单片机×LED点阵显示屏方案

1、基于单片机的16X 64LED点阵显示屏的设计 o引言 LED点阵显示屏是一种简单的汉字显示器，具有价廉、易于控制、使用寿命长等特点，可广泛应 用于各种公共场合，如车站、码头、银行、学校、火车、公共汽车显示等。本文详细介绍了一种低廉 的16x64点阵LED显示屏的设计过程。b5E2RGbCAP 1硬件系统设计 本系统采用AT89C52单片机作控制器，整个电路主要由单片机控制及其接口电路、驱 动显示电路、电源电路等部分组成。为了简化显示屏电路，降低成本，本系统在单片机部 分不加字库存储器。而在PC机上编辑汉字和字符显示信息，并将其转换为相应的点阵显示 数据，然后通过串口 （采用RS- 232通信

2、标准 送给单片机存储并进行显示处理。图1所示 为其硬件系统原理图。plEanqFDPw SI 1. 1单片机控制电路 本系统由AT89C52构成单片机最小应用系统同时配有11 . 0592 MHz晶振和按键复位 电路等。系统外扩的一片Flash存储器29F040为数据存储器，可用来存储由PC机串口送 来的点阵 信息（通过软件将图像或文字转换成与LED显示屏的像素相对应的点阵信息 。该Flash存储器是 -种非易失性存储器，它在供电电源关闭后仍能保持片内信息。由于 29F040的容量为512 KB （该芯片内部由8个64 Kbyte的读写块组成，可分块进行读、写和擦除等 操作 ,而AT89C52

3、只能管理64KB的数据空间，所以，需将29F040分成8页，每页 64KB其页码可由单片机的P3. 23. 4来选择。另外，采用MAX232可完成RS232与TTL 电平的转换，以便使PC机与单片机交换信息。DXDiTa9E3d 1. 2 16x64点阵显示器的设计 图2是一种8x8的LED点阵单色行共阳模块的内部结构图，其单点工作电压Uf为 1. 8 V,正向电流IF为旷10 mAo当某一行线为高电平而某一列线为低时，其行列交叉的点就被点 亮；而当其某一列线为高时，其行列交叉的点为暗；当某一行线为低电平时，无 论列线如何，对应这 一行的点全部为暗。RTCrpUDGiT 列2列3列4列5列6列

4、7列8列 图2行共阳血&隹阵显示器内部结构图 用四个8x8点阵显示可构成16x16点阵显示器，其连接方法如图3所示。图屮，将 （A和（B的8列、（C和（D的8列分别对应相连，同时将 （A和（C的8行、（B和 （D的 8 行分别对应相连。即可形成一个16行（每一行有16个LED 16列（每一列也有16个LED的 16x16点阵显示器，可将这256个点称为一页，这样，显示字符时。只要对一页中对应 的亮灭进行控制即可。5PCzVD7HxA 2 LED点阵显示器的扫描驱动 LED显示屏驱动电路的设计应与所用控制系统相配合。驱动通常分为动态扫描型及静态锁存型驱 动二大类。本文以动态扫描型驱动电路的设计为

5、例来进行分析。动态扫描型驱动方式是指显示屏上的 16行发光二极管共用一组列驱动寄存器，然后通过行驱动管的分时 工作，来使每行LED的点亮时间占总时间的1 /16o只要每行的刷新速率大于50 Hz,禾U用 人眼的视觉暂留效应，人们就可以看到一幅完整的文字或画面。jLBHrnA站 AT89S52单片机有四个I /O 口（P0、Pl、P2、P3,每个I / 0 口有8位，如果都采用 并行输出，显然不能满足要求，因此，本设计中的行扫描驱动采用并口输出，而场扫描驱 动采用串口输出。XHAQX74J0X 2. 1行扫描驱动 由于16x64点阵显示器有16行，为充分利用单片机的接口，本电路屮加入了一个4-

