大屏幕LED顯示屏控制系統設計

摘要：設計一種基于單片機的大屏幕LED顯示屏控制系統，由單片機、串行通信電路、存儲器電路、顯示屏及行列驅動(dòng)電路組成。廣泛應用于商場(chǎng)、學(xué)校、銀行、郵局、機場(chǎng)、車(chē)站、碼頭、金融證券市場(chǎng)、文化中心等公共場(chǎng)所進(jìn)行廣告、新聞和信息發(fā)布，可顯示M行N列漢字、字符、數字和圖片，可實(shí)現上下、左右移動(dòng)等顯示方式。采用模塊化結構設計，擴展容易，操作方便、使用靈活。詳細介紹了控制系統設計方法，并給出了系統仿真運行結果。經(jīng)實(shí)際應用表明，穩定可靠，效果良好。
關(guān)鍵詞：大屏幕LED顯示屏；點(diǎn)陣模塊；控制電路設計；模塊化結構

0 引言
LED顯示屏以其可靠性高、使用壽命長(cháng)、環(huán)境適應能力強、性?xún)r(jià)比高、操作方便靈活、用戶(hù)可隨時(shí)自行修改顯示內容、顯示方式圖文并茂等優(yōu)點(diǎn)，迅速成為平板顯示的主流產(chǎn)品，廣泛應用于商場(chǎng)、學(xué)校、銀行、郵局、機場(chǎng)、車(chē)站、碼頭、金融證券市場(chǎng)、文化中心等公共場(chǎng)所進(jìn)行廣告、新聞和信息發(fā)布。
本文設計一種顯示M行N列漢字的LED顯示屏控制系統，以51單片機為控制器，可顯示漢字、字符、數字和圖片。用PC機編輯漢字、字符等顯示信息，并轉換為相應的點(diǎn)陣顯示數據，送給單片機存儲并顯示。

1 系統組成
本LED顯示系統主要由控制系統和顯示屏組成，控制系統主要由單片機、串行通信電路、存儲器、顯示屏及行列驅動(dòng)電路組成，顯示屏由M行N列組成，每行和每列由16個(gè)LED組成，整個(gè)顯示屏由(M×16)×(N×16)個(gè)LED組成。顯示屏系統組成框圖如圖1所示。

2 控制電路設計
本控制電路以AT89S51單片機為控制器，顯示M行N列字符，每個(gè)字符由1個(gè)16×16 LED點(diǎn)陣模塊顯示，顯示屏共由M×N個(gè)16×16 LED點(diǎn)陣模塊組成。行驅動(dòng)電路由2塊74HC595級聯(lián)和2塊ULN2803組成，每行字符的LED點(diǎn)陣模塊列驅動(dòng)電路由2×N塊74HC595級聯(lián)組成，M行共M×2×N塊74HC595。各行字符的16行LED分別并聯(lián)，由P0．1串行輸出行掃描碼，經(jīng)2塊級聯(lián)74HC595串／并轉換，再由ULN2803驅動(dòng)放大后，送到各行字符的16×16LED點(diǎn)陣模塊的行線(xiàn)端。各行字符的LED點(diǎn)陣模塊列驅動(dòng)電路分別由2×N塊74HC595級聯(lián)組成，獨立控制，各行LED點(diǎn)陣模塊的列數據由P0．6，P0．7，…分別輸出，經(jīng)級聯(lián)的2×N塊74HC595完成串／并轉換，待各行字符對應的LED點(diǎn)陣模塊列數據存入74HC595后，把所有列驅動(dòng)電路M×2×N塊74HC595的輸出使能端置為低電平，則各行字符的2×N×16列數據一起輸出，顯示屏顯示各行字符的16行中的某一行。依次掃描各行字符的16行的每一行，實(shí)現整屏字符的顯示功能。顯示字符由上位PC機編輯并轉換為點(diǎn)陣數據，經(jīng)串口串行發(fā)送至單片機，由單片機接收后存儲在存儲器中并顯示。
2．1 行驅動(dòng)電路
使用2塊74HC595和2塊ULN2803作為行驅動(dòng)器。74HC595是一個(gè)8位串行輸入三態(tài)并行輸出移位寄存器，其內部的移位寄存器和存儲寄存器分別有各自的時(shí)鐘輸入，控制各自獨立，這樣數據的準備和數據的顯示可同時(shí)進(jìn)行，2塊74HC595串行級聯(lián)。74HC595芯片各引腳功能為：DS為串行數據輸入端，Q0…Q7為并行數據輸出端，Q7’為串行數據輸出端，用于級聯(lián)；為移位寄存器清零端，低電平時(shí)將移位寄存器的數據清零；SH_CP為移位寄存器時(shí)鐘輸入端，上升沿時(shí)移位寄存器的數據移位，下降沿時(shí)移位寄存器數據不變；ST_CP為存儲寄存器時(shí)鐘輸入端，上升沿時(shí)移位寄存器的數據進(jìn)入存儲寄存器，下降沿時(shí)存儲寄存器數據不變；為輸出使能端，低電平時(shí)允許數據輸出，高電平時(shí)禁止數據輸出。
ULN2803為高電壓、大電流的8路達林頓驅動(dòng)器，最大工作電壓50 V，驅動(dòng)電流可達500 mA，作為顯示屏的行驅動(dòng)電路。ULN2803芯片各引腳功能為：1B～8B為8路輸入端，TTL電平驅動(dòng)；1C～8C為對應的8路集電極開(kāi)路輸出端，外接負載；10腳為COM端，當外接電阻性負載時(shí)COM端開(kāi)路，當外接電感性負載時(shí)COM端接負載電源，構成在每個(gè)感性負載兩端并聯(lián)一個(gè)續流二極管以防止反電勢擊穿器件。