烟台大学毕业论文（设计）

随着科技的发展，人们已经不能满足于只能简单用作电源通断指示、普通照明用的发光二极管。随着要求的不断升高，更直接更方便的LED显示期间应运而生。如共阴极数码管、电平管、字符管等的外形虽然各不相同，他们的根本原理是相同的，即通过排列不同形状不同颜色的LED，用电路控制不同的点亮方式显示内容。从此，LED产品的应用更加广泛。不论是出租车计价器，投票计数牌、昂贵仪器的显示面板，都可以看到它们的身影。

LED点阵通过将一定数量的发光二极管通过矩阵的形式排列在一起，用类似我们现在的液晶显示器的显示方式显示一定像素内字符或图片。常见的点阵数量有5×7、4×4、8×8、16×16等，可以通过排列组成更大的点阵。

因为采用不同颜色的外壳和制作材料，LED点阵可以显示多种颜色，常见的有红色、蓝色、绿色。通过不同颜色的通断、灰度搭配，可以显示几乎所有我们常见的颜色。这也是近些年来LED被广泛运用的原因之一。

相信在未来，LED照明和现实技术将会得到更大的进步和发展，继而有取代常规大功耗室外现实设备的趋势。

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2 硬件总体设计

2.1 主要设计框图及思路

本设计主要硬件电路框图如图2.1所示。

单串 片口 机 EEPROM 最 小系 电统源 图2.1 硬件电路框图

电路主要可以分为通信、电源、驱动、控制四个部分。其中通信口负责从上位机与

单片机进行数据传输；电源负责给整个电路供电；驱动分为行驱动和列驱动，LED点阵的每一个同名行都有一个行驱动电路，通过逐行扫描的方式动态产生低电平，行驱动芯片一般由译码器担当；列驱动电路通过对字库数据进行锁存、在需要燃亮的列上产生一个高电平，与行驱动产生的低电平形成一个电流通路，使LED发光。

行驱动 LED 点阵模块 列驱动 2.2 所需要芯片及各芯片功能介绍

现将实现本电路所需要的主要芯片及起到作用列举，如表2-1所示：

表2.1 电路中所需要的芯片

器件名称 STC89C51 红色Φ3mmLED点阵 74LS154 74HC595 MAX232 24C256 在电路中起到的作用 主要器件，控制整个电路 显示模块 行驱动芯片 列驱动芯片 通信控制 数据存储 所需要的数量 1 8 1 4 1 1 2.2.1各主要芯片简单介绍

① STC89C52[2]

89C52单片机提供以下标准功能：内部8KB的闪存空间，256字节的内部RAM，32

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个输入输出口，3个16位定时计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。其芯片结构如图2.2所示：

图2.2 89C52的引脚图

② LED点阵

本设计采用的是红色Φ3mmLED 8×8点阵，其内部原理是64个红色发光二极管8行8列分布，并将同名行的行引脚和同名列的列引脚依次相连（如图2.3-a所示），通过在行脚加上一个低电压、列脚接入一个+5V电压而引燃交叉点上的LED（如图2.3-b所示）。

a b

图2.3 LED点阵内部构造及点亮原理

以单色8×8LED点阵为例，背面16条引脚的排列顺序是如图2.3-b所示的。其中引脚上字母a-h依次表示8行的行引脚，引脚上数字1-8依次表示的是从右往左数的8列的列引脚。在使用之前，需要用万用表提前测试好引脚的行列分布。若想自行扩充LED点阵的数量，只需准备若干个相同点阵屏，将所有屏的同名行依次连接、所有同名列依次连接。连接方法如图2.4所示（注：在此处为了连接方便，定义图中LED点阵的左手边引脚从上

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往下依次是1-8行，右手边引脚从上往下依次是1-8列）：

图2.4 扩展LED数量的接法

③ 74LS154

74LS154是4线-12线译码器，其引脚图如图2.5所示：

图2.5 74LS154的引脚图

当其选通端G1和G2均为低电平的时候，可以将地址端A、B、C、D数据的二进制编码在某一个输出端以低电平译出。如：当G1和G2均为低电平，A、B、C、D口的二进制编码为0101（译为十进制为5）时，输出口5将为低电平，其他输出口为高。

④ 75HC595

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