16*16点阵LED屏单片机学习板

    16*16点阵LED屏单片机学习板是一款非常适合有一定单片机基础的客户选购,我们设计的这款点阵屏硬件成熟可靠,LED亮度充足而且均匀图像清晰稳定无串扰,显示效果非常理想,既可以显示静态的图形和文字也能通过编程让图形和文字运动起来,运动方式灵活多样可以平移、下降、激光扫描、滚动播出等等,大家一定看到过商场门口的红色流动字幕吧?只要你有足够的耐心你也能实现这个效果!

一个 16*16点阵LED屏单片机学习板:缺货,停止邮购

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硬件资源:

1、一片AT89S51单片机
2、由4个8*8点阵LED模块组成一个16X16点阵LED
3、4个按键开关(功能预留)
4、一个REST手动复位按键
5、一个DS1302时钟芯片、CR2032断电记忆电池座、蜂鸣器(功能预留)。
6、电路板大小:204*100*15 毫米

    注意:本电路板耗电较大,正常工作时LM7805稳压器比较烫手,有条件的客户可以加装散热器或者直接用5V/1A开关电源供电(跳过7805稳压器)

详细配套软件资料:

1、由下向上滚动的“单片机是工业中最基础的运用......”汇编语言完整源程序
2、PDF格式的原理图、装配安装示意图
3、配有中、英文字模资料、示范程序

工作原理分析:

    从理论上说,不论显示图形还是文字,只要控制与组成这些图形或文字的各个点所在位置相对应的LED器件发光,就可以得到我们想要的显示结果,这种同时控制各个发光点亮灭的方法称为静态驱动显示方式。16×16的点阵共有256个发光二极管,显然单片机没有这么多端口,如果我们采用锁存器来扩展端口,按8位的锁存器来计算,1 6×16的点阵需要256/8=32个锁存器。这个数字很庞大,因为我们仅仅是16×16的点阵,在实际应用中的显示屏往往要大得多,这样在锁存器上花的成本将是一个很庞大的数字。

    因此在实际应用中的显示屏都不采用这种设计,而采用另一种称为动态扫描的显示方法。动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮,这样扫描驱动电路就可以实现多行(比如16行)的同名列共用一套列驱动器。具体就1 6×16的点阵来说,把所有同l行的发光管的阳极连在一起,把所有同一列的发光管的阴极连在一起(共阳的接法),先送出对应第1行发光管亮灭的数据并锁存,然后选通第l行使其燃亮一定的时间,然后熄灭;再送出第2行的数据并镇存,然后选通第2行使其燃亮相同的时间,然后熄灭;-…?第16行之后,又重新燃亮第1行,腹轮回。当这样轮回的速度足够快(每秒24次以上),由于人眼的视觉暂留现象,就能看到显示屏上稳定的图形了。

    采用扫描方式进行显示时,每行有一个行驱动器,各行的同名列共用一个列驱动器。显示数据通常存储在单片机的存储器中,按8位一个字节的形式顺序排放。显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去,这就存在一个显示数据传输的问题。从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并行方式或串行方式。显然,采用并行方式时,从控制电路到列驱动器的线路数量大,相应的硬件数目多。当列数很多时,并行传输的方案是不可取的。

    采用串行传输的方法,控制电路可以只用一根信号线,将列数据一位一位传往列驱动器,在硬件方面无疑是十分经济的。但是,串行传输过程较长,数据按顺序一位一位地输出给列驱动器,只有当一行的各列数据都已传输到位之后,这一行的各列才能并行地进行显示。这样,对于一行的显示过程就可以分解成列数据准备(传输)和列数据显示两个部分。对于串行传输方式来说,列数据准备时间可能相当长.在行扫描周期确定的情况下,留给行显示的时间就太少了,以致影响到LED的亮度。

    解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题,可以采用重叠处理的方法。即在显示本行各列数据的同时,传送下一行的列数据。为了达到重叠处理的目的,列数据的显示就需要具有锁存功能。经过上述分析,可以归纳出列驱动器电路应具备的主要功能。对于列数据准备来说,它应能实现串人并出的移位功能;对于列数据显示来说,应具有并行锁存的功能。这样,本行已准备好的数据打入并行锁存器进行显示时,串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据,而不会影响本行的显示。

