AT89S52单片机对LED点阵显示屏的控制设计

第一章 概述

LED点阵显示屏是通过PC机将要显示的汉字字模提取出来，并发送给单片机，然后显示在点阵屏上，主要适用于室内外汉字显示。

第二章 硬件设计

2.1 主要器件介绍

LED 点阵显示屏是由20 个8*8 的LED 点阵块组成，形成16*80 矩形点阵，以Atmel 公司的AT89S52单片机为控制核心。显示屏的其他主要硬件有：①带锁存输出的8位移位寄存器74HC595，作为LED的列线驱动输入;②三八译码器74LS138，作为LED行线的译码选择;③三极管C9012，连接两个三八译码器的十六个输出端，作为开关使用，驱动LED的行线。

2.2 主要器件详细连接说明

Atmel的AT89S52芯片相关器件连接的接脚如下：P00-P03连接3-8译码器的输入口A，B，C，~G2A

P20-P23连接74HC595的输入口RCK， SI，SCK，SCLR

三八译码器74LS138的16 个输出端连接16 个C9012的三极管的基极B，发射极E 连接16 个行线控制端，集电极C连接到GND。

点阵的80 列数据线驱动由10 片74HC595 级联组成，前一片74HC595 的Q’H 引脚连接

下一片的SI引脚，各片的RCK、SCK、SCLR 分别并联。

2.3 LED点阵块

8*8的LED点阵为单色行共阳模块，单点的工作电压为正向（Vf）=1.8 v ，正向电流（IF）= 8-10 mA 。静态点亮器件时（64 点全亮）总电流为640mA，总电压为1.8 v，总功率为1.15W。动态时取决于扫描频率（1/8或1/16秒），单点瞬间电流可达80-160 mA。16*16点阵静态时16*16*10mA，动态时单点电流80-160mA。

接线方式：

当某一行线打高时，某一列线为低时，其行列交叉的点就被点亮;

某一列线为高时，其行列交叉的点为暗;

当某一行线打低时，无论列线如何，对应这一行的点全部暗。

列线：13—20控制点阵的列接低电平

行线：1-4 21-24控制点阵的行接高电平

2.4 AT89S52

（1）P0.0【39 脚】，P0.1【38 脚】，P0.2【37 脚】，P0.3【36 脚】接两片3-8译码器的A，B，C和第一片的~G2A 与第二片的G1，用来选择LED的行线

（2） P2.0【21 脚】：接74HC595的RCK脚。

P2.1【22 脚】：接74HC595的SCK脚。

P2.2【23 脚】：接74HC595的SI脚。

P2.3【24 脚】：接74HC595的SCLR脚。

（3） 其他

VCC 【40 脚】：接电源

EA/VPP【31 脚】：接电源

RST 【9脚】：复位脚。过10K电阻接GND，过10uF的电容C3接VCC;复位按钮接到电容C2两端。

2.5 移位寄存器74HC595

74HC595是带锁存输出的8位移位寄存器，其管脚见下图，其中SI是串行数据的输入端;

VCC、GND分别为电源和地;RCK是存储寄存器的输入时钟，SCK是移位寄存器的输入时钟，SCLR是移位寄存器的输入清除，Q’H是串入数据的输出，G是对输入数据的输出使能控制，QA~QH串入数据的并行输出。从SI口输入的数据在移

位寄存器的SCK脚上升沿的作用下输入到74HC595中，在RCK脚的上升沿作用下将输入的数据锁存在74HC595中，当G为低电平时时，数据并行输出。SCLR为移位寄存器的输入清除端。

74HC595与AT89S52的连接：SI【14脚】，SCK【11脚】，RCK【12脚】， SCLR【10脚】分别接到AT89S52的P2.2【23脚】，P2.1【22脚】，P2.0【21脚】，P2.3【24脚】上。

其他脚连接：OE【13脚】接地，使其始终输出;

Q’H【9脚】是连接下一片74HC595的SI脚;QA，QB到QH分别连接到LED点阵的1至8列的列线脚上。

2.6 三八译码器74LS138

图所示的是将两片74LS138译码器扩展为4线-16线译码器的连接图。其接线特点为：将四个输入信号~G2A，C，B，A中的低三位C，B，A同时接至两个芯片的地址输入端。输入信号的最高位~G2A接至两个芯片的使能端，使两个芯片不能同时工作。~G2A，C，B，A作为地址输入变量构成二进制代码，Y0~Y7、Y0~Y7作为输入信号，每个输出表示一个二进制代码的含义，即能实现4线-16线译码器的功能。

第三章 软件设计

3.1 单片机的程序设计

单片机在LED点阵显示系统中主要负责数据的接收、存储和扫描显示LED点阵屏三大主要功能。

/***************************************************************************************************

* Name： khldragon

* Date： 09/12/2009

* Description： This program controls 16*80LED and implements dynamic scan.

