基于AT89C51单片机控制LED显示屏的电路设计
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2021-01-19
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基于基于AT89C51单片机控制单片机控制LED显示屏的电路设计显示屏的电路设计
LED显示屏广泛应用于工矿企业、学校、商场、店铺、公共场所等进行图文显示，广告宣传，信息发布。本文
设计一种由4个16×16点阵LED模块组成的显示屏，由单片机作控制器，平滑移动显示任意多个文字或图形符
号，本电路可级联扩展实现由任意多个16×16点阵LED模块组成的显示屏。 1 电路设计 控制电路由
AT89C51单片机作控制器，显示屏由4个16×16点阵LED模块组成，每个16×16点阵LED模块由4个8×8点阵LED
模块组成，用户可根据需要扩展增加任意多个16×16点阵LED模块。8×8点阵LED模块结构如图1所示，共8行8
列，每个发光二极管放置在行线和列线的交叉点上，共64个发光
LED显示屏广泛应用于工矿企业、学校、商场、店铺、公共场所等进行图文显示，广告宣传，信息发布。本文设计一种由
4个16×16点阵LED模块组成的显示屏，由单片机作控制器，平滑移动显示任意多个文字或图形符号，本电路可级联扩展实现
由任意多个16×16点阵LED模块组成的显示屏。
1 电路设计
控制电路由AT89C51单片机作控制器，显示屏由4个16×16点阵LED模块组成，每个16×16点阵LED模块由4个8×8点阵
LED模块组成，用户可根据需要扩展增加任意多个16×16点阵LED模块。8×8点阵LED模块结构如图1所示，共8行8列，每个发
光二极管放置在行线和列线的交叉点上，共64个发光二极管。当某一列为高电平，某一行为低电平时，则对应的发光二极管
点亮。
单片机P3.0引脚接串入并出移位寄存器74LS164（U10）的串行数据输入端，8个74LS164（U10～U17）级联，P3.1引
脚接8个74LSl64的时钟脉冲输入端;8个74LS164分别接8个锁存器74LS373（U18～U25），8个锁存器的数据输出端接4个
16×16点阵LED模块的行线，每个16×16点阵LED模块的行线是独立控制的。P1.O接8个74LS164（U2～U9）的时钟脉冲输入
端，P1.1接U2、U4、U6、U8的串行数据输入端，每两个74LSl64（U2和U3，U4和U5，U6和U7，U8和U9）级联;U2～U9的
并行数据输出端接4个16×16点阵LED模块的64条列线。P1.2接所有74LSl64的清0端，P1.3接锁存器的锁存控制端。
2 工作原理
本电路利用串行通信口工作于方式0，同时利用P1.O和P1.1模拟串行输出，来实现LED显示屏字符平滑移动显示。由于
LED模块为16× 16点阵，所以字符点阵也为16×16点阵，即每个字符由32个字节即16个字数据组成，每个字数据决定了每列
LED点亮的情况。16×16点阵字符数据由字符点阵提取软件获得。
首先单片机P1.1串行输出一位二进制位“1”，经4组74LSl64给4个16×16点阵LED模块的第1列送入一高电平，接着由P3.O
串行输出4个16×16点阵LED模块的第1列行数据，即Y1，Y17，Y33，Y49列的行数据，经74LS373锁存后送LED显示屏的行
线，此时每个LED模块第1列对应的LED点亮。每列的行数据为1个字数据，4列共4个字数据，每个字数据首字节在字符点阵
数据表中的地址相差32，此时每个LED模块显示每个字符的第1列。接着P1.1串行输出一位二进制位“0”，经4组74LS164移位
后给4个LED模块的第2列送入一高电平，再由P3.O串行输出4个16× 16点阵LED模块的第2列行数据，即Y2，Y18，Y34，Y50
列的行数据，经74LS373锁存后送LED显示屏的行线，此时每个LED模块第2列对应的LED点亮，即显示每个字符的第2列。如
此循环，依次点亮每个LED模块每列对应的LED，直到点亮每个LED模块的第16列，即依次显示每个字符的各列。只要每列交
替显示的时间适当，利用人眼的视觉暂留特性，看上去16列LED同时点亮，即看上去整个字符同时显示。然后再从第1列依次
扫描显示至16列，如此循环多次，以确保显示出的字符具有足够的亮度。
为实现字符平滑移动显示的效果，在上面实现的4个字符静态显示一定时间后，再次扫描显示时，每个LED模块的第1列
从每个字符的第2列数据开始扫描显示，即第1个LED模块显示第1个字符的第2列、第3列、……、第16列和第2个字符的第1
列，第2个LED模块显示第2个字符的第2列、第3列、……、第16列和第3个字符的第1列、第2列、……。当第三次扫描显示
时，每个LED模块的第1列从每个字符的第3列数据开始扫描显示，即第1个LED模块显示第1个字符的第3列、第4列、……、
第16列和第2个字符的第1列、第2列，第2个LED模块显示第2个字符的第3列、第4列、……、第16列和第3个字符的第1列、
第2列、……。如此实现了字符的平滑移动显示。
3 程序设计
根据以上电路设计及工作原理，绘制出本电路的控制程序流程图。按程序流程图编写出控制程序，用Wave或Keil软件调
试通过后，产生目标代码文件。
4 电路仿真
将目标代码文件加入用Proteus软件绘制的LED显示屏控制电路仿真图中的单片机中，仿真运行，运行结果如图4所示。
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