李红岭 高晓阳 张华 王关平 孙伟

摘要：随着当今社会发展的快速化，高效化和集中化，LED电子显示屏作为新型信息显示媒体在我们的生活中已必不可缺。该文就LED显示屏的研究设计，提出了基于AT89C51单片机的16：<16点阵滚动广告显示屏系统的设计方案。16×16的LED显示屏是由4片8×8的LED点阵组成，在程序的控制下它可以显示任意的汉字和符号，也可以出现滚动的显示效果。整个设计简单明了，基础性强，易扩展，实际用途高。

关键词：单片机;LED显示屏;点阵滚动

中图分类号：TP303 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）32-0252-02

点阵LED滚动显示屏是一种集光电技术，计算机技术和电力电子技术于一体的最新的信息显示技术，在我们生活中应用极广，其应用也是随处可见，例如，道路交通信息引导，候车室车次信息的滚动显示，股票证券大厅中股价的显示分析，商业活动广告宣传等。如此广泛的用途其优点不言而喻，运用点阵LED滚动显示屏显示传递信息已常态化，故设計一种传递信息方便快捷，显示清晰，性能价格比高并且满足设计要求的点阵LED滚动控制系统是很有必要的，同时也极具基础科研价值。

1系统方案

硬件电路主要是由单片机模块和点阵显示模块组成。显示模块设计中，分别用了2块74HC595芯片控制点阵屏的16个行，2块74HCl38芯片控制点阵屏的16个列。整个显示部分采用了4块8×8的LED基础点阵模块构成16×16显示屏，使其可动态地显示一个汉字。系统框图如图1所示：

2硬件设计

2.1行驱动电路设计

在本设计中，列驱动芯片74HC595，4块8×8LED点阵屏共有16行，故需两块595芯片实现16位数据输出，如图3所示。在数据传送时，数据从单片机P1.0口经第一个595芯片的DS端口进入芯片，移入位数据时，先将其低位送入，以后SH_CP端产生上升沿时，位数据在移位寄存器中由高位向低位进行依次移动直至8位数据全部送入，8位串行输入完成。当第九行的数据进入时，首先通过Q7'（串行数据输出管脚）将前8行的数据并行输出，因为第一个芯片的Q7'与第二个的DS端相连接，所以第二个595芯片接受数据并如前面芯片一样将前8行的数据先低位后高位放入其移位寄存器中，这样通过单片机新进入的8位数据再次放入第一个595芯片。此时，16位数据已全部存入两个595芯片中，而后当ST_CP端产生高电平时，两片595芯片将数据同时输出，更新显示数据。

2.2列驱动电路设计

设计时，我们用2片74HC138芯片控制点阵屏的16个列，它其实可看成一个4线16线译码器，实现16位的输出，如图3所示。在工作时，138芯片的三位二进制地址输入端（A0，A1和A2）分别与单片机的P2.0、P2.1和P2.2相连接，另外，我们可将74HC 138译码器（u3）的两个低电位端E2和E3与74HC 138译码器（u4）的高电位端E1相连接连至单片机的P2.3端口形成4线一16线译码器的第四个输入端A3，同时74HCl38译码器（u4）的E2和E3接地，使得两个38译码器正常工作。下面，我们对它的工作原理进行分析：当A3A2A1A0取值为0000-0111时，74HCl38（u3）的E2、E3为低电平，El为高电平，74HCl38（u4）的E2、E3和E1全为低电平，根据74LSl38的工作原理可知，此时74HCl38（u3）译码器正常工作，74LS138（u4）不工作。2个74HCl38译码器的输出（从U4到u3从低位向高位输出）为1111111111111110-1111111111111111;当A3A2A1A0为1000-1111时，74HC138（u3）的E2、E3为高电平，E1为高电平，74LSl38（2）的E2、E3为低电平，E1为高电平，此时74HCl38（u3）译码器不工作，74HCl38（u4）译码器正常工作。2片74HCl38译码器的输出（从U4到U3从低位向高位输出）为111111101111111111111111。

3软件部分设计

本次设计编程使用的是其较新版本的软件Keil u Vision4，我们可以在软件中进行程序的编译，调试，程序主流程图如图2所示：

4结果

在本设计中，使用常用电路仿真软件Proteus进行硬件电路的绘制，调试与仿真，如图3所示。

5结束语

本设计利用AT89C51单片机进行控制实现了16x16点阵屏上字符信息的滚动显示，整个设计结构简单明了，模块区分清晰，实用价值高，应用广泛。利用Keil和Proteus软件完成并实现了整个系统功能的程序设计和硬件电路的模拟仿真，同时也完成了实物的焊制。从整体效果来看，点阵屏显示图像清晰稳定，亮度充足，发光均匀，完成并达到了设计的预期效果。