****************************************************************************************************/

#include

#include

#define CONIO P0 //行选信号

#define NUMOFWORDS （6） //显示的字数

#define SPEED （30） //扫描周期 SPEED越大，扫描越慢;

#define MAXWORDS （5） //屏幕最大固定显示字数

#define BLANK （4） //填充空数

#define MAXROW （16） //最大行数

static sbit OE = P0^4; //控制74LS138，低电平有效

static sbit RCK = P2^0; // 上升沿时数据输出

static sbit SCK = P2^1; //上升沿时数据移位

static sbit SI = P2^2; //74hc595串行输入

static sbit SCLK = P2^3; //低电平移位寄存器清零，通常接VCC

static void send_in（unsigned char Data）; //串行数据输入

static void send_out（void）; //并行数据输出

static unsigned int row = 0; //行选信号

static int j = 0;

static int k = 0;

static int m = 0;

static int s = 0; //与SPEED匹配

static int count = 0; //当为5时达到最大字数MAX

const static unsigned char code zimo［］［32］={

{0x20，0x08，0x13，0xFC，0x12，0x08，0x02，0x08，0xFE，0x08，0x0A，0x08，0x12，0x08，0x3B，0xF8，

0x56，0xA8，0x90，0xA0，0x10，0xA0，0x11，0x20，0x11，0x22，0x12，0x22，0x14，0x1E，0x18，0x00}，//祝

{0x00，0x80，0x20，0x80，0x20，0x80，0x20，0x80，0x20，0x88，0x24，0x98，0x3E，0xA0，0x20，0xC0，

0x20，0x80，0x20，0x80，0x20，0x80，0x20，0x82，0x26，0x82，0x38，0x82，0x60，0x7E，0x00，0x00}，//比

{0x01，0x00，0x7F，0xFE，0x44，0x42，0x9F，0xF4，0x04，0x40，0x1F，0xF0，0x04，0x40，0x7F，0xFC，

0x08，0x20，0x1F，0xF0，0x28，0x2E，0xC9，0x24，0x09，0x20，0x01，0x00，0x06，0xC0，0x18，0x30}，//赛

{0x00，0x80，0x00，0xA0，0x00，0x90，0x3F，0xFC，0x20，0x80，0x20，0x80，0x20，0x84，0x3E，0x44，

0x22，0x48，0x22，0x48，0x22，0x30，0x2A，0x20，0x24，0x62，0x40，0x92，0x81，0x0A，0x00，0x06}，//成

{0x00，0x80，0x00，0x80，0x08，0x80，0xFC，0x80，0x10，0x84，0x17，0xFE，0x10，0x84，0x10，0x84，

0x10，0x84，0x10，0x84，0x1D，0x04，0xF1，0x04，0x41，0x04，0x02，0x44，0x04，0x28，0x08，0x10}，//功

{0x00，0x00，0x01，0x80，0x03，0xC0，0x03，0xC0，0x03，0xC0，0x03，0xC0，0x03，0xC0，0x01，0x80，

0x01，0x80，0x01，0x80，0x00，0x00，0x01，0x80，0x03，0xC0，0x01，0x80，0x00，0x00，0x00，0x00}，//！

};

void main（）

{

//初始化引脚

CONIO = 0X00;

P2 = 0X08;

/**********************************动态扫描左移显示不限字数***************************************/

while（1）

{

for（k = 0; k 《 NUMOFWORDS; k++）

{//扫描NUMOFWRODS遍

for（s = 0; s 《 SPEED; s++）

{

for（row = 0; row 《 MAXROW; row++）

{

count = 0;

//将要显示的字，送入74HC595的SI端，即单片机的P2^2引脚

for（j = k; j 》= 0; j--）

{

count++;

if（count 》 MAXWORDS）

break;

send_in（zimo［j］［2*row+1］）;

send_in（zimo［j］［2*row］）;

}

//填充空白

for（m = BLANK-k; m 》 0; m--）

{

send_in（0）;

send_in（0）;

}

send_out（）;

CONIO=row;

}

}

}

//下面程序逻辑同上，只是换下位置

for（k = 1; k 《= MAXWORDS; k++）

{

for（s = 0; s 《 SPEED; s++）

{

for（row = 0; row 《 MAXROW; row++）

{

for（m = k; m 》 0; m--）

{

send_in（0）;

send_in（0）;

}

for（j = 1; j 《= MAXWORDS - k; j++）

{

send_in（zimo［NUMOFWORDS-j］［2*row+1］）;

send_in（zimo［NUMOFWORDS-j］［2*row］）;

}

send_out（）;

CONIO=row;

}

}

}

}

}

/*****************************************************************

** 函数名：void send_in（unsigned char data）

** 输　入：unsigned char data

** 输　出： void

** 功能描述： send data to 74hc595

** 全局变量： SCK SI

** 调用模块：main（）

** 作　者：khldragon

** 日　期：09/12/2009

** 版本version1.0

****************************************************************/

void send_in（unsigned char data）

{

unsigned char i;

for（i = 0; i 《 8; i++）

{ //循环8次，刚好移完8位

SCK = 0; //先将移位寄存器控制引脚置为低

SI = Data & 0x01; //取数据的最低位，form： little endian

Data 》》= 1; //将数据的次高位移到最高位

SCK = 1; //再置为高，产生移位时钟上升沿，上升沿时数据寄存器的数据移位

_nop_（）;

}

}

/*****************************************************************

** 函数名：void send_out（void）

** 输　入：void

** 输　出： void

** 功能描述： send data to led

** 全局变量： RCK

** 调用模块：main（）

** 作　者：khldragon

** 日　期：09/12/2009

** 版本version1.0

****************************************************************/

void send_out（void）

{

RCK = 0; //先将存储寄存器引脚置为低

_nop_（）;

_nop_（）;

RCK = 1; //再置为高，产生移位时钟上升沿，上升沿时移位寄存器的数据进入数据存储寄存器，更新显示数据。

_nop_（）;

_nop_（）;

RCK = 0; //先将存储寄存器引脚置为低

}