硬件电路大致上可以分成单片机系统及外围电路、列驱动电路和行驱动电路三部分

单片机系统及外围电路:

    单片机采用89C51或其兼容系列的芯片,采用24MHz或更高频率的晶振,以获得较高的刷新频率,使显示更稳定。单片机的串口与列驱动器相连,用来送显示数据。P1口低4位与行驱动器相连,送出行选信号;P1.5~P1.7口则用来发送控制信号。PO和P2口空着,在有必要时可以扩展系统的ROM和RAM。

列驱动电路:

    列驱动电路由集成电路74HC595构成。它具有一个8位串人并出的移位寄存器和一个8位输出锁存器的结构,而且移位寄存器和输出锁存器的控制是各自独立的,可以实现在显示本行各列数据的同时,传送下一行的列数据,即达到重叠处理的目的。

    它的输入侧有8个串行移位寄存器,每个移位寄存器的输出都连接一个输出锁存器。引脚SI是串行数据的输入端。引脚SCK是移位寄存器的移位时钟脉冲,在其上升沿发生移位,并将SI的下一个数据打人最低位。移位后的各位信号出现在各移位寄存器的输出端,也就是输出锁存器的输入端。RCK是输出锁存器的打人信号,其上升沿将移位寄存器的输出打人到输出锁存器。引脚G是输出三态门的开放信号,只有当其为低时锁存器的输出才开放,否则为高阻态。SCLR信号是移位寄存器的靖0输入端,当其为低时移位寄存器的输出全部为o。由于SCK和RCK两个信号是互相独立的,所以能够做到输人串行移位与输出锁存互不干扰。芯片的输出端为QA~QH.最高位QH可作为多片74HC595级联应用时,向上一级的级联输出。但因QH受输出锁存器打人控制,所以还从输出锁存器前引出了QH’,作为与移位寄存器完全同步的级联输出。

行驱动电路:

    单片机P1口低4位输出的行号经4/16线译码器74LSl54译码后生成1 6条行选通信号线,再经过驱动器驱动对应的行线。一条行线上要带动16列的LED进行显示,按每一LED器件20 mA电流计算,16个LED同时发光时,需要320 mA电流,选用三极管8550作为驱动管可满足要求。

系统程序的设计

    显示屏软件的主要功能是向屏体提供显示数据,并产生各种控制信号,使屏幕按设计的要求显示。根据软件分层次设计的原理,可把显示屏的软件系统分成两大层:第一层是底层的显示驱动程序,第二层是上层的系统应用程序。显示驱动程序负责向屏体送显示数据,并负责产生行扫描信号和其它控制信号,配合完成LED显示屏的扫描显示工作。显示驱动程序由定时器T0中断程序实现。系统应用程序完成系统环境设置(初始化)、显示效果处理等工作,由主程序来实现。

    从有利于实现较复杂的算法(显示效果处理)和有利于程序结构化考虑,显示屏程序适宜采用c语言编写。

显示驱动程序:

    显示驱动程序在进人中断后首先要对定时器T0重新赋初值,以保证显示屏刷新率的稳定,1/16扫描显示屏的刷新率(帧频)计算公式如下:
刷新率(帧频)=1/16×T0溢出率=1/16×fosc/12(65536—to) 其中fosc为晶振频率,to为定时器T0初值(工作在16位定时器模式)。

     然后显示驱动程序查询当前燃亮的行号,从显示缓存区内读取下一行的显示数据,并通过串口发送给移位寄存器。为消除在切换行显示数据的时候产生拖尾现象,驱动程序先要关闭显示屏,即消隐,等显示数据打人输出锁存器并锁存,然后再输出新的行号,重新打开显示。

图7.4 显示驱动程序流程图



系统主程序:

    系统主程序开始以后,首先是对系统环境初始化,包括设置串口、定时器、中断和端口;然后向上滚动显示“单片机是工业中最基础的运用......”。由于单片机没有停机指令,所以可以设置系统程序不断地循环执行上述显示效果。

