摘要本設計使用簡單微控制器at89c51作為主控制模組，利用簡單的外圍電路來驅動16×16的點陣led顯示屏。在本設計中主要用兩個74hc595來驅動16×16點陣顯示屏的列，用at89c51來驅動16×16點陣顯示屏的行，可以最終實現——「十六乘十六點陣可調速顯示屏設計」 十五個漢字的自動左移，而且它們的「進」和「出」是以滾動形式設計的。也就是說，硬體電路大致上可以分成微控制器系統及外圍電路、列驅動電路和行驅動電路三部分。
從而可以實現乙個室內用的16×16點陣led**顯示屏，在目測條件下led顯示屏各點亮度均勻、充足，可顯示圖形和文字，顯示圖形或文字應穩定、清晰無串擾，圖形或文字顯示有靜止、移入移出等顯示方式。最後，利用燒錄器可以很方便的實現微控制器與pc機等外圍儲存裝置的資料傳輸，並能利用軟體方便的進行顯示內容的多樣變化，它在實際生活中具有廣泛的應用。
關鍵詞：微控制器，16x16點陣，滾動顯示
1 緒論
1.1課題描述
隨著led顯示技術日趨成熟和普遍公共場合需求量增大，現代工業控制和一些智慧型化儀器儀表中，越來越多的場合所需要用位圖形顯示器顯示漢字，廣告屏等。所以研究led顯示有實用意義。
1.3 方案論證
16×16的點陣顯示屏共有256個發光二極體，顯然微控制器沒有這麼多埠，如果我們採用鎖存器來擴充套件埠，按8位的鎖存器來計算，16×16的點陣需要256/8=32個鎖存器。這個數字很龐大，因為我們僅僅是16×16的點陣，在實際應用中的顯示屏往往要大的多，這樣在鎖存器上花的成本將是乙個很龐大的數字。因此在實際應用中的顯示屏幾乎都不採用這種設計，而採用另一種稱為動態掃瞄的顯示方法。
動態掃瞄的意思簡單地說就是逐行輪流點亮，這樣掃瞄驅動電路就可以實現多行（比如16行）的同名列共用一套列驅動器。具體就16×16的點陣來說，我們把所有同一行的發光管的陽極連在一起，把所有同一列的發光管的陰極連在一起（共陽的接法），先送出對應第一行發光管亮滅的資料並鎖存，然後選通第一行使其燃亮一定的時間，然後熄滅；再送出第二行的資料並鎖存，然後選通第二行使其燃亮相同的時間，然後熄滅；第十六行之後又重新燃亮第一行，這樣反覆輪迴。當這樣輪迴的速度足夠快（每秒24次以上），由於人眼的視覺暫留現象，我們就能看到顯示屏上穩定的圖形了。
採用序列傳輸的方法，控制電路可以只用一根訊號線，將列資料一位一位傳往列驅動器，在硬體方面無疑是十分經濟的。但是，序列傳輸過程較長，資料按順序一位一位地輸出給列驅動器，只有當一行的各列資料都已傳輸到位之後，這一行的各列才能並行地進行顯示。這樣，對於一行的顯示過程就可以分解成列資料準備（傳輸）和列資料顯示兩個部分。
解決序列傳輸中列資料準備和列資料顯示的時間矛盾問題，可以採用重疊處理的方法。即在顯示本行各列資料的同時，傳送下一行的列資料。為了達到重疊處理的目的，列資料的顯示就需要具有鎖存功能。
經過上述分析，可以歸納出列驅動器電路應具備的主要功能。對於列資料準備來說，它應能實現串入並出的移位功能；對於列資料顯示來說，應具有並行鎖存的功能。這樣，本行已準備好的資料打入並行鎖存器進行顯示時，串並移位暫存器就可以準備下一行的列資料，而不會影響本行的顯示。
2 系統總體方案及硬體設計
2.1 顯示屏總體設計方案
圖1 總體設計方案
2.2 at89c51的原理及說明
at89c51是美國intel公司生產的低電壓，高效能chmos8位微控制器，片內含4k bytes的可反覆擦寫的唯讀程式儲存器（perom）和藹可親128 bytes的隨機訪問資料儲存器（ram），器件採用intel公司的高密度、非易失性儲存技術生產，片內建通用4位**處理器（cpu）和flash儲存單元，功能強大at89c51微控制器適合於許多較為複雜控制應用場合[5]。
圖2 at89c51引腳圖
2.3 列驅動電路
列驅動電路有積體電路74hc595構成。它具有乙個8位串入並出的移位暫存器和乙個8位輸出鎖存器的結構，而且移位暫存器和輸出鎖存器的控制是各自獨立的，可以實現在顯示本行列資料的同時，傳送下一行的列資料，既達到重疊處理的目的。
74hc595的外形及內部結構如圖3所示。它的輸入側有8個序列移位暫存器，每個移位暫存器的輸出都連線乙個輸出鎖存器。引腳si是序列資料的輸入端。
引腳sck是移位暫存器的移位時鐘脈衝，在其上公升沿發生移位，並將si的下乙個資料打入最低位。移位後的各位訊號出現在各移位暫存器的輸出端，也就是輸出鎖存器的輸入端。rck是輸出鎖存器的打入訊號，其上公升沿將移位暫存器的輸出打入輸出鎖存器。
引腳g是輸出三態門的開放訊號，只有當其為低時鎖存器的輸出才開放，否則為高組態。sclr訊號是移位暫存器清零輸入端，當其為低時移位暫存器的輸出全部為零。由於sck和rck兩個訊號是互相獨立的，所以能夠做到輸入序列移位與輸出鎖存互不干擾。
晶元的輸出端為qa～qh，最高位qh可作為多片74hc595級聯應用時，向上一級的級聯輸出。但因為qh受輸出鎖存器的打入控制，所以還從輸出鎖存器前引出qh，作為與移位暫存器完全同步的級聯輸出。
由於4點陣顯示器有16行，為充分利用微控制器的介面，本電路中運用了微控制器at89c51的p1口和p2口，其輸入是乙個16進製製碼，解碼輸出為低態掃瞄訊號，微控制器p1口和p2口輸出生產16條行選通訊訊號線，再經過驅動器驅動對應的線。
圖3 74hc595的外形及內部結構如圖
74ls241三態八緩衝器/線驅動器/線接收器(3s,兩組控制)如圖4
圖4 74ls241引腳圖
簡要說明:
241為三態輸出的八組緩衝器和匯流排驅動器,其主要電器特性的典型值如下(不同廠家具體值有差別)[1]:
引出端符號:
1a1~1a4,2a1~2a4輸入端
/1g, /2g三態允許端(低電平有效)
1y1~1y4,2y1~2y4輸出端
邏輯圖:
圖5 雙列直插封裝
極限值:
電源電壓7v
輸入電壓5.5v
輸出高阻態時高電平電壓5.5v
工作環境溫度
54***55~125℃
74***0~70℃
儲存溫度65~150℃
功能表:
推薦工作條件:
動態特性(ta=25℃)
靜態特性（ta為工作環境溫度範圍）[1]
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