基于单片机实现的1616点阵设计.pdf

16点阵设计

一设计内容及设计要求

1、设计内容

显示屏为16×16点阵（由四块8×点阵模块组成），可显示各种图文。

2、设计要求

设计一个室内用16ｘ16的点阵LED图文显示屏，要求在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充

足，可显示图形和文字，显示图形和文字应稳定、清晰无串扰。

二设计方案

列驱动器

电源

单

片

机行

驱

LED显示点阵

动

器

图1显示屏电路框图

1、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的位

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。16ｘ16的点阵共有256个发光二极管，显然单片机没有这么多的端口，

如果我采用锁存器来扩展端口，按8位的锁存器来计算，16ｘ16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16ｘ16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几乎都不采用这种设计，而

采用另外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）

的同名列共用一套驱动器。具体就16ｘ16的点阵来说，把所有同1行的发光管的阳极连在一起，

把所有同1列的发光管的阴极连在一起（共阳极的接法），先送出对应第一行发光管亮灭的数据并

锁存，然后选通第1行使其燃亮一定时间，然后熄灭；再送出第二行的数据并锁存，然后选通第2

行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；以此类推，第16行之后，又重新燃亮第1行，反复轮回。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，就能够看到显示屏上稳定的

图形了。

采用扫描方式进行显示时，每一行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个驱动器。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

输可以采用并列方式或串行方式。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，并列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以传输到位之后，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所存功

能。经过上述分析，就可以归纳出列驱动器电路应具有的功能。对于列数据准备来说，它应能实现

串入并处的移位功能；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。

三硬件系统设计

1、单片机采用AT89S52或其兼容系列芯片，采用24MHZ或更高频率晶振，以获得较高的刷新频率，

时期显示更稳定。单片机的串口与列驱动器相连，用来显示数据。原理图采用分模块划分，分别画

出每个最小系统的电路图。16ｘ16的点阵显示屏的硬件原理图如图2所示

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