装配图片

以下是部分源程序,不完整,仅供参考,这是完整的资料

; **********************************
; * *
; * 单个16*16点阵电子屏字符显示器 *
; * AT89C52 12MHZ晶振 *
; **********************************
;显示字用查表法,不占内存,字符用16*16共阳LED点阵,
;效果:向上滚动显示19个字,再重复循环。
;R1:查表偏址寄存器,B:查表首址,R2:扫描地址(从00-0FH)。
;R3:滚动显示时控制移动速度,单字显示可控制静止显示的时间。
;************;
;中断入口程序;
;************;
;
ORG 0000H
LJMP START
ORG 0003H
RETI
ORG 000BH
LJMP INTT0
ORG 0013H
RETI
ORG 001BH
RETI
ORG 0023H
RETI
ORG 002BH
RETI
;
;************;
; 初始化程序 ;
;************;
;
;
;************;
; 主程序 ;
;************;
;
START: MOV 20H,#00H ;清标志,00H为第16行开始扫描标志,01为1帧扫描结束标志
MOV A,#0FFH ;端口初始化
MOV P1,A
MOV P2,A
MOV P3,A
MOV P0,A
CLR P1.6 ;串行寄存器打入输出端控制位
MOV TMOD,#01H ;使用T0作16位定时器,行扫描用。
MOV TH0,#0FCH ;1ms初值(12MHZ)
MOV TL0,#18H
MOV SCON,#00H ;串口0方式传送显示字节
MOV IE,#82H ;T0中断允许,总中断允许
MOV SP,#70H
MAIN: LCALL DIS1 ;显示准备,黑屏,1.5秒
MOV DPTR,#TAB
LCALL MOVDISP ;向上滚动显示一页(8个字)
INC DPH
LCALL MOVDISP ;向上滚动显示一页(8个字)
INC DPH
LCALL MOVDISP ;向上滚动显示一页(8个字)
AJMP MAIN
;
;
;********************;
; 多字滚动显示子程序 ;
;********************;
;每次8个字,入口时定义好DPTR值
;
MOVDISP: MOV B,#00H ;向上移动显示,查表偏址暂存(从00开始)
DISLOOP: MOV R3,#07H ;移动速度
DISMOV: MOV R2,#00H ;第0行开始
MOV R1,B ;
SETB TR0 ;开扫描(每次一帧)
WAITMOV: JBC 01H,DISMOV1 ;标志为1扫描一帧结束(16毫秒为1帧,每行1毫秒)
AJMP WAITMOV
DISMOV1: DJNZ R3,DISMOV ;1帧重复显示(控制移动速度)
INC B ;显示字的下一行(每行2字节)
INC B ;
MOV A,R1 ;R1为0,8个字显示完
JZ MOVOUT ;
AJMP DISLOOP ;
MOVOUT: RET ;移动显示结束
;
;
;*****************;
; 单字显示子程序 ;
;*****************;
;显示表中某个字
DIS1: MOV R3,#5AH ;静止显示时间控制(16MS*#=1.6秒)
DIS11: MOV R2,#00H ;一帧扫描初始值(行地址从00-0FH)
MOV DPTR,#TAB ;取表首址
MOV R1,#00H ;查表偏址(显示第一个字)
SETB TR0 ;开扫描(每次一帧)
WAIT11: JBC 01H,DIS111 ;为1,扫描一帧结束
AJMP WAIT11
DIS111: DJNZ R3,DIS11
RET
;
;
;************;
; 扫描程序 ;
;************;
;注意省略了一部分
;***************;
; 扫描文字表 ;
;***************;
;
TAB: DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH ;黑屏
DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH
DB 0F7H,0DFH,0F9H,0CFH,0FBH,0BFH,0C0H,007H,0DEH,0F7H,0C0H,007H,0DEH,0F7H,0DEH,0F7H ;-- 文字: 单 --
DB 0C0H,007H,0DEH,0F7H,0FEH,0FFH,000H,001H,0FEH,0FFH,0FEH,0FFH,0FEH,0FFH,0FEH,0FFH
