LED动态扫描显示器接口及程序设计与实现
项目设计方案
1.1 LED动态扫描显示器接口及程序设计背景
LED的发展惠及大型商场、码头、车站、地铁站以及各类办事窗口等越来越多的 场所需要用 LED 点阵显示图形和汉字。LED已成为一个快速发展的新兴产业，市场空间巨大，前景广阔。LED 点阵设计主要应用于显示屏，它是利用发光二极管点阵模块或 像素单元组成的平面式显示屏幕。由于它具有发光效率高、使用寿命长、 组态灵活、色彩丰富以及对室室外环境适应能力强等优点，随着信息产业的高速发展，LED 显示作为信息传播的一种重要手段，已广泛应用于室外需要进行服务 容和服务宗旨宣传的公众场所，例如户外公共场所广告宣传、机场 车站旅客引导信息、公交车辆报站系统、证券与银行信息显示、餐馆报 价信息豆示、高速公路可变情报板、楼宇灯饰、体育馆比赛转 播、交通信号灯、景观照明等。已然LED 显示已成为城市量化、现代化和信息化的一个重要标志。自二十世纪 80 年代后期开始，随着LED 制造技术的不断完善，在国外得到了广泛的 应用。在我国改革开放之后，特别是进入90 年代国民经济高速增长，对 公众场合发布信息的需求日益强烈，LED 显示屏的 出现的时机正好适应了这 一 市场形势，所以在 LED 显示屏的设计、制造技术与应用水平上都得到了迅 速的提高和发展。LED 显示屏经历了从单色、双色图文显示屏，到图像显示的发展过程。
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1.2 LED动态扫描
LED数码管动态扫描：
说到动态扫描，一般都是两个以上的数码管联合使用，数据线每次只为一个数码管服务，更换服务的LED数码管，数字也相应变化，然后利用人类眼睛的“视觉暂留”原理，让看的人误以为是每个数码管都是同时点亮的。其实数码管都是一个一个亮过去的，每个数码管显示它该现实的数字，中间只间隔十毫秒，由于断电的那几毫秒数码管有余晖，人类眼晶看上去好像所有排数码管都是亮的。
1.2.1 LED显示控制技术状况
LED显示屏的控制系统包括输入接口电路、信号控制、转换和数字化处理电路和输出接口电路等等，牵扯到的具体专 业技术有很多，最关键技术包括串行传输与并行传输技术、动态 扫描与静态锁存技术、远程控制和自动检测技术等。
串行传输与并行传输技术 LED 显示屏的数据传输方式主要有串行和并行两种。日前普遍采用串行控制技 术，显示屏每个单元部的不同驱动电路和各级单元之间，每个时钟仅传送一位数 据。采用这种方式的驱动 I C 种类较多，不同显示单元之间的联线较少，可减少显示 3 基于单片机的 LED 电阵显示 单元的数据传输驱动元件，所以增加了整个系统的可靠性 及性价比，具体工程实施也较 为容易。
1.2.2 LED动态扫描原理
数码管动态显示介面是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划\\的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位元选通控制电路，位元选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是
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那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位元选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位元就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。
透过分时轮流控制各个LED数码管的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位元数码管的点亮时间为1ms到2ms，LED数码管动态显示就是一个一个地轮流点亮各个数码管，对于每一个LED数码管来说，每隔一段时间就点亮一次，由于人的“视觉暂留”现象及发光二极体的“余辉效应”， 采用循环扫描的方式，分时轮流选各数码管的公共端，使数码管轮流导通显示。当扫描速度达到一定程度时，人眼就分辨不出来了。尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的 速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，认为各数码管是同时发光的。尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示资料，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示 是一样的，如果LED数码 管的位数不大于8位时，只需两个8位I／O口，能够节省大量的I/O口，而且功耗更低。
LED动态扫描前景应用
LED 显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕。 它具 有发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对室外环境适应能力强等优 点。LED 显示屏经历了从单色，双色图文显示屏到现在的全彩色视频显示屏的发 展过程，自 20 世纪八十年代开始，LED 显示屏的应用领域已经遍布交通、电信、教 育、证券、广告宣传等各方面。主要用于楼体墙面，广告壁牌、高档的DISCO、酒吧、夜总会、高档会所的广告牌等。特别适合应用于广告牌背景、立交桥、河、湖护栏、建筑物轮廓等大型动感光带之中，可产生彩虹般绚丽的效果。并广泛的应用于公交汽车，码头，商店，学校和银行等公共场合的信息发布和广 告宣传。用护栏管装饰建筑物的轮廓，可以起到突出美彩亮化建筑物的效果。依然证明，它已经成为照明产品中的一只奇花，开放在动感我们都市。
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1.3 LED动态扫描设计方案
总体方案论证与设计 本系统采用STC89C52单片机为本LED 数码管的控制核心部分，系统主要包括 LED 驱动模块、 数据存储模块、PC 机通信模块等。下面对各模块的设计逐一进行论证比较。 1.3.1 LED驱动模块
方案1：采用静态锁存方式，将每一个 LED 发光管的一端接至单片机的一个 I/ O口，另一端通过电阻接电源。这种方法可以直接驱动 LED，原理简单，驱动能力强， LED数码管的亮度也可以通过限流电阻调节，非常方便，但此种方法太浪费单片机的 I/ O 口， 比较适合于较小的系统。
方案2： 采用动态扫描方式， 通过三极管驱动并联在一起的 LED 发光管的一端(共 阴或共 阴阳2 端)，LED 发光管的另一脚接通用 I/O 口，控制其亮灭。该方法能驱动较多 的 LED，控制方式较灵活，而且节省单片机的资源。
比较上述两种方案，系统设计中采用方案2。
1.3.2 数据存储模块 MCS-51单片机在物理结构上有四个存储空间： 1、片程序存储器 2、片外程序存储器 3、片数据存储器 4、片外数据存储器
1 但在逻辑上，即从用户的角度上，8051单片机有三个存储空间：
1、片外统一编址的64K的程序存储器地址空间（MOVC） 2、256B的片数据存储器的地址空间（MOV） 3、以及64K片外数据存储器的地址空间（MOVX）
在访问三个不同的逻辑空间时，应采用不同形式的指令（具体我们在后面的指令系统学习时将会讲解），以产生不同的存储器空间的选通信号。
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程序存ROM
寻址围：0000H ~ FFFFH 容量64KB EA = 1，寻址部ROM； EA = 0，寻址外部ROM 地址长度：16位
作用： 存放程序及程序运行时所需的常数。 七个具有特殊含义的单元是： 0000H —— 系统复位，PC指向此处； 0003H —— 外部中断0入口 000BH —— T0溢出中断入口 0013H —— 外中断1入口 001BH —— T1溢出中断入口 0023H —— 串口中断入口 002BH —— T2溢出中断入口
部数据存储器RAM
物理上分为两大区：00H ~ 7FH即128BRAM 和 SFR区。 作用：作数据缓冲器用。
下图是8051单片机存储器的空间结构图
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