單片機(jī)×LED點(diǎn)陣顯示屏方案

1、基于單片機(jī)的16X 64LED點(diǎn)陣顯示屏的設(shè)計(jì)0引言LED點(diǎn)陣顯示屏是一種簡(jiǎn)單的漢字顯示器，具有價(jià)廉、易于控制、使用壽命長(zhǎng)等特 點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于各種公共場(chǎng)合，如車站、碼頭、銀行、學(xué)校、火車、公共汽車顯示等。 本文詳細(xì)介紹了一種低廉的 16x64點(diǎn)陣LED顯示屏的設(shè)計(jì)過程。1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)作控制器，整個(gè)電路主要由單片機(jī)控制及其接口電路、驅(qū)動(dòng)顯示電路、電源電路等部分組成。為了簡(jiǎn)化顯示屏電路，降低成本，本系統(tǒng)在單片機(jī)部分不加字庫(kù)存儲(chǔ)器。而在 PC機(jī)上編輯漢字和字符顯示信息，并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的點(diǎn)陣顯示數(shù)據(jù)，然后通過串口 （采用RS- 232通信標(biāo)準(zhǔn) 送給單片機(jī)存儲(chǔ)并進(jìn)行顯示

2、處理。圖1所示為其硬件系統(tǒng)原理圖。1 . 1單片機(jī)控制電路本系統(tǒng)由AT89C52構(gòu)成單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng).同時(shí)配有11 . 0592 MHz晶振和按鍵復(fù)位電路等。系統(tǒng)外擴(kuò)的一片 Flash存儲(chǔ)器29F040為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，可用來存儲(chǔ)由 PC機(jī)串口送 來的點(diǎn)陣信息（通過軟件將圖像或文字轉(zhuǎn)換成與 LED顯示屏的像素相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣信息 。該 Flash存儲(chǔ)器是一種非易失性存儲(chǔ)器，它在供電電源關(guān)閉后仍能保持片內(nèi)信息。因?yàn)?9F040的容量為512 KB（該芯片內(nèi)部由8個(gè)64 Kbyte的讀寫塊組成，可分塊進(jìn)行讀、寫和 擦除等操作 ，而AT89C52只能管理64KB的數(shù)據(jù)空間，所以，需將 29F040分成8頁(yè)

3、，每頁(yè)64KB 其頁(yè)碼可由單片機(jī)的 P3. 2P3. 4來選擇。另外，采用 MAX232可完成 RS232與TTL電平的轉(zhuǎn)換，以便使 PC機(jī)與單片機(jī)交換信息。1. 2 16x64點(diǎn)陣顯示器的設(shè)計(jì)圖2是一種8x8的LED點(diǎn)陣單色行共陽(yáng)模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，其單點(diǎn)工作電壓Uf為1. 8 V,正向電流IF為810 mA。當(dāng)某一行線為高電平而某一列線為低時(shí)，其行列交叉的 點(diǎn)就被點(diǎn)亮；而當(dāng)其某一列線為高時(shí)，其行列交叉的點(diǎn)為暗；當(dāng)某一行線為低電平時(shí)，無(wú) 論列線如何，對(duì)應(yīng)這一行的點(diǎn)全部為暗?！苛?列 3列4列5列 6列7列8列P 90fl8列&圖2 行共陽(yáng)取&隹陣顯示器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖用四個(gè)8x8點(diǎn)陣

4、顯示可構(gòu)成16x16點(diǎn)陣顯示器，其連接方法如圖3所示。圖中，將（A和（B的8列、（C和（D的8列分別對(duì)應(yīng)相連，同時(shí)將 （A和（C的8行、（B和（D的8行分別對(duì)應(yīng)相連。即可形成一個(gè)16行（每一行有16個(gè)LED 16列（每一列也有16個(gè)LED 的 16x16 點(diǎn)陣顯示器，可將這 256 個(gè)點(diǎn)稱為一頁(yè)，這樣，顯示字符時(shí)。只要對(duì)一頁(yè)中對(duì)應(yīng) 的亮滅進(jìn)行控制即可。2 LED 點(diǎn)陣顯示器的掃描驅(qū)動(dòng)LED顯示屏驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)應(yīng)與所用控制系統(tǒng)相配合。驅(qū)動(dòng)通常分為動(dòng)態(tài)掃描型及靜 態(tài)鎖存型驅(qū)動(dòng)二大類。本文以動(dòng)態(tài)掃描型驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)為例來進(jìn)行分析。動(dòng)態(tài)掃描型驅(qū) 動(dòng)方式是指顯示屏上的 16 行發(fā)光二極管共用一組列驅(qū)動(dòng)寄

5、存器，然后通過行驅(qū)動(dòng)管的分時(shí) 工作，來使每行 LED的點(diǎn)亮?xí)r間占總時(shí)間的 1 /16。只要每行的刷新速率大于 50 Hz，禾U用 人眼的視覺暫留效應(yīng)，人們就可以看到一幅完整的文字或畫面。AT89S52單片機(jī)有四個(gè)I /O 口（P0、P1、P2、P3>,每個(gè)I / 0 口有8位，如果都采用 并行輸出，顯然不能滿足要求，因此，本設(shè)計(jì)中的行掃描驅(qū)動(dòng)采用并口輸出，而場(chǎng)掃描驅(qū) 動(dòng)采用串口輸出。21 行掃描驅(qū)動(dòng)因?yàn)?16x64 點(diǎn)陣顯示器有 16行，為充分禾用單片機(jī)的接口，本電路中加入了一個(gè)4-16線譯碼器74LS154,其輸入是一個(gè)16進(jìn)制碼，解碼輸出為低態(tài)掃描信號(hào)，它們的管腳示 意圖如圖4所示。

