基于单片机的LED点阵屏的研究与设计张波+丁乐[摘要]LED点阵屏诸多优点，在当今社会应用越来越广，市场前景广阔。文章深入研究分析了LED点阵屏的构成及工作原理，以STC15F2K60S2单片机为控制核心，通过两片74HC138芯片构成4线-16译码器进行行控制，通过八片74HC595串接以串入并出方式进行列控制，设计制作出了16×64点阵屏，并指出了点阵屏扩展方法和显示内容更新的方法。实践证明本设计稳定可靠，性价比高，有很高的实用价值。[关键词]点阵屏；扫描；串入并出；动态显示[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2017.15.2901引言LED点阵屏是一种文字符号与简单图形的显示器，具有性价比高、寿命长、亮度高、易于控制、显示灵活多樣、传播距远[1]等许多优点，在现代社会被广泛应用。物流领域、商铺、银行、证券市场、学校、体育馆、车站、码头、公交车、火车等很多地方均能经常见到LED显示屏，且随着社会信息化的进程，LED显示屏应用越来越广。2LED点阵构成及工作原理LED点阵屏内部是由发光二极管构成。以简单的8×8点阵屏为例。8×8点阵屏共有64个发光二极管构成，每行和每列的二极管数目者是8个，每个二极管都位于行和列的交叉处。每行的二极管共阳（或共阴）连接后用一个引脚引出，每列的二极管共阴（或共阳连接后也同样用一个引脚引出。任意一个二极管要点亮，要它所在和行和列信号同时有效才行。8×8点阵屏是一种很简单基础的点阵屏，但用8×8点阵屏可很方便地组成其他类型的点阵屏。比如32×64点阵屏，每行用8个8×8点阵屏，每列用4个8×8点阵屏组合构成即可。要显示一个符号，先分析出点阵上哪些二极管点亮可以显示该符号。行信号控制：显示时选中一行，使要显示的那一行信号有效，其他的行信号无效，这样只有选中的那一行的二极管才有可能被点亮；列信号控制方法：根据选中行需要点亮的二极管，配行行信号控制同进送出列信号，需要点亮的二极管所在的列信号有效，不需要点亮的二极管列信号无效（即不能点亮二极管），这样选中的那一行的需要点亮的二极管就会被点亮。比如要点亮第二行位于第一列和第三列的两个二极管，行信号使第二行的信号有效，其他行信号无效，同时送出列信号，列信信号使第一列和第三列信号有效，其他的列信号无效，这样第二行位于第一列和第三列的两个二极管就被点亮了。选中某一行一小段时间后，接下来选中下一行，同样的方法送出相应的列信号，每行都如此依次显示，最后一行显示完了之后再显示第一行，循环进行。虽然实际上每行是不同时间点亮的，但每行点亮的时间都极短，比如每行点亮2毫秒，加上人眼视觉滞后现象，人们看上去会感觉到需要点亮的二极管时是同时点亮的。每行点亮的时间过长会有闪烁现象，点亮的时间过短亮度会影响发光亮度，所以要恰当控制每行点亮的时间。实现显示内空的移动显示，实际上是把显示的内容移动的方向每移动一列作为新的显示内容按照一定的时间间隔依次显示出来。比如时间间隔1秒显示。要显示的内容显示1秒后，把显示的内容移动一列作为新的显示内容下一秒显示。显示的内容移动一列后行的控制方式不变，列信号控制方式也一样，只是每次送出的内容和前一秒有所区别，是显示内容移动一列后对应的编码。这种显示方式称之为行扫描，也就是任意时间段只有某一行的二极管可能被点亮，列控制是送出该行显示对应的数据。[2]相应地，还有列扫描，控制时行和列的控制方式和行扫描时对调一下。3STC15F2K60S2单片机及其他主要器件介绍单片机种类很多，其中常用的80C51系列单片机都是在Intel公司MCS-51基础上发展起来的。晶宏STC15F2K60S2单片机是其STC15系列单片机中的一种，是新一代的增强型51单片机。[3]STC15单片机主要特点有：增强型51内核，单时钟机器周期，比传统的51单片机快7～12倍；3个可自动重载的16位定时/计数器；两个全双工异步串行口（UART）；3通道PWM/可骗程计数器阵列/捕获/比较单元；60KBFlash程序存储器，1KBFlash数据存储器，2048字节的SRAM；8通信10位ADC；1个高速同步通信端口SPI；最多达42根I/O口线（看类型）；可编程时钟输出功能；集成高可靠的硬件看门狗和上电复位电路；内部集成高精度R/C电路，常温工作时不需要外接...