LED漢字無(wú)線(xiàn)信息顯示板的設計

O 引言

LED漢字動(dòng)態(tài)顯示屏是利用由多塊發(fā)光二極管點(diǎn)陣(此處采用8×8點(diǎn)陣)組成的顯示屏。它與傳統的顯示媒體，如多彩霓虹燈、像素管電視墻、四色磁翻板等相比較，具有亮度高，對比度強，動(dòng)態(tài)顯示效果好，故障率低，能耗少，使用壽命長(cháng)，組態(tài)靈活，視覺(jué)效果好，可全天候運行等許多優(yōu)點(diǎn)，已得到了廣泛的應用。

縱觀(guān)LED顯示屏發(fā)展過(guò)程，與當代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步是密切相關(guān)的，國內第一塊LED顯示屏于1982年在南京火車(chē)站建成。隨著(zhù)電子元器件性能的提高、大規模集成電路和計算機技術(shù)的發(fā)展，LED器件的可靠性及亮度不斷提高，成本不斷下降，特別是金融證券行業(yè)的市場(chǎng)需求大幅度增長(cháng)，使LED顯示屏進(jìn)入快速發(fā)展階段，出現了多級灰度的LED視頻顯示屏。本文重點(diǎn)介紹了一種4個(gè)漢字無(wú)線(xiàn)信息顯示板的設計。該電子信息顯示板在數據傳送和接收上采用了無(wú)線(xiàn)方式。在驅動(dòng)電路的設計上，采用了目前廣為利用的行掃描列驅動(dòng)方式，并考慮了行掃描列驅動(dòng)擴展功能。

1 無(wú)線(xiàn)信息顯示牌的設計目標

無(wú)線(xiàn)信息顯示板的應用非常廣泛，不同應用有相應的使用要求，本文期望應設計滿(mǎn)足的要求：能夠通過(guò)電腦發(fā)送所要顯示的中英文字數據信息;采用無(wú)線(xiàn)發(fā)送數據信息;將所存儲的文字信息從右向左依次滾動(dòng)顯示，且能很容易地刷新所要顯示的信息;具有無(wú)線(xiàn)/有線(xiàn)切換開(kāi)關(guān)，可以使用有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)2種發(fā)送數據;顯示容量要足夠的大;顯示亮度要高，數據傳輸速度要快，畫(huà)面要無(wú)閃爍等。

2 無(wú)線(xiàn)信息顯示牌的設計原理及硬件實(shí)現

關(guān)于LED顯示屏的顯示原理，類(lèi)似于電視機。1個(gè)字符用1個(gè)16×16LED點(diǎn)陣顯示，逐行掃描就是先點(diǎn)亮16×16LED點(diǎn)陣的第一行LED發(fā)光，由輸入的列數據決定。第1行點(diǎn)亮持續一段時(shí)間后，再熄滅第1行后點(diǎn)亮第2行，第2行再持續一段時(shí)間后，再點(diǎn)亮第3行，以此類(lèi)推，這樣將16行LED依次點(diǎn)亮，即完成了一屏的顯示，而后再返回第1行繼續點(diǎn)亮第2屏。由于人眼視覺(jué)的暫留效應，本電路的刷新頻率設為36 Hz。顯示過(guò)程中利用單片機的數據存儲和數據處理功能來(lái)控制顯示板的顯示。發(fā)送數據利用計算機的串行通信端口發(fā)送數據，采用無(wú)線(xiàn)發(fā)射接收的專(zhuān)用數據通信模塊及一些輔助電路來(lái)完成PC機和單片機的數據通信。PC機使用COMl或是COM2端口通信，單片機使用RXD接收PC機所發(fā)來(lái)的數據。使用單片機的P1口與顯示板進(jìn)行數據傳輸，顯示板將接收的串行數據轉換為并行數據進(jìn)行顯示。

2.1 無(wú)線(xiàn)信息顯示牌的設計電路框圖

電路由發(fā)射機電路(包括串口電平轉換電路、發(fā)射模塊電路、發(fā)射機電源電路)、接收機電路(包括接收模塊電路、模塊電源電路)、單片機系統板電路、以及顯示驅動(dòng)板電路等幾大模塊組成，如圖1所示。

2.2 LED點(diǎn)陣顯示屏的驅動(dòng)控制

驅動(dòng)控制電路可選用74HC595(8位移位寄存器/鎖存器)，如圖2所示。

其中，SCK為移位脈沖信號;SER為串行信號。數據從SER端輸入，每個(gè)SCK的上升沿使數據右移一位。如果要輸入一組數據，即8N個(gè)，則SCK信號產(chǎn)生8N個(gè)脈沖，當SCK信號結束后，由RCK輸出一個(gè)負脈沖，其上升沿使數據輸出顯示。

