LED顯示屏系統電路設計詳解 —電路圖天天讀（224）

　　針對LED 顯示屏應用中存在的問(wèn)題，給出了一種低成本、內容更新便捷的點(diǎn)陣LED 文字顯示屏的方案。系統采用C8051F410作為MCU，利用藍牙模塊接收手機藍牙傳輸的數據，并將數據通過(guò)單片機控制字庫芯片進(jìn)行字符集的轉換、點(diǎn)陣代碼的提取，進(jìn)而由單片機控制點(diǎn)陣屏更新顯示數據。

　　系統由帶藍牙功能的智能手機和LED 顯示屏組成。其中，LED 顯示屏由單片機、LED 點(diǎn)陣模塊、字庫芯片、藍牙接收模塊、5V 開(kāi)關(guān)電源和3.3V 穩壓電路組成，如圖1 所示。系統工作過(guò)程是： 用戶(hù)通過(guò)智能手機的記事本編輯“數據”，并經(jīng)無(wú)線(xiàn)藍牙發(fā)送到顯示屏上的藍牙接收模塊。主控單片機讀取藍牙接收模塊接收的“數據”并進(jìn)行處理。“數據”由“ 控制命令”和“顯示內容”構成，兩部分數據用自定義特征符分隔開(kāi)。“控制命令”用于對顯示屏的亮度、顯示內容移動(dòng)速度和移動(dòng)方向進(jìn)行設置; 而單片機根據收到的“顯示內容”的字符代碼在字庫芯片中找到相應的32 字節顯示代碼送點(diǎn)陣屏顯示。

　　圖1 系統組成

　　LED 點(diǎn)陣屏工作原理

　　LED 點(diǎn)陣顯示屏可按顯示需要由若干塊每塊LED 單元板拼接而成。通用LED 單元板由2 位16 &TImes; 16 點(diǎn)陣LED 構成，尺寸為160* 320mm2.單元板的工作原理如下。

　　每板有16 行32 列，數據的顯示采用傳統的行列式掃描方式。通常為了減小閃爍，提高掃描速度，采用1 /4 掃描，即把16 行分為4 個(gè)4 行，每次同時(shí)選通4 個(gè)4 行中的同序對應行，這樣掃描4 次即可完成16 行的掃描顯示。其中列控制由74HC595承擔，每塊單元板上有16 片，每片分別控制4 行8 列的點(diǎn)陣小單元。行控制是由1 片譯碼器74LS138 承擔，每次使單元板的4 個(gè)4 行的同序對應行選通。為了保證正常的電流驅動(dòng)（ 亮度） ，74LS138 的輸出經(jīng)AMP4593 驅動(dòng)放大。每塊單元板有4 片，每片分別驅動(dòng)4 行。16 片74HC595 接成級聯(lián)方式，由于每4 行32 列需4 片74HC595， 16 行32 列就是16 片。設第一個(gè)4 行的4 片74HC595 序號為1、2、3、4，第二個(gè)4 行的4 片74HC595 序號為5、6、7、8，依次類(lèi)推。每一片的數據輸出端接到下一片的輸入端，數據從第1 片的輸入端串行輸入，在移位脈沖的作用下一位一位依序移入，經(jīng)過(guò)8 &TImes; 16 個(gè)脈沖，最先移入的數據位移到了第16 片的最低位（ 也是該片的輸出端） ，所有數據都移入后，就可顯示一板完整的內容，按此規律即可進(jìn)行顯示的軟件設計。如果顯示的字數多，拼接的LED 單元板就多，顯示一屏完整內容所需的移位脈沖就多。這種顯示方式要求主控單片機有較高的指令執行速度，否則就會(huì )有閃爍感。點(diǎn)陣單元板原理圖如圖2 所示。

　　圖2 點(diǎn)陣單元板原理圖

　　最小系統電路設計

　　系統對單片機時(shí)鐘的精度和溫度穩定度都沒(méi)有特別要求，可以直接使用C8051F410 單片機內部自帶的時(shí)鐘振蕩器，而無(wú)需外接振蕩器。使用時(shí)要注意的是，是芯片工作電源是從Vregin 引腳引入（ + 3. 3V） ，VDD 是內部基準電壓輸出引腳，VIO 是I /O 口作為數字引腳時(shí)的電源輸入引腳。電路設計時(shí)必需在緊靠這3 個(gè)引腳的位置布上濾波和退耦電容（ 4. 7μ 和104p） .P1. 0~ P1. 3 是顯示屏的控制線(xiàn)CLK、SCLK、R 和OE; P1. 7、P0. 0 ~ P0. 2是字庫芯片控制線(xiàn)，采用SPI 接口; P2. 0 和P2. 1 是顯示屏的行掃控制線(xiàn)A 和B; P0. 4 和P0. 5 是串口通信線(xiàn)，與藍牙模塊連接。這12 根引腳都需配置為數字引腳。最小系統電路如圖3 所示。

　　圖3 C8051F410 單片機最小系統

　　系統總體電路

　　本系統以單片機C8051F410 作為MCU，外圍電路包括藍牙模塊、字庫芯片、LED 點(diǎn)陣屏和電源模塊，系統電路原理如圖8 所示。

　　圖8 系統原理圖。

　　編輯點(diǎn)評：系統實(shí)現了通過(guò)手機更新顯示屏顯示內容的目的，方便又快捷。經(jīng)過(guò)一批用戶(hù)的使用，顯示性能和控制性能均較為穩定。但是，在實(shí)際使用過(guò)程有部分手機不支持Unicode 字符集格式。本設計僅限于智能機通過(guò)記事本編輯顯示數據的傳送，而不同手機采用的記事本編輯軟件不盡兼容。
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