DB 0FFH,0BFH,0EFH,0BFH,0EFH,0BFH,0EFH,0BBH,0E0H,001H,0EFH,0FFH,0EFH,0FFH,0EFH,0FFH ;-- 文字: 片 --
DB 0E0H,00FH,0EFH,0EFH,0EFH,0EFH,0EFH,0EFH,0DFH,0EFH,0DFH,0EFH,0BFH,0EFH,07FH,0EFH
DB 0EFH,0FFH,0EFH,007H,0EFH,077H,001H,077H,0EFH,077H,0EFH,077H,0C7H,077H,0CBH,077H ;-- 文字: 机 --
DB 0ABH,077H,0AFH,077H,06EH,0F7H,0EEH,0F5H,0EDH,0F5H,0EDH,0F5H,0EBH,0F9H,0EFH,0FFH
DB 0FFH,0FFH,0F0H,00FH,0F7H,0EFH,0F0H,00FH,0F7H,0EFH,0F0H,00FH,0FFH,0FFH,000H,001H ;-- 文字: 是 --
DB 0FEH,0FFH,0F6H,0FFH,0F6H,007H,0F6H,0FFH,0EAH,0FFH,0DCH,0FFH,0BFH,001H,0FFH,0FFH
DB 0FFH,0FFH,0C0H,003H,0FEH,0FFH,0FEH,0FFH,0FEH,0FFH,0FEH,0FFH,0FEH,0FFH,0FEH,0FFH ;-- 文字: 工 --
DB 0FEH,0FFH,0FEH,0FFH,0FEH,0FFH,0FEH,0FFH,0FEH,0FFH,000H,001H,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH
DB 0FBH,0BFH,0FBH,0BFH,0FBH,0BFH,0FBH,0BBH,0BBH,0B9H,0DBH,0B3H,0DBH,0B7H,0EBH,0AFH ;-- 文字: 业 --
DB 0E3H,0AFH,0EBH,09FH,0FBH,0BFH,0FBH,0BFH,0FBH,0BBH,000H,001H,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH
DB 0FEH,0FFH,0FEH,0FFH,0DEH,0F7H,0C0H,003H,0DEH,0F7H,0DEH,0F7H,0DEH,0F7H,0DEH,0F7H ;-- 文字: 中 --
DB 0DEH,0F7H,0C0H,007H,0DEH,0F7H,0FEH,0FFH,0FEH,0FFH,0FEH,0FFH,0FEH,0FFH,0FEH,0FFH
;
DB 0FEH,0FFH,0FEH,0FFH,0DEH,0F7H,0C0H,003H,0DEH,0F7H,0DEH,0F7H,0DEH,0F7H,0DEH,0F7H ;-- 文字: 中 --
DB 0DEH,0F7H,0C0H,007H,0DEH,0F7H,0FEH,0FFH,0FEH,0FFH,0FEH,0FFH,0FEH,0FFH,0FEH,0FFH
DB 0E0H,00FH,0EFH,0EFH,0E0H,00FH,0EFH,0EFH,0E0H,00FH,0FFH,0FFH,000H,001H,0DDH,0FFH ;-- 文字: 最 --
DB 0C1H,003H,0DDH,077H,0C1H,0AFH,0DCH,0DFH,0C1H,0AFH,01DH,071H,0FCH,0FBH,0FDH,0FFH
DB 0F7H,0DFH,0F7H,0DFH,080H,003H,0F7H,0DFH,0F0H,01FH,0F7H,0DFH,0F0H,01FH,0F7H,0DFH ;-- 文字: 基 --
DB 000H,001H,0F7H,0DFH,0EEH,0E7H,0C0H,011H,03EH,0FBH,0FEH,0FFH,080H,003H,0FFH,0FFH
DB 0FEH,0FFH,0FEH,0FFH,0FEH,0FFH,000H,001H,0FCH,07FH,0FCH,0BFH,0FAH,0BFH,0FAH,0DFH ;-- 文字: 本 --
DB 0F6H,0EFH,0EEH,0E7H,0D0H,011H,03EH,0FBH,0FEH,0FFH,0FEH,0FFH,0FEH,0FFH,0FFH,0FFH
DB 0EFH,07FH,0EFH,07FH,0DFH,07FH,083H,003H,0BAH,0FBH,0BAH,0FBH,0B9H,0FBH,083H,07BH ;-- 文字: 的 --
DB 0BBH,0BBH,0BBH,09BH,0BBH,0DBH,0BBH,0FBH,083H,0FBH,0BBH,0D7H,0BFH,0EFH,0FFH,0FFH
