基于51单片机的16*16 LED滚动式点阵显示研究

俞宏霖 李明明 陈旭标 白炳斌

嘉兴职业技术学院

基于51单片机的16*16 LED滚动式点阵显示研究

俞宏霖 李明明 陈旭标 白炳斌

嘉兴职业技术学院

以51单片机为主要芯片，通过16*16 LED点阵显示展开研究。首先简要介绍了16*16 LED点阵显示系统的控制系统的硬件设计电路，详细描述了16*16 LED点阵显示的设计过程，着重描述了软件延时、循环滚动显示的函数等，从而实现16*16 LED点阵显示的功能。

单片机 LED点阵 滚动显示

1 引言

LED点阵广告牌在日常生活中随处可见，其设计原理相对简单：单片机为主芯片，通过LED点阵显示点亮显示屏。但是，传统的点阵实验大都为8*8点阵，这类点阵显示系统重点在于硬件驱动的设计和硬件优化方面。如何通过软件设计来实现LED点阵显示是当前单片机应用研究的热点之一。

大量研究证明，LED点整设计方案的研究侧重点主要有以下分类：基于有线设备的、基于无线设备的；基于AT89C51单片机的、基于AT89S51单片机的、基于STC单片机的；基于74LS245驱动的、基于74HC154驱动的。其中，以无线传输为基础网络设施，但是尚未实现文字的滚动显示而则基于8*8显示屏幕实现了文字的滚动显示，其显示范围难以适用与较大点阵屏幕的需求。满足了LED点阵屏16*64的显示系统，却没有实现文字的滚动显示。

综上所述，设计一款点阵显示系统能满足广泛需求的点阵、同时提供文字显示、单片机芯片简单易操作的显示系统，具有一定的必要性。因此，首先设计了16*16点阵显示的硬件电路，包括点阵显示的字模设计和接线设计；其次，通过引入多个指针变量实现延时、循环和滚动文字显示；最终完成16*16滚动点阵显示系统。

2 硬件电路设计

以ATMEL AT89C51作为核心控制元件，4个8*8的LED模块作为显示元件实现16*16的点阵序列，增加一个74HC154作为列驱动器。系统的元件逻辑结构如图1所示。

图1 系统元件逻辑结构图

为了实现汉字的显示，采用字模软件来完成汉字的显示。在16*16 LED点阵显示中，汉字以16行16列的LED矩阵式排列显示出来。例如“分”这个字，如图2所示。

图2 16*16字模案例

将这个字的字模(C语言格式)复制到软件中可以实现软件设计的汉字显示。但是，在AT89C51单片机的仿真平台Proteus中只有8*8的LED，以“分”为例，见图3。如何实现16*16 LED呢？

图3 16*16点阵对应的单片机引脚接口

根据AT89C51单片机并行口的特点：以8位形式控制，单个端口为8位，如果一个汉字需要分为上、下两个部分（两部分都是由8×16组成）。

则采用8*8 LED实现16*16 LED点阵如图4所示。保持原始位置放至在虚拟台上，先向左旋转九十度，左边的引脚对应的是8位行，右边的引脚对应的是列。将后面三个连接完成后，为了美观，将4块板靠紧，不留缝隙。

图4 16*16仿真电路接线规则

为了能够实现显示功能，需要一个信号译码器，选择74CH159芯片的目的在于：使用74HC154作为4—16线译码器，可以将信号解码输入并以低态扫描信号输出，74CH159芯片的硬件结构如图5所示。

图5 74CH159芯片

3 软件设计

传统的点阵显示实验以硬件驱动效果为主，尚未在软件设计方面做出较大改进。为了有效实现16*16点阵显示的滚动效果，在软件设计部分，基于传统的点阵显示系统增加了指针变量、偏移量，以实现不同延时和滚动效果。

3.1 系统主功能

通过设定指针变量p和偏移量movevalue实现图像的滚动显示。当偏移量增加，*(p+movevalue)会指向下一个数据，从而满足滚动要求，程序设计如图6所示。

图6 系统主函数

3.2 延时函数

为了控制闪烁持续时间和滚动速度而设定延时函数。设置当前延时为20s，如图7所示。

图7 系统延时函数

3.3 循环滚动设置

实现文字在LED上重复不断的显示。为实现控制每次移位LED的闪次数设定total。当total为x时，每移位一次，LED闪烁x次。程序设计结果如图8所示。

图8 循环滚动设置

4 结论

基于传统的8*8 LED点阵广告牌设计的不足，提出16*16 LED点阵显示的设计和研究，考虑滚动设置、汉字显示两个功能，通过硬件设计与软件研发，实现了汉字滚动显示的功能。下一步研究工作将着手于实现16*64 LED汉字滚动显示的研究。

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