上螺丝时请注意不要压住灯)，最后如有胶体残留在LED表面请细心清除胶体。

4-2 背面维护：用对应型号的螺丝刀从背面将螺丝去除掉(注留好意保螺丝)，拔掉信号排线，为安全请不要拔掉电源连接线，以防止意外，小心将模组从钣金孔中取出，移到箱体背面，然后依照正面维护方法对单个模组进行维护换灯(请按照下面换灯方法换灯)或者检修其它。

5、换灯：

将损坏LED周围的胶体用尖利工具(如镊子)去除掉，并使LED针脚清楚的表露在视线中，右手用镊子夹住LED，左手用烙铁(温度大约为40度左右，过高温度将对LED造成损伤)接触焊锡，并做稍许停留(不超过3秒钟，如超过时间但并不达到拆卸要求，请冷却后再重新尝试)将焊锡融化，用镊子将LED去掉。

将符合要求的LED灯正确的插入PCB电路板的孔中，(LED灯的长脚为正极，短脚为负极，PCB上 “方孔”为LED正极针脚插孔，“圆孔”为LED的负极针脚插孔)，将少许焊锡丝融化，黏合在烙铁头上，用镊子调整好LED方向，使其平稳，将焊锡焊于LED和PCB相连处，用相同类型的胶体(PH值=7)密封好LED。

四、整屏故障：

A.整屏不亮(黑屏)

1、检测供电电源是否通电。

2、检测通讯线是否接通，有无接错。

(同步屏)

3、同步屏检测发送卡和接收卡通讯绿灯有无闪烁。

4、电脑显示器是否保护，或者显示屏显示领域是黑色或纯蓝。

(同步屏)。

B.整块单元板不亮(黑屏)

1、连续几块板横方向不亮，检查正常单元板与异常单元板之间的排线连接是否接通;或者芯片245是否正常，

2、连续几块板纵方向不亮，检查此列电源供电是否正常。

C.单元板上行不亮

1、查行脚与4953输出脚是否有通。

2、查138是否正常。

3、查4953是否发烫或者烧毁。

4、查4953是否有高电平。

5、查138与4953控制脚是否有通。

D.单元板不亮

1、查595是否正常。

2、查上下模块对应通脚是否接通。

3、查595输出脚到模块脚是否有通。

E.单元板缺色

1、查245 R.G数据是否有输出。

2、查正常的595输出脚与异常的595输入脚是否有通。

3、检测A、B、C、D各信号之间是否短路。

4、检测4953输出端是否与其它输出端短路。

F.全亮时有单点或多点(无规律的)不亮

1、找到该模块对应的控制脚测量是否与本行短路。

2、更换模块或单灯。

G.全亮时有一列或几列不亮

1、在模块上找到控制该列的引脚，测是否与驱动IC(74HC595/TB62726)输出端连接。

2、目测单元板上故障所对应的模块管脚及集成电路是 否虚焊、短路、断路;如是，将引脚焊好。

3、用万用表测量HC595的输出端，HC595的输出引脚：1、2、3、4。

led点阵显示课程设计 篇7

为加强煤矿安全管理,大部分煤矿已安装使用煤矿信息引导发布系统,其中井下信息指引与显示装置是系统的重要组成部分,用于显示煤矿井下安全通道指引、瓦斯等各种信息。LED电子显示牌是一种常用的井下信息指引与显示装置,通常采用矢量图技术实现文字和图像信息的显示[1,2]。采用矢量图技术绘图存在的问题:(1) 画布缩放后的图形与原图形有明显误差;(2) 很难定制特殊图像,且图像可视性差;(3) 无法将BMP格式的图片文件转换为电子显示牌能识别的二值图像。

针对上述问题,本文提出一种可应用于不同型号电子显示牌的点阵式绘图软件设计方案。该软件的优点:(1) 能够自由缩放画布尺寸,并且保持图像信息无损失;(2) 图像的绘制可精确到像素点,极大提升了图像的可视性;(3) 能够直接读取现有的BMP图像文件并将其转换为相应比例的点阵图像。

1 软件总体设计

1.1 软件数据流程

点阵式绘图软件数据流程如图1所示。

点阵式绘图软件的文字转换点阵模块、扫描BMP图片点阵模块、点阵式绘图模块主要负责将用户输入的内容转换为相应的点阵信息,并将这些点阵信息发送到通用命令生成模块中生成标准的点阵协议内容,同时提供给显示控件模块进行模拟显示。

点阵式绘图软件对外提供2个标准接口:图形点阵接口和图形文件接口。图形点阵接口主要提供由通用命令生成模块产生的标准点阵协议内容,该点阵协议内容一般是1串格式化的二进制字符串。LED设备管理软件可以通过图形点阵接口获取需要下发的图形命令,并通过串口下发给LED设备。图形文件接口主要提供由通用命令生成模块产生的标准BMP格式的文件流信息,普通的图片处理软件可以直接调用该接口来获取相应的BMP图片,且可将图片转存为其他格式。

1.2 软件功能

(1) 所见即所得的绘图功能:

点阵式绘图软件对每个LED设备的实际显示点阵进行模拟放大,以达到精确定位绘图的效果。点阵画布的尺寸可根据用户所选择的电子牌尺寸大小确定,画布上的每个小方块表示电子牌上的一个LED点阵。画布上的每个图元对象保持独立,在图元合并前,可单独对其大小、位置进行调整。软件提供直线、椭圆等预定义形状,支持画笔、文本对象、橡皮擦等功能[3,4]。