6、把74LS154的G1和G2引腳接地，然后以 A、B、C D四腳為輸入端。就 會(huì)形成16種不同的輸入狀態(tài)，分別為 00001111，然后使每種狀態(tài)只控制一路輸出，即會(huì)有 16 路輸出。OUTPUTS-0c ic 2c 3c4 C610GNDc0 9 82 117 6 54 31 11VccA B C D>Gl_-INPUTS> 13 OUTPUTS1211QBwQDQEQFQGQHmG1234§ 74HC595678161514131211109VccQA SIGRCKSCKSCLRQ H圖4 74LS1盟和74HC595管腳示意IB如果一行64點(diǎn)全部點(diǎn)亮，則通過 74L

7、S154的電流將達(dá)640 mA,而實(shí)際上，74LS154譯 碼器提供不了足夠的吸收電流來同時(shí)驅(qū)動(dòng)64個(gè)LED同時(shí)點(diǎn)亮，因此，應(yīng)在 74LS154每一路輸出端與16x64點(diǎn)陣顯示器對(duì)應(yīng)的每一行之間用一個(gè)三極管來將電流信號(hào)放大，本文選用 的是達(dá)林頓三極管 TIP127。這樣，74LS154某一輸出腳為低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的三極管發(fā)射極 為高電平，從而使點(diǎn)陣顯示器的對(duì)應(yīng)行也為高電平。2. 2場(chǎng)掃描驅(qū)動(dòng)本系統(tǒng)場(chǎng)掃描驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)可用串入并出的通用集成電路74HC595來作為數(shù)據(jù)鎖存。74HC595是一個(gè)八位串行輸入三態(tài)并行輸出的移位寄存器，其管腳見圖4所示，其中SI是串行數(shù)據(jù)的輸入端，RCK是存儲(chǔ)寄存器的輸

8、入時(shí)鐘，SCK是移位寄存器的輸入時(shí)鐘，Q'H是串人數(shù)據(jù)的輸出，G是對(duì)輸人數(shù)據(jù)的輸出使能控制，QA QH為串入數(shù)據(jù)的并行輸出。從SI 口輸入的數(shù)據(jù)可在移位寄存器的SCK腳上升沿的作用下輸入到74HC595中。并在RCK腳的上升沿作用下將輸入的數(shù)據(jù)鎖存在74HC595中，這樣，當(dāng) G為低電平時(shí)，數(shù)據(jù)便可并行輸出。為了避免與 PC機(jī)串口輸入的數(shù)據(jù)相互干擾，也可使用模擬串口P1. 4P1. 7來分別輸出串行數(shù)據(jù)、移位時(shí)鐘SCK存儲(chǔ)信號(hào)RCK和并行輸出的使能信號(hào) G為了消除電源電壓的波動(dòng)及行掃描管壓降(第一行點(diǎn)亮的點(diǎn)數(shù)不同，將引起管壓降的變化，從而影響通過 LED管的電流 的變化對(duì)LED顯示屏亮

9、度的影響，設(shè)計(jì)時(shí)可采用列恒流驅(qū) 動(dòng)電路，可選用三極管 8550和外圍元件構(gòu)成列恒流驅(qū)動(dòng)電路，并通過調(diào)整100 k Q可調(diào)電阻使三極管處于放大狀態(tài)，同時(shí)將集電極電流調(diào)整為10 mA,從而使點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)點(diǎn)陣時(shí)通過LED的電流不變2. 3掃描顯示工作過程將8片74HC595進(jìn)行級(jí)連，可共用一個(gè)移位時(shí)鐘SCK及數(shù)據(jù)鎖存信號(hào) RCK這樣，當(dāng)?shù)谝恍行枰@示的數(shù)據(jù)經(jīng)過 8x8=64個(gè)SCK時(shí)鐘后便可將其全部移入 74HC595中，此時(shí)還將 產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)鎖存信號(hào) RCK將數(shù)據(jù)鎖存在74HC595中，并在使能信號(hào) G的作用下，使串入 數(shù)據(jù)并行輸出，從而使與各輸出位對(duì)應(yīng)的場(chǎng)驅(qū)動(dòng)管處于放大或截止?fàn)顟B(tài)；同時(shí)由行掃描控 制

10、電路產(chǎn)生信號(hào)使第一行掃描管導(dǎo)通，相當(dāng)于第一行LED的正端都接高，顯然，第一行LED管的亮滅就取決于 74HC595中的鎖存信號(hào)；此外，在第一行LED管點(diǎn)亮的同時(shí)，再在74HC595中移入第二行需要顯示的數(shù)據(jù)，隨后將其鎖存，同時(shí)由行掃描控制電路將第一行 掃描管關(guān)閉而接通第二行，使第二行LED管點(diǎn)亮，以此類推，當(dāng)?shù)谑袙呙柽^后再回到第一行，這樣，只要掃描速度足夠高，就可形成一幅完整的文字或圖像。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖5所示，該顯示程序以常用的左移為例來進(jìn)行設(shè)計(jì)。+? r.(C)左事脅鼻予疽序汎4IJB認(rèn)3 U T -tr Ttft F Ft-rt* KH AM以Fi"'*呂甘VW的鼎 S-t-'i1fth 內(nèi)KAil3軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4結(jié)束語(yǔ)經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用證明