基于單片機的16x64點(diǎn)陣LED顯示屏的設計

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(cháng)等特點(diǎn)，可廣泛應用于各種公共場(chǎng)合，如車(chē)站、碼頭、銀行、學(xué)校、火車(chē)、公共汽車(chē)顯示等。本文詳細介紹了一種低廉的16x64點(diǎn)陣LED顯示屏的設計過(guò)程。

　　1 硬件系統設計

　　本系統采用AT89C52單片機作控制器，整個(gè)電路主要由單片機控制及其接口電路、驅動(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(diǎn)陣顯示數據，然后通過(guò)串口(采用RS－232通信標準)送給單片機存儲并進(jìn)行顯示處理。圖1所示為其硬件系統原理圖。

　　1．1 單片機控制電路

　　本系統由AT89C52構成單片機最小應用系統．同時(shí)配有11．0592 MHz晶振和按鍵復位電路等。系統外擴的一片Flash存儲器29F040為數據存儲器，可用來(lái)存儲由PC機串口送來(lái)的點(diǎn)陣信息(通過(guò)軟件將圖像或文字轉換成與LED顯示屏的像素相對應的點(diǎn)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(guān)閉后仍能保持片內信息。由于29F040的容量為512 KB(該芯片內部由8個(gè)64 Kbyte的讀寫(xiě)塊組成，可分塊進(jìn)行讀、寫(xiě)和擦除等操作)，而AT89C52只能管理64KB的數據空間，所以，需將29F040分成8頁(yè)，每頁(yè)64KB。其頁(yè)碼可由單片機的P3．2~P3．4來(lái)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(diǎn)陣顯示器的設計

　　圖2是一種8x8的LED點(diǎn)陣單色行共陽(yáng)模塊的內部結構圖，其單點(diǎn)工作電壓Uf為1．8 V，正向電流IF為8~10 mA。當某一行線(xiàn)為高電平而某一列線(xiàn)為低時(shí)，其行列交叉的點(diǎn)就被點(diǎn)亮；而當其某一列線(xiàn)為高時(shí)，其行列交叉的點(diǎn)為暗；當某一行線(xiàn)為低電平時(shí)，無(wú)論列線(xiàn)如何，對應這一行的點(diǎn)全部為暗。

　　用四個(gè)8x8點(diǎn)陣顯示可構成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列分別對應相連，同時(shí)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(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(chēng)為一頁(yè)，這樣，顯示字符時(shí)。只要對一頁(yè)中對應的亮滅進(jìn)行控制即可。

　　如果需要，也可以把4個(gè)16x16點(diǎn)陣顯示器相連從而構成16x64的點(diǎn)陣顯示器。

　　2 LED點(diǎn)陣顯示器的掃描驅動(dòng)

　　LED顯示屏驅動(dòng)電路的設計應與所用控制系統相配合。驅動(dòng)通常分為動(dòng)態(tài)掃描型及靜態(tài)鎖存型驅動(dòng)二大類(lèi)。本文以動(dòng)態(tài)掃描型驅動(dòng)電路的設計為例來(lái)進(jìn)行分析。動(dòng)態(tài)掃描型驅動(dòng)方式是指顯示屏上的16行發(fā)光二極管共用一組列驅動(dòng)寄存器，然后通過(guò)行驅動(dòng)管的分時(shí)工作，來(lái)使每行LED的點(diǎn)亮時(shí)間占總時(shí)間的1／16。只要每行的刷新速率大于50 Hz，利用人眼的視覺(jué)暫留效應，人們就可以看到一幅完整的文字或畫(huà)面。

　　AT89S52單片機有四個(gè)I／O口(P0、P1、P2、P3)，每個(gè)I／O口有8位，如果都采用并行輸出，顯然不能滿(mǎn)足要求，因此，本設計中的行掃描驅動(dòng)采用并口輸出，而場(chǎng)掃描驅動(dòng)采用串口輸出。