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单片机课程设计

16×16点阵LED电子显示屏的设计

题目：16×16点阵LED电子显示屏的设计

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摘要：LED显示屏作为一种新型的显示器件，是由多个发光二极管按矩阵形式排列封装

而成，通常用来显示时间、图文等信息。本设计是基于MCS-51单片机的16x16显示屏，其

中包含了硬件、软件、调试等方案的设计。此外、该设计只需简单的级联就能实现显示屏

的拓展，但级联时要注意不要超过驱动负载范围。

关键词：MCS-51；LED；单片机

一、概述

当今社会在飞速发展无疑能源、健康、空间的利用，成了人们着重关注的对象。而在这个

信息传递极速的社会，LED的出现给人们带来了希望之光。LED的特色之处一是节能（直接

功耗，间接耗能），二是基本无电离辐射，三提高空间利用率。而这些特色又恰好解决了上

述的三种问题。然而LED点阵显示屏的特点不仅仅于此LED点阵显示屏用的是数码管，而

数码管具有实用,便宜等优点。做出来的LED点阵显示很耐用。LED点阵显示屏之所以受到

广泛重视而得到迅速发展，是与LED显示屏本身所具有的优点分不开的。LED点阵显示屏的

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。

二、简介

组合型led点阵显示器以发光二极体为图素,它用高亮度LED晶粒进行阵列组合后,再透过

环氧树脂和塑模封装而成。具有高亮度、功耗低、引脚少、视角大、寿命长、耐湿、耐冷

热、耐腐蚀等特点。

点阵显示器有单色和双色两类,可显示红,黄,绿,橙等。LED点阵有4×4、4×8、5×7、

5×8、8×8、16×16、24×24、40×40等多种;根据图素的数目分为等,双原色、三原色等,

根据图素顏色的不同所显示的文字、图像等内容的顏色也不同,单原色点阵只能显示固定色

彩如红、绿、黄等单色,双原色和三原色点阵显示内容的顏色由图素内不同顏色发光二极体

点亮组合方式决定,如红绿都亮时可显示黄色,如果按照脉冲方式控制二极体的点亮时间,

则可实现256或更高级灰度显示,即可实现真彩色显示。

几种LED点阵显示器的内部电路结构和外型规格,其他型号点阵的结构与引脚可试验获

得,LED点阵显示器单块使用时,既可代替数码管显示数位,也可显示各种中西文字及符号,

如5x7点阵显示器用於显示西文字母,5×8点阵显示器用於显示中西文,8x8点阵用於

显示中文文字,也可用於图形显示。用多块点阵显示器组合则可构成大萤幕显示器,但这类

实用装置常通过微机或单片机控制驱动。

由LED点阵显示器的内部结构可知,器件宜採用动态扫描驱动方式工作,由於LED管芯

大多为高亮度型,因此某行或某列的单体LED驱动电流可选用窄脉冲,但其平均电流应限制

在20mA内,多数点阵显示器的单体LED的正向压降约在2V左右,但大亮点∮10的点阵显示

器单体LED的正向压降约为6V。

大萤幕显示系统一般是将由多个LED点阵组成的小模组以搭积木的方式组合而成的,每

一个小模组都有自己的独立的控制系统,组合在一起后只要引入一个总控制器控制各模组

的命令和资料即可,这种方法既简单而且具有易展、易维修的特点。

LED点阵显示系统中各模组的显示方式有静态和动态显示两种。静态显示原理简单、

控制方便,但硬体接线复杂,在实际应用中一般採用动态显示方式,动态显示採用扫描的方式

工作,由峰值较大的窄脉冲驱动,从上到下逐次不断地对显示幕的各行进行选通,同时又向各

列送出表示图形或文字资讯的脉冲信号,反復迴圈以上操作,就可显示各种图形或文字资讯。

三、16×16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。16x16LED点阵其实就是4块8x8

点阵LED级联而成的，因此特给出8×8点阵LED的工作原理。图（1）为8×8点阵LED

外观及引脚图，其等效电路如图（2）所示，只要其对应的X、Y轴顺向偏压，即可使LED

发亮。例如如果想使左上角LED点亮，则Y0=1，X0=0即可。应用时限流电阻可以放在X

轴或Y轴。而16x16就是在8x8原理的基础上将四块8x8级联而成，如图（3）。

图（1）8×8点阵LED外观及引脚图

图（2）