学年论文--基于单片机的LED汉字显示设计 - 图文（精）

基于单片机的LED 汉字显示设计

摘 要：首先介绍了基于单片机的LED 点阵显示的设计思想及编码原理，粗略地介绍了单片机LED 点阵显示的硬件设计与软件设计。最后编译LED 汉字点阵系统程序并最终在Proteus 软件上实现了LED 汉字点阵显示系统。

关键词：单片机；LED ；点阵；显示 1 引言

点阵显示是集微电子技术、计算机技术、信息处理于一体的新型显示方式。由于其具有色彩鲜艳，动态范围广，亮度高，寿命长，工作稳定可靠等优点。目前大多数的公交车招牌都是采用固定的板块显示，显示的信息量少，内容固定，修改站点信息比较麻烦，不能快速、便捷的更新站点信息。本文提出一种方案，采用LED 点阵显示模块，克服了上述缺点，不仅可以静态的显示公交车站点信息，而且也可以通过动态滚动，从而增加信息显示的容量。为了醒目，还可以产生诸如闪动、滚动等显示效果。

随着电子技术和计算机控制技术在客车上的日益广泛的应用，客车内的路牌显示器也经历了从灯光路牌、翻板式电子模块路牌、CRT 显示、LCD 液晶显示和LED 点阵显示等几种发展类型；显示信息也从固定内容发展到任意内容的多种显示方式；对显示信息的编辑、修改，也由遥控键盘有线通讯模式发展到用计算机编辑文字，在经专用无线控制器将其发射到各站点的通讯模式。以后的发展趋势是卫星定位系统站点显示器，客车内站牌显示器由天线、卫星定位模块、微处理器、LED 点阵驱动电路、LED 点阵站牌和电可擦写存储器构成。

目前在客车内广泛的显示器由LED 点阵显示器和LCD 液晶显示器，还有部分CRT 显示器，由于CRT 显示器耗电量多、体积较大，且本质量较重，与LED 点阵显示器和LCD 液晶显示器相比，已处于下风，目前LED 和LCD 显示器成为现代人们选择之一，它们各有优缺点。LCD 液晶显示器具有图像清晰、体积小、功耗低等优点，但它的

成本高、亮度低、寿命短、可视距离和角度很有限。而LED 显示屏具有亮度高、故障低、能耗少、使用寿命长、显示内容多样、显示方式丰富等优点。

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。并广泛的用于公交汽车、商店、体育场馆、车站、学校、银行、高速公路等公共场所的信息发布和广告宣传。LED 显示屏发展较快，本文讲述了基于AT89C51单片机8×8 LED汉字点阵滚动显示的基本原理、硬件组成与设计、程序编写与调试、Proteus 软件仿真等基本环节和相关技术。

2系统汉字显示功能实现 2.1系统概述

LED 汉字点阵显示系统是通过控制与组成这些文字的各个点所在位置相对应的LED 期间发光来实现的。通常事先把需要显示的文字转化成点阵图形，再按照显示控制的要求以一定的格式形式显示数据。得益于只控制通断的文字显示屏来说，每个LED 发光器件占据数据中的1位即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文字，按照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，其格式相对自由，只要满足显示控制的要求就可以了。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8?8、16?16、24?24、32?32等不同的规格。用点阵方式构成文字是非常灵活的，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。因此对于文字经常需要变化的信息，采用LED 汉字点阵显示系统是非常有效的。

为了增强显示效果，LED 汉字点阵显示系统可以有多种显示模式。最简单的显示模式是静态显示。与静态显示模式相对应有各种各样的动态显示模式，它们所显示的文字是动态的。按照文字运动的特点可以分为闪烁、平移、旋转、缩放等

多种显示模式。产生不同显示模式的方法可以通过一定的算法从原来的显示数据直接产生。不过当算法太复杂是就会太浪费时间，也可以考虑预先生成刷新数据，存储备用。

2.2硬件电路组成及工作原理

显示的硬件方式采用以AT89C51单片机为核心芯片的电路来实现，主要由 AT89C51芯片、时钟电路、复位电路、列扫描驱动电路、8×8 LED点阵5部分组成，电路框图如图1所示。其中，AT89C51是一种带4 kB闪烁可编程可擦除只读存储器(Falsh Programmable and Erasable Read OnlyMemory，FPEROM 的低电压、高性能CMOS 型8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，工业标准的MCS 一51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，能够进行1 000次写／擦循环，数据保留时间为10年。他是一种高效微控制器，为很多嵌人式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。因此，在智能化电子设计与制作过程中经常用到AT89C51芯片。时钟电路由AT89C51的18，19脚的时钟端(XTAI 1及XTAL2 以及12 MHz晶振X 、电容C2、C3组成，采用片内振荡方式。复位电路采用简易的上电复位电路，主要由电阻R ，R2，电容C ，开关K 组成，分别接至AT89C51的RST 复位输人端。LED 点阵显示屏采用8x8共64个象素的点阵，可通过万用表检测发光二极管的方法测试判断出该点阵的引脚分布。