DB 0FEH,0FFH,0FFH,07FH,0C0H,003H,0DFH,0FFH,0DDH,0FFH,0DEH,0F7H,0CFH,073H,0D7H,037H ;-- 文字: 应 --
DB 0DBH,06FH,0DBH,06FH,0D9H,0DFH,0BBH,0DFH,0BFH,0BFH,0A0H,001H,07FH,0FFH,0FFH,0FFH
DB 0FFH,0FFH,0E0H,003H,0EFH,07BH,0EFH,07BH,0EFH,07BH,0E0H,003H,0EFH,07BH,0EFH,07BH ;-- 文字: 用 --
DB 0EFH,07BH,0E0H,003H,0EFH,07BH,0EFH,07BH,0DFH,07BH,0DFH,07BH,0BFH,06BH,07FH,077H
DB 0FDH,0FFH,0FEH,0FFH,0FFH,07FH,000H,001H,0FDH,0FFH,0FDH,0FFH,0FCH,00FH,0FDH,0EFH ;-- 文字: 方 --
DB 0FBH,0EFH,0FBH,0EFH,0F7H,0EFH,0F7H,0EFH,0EFH,0EFH,0DFH,06FH,03FH,09FH,0FFH,0FFH
;
DB 0FDH,0FFH,0FEH,0FFH,0FFH,07FH,000H,001H,0FDH,0FFH,0FDH,0FFH,0FCH,00FH,0FDH,0EFH ;-- 文字: 方 --
DB 0FBH,0EFH,0FBH,0EFH,0F7H,0EFH,0F7H,0EFH,0EFH,0EFH,0DFH,06FH,03FH,09FH,0FFH,0FFH
DB 0FFH,05FH,0FFH,067H,0FFH,06FH,080H,003H,0FFH,07FH,0FFH,07FH,0FFH,07FH,0C1H,07FH ;-- 文字: 式 --
DB 0F7H,0BFH,0F7H,0BFH,0F7H,0BFH,0F4H,0DFH,0E3H,0DDH,08FH,0EDH,0DFH,0F5H,0FFH,0FBH
DB 0F9H,0BFH,0C7H,0AFH,0F7H,0B7H,0F7H,0B7H,0F7H,0BFH,000H,001H,0F7H,0BFH,0F7H,0B7H ;-- 文字: 我 --
DB 0F1H,0D7H,0C7H,0CFH,037H,0DFH,0F7H,0AFH,0F6H,06DH,0F7H,0F5H,0D7H,0F9H,0EFH,0FDH
DB 0FFH,007H,0C0H,06FH,0EDH,0EFH,0F6H,0DFH,0C0H,001H,0DDH,0FDH,0BDH,0FFH,0C0H,003H ;-- 文字: 爱 --
DB 0FBH,0FFH,0F8H,00FH,0F3H,0DFH,0F4H,0BFH,0EFH,03FH,09CH,0CFH,073H,0F1H,0CFH,0FBH
DB 0F7H,0DFH,0F9H,0CFH,0FBH,0BFH,0C0H,007H,0DEH,0F7H,0C0H,007H,0DEH,0F7H,0DEH,0F7H ;-- 文字: 单 --
DB 0C0H,007H,0DEH,0F7H,0FEH,0FFH,000H,001H,0FEH,0FFH,0FEH,0FFH,0FEH,0FFH,0FEH,0FFH
DB 0FFH,0BFH,0EFH,0BFH,0EFH,0BFH,0EFH,0BBH,0E0H,001H,0EFH,0FFH,0EFH,0FFH,0EFH,0FFH ;-- 文字: 片 --
DB 0E0H,00FH,0EFH,0EFH,0EFH,0EFH,0EFH,0EFH,0DFH,0EFH,0DFH,0EFH,0BFH,0EFH,07FH,0EFH
DB 0EFH,0FFH,0EFH,007H,0EFH,077H,001H,077H,0EFH,077H,0EFH,077H,0C7H,077H,0CBH,077H ;-- 文字: 机 --
DB 0ABH,077H,0AFH,077H,06EH,0F7H,0EEH,0F5H,0EDH,0F5H,0EDH,0F5H,0EBH,0F9H,0EFH,0FFH
DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH ;黑屏
DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH
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END

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