單片機×LED點陣顯示屏方案

1、基于單片機的16X 64LED點陣顯示屏的設計0引言LED點陣顯示屏是一種簡單的漢字顯示器，具有價廉、易于控制、使用壽命長等特 點，可廣泛應用于各種公共場合，如車站、碼頭、銀行、學校、火車、公共汽車顯示等。 本文詳細介紹了一種低廉的 16x64點陣LED顯示屏的設計過程。1硬件系統(tǒng)設計本系統(tǒng)采用AT89C52單片機作控制器，整個電路主要由單片機控制及其接口電路、驅(qū)動顯示電路、電源電路等部分組成。為了簡化顯示屏電路，降低成本，本系統(tǒng)在單片機部分不加字庫存儲器。而在 PC機上編輯漢字和字符顯示信息，并將其轉換為相應的點陣顯示數(shù)據(jù)，然后通過串口 （采用RS- 232通信標準 送給單片機存儲并進行顯示

2、處理。圖1所示為其硬件系統(tǒng)原理圖。1 . 1單片機控制電路本系統(tǒng)由AT89C52構成單片機最小應用系統(tǒng).同時配有11 . 0592 MHz晶振和按鍵復位電路等。系統(tǒng)外擴的一片 Flash存儲器29F040為數(shù)據(jù)存儲器，可用來存儲由 PC機串口送 來的點陣信息（通過軟件將圖像或文字轉換成與 LED顯示屏的像素相對應的點陣信息 。該 Flash存儲器是一種非易失性存儲器，它在供電電源關閉后仍能保持片內(nèi)信息。因為29F040的容量為512 KB（該芯片內(nèi)部由8個64 Kbyte的讀寫塊組成，可分塊進行讀、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

3、，每頁64KB 其頁碼可由單片機的 P3. 2P3. 4來選擇。另外，采用 MAX232可完成 RS232與TTL電平的轉換，以便使 PC機與單片機交換信息。1. 2 16x64點陣顯示器的設計圖2是一種8x8的LED點陣單色行共陽模塊的內(nèi)部結構圖，其單點工作電壓Uf為1. 8 V,正向電流IF為810 mA。當某一行線為高電平而某一列線為低時，其行列交叉的 點就被點亮；而當其某一列線為高時，其行列交叉的點為暗；當某一行線為低電平時，無 論列線如何，對應這一行的點全部為暗?！苛?列 3列4列5列 6列7列8列P 90fl8列&圖2 行共陽取&隹陣顯示器內(nèi)部結構圖用四個8x8點陣

4、顯示可構成16x16點陣顯示器，其連接方法如圖3所示。圖中，將（A和（B的8列、（C和（D的8列分別對應相連，同時將 （A和（C的8行、（B和（D的8行分別對應相連。即可形成一個16行（每一行有16個LED 16列（每一列也有16個LED 的 16x16 點陣顯示器，可將這 256 個點稱為一頁，這樣，顯示字符時。只要對一頁中對應 的亮滅進行控制即可。2 LED 點陣顯示器的掃描驅(qū)動LED顯示屏驅(qū)動電路的設計應與所用控制系統(tǒng)相配合。驅(qū)動通常分為動態(tài)掃描型及靜 態(tài)鎖存型驅(qū)動二大類。本文以動態(tài)掃描型驅(qū)動電路的設計為例來進行分析。動態(tài)掃描型驅(qū) 動方式是指顯示屏上的 16 行發(fā)光二極管共用一組列驅(qū)動寄

5、存器，然后通過行驅(qū)動管的分時 工作，來使每行 LED的點亮時間占總時間的 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，人們就可以看到一幅完整的文字或畫面。AT89S52單片機有四個I /O 口（P0、P1、P2、P3>,每個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，本設計中的行掃描驅(qū)動采用并口輸出，而場掃描驅(qū) 動采用串口輸出。21 行掃描驅(qū)動因為 16x64 點陣顯示器有 16行，為充分禾用單片機的接口，本電路中加入了一個4-16線譯碼器74LS154,其輸入是一個16進制碼，解碼輸出為低態(tài)掃描信號，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點全部點亮，則通過 74L

7、S154的電流將達640 mA,而實際上，74LS154譯 碼器提供不了足夠的吸收電流來同時驅(qū)動64個LED同時點亮，因此，應在 74LS154每一路輸出端與16x64點陣顯示器對應的每一行之間用一個三極管來將電流信號放大，本文選用 的是達林頓三極管 TIP127。這樣，74LS154某一輸出腳為低電平時，對應的三極管發(fā)射極 為高電平，從而使點陣顯示器的對應行也為高電平。2. 2場掃描驅(qū)動本系統(tǒng)場掃描驅(qū)動電路的設計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是存儲寄存器的輸

8、入時鐘，SCK是移位寄存器的輸入時鐘，Q'H是串人數(shù)據(jù)的輸出，G是對輸人數(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 G為低電平時，數(shù)據(jù)便可并行輸出。為了避免與 PC機串口輸入的數(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)、移位時鐘SCK存儲信號RCK和并行輸出的使能信號 G為了消除電源電壓的波動及行掃描管壓降(第一行點亮的點數(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LED顯示屏亮

9、度的影響，設計時可采用列恒流驅(qū) 動電路，可選用三極管 8550和外圍元件構成列恒流驅(qū)動電路，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)，同時將集電極電流調(diào)整為10 mA,從而使點亮對應點陣時通過LED的電流不變2. 3掃描顯示工作過程將8片74HC595進行級連，可共用一個移位時鐘SCK及數(shù)據(jù)鎖存信號 RCK這樣，當?shù)谝恍行枰@示的數(shù)據(jù)經(jīng)過 8x8=64個SCK時鐘后便可將其全部移入 74HC595中，此時還將 產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)鎖存信號 RCK將數(shù)據(jù)鎖存在74HC595中，并在使能信號 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應的場驅(qū)動管處于放大或截止狀態(tài)；同時由行掃描控 制

10、電路產(chǎn)生信號使第一行掃描管導通，相當于第一行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；此外，在第一行LED管點亮的同時，再在74HC595中移入第二行需要顯示的數(shù)據(jù)，隨后將其鎖存，同時由行掃描控制電路將第一行 掃描管關閉而接通第二行，使第二行LED管點亮，以此類推，當?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)的軟件設計流程圖如圖5所示，該顯示程序以常用的左移為例來進行設計。+? r.(C)左事脅鼻予疽序汎4IJB認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)設計4結束語經(jīng)過實際應用證明