我们把行列总线接在单片机的I/O口，然后把上面分析到的扫描代码送入总线，就可以得到显示的汉字了。我们在实际应用中是将LED 点阵的8条列线通过驱动电路接在PO 口8条行线通过限流电阻接在P2口，考虑到PO 口必需设置上拉电阻，我们采用1k 排电阻作为上拉电阻。汉字扫描显示的基本过程是这样的：通电后由于电阻R ，电容cl 的作用，使单片机的RST 复位脚电平先高后低，从而达到复位；之后，在C 、C3 、X 以及单片机内部时钟电路的作用下，单片机89C51按照设定的程序在P2和P0接口输出与内部汉字对应的代码电平送至LED

点阵的行列线(高电平驱动 ，从而选中相应的象素LED 发光。再改变取表地址实现汉字的滚动显示。硬件电路组

成框图如图1所示，硬件电路图如图2所示：

图 2-1硬件电路组成框图

图 2-2电路图

2.3汉字的点阵显示原理及字库代码获取方法

以UCDOS 中文宋体字库为例，每一个字由16行16列的点阵组成显示。我们可以把每一个点理解为一个象素，而把每一个字的字形理解为一幅图像。事实上这个汉字屏不仅可以显示汉字，也可以显示在256象素范围内的任何图形。如查用16位的AT89C51单片机控制，如图3所示

图2-3汉字点阵

对于16 16十六进制数据的汉字代码，我们经常采用字库软件查找字符代码，软件打开后输入汉字，点“检取”，十六进制数据的汉字代码即可自动生成，把我们所需要的竖排数据复制到程序中即可，如图4所示。可见，汉字点阵显示一般有点扫描、行扫描和列扫描3种。为了符合视觉暂留要求，点扫描方法的扫描频率必须大于16×64—1 024 Hz，周期小于1 ms即可。行扫描和列扫描方法的扫描频率必须大于16×8—128 Hz，周期小于7．8 ms即可，但是一次驱动一列或一行(8颗LED

时需外加驱动电路提高电流，否则LED 亮度会不足。如图所示的汉字字库提取软件是好用的。如图4：

图2-4汉字点阵转换工具 5

3软件模拟 3.1程序设计

系统程序如下所示，为16 16点阵滚动显示。在Keil 环境中程序设计与调试后，可行。

6

7

图3-1主程序流程图 3.2用PROTEUS 绘制原理图

运行 Proteus 的 ISIS 程序后， 进入该仿真软件的主界面。主界面由菜单栏、工具栏、预览窗口、元件选择按钮、元件列表窗口、原理图绘制窗口和仿真进程控制按钮组成（如图1所示）。通过元件选择按钮 P (从库中选择元件命令 命令， 在弹出的 Pick Devices 窗口中选择电路所需的元件， 放置元件并调整其相对位置， 对元件参数设置及元器件间连线， 完成单片机系统的硬件原理图绘制。如图6：

N

8

图3-2电路图

Proteus 与其它单片机仿真软件不同的是，它不仅能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况，也能仿真单片机CPU 的工作情况。因此在仿真和程序调试时，是从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。从某种意义上讲Proteus 仿真，基本接近与工程应用。

4 结束语

经过以上的步骤之后基本实现了汉字的显示功能，当然利用单片机实现LED 屏的汉字显示有多种解决方案，用C51编写而成的实现程序，通用性强，移植方便，在实际中取得了较好的效果，汉子显示清晰稳定。利用此单片机可实现LED 显示屏汉字的上下翻滚和左右移动。而另外利用点阵图形式液晶显示模块VPG240128TA 在多波形脉冲电镀电源控制系统中与单片机的接口设计及软件实现

的方案也有很多的优点。总的来说条条大道通罗马，要想实现基于单片机的液晶显示屏的中文显示有多种途径可以达到。本文的点阵LED 显示系统以单片机89C51为基础，加以外围电路，利用RS-232接口实现与计算机实时通信，可实现汉字、数字及各种字符的多种方式和速 度的显示。经实际应用验证，本条屏作为信息显示屏，工作稳定，

9 字符清晰，字体美观，亮度适中，根据需要可选择多种显示字幕效果，并具有分布灵活、扩展方便 等优点。

参考文献

[1] 何立民. 单片机应用系统设计[M]. 北京：航空航天大学出版社.1991年. [2] 范风强. 单片机语言C51应用实战集锦[M].北京：清华大学出版社.2001年. [3] 李朝青. 单片机原理及接口技术[M]. 北京：航空航天大学出版社.1994 年 [4] 李广弟. 单片机基础[M].北京:航空航天大学出版社.1994年.

[5] 金炯泰. 如何使用KEIL C51编译器[M].北京：航空航天大学出版社.2002年.

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/j2q7.html