基于ARM的LED点阵.doc

目 录

引言 ..........................................................................................................................................1

1 设计思想 ..........................................................................................................................1

1.1 设计要求.............................................................................................................................1

1.2 设计方案.............................................................................................................................2

1.3 系统方框图.........................................................................................................................2

2 设计原理 ..........................................................................................................................3

2.1 16*64 点阵 LED 原理及应用..............................................................................................3

3.2 行扫描驱动电路.................................................................................................................8

3.3 列驱动电路.........................................................................................................................9

3.4 双向八位数据缓冲器 74LS245 .......................................................................................10

4 系统软件设计...............................................................................................................11

4.1 设计的基本原则...............................................................................................................11

4.1.1ARM 控制系统设计的基本原则....................................................................................11

4.1.2 控制系统设计应用的软件.............................................................................................11

4.1.3 控制系统设计的一般步骤.............................................................................................12

4.2 显示驱动系统...................................................................................................................12

4.3 总程序设计流程图...........................................................................................................13

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。

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

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。

1 设计思想

1.1 设计要求

(1) 点阵规格 8*8

(2) 显示数字、字母

(3) 实现水平、垂直移动

发挥部分：

1.2 设计方案

方案一 串行方式显示。这种方式可同时显示 4 个 16×l6 点阵汉字或 8 个 16×8 点阵

的汉字、字符或数字。点阵显示屏每个单元由 16 个 8×8 点阵 LED 显示模块、行信号选

择译码器 74HC138、驱动器 74HC245、数据移位寄存器 74HC595 和行驱动器组成，如

的数据到 LED 点阵前，先把数据分别送到第一级的 8 个 74HC573，然后再给第二级的 8

个 74HC573 送锁脉冲，数据一起输出到 LED 点阵列中，这样就避免了各行数据显示不

同步问题。由于并行数据传输速度比串行快，所以字符闪烁的问题得到较好地解决，文

字左右移动也比较容易控制。

经过对两种方案进行比较，最终选择了方案一。此方案为点阵显示屏系统中比较常用的，

所用器件也比较常用，容易买到。

1.3 系统方框图

该课题的总系统方框图如图 1.1 所示：

2 设计原理

2.1 16*64 点阵 LED 原理及应用

设计时必须掌握点阵工作原理方能进行更深层设计。16x64LED 点阵其实就是 16 块

2.2 LED 点阵的显示文字图形原理

汉字显示屏用于显示汉字、字符及图像信息，在公共汽车、银行、医院及户外广告

等地方都有广泛的应用。下面是简单的汉字显示屏的制作，由单片机控制汉字的显示内

容。为了降低成本，使用了四块 8×8 的 LED 点阵发光管的模块，组成了一个 16×64

的 LED 点阵显示屏。在这里仅做了 8 个汉字的显示，在实际的使用中可以根据这个原

理自行的扩展显示的汉字，下面是介绍汉字显示的原理。

LED 驱动显示采用动态扫描方法，动态扫描方式是逐行轮流点亮，这样扫描驱动

电路就可以实现多行的同名列共用一套列驱动器。以 16×64 点阵为例，把所有同一行

的发光管的阴极连在一起，把所有同一列的发光管的阳极连在一起（共阴的接法），先

送出对应第 1 列发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第 1 列使其燃亮一定的时间，然后

熄灭；再送出第 2 列的数据并锁存，然后选通第 2 列使其燃亮相同的时间，然后熄

个 P 口输出列码决定哪一列能亮（相当于位码），用另一个 P 口输出行码（列数据），

决定该列上哪个 LED 亮（相当于段码）。能亮的列从左到右扫描完 64 列（相当于位码

循环移动 64 次）即显示出一个完整的图像。

（2）竖直方向（Y 方向）扫描，即逐行扫描方式（简称行扫描方式）：此时用一个

P 口输出决定哪一行能亮（相当于位码），另一个 P 口输出列码（行数据，行数据为将

列数据的点阵旋转 90 度的数据）决定该行上哪些 LED 灯亮（相当于段码）。能亮的行

从上向下扫描完 16 行（相当于位码循环移位 16 次）即显示一帧完整的图像。

本设计应用的是第一种的扫描方法，即水平方向（X 方向）扫描。

每一个字由 16 行 64 列的点阵形成显示，即每个字均由 256 个点阵来表示，我们可

以把每一个点理解为一个像素。一般我们使用的 16×16 的点阵宋体字库，即所谓的 16

以列向（纵向）64 点组字，又可以行向（横向）16 点组字。无论哪一种组字方法，都

既可以显示字符的水平方向的移动，又可以显示竖直方向的移动。本设计主要采用汉字

的左移，所以以下只作左移显示的解释。

显示字符的左右移动