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