基于A(yíng)T89C51的LED顯示屏控制電路設計

LED顯示屏又叫電子顯示屏,是由LED點(diǎn)陣組成，通過(guò)紅色或綠色燈珠的亮滅來(lái)顯示文字、圖片、動(dòng)畫(huà)、視頻，內容可以隨時(shí)更換，通常由顯示模塊、控制系統及電源系統組成。顯示模塊由LED燈組成的點(diǎn)陣構成，負責發(fā)光顯示;控制系統通過(guò)控制相應區域的亮滅，可以讓屏幕顯示文字、圖片、視頻等內容，恒舞動(dòng)卡主要是播放動(dòng)畫(huà)的;電源系統負責將輸入電壓電流轉為顯示屏需要的電壓電流。

LED顯示屏廣泛應用于信息指示燈，大屏幕顯示，液晶顯示的背光燈，固體照明等。本文設計一種由4個(gè)16×16點(diǎn)陣LED模塊組成的顯示屏，由單片機作控制器，平滑移動(dòng)顯示任意多個(gè)文字或圖形符號，本電路可級聯(lián)擴展實(shí)現由任意多個(gè)16×16點(diǎn)陣LED模塊組成的顯示屏。

一、控制電路設計

控制電路由AT89C51單片機作控制器，顯示屏由4個(gè)16×16點(diǎn)陣LED模塊組成，每個(gè)16×16點(diǎn)陣LED模塊由4個(gè)8×8點(diǎn)陣LED模塊組成，用戶(hù)可根據需要擴展增加任意多個(gè)16×16點(diǎn)陣LED模塊。8×8點(diǎn)陣LED模塊結構如圖1所示，共8行8列，每個(gè)發(fā)光二極管放置在行線(xiàn)和列線(xiàn)的交叉點(diǎn)上，共64個(gè)發(fā)光二極管。當某一列為高電平，某一行為低電平時(shí)，則對應的發(fā)光二極管點(diǎn)亮。

單片機P3.0引腳接串入并出移位寄存器74LS164(U10)的串行數據輸入端，8個(gè)74LS164(U10～U17)級聯(lián)，P3.1引腳接8個(gè)74LSl64的時(shí)鐘脈沖輸入端;8個(gè)74LS164分別接8個(gè)鎖存器74LS373(U18～U25)，8個(gè)鎖存器的數據輸出端接4個(gè)16×16點(diǎn)陣LED模塊的行線(xiàn)，每個(gè)16×16點(diǎn)陣LED模塊的行線(xiàn)是獨立控制的。P1.O接8個(gè)74LS164(U2～U9)的時(shí)鐘脈沖輸入端，P1.1接U2、U4、U6、U8的串行數據輸入端，每?jì)蓚€(gè)74LSl64(U2和U3，U4和U5，U6和U7，U8和U9)級聯(lián);U2～U9的并行數據輸出端接4個(gè)16×16點(diǎn)陣LED模塊的64條列線(xiàn)。P1.2接所有74LSl64的清0端，P1.3接鎖存器的鎖存控制端。設計完成的電路如圖2所示。

二、電路工作原理

本電路利用串行通信口工作于方式0，同時(shí)利用P1.O和P1.1模擬串行輸出，來(lái)實(shí)現LED顯示屏字符平滑移動(dòng)顯示。由于LED模塊為16× 16點(diǎn)陣，所以字符點(diǎn)陣也為16×16點(diǎn)陣，即每個(gè)字符由32個(gè)字節即16個(gè)字數據組成，每個(gè)字數據決定了每列LED點(diǎn)亮的情況。16×16點(diǎn)陣字符數據由字符點(diǎn)陣提取軟件獲得。

首先單片機P1.1串行輸出一位二進(jìn)制位“1”，經(jīng)4組74LSl64給4個(gè)16×16點(diǎn)陣LED模塊的第1列送入一高電平，接著(zhù)由P3.O串行輸出4個(gè)16×16點(diǎn)陣LED模塊的第1列行數據，即Y1，Y17，Y33，Y49列的行數據，經(jīng)74LS373鎖存后送LED顯示屏的行線(xiàn)，此時(shí)每個(gè)LED模塊第1列對應的LED點(diǎn)亮。每列的行數據為1個(gè)字數據，4列共4個(gè)字數據，每個(gè)字數據首字節在字符點(diǎn)陣數據表中的地址相差32，此時(shí)每個(gè)LED模塊顯示每個(gè)字符的第1列。接著(zhù)P1.1串行輸出一位二進(jìn)制位“0”，經(jīng)4組74LS164移位后給4個(gè)LED模塊的第2列送入一高電平，再由P3.O串行輸出4個(gè)16× 16點(diǎn)陣LED模塊的第2列行數據，即Y2，Y18，Y34，Y50列的行數據，經(jīng)74LS373鎖存后送LED顯示屏的行線(xiàn)，此時(shí)每個(gè)LED模塊第2列對應的LED點(diǎn)亮，即顯示每個(gè)字符的第2列。如此循環(huán)，依次點(diǎn)亮每個(gè)LED模塊每列對應的LED，直到點(diǎn)亮每個(gè)LED模塊的第16列，即依次顯示每個(gè)字符的各列。只要每列交替顯示的時(shí)間適當，利用人眼的視覺(jué)暫留特性，看上去16列LED同時(shí)點(diǎn)亮，即看上去整個(gè)字符同時(shí)顯示。然后再從第1列依次掃描顯示至16列，如此循環(huán)多次，以確保顯示出的字符具有足夠的亮度。

為實(shí)現字符平滑移動(dòng)顯示的效果，在上面實(shí)現的4個(gè)字符靜態(tài)顯示一定時(shí)間后，再次掃描顯示時(shí)，每個(gè)LED模塊的第1列從每個(gè)字符的第2列數據開(kāi)始掃描顯示，即第1個(gè)LED模塊顯示第1個(gè)字符的第2列、第3列、……、第16列和第2個(gè)字符的第1列，第2個(gè)LED模塊顯示第2個(gè)字符的第2列、第3列、……、第16列和第3個(gè)字符的第1列、第2列、……。當第三次掃描顯示時(shí)，每個(gè)LED模塊的第1列從每個(gè)字符的第3列數據開(kāi)始掃描顯示，即第1個(gè)LED模塊顯示第1個(gè)字符的第3列、第4列、……、第16列和第2個(gè)字符的第1列、第2列，第2個(gè)LED模塊顯示第2個(gè)字符的第3列、第4列、……、第16列和第3個(gè)字符的第1列、第2列、……。如此實(shí)現了字符的平滑移動(dòng)顯示。

三、程序設計

根據以上電路設計及工作原理，繪制出本電路的控制程序流程圖如圖3所示。按程序流程圖編寫(xiě)出控制程序，用Wave或Keil軟件調試通過(guò)后，產(chǎn)生目標代碼文件。