(2) 文字点阵转换功能:

将用户输入的文字根据相关参数转换为文字点阵信息[5,6,7]。用户可设置文本框像素大小、字体、文字大小、颜色等参数。

(3) BMP图片导入/转换功能:

根据用户设置的灰度阀值对BMP图片进行扫描,若图像中的像素灰度大于阀值,则认为该点是有效点,否则认为是无效的噪声点。通过扫描形成一幅有效的二值点阵图形,从而实现BMP图片的导入和转换功能,用户可将一张完整的BMP图片直接输入到系统中并在LED设备上发布。

(4) ICO图标导入/导出功能:

用户可将绘制的图形导出为ICO格式的图标文件,也可以导入其他的标准ICO图标文件来生成相应的图标点阵,该点阵的大小符合ICO图标内容的实际大小。软件支持单红色、红绿双色、256色的ICO图标。

(5) 模拟显示功能:

用于模拟电子显示牌的显示。根据指定的点阵数据或BMP、ICO文件的点阵信息来模拟电子牌的点阵,并将对应的点阵信息显示出来。支持动态显示功能,具有固定、上推、流水、闪烁等显示方式,方便用户查看自己所绘制的图形在井下设备上的显示效果。

(6) 对外通用接口功能:

统一定义所有电子显示牌的命令协议。当调用该接口时,软件根据参数内容或文件路径自动生成指定分辨率、色彩的图形点阵序列或命令描述协议。

2 BMP图像的灰度化

点阵式绘图软件读取的BMP格式图像文件可能包含颜色信息,而电子显示屏以二色显示,需要将彩色图像转换为黑白二值图像来进行点阵识别。

(1) BMP图像文件结构

BMP图像文件结构如图2所示。位图数据内容描述了位图的所有像素,每个像素所占的字节数由该BMP图像信息头中的biBitCount成员来确定:当biBitCount=1时,8个像素占1 B;当biBitCount=4时,2个像素占1 B;当biBitCount=8时,1个像素占1 B;当biBitCount=24时,1个像素占3 B。24位真彩色表示1个像素占3 B的BMP图像,对图像进行处理即针对每个像素的RGB(A)分量来进行处理,RGB(A)分量包括红色、绿色、蓝色以及可能包含的透明度Alpha。

(2) 图像灰度化步骤

所谓灰度化就是去掉图像中的其他颜色,只留黑白两色。去除颜色需要一个公式,该公式直接作用于图像的RGB像素区域。由于图像的灰度化是保留原有像素透明度的,因此透明度不参与像素的运算。已知原图的一个像素区域包含的R、G、B值,则目标灰度图中对应像素上的颜色值为

undefined

如果目标图像的像素是24位,则结果灰度图还是RGB的,只不过R=G=B=Gray;如果是8位,1个像素就只包含1个颜色值Gray。

图像灰度化的具体步骤:(a) 修改BMP信息头中的变量biBitCount和biSizeImage;(b) 修改文件头中的变量bfOffBits和bfSize;(c) 创建调色板;(d) 修改位图数据内容,将RGB分量值改为灰度值Gray;(e) 按顺序将上述几个部分写入BMP图像文件中。

3 软件应用效果

为了提高绘图精度,一般是把画布放大后再让用户绘制,而实际显示时再将画布缩小为原来尺寸。矢量图技术和点阵式绘图软件的绘制界面图和实际显示效果分别如图3、图4所示。

从图3可见,采用矢量图技术绘图时实际显示效果与绘制界面图相比,字体清晰度严重下降。而图4中采用点阵式绘图软件绘图的实际显示效果较好,没有出现缩放偏差。可见采用点阵式绘图软件绘制的图形,绘制界面图和实际显示效果均明显好于采用矢量图技术绘制的图形,且点阵式绘图软件的图形样式、绘图工具、使用便捷程度也优于后者。

4 结语

点阵式绘图软件改进了传统的LED电子显示牌绘图方式,使绘图种类更加多样化,效果更好。该软件基于组件的设计理念,程序架构易于扩展,不仅可应用于电子显示牌上,还可应用于大屏或不同类型的LED设备上;支持以.net动态链接库的接口和图片等通用形式应用于其他软件平台。

摘要：针对矿井LED电子显示牌采用矢量图技术绘图存在的图形绘制不精确、可视性差等问题,提出一种可应用于不同型号电子显示牌的点阵式绘图软件设计方案,介绍了该软件的总体设计及BMP图像的灰度化步骤。点阵式绘图软件基于组件的设计理念,实现了所见即所得的绘图功能、文字点阵转换功能、BMP图片导入/转换功能、ICO图标导入/导出功能、模拟显示功能及对外通用接口功能。比较发现,采用点阵式绘图软件绘制的原始图形及实际显示效果均明显好于采用矢量图技术绘制的图形。

关键词：LED电子显示牌,点阵式绘图,灰度化,文字转换点阵,BMP图片点阵

参考文献

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[3]刘红,张斌.XML格式林业矢量专题图网络传输的研究[J].湖南工业职业技术学院学报,2009,9(1):9-11.

[4]甄玉杰,李玉红.基于截屏技术的LED图文显示屏[J].承德石油高等专科学校学报,2008,10(2):17-20.

[5]晏鹏,周秀丽.基于Read-only zip file system的文字内码到点阵信息的转换研究[J].实验技术与管理,2007,24(6):62-65.

[6]周天宏,高京广,王允利.将汉字点阵字库转换为BGI矢量字体文件[J].武当学刊,1997(2):19-25.