6、16线译码器74LS154,其输入是一个16进制码，解码输出为低态扫描信号，它们的管脚示 意图如图4所示。把74LS154的G1和G2引脚接地，然后以A、B、C D四脚为输入端。就 会形成16 种不同的输入状态，分别为0000-1111,然后使每种状态只控制一路输出，即 会有16路输岀。LDAYtRyKfE OUTPUTS- 00 ic 2 c 3d 4 c 5 c 6Gl_ r d15一| 1： 14 I 1 13 OUTPUTS A12 11 QBWQDQEQFQGQHND 16 Vcc 2 3 a 4 5 74HC595 6 7 15 QA 一 SI 14 G 13 12 11 10 一

7、 RCK SCK SCLR 一 Qj H 图 4 74LS154 和 74HC595 管脚示 t ffl 如果一行64点全部点亮，则通过74LS154的电流将达640 mA,而实际上，74LS154译 码器提 供不了足够的吸收电流来同时驱动64个LED同时点亮，因此，应在74LS154每一路 输出端与16x64点阵显示器对应的每一行之间用一个三极管来将电流信号放大，本文选用的是达林 顿三极管TIP127o这样，74LS154某一输出脚为低电平时，对应的三极管发射极为高电平，从而使 点阵显示器的对应行也为高电平。Zzz6ZB2Ltk 2. 2场扫描驱动 本系统场扫描驱动电路的设计可用串入并出的通

8、用集成电路74HC595来作为数据锁 存。74HC595是一个八位串行输入三态并行输出的移位寄存器，其管脚见图4所示，其中 SI是串行数据的输入端，RCK是存储寄存器的输入时钟，SCK是移位寄存器的输入时钟， Q H是串人数据的输出，G是对输人数据的输出使能控制，QV QH为串入数据的并行输 出。从SI 口输入的数据可在移位寄存器的SCK脚上升沿的作用下输入到 74HC595中。并在 RCK脚的上升沿作用下将输入的数据锁存在74HC595中，这样，当G为低电平时，数据便 可并行输出。为了避免与PC机串口输入的数据相互干扰，也可使用模拟串口Pl. 4、P1. 7 为了消除电源电压的波动及行扫描管

9、压降（第一行点亮的点数不同，将引起管压降的变 化，从而影响通过LED管的电流 的变化对LED显示屏亮度的影响，设计时可采用列恒流驱 动电 路，可选用三极管8550和外围元件构成列恒流驱动电路，并通过调整100 k Q可调电 阻使三极管处于放大状态，同时将集电极电流调整为10 mA,从而使点亮对应点阵时通过 LED的电流不变rqynl4ZNXI 2. 3扫描显示工作过程 将8片74HC595进行级连，可共用一个移位时钟SCK及数据锁存信号RCK这样，当 第一行需要显示的数据经过 8x8=64个SCK时钟后便可将其全部移入74HC595屮，此时还将 产生一个数据锁存信号RCK将数据锁存在74HC5

10、95中，并在使能信号G的作用下，使串入 数据并行 输出，从而使与各输岀位对应的场驱动管处于放大或截止状态；同时由行扫描控制电路产生信号使第 一行扫描管导通，相当于第一行LED的正端都接高，显然，第一行 LED管的亮灭就取决于74HC595中的锁存信号；此外，在第一行LED管点亮的同时，再在 74HC595屮移入第二行需要显示的数据，随后将其锁存，同时由行扫描控制电路将第一行扫描管关闭 而接通第二行，使第二行LED管点亮，以此类推，当第十六行扫描过后再回到 第一行，这样，只要扫描速度足够高，就可形成一幅完整的文字或图像。EmxvxOtOco 3软件系统设计 本系统的软件设计流程图如图 5所示，该显示程序以常用的左移为例来进行设计。 蔺电锁禺通卩基 杷）左雉卅舜予疽序浪厘* 4结朿语 经过实际应用证明，本显示屏可以作为信息显示装置。用