驅動(dòng)電路是由4/16譯碼器74LSl54，4953驅動(dòng)芯片等組成。每片4953芯片可驅動(dòng)2行LED顯示。由4/16譯碼器輸出產(chǎn)生一個(gè)行地址，輸出為低電平來(lái)控制所有顯示的行，同一行的LED處于有效狀態(tài)。同時(shí)使用一條數組傳送指令將列數據傳送過(guò)來(lái)。就是說(shuō)，當16行中的某一MOS管的基極加低電平時(shí)(平時(shí)是高電平)，這個(gè)MOS管就處于要導通的狀態(tài)。那么在64列中，某一列是低電平，該列的LED就導通發(fā)光，這樣就完成了一行的顯示。對于這一列的驅動(dòng)MOS管來(lái)說(shuō)，要考慮其最大承受電流和最大耗散功率。

2.3 單片機控制電路板的原理

無(wú)線(xiàn)電子信息顯示板單片機部分為最常用的單片機最小系統。主要由復位電路、晶體振蕩電路(12 MHz)、存儲器擴展電路(擴展為32KB)構成。輸出數據用P1端口，而P0，P2端口主要用來(lái)擴展外部數據存儲器。P3口只使用了RXD端和INTl端。單片機的通信方式為串行異步通信方式，波特率為2 400 b/s，如圖3所示。

2.4 與電腦接口電路的設計

無(wú)線(xiàn)電子信息顯示板與PC機之間的通信設置為單工通信方式，即只有PC機向顯示板發(fā)送數據。所以它與電腦串行通信接口的連線(xiàn)只有兩根，只用到其中的發(fā)送數據端子TXD和信號地線(xiàn)GND作為有線(xiàn)連接，由于單片機系統的電平為標準的TTL電平，在此使用MAX232A轉換芯片進(jìn)行電平轉換。

2.5 無(wú)線(xiàn)數據收發(fā)模塊

nRF2401是單片射頻收發(fā)芯片，需要工作于2.4～2.5 GHz ISM頻段，芯片內置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調制器等功能模塊，輸出功率和通信頻道可通過(guò)程序進(jìn)行配置。芯片能耗非常低，以5 dBm的功率發(fā)射時(shí)，工作電流只有10.5 mA;接收時(shí)，工作電流只有18 mA。其DuoCeiver TM技術(shù)使nRF2401可以使用同一天線(xiàn)，同時(shí)接收2個(gè)不同頻道的數據。nRF240適用于多種無(wú)線(xiàn)通信的場(chǎng)合，如無(wú)線(xiàn)數據傳輸系統、無(wú)線(xiàn)鼠標、遙控開(kāi)鎖、遙控玩具等。

3 無(wú)線(xiàn)電子信息顯示牌的調試

對于單片機系統板來(lái)說(shuō)，主要是系統的可靠性設計。電源、地線(xiàn)要恰當選取，時(shí)鐘區元件接線(xiàn)要盡量的短，模擬地和數字地要分開(kāi)布線(xiàn)，單片機及其他IC電路端都要加一個(gè)去耦電容。單片機不用的I/O端口要定義成輸出。無(wú)線(xiàn)發(fā)射接收部分主要是要注意模塊電源的選擇，以及隔離措施的使用。發(fā)射模塊的電源為12 V，制作時(shí)用整流電源加7812穩壓。在使用時(shí)，接收模塊一定要單獨用7805穩壓供電，并在信號輸出端加隔離驅動(dòng)后與單片機相連。接收模塊要用金屬殼屏蔽，再外接天線(xiàn)，否則接收模塊極易受到單片機時(shí)鐘倍頻的干擾。各部分都調試完畢后，進(jìn)行聯(lián)合調試，該設計目標的可行性得到實(shí)驗證明。

4 結語(yǔ)

使用單片機對于許多智能控制來(lái)說(shuō)都是很重要的;對于節省硬件電路是很有效的;對于LED電子信息顯示板來(lái)說(shuō)，只能依靠單片機強大的數據處理功能來(lái)實(shí)現，再加上PC電腦作為數據的發(fā)送設備，對節省電路的成本很重要。與PC機相結合，LED點(diǎn)陣顯示板一定會(huì )發(fā)揮更大的潛力，使生活環(huán)境增加一份色彩。