基于单片机串行通信led点阵显示系统设计和实现

《基于单片机串行通信led点阵显示系统设计和实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于单片机串行通信LED点阵显示系统设计和实现　　摘要：本文以16×32LED点阵显示器为例介绍了一种基于单片机串行通信的点阵显示系统的设计与实现方法。该系统利用单片机的串行通信功能，外接移位寄存器，通过级联方式扩大显示屏的尺寸以达到增加显示内容的目的。点阵显示屏可采用逐行（或逐列）动态扫描。单片机选用价格低廉、程序写入方便的AT89S52，使得整个系统维护方便。该系统电路结构简单，仅占用少量I/O口，为系统功能的进一步扩展预留了足够的空间，稍加改进即可作为一个实用的信息发布平台应用于实际生活和工作中。关键词：单片机串行通信L

2、ED点阵显示系统设计实现中图分类号：TN873文献标识码：A文章编号：1007-9416（2013）05-0030-01引言5随着电子信息技术的飞速发展，LED点阵显示屏已成为当今社会一种常见的信息发布平台。LED点阵显示系统因其功耗低、亮度高、显示效果醒目、性能稳定、使用寿命长、易小型化、方便拼装等一系列优点，近几年来得到了迅猛的发展并获得广泛的应用。从机场、车站、码头到银行、邮局、商场、体育馆等各种需要发布信息的公共场所，甚至街头巷尾各种大大小小的门面招牌，几乎到处可见LED点阵显示屏的身影。1预备知识LED即发光二极管，

3、它是一种电致发光的半导体电子元件，其发光原理是PN结正向导通时电子与空穴复合幅射出可见光，可作为显示器件使用。LED点阵显示屏是由很多个LED构成，一个8×8LED点阵显示模块是由64只LED按照8行8列的阵列方式组成，同一行上的LED共阴极，同一列上LED共阳极，从而引出8根行线8根列线。将若干个8×8LED点阵显示模块拼装在一起，把同一行的行线连在一起，再把同一列的列线连在一起，就可以组成规模更大的点阵显示屏。通过编程控制点亮其中某些LED、熄灭其余的LED，点亮的LED就可以显示各种字符、数字和汉字，甚或图形图像。2设计

4、背景当LED点阵显示屏扩大规模时，其行列线必然很多，如果直接与单片机I/O口相连，将导致I/O口不够用，加之由于单片机I/O口内部结构的原因，其输出电流较小，不足以直接驱动LED发光，故LED点阵显示屏不适合与单片机直接相连。3总体设计方案5本设计方案建立在单片机串行通信的基础上，通过移位寄存器级联的方式扩大显示屏的尺寸以达到增加显示内容的目的，仅占用少量I/O口，当显示屏进一步扩容时只需按类似的连接方法级联电路即可，并不增加I/O口的使用数量，为系统功能的进一步扩展预留了足够的空间。众所周知，除了4个并行I/O口以外，单片机

5、还有一个功能强大、可编程控制的全双工串行口，用于和外设之间串行通信。串行通信的最大优点在于通信线路简单，节省I/O口线，从而降低通信线路成本，唯一缺点是通信速度不如并行通信方式快。该串行口有四种工作方式，尤以方式0最为简单，只需一根时钟信号线、一根数据线即可实现通信。当串行口工作在方式0时，为8位移位寄存器同步通信方式，通过外接移位寄存器，可达到扩展并行I/O口的目的。4硬件设计（1）主控制器的选择。在本设计方案中，主控制器采用Atmel公司的AT89S52单片机，它是一款低功耗、高性能的8位单片机，具有较高的性价比，其指令系

6、统、引脚功能及片内硬件资源与MCS-51单片机产品完全兼容；片内含8KBFlashROM和256字节的RAM，适于存放大量字模数据及数据处理的需要；关键是它所支持的ISP（在系统可编程）功能使得程序写入方便，无需专门的编程器，5降低了系统开发的复杂度，节约了开发成本。（2）驱动及接口电路的设计。由于在本设计方案中要充分利用单片机的串行通信节约I/O口资源，并使串行口工作在方式0，以达到扩展I/O口的目的。此时需在串行口上外接移位寄存器，移位寄存器同时又作为驱动电路，驱动LED点阵显示器工作。此时，单片机的P3.0（RXD）引脚

7、作为数据输出端，接移位寄存器的串行数据输入端，P3.1（TXD）引脚作为移位脉冲输出端，接移位寄存器的移位脉冲输入端。本设计中的移位寄存器采用74HC595，它是一款漏极开路输出的8位移位寄存器，输出端具有可控的三态输出锁存功能，不仅能实现串行输入并行输出功能，亦能串行输出到下一级级联芯片，其输出电流可达35mA，足以驱动LED发光。和其他具有相同逻辑功能的同类电路相比较，其主要优点是具有数据存储功能，在其内部数据移位的过程中可使输出端数据保持不变，这特别适用于串行通信速度较慢的场合，使LED不致发生闪烁现象。（3）显示电路及

8、其与驱动电路的接口设计。在本设计方案中，以16×32LED点阵显示器为例，将8块8×85LED点阵显示模块按照上下各四块的方式拼装成16×32点阵显示屏，将同一行上的行线连在一起，引出16根行线；将同一列的列线连在一起，引出32根列线。利用四个74HC595控制LED点阵显示