基于單片機(jī)的16x64點(diǎn)陣LED顯示屏的設(shè)計(jì)

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(zhǎng)等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)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(xì)介紹了一種低廉的16x64點(diǎn)陣LED顯示屏的設(shè)計(jì)過(guò)程。

　　1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)作控制器，整個(gè)電路主要由單片機(jī)控制及其接口電路、驅(qū)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(tǒng)在單片機(jī)部分不加字庫(kù)存儲(chǔ)器。而在PC機(jī)上編輯漢字和字符顯示信息，并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的點(diǎn)陣顯示數(shù)據(jù)，然后通過(guò)串口(采用RS－232通信標(biāo)準(zhǔn))送給單片機(jī)存儲(chǔ)并進(jìn)行顯示處理。圖1所示為其硬件系統(tǒng)原理圖。

　　1．1 單片機(jī)控制電路

　　本系統(tǒng)由AT89C52構(gòu)成單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)．同時(shí)配有11．0592 MHz晶振和按鍵復(fù)位電路等。系統(tǒng)外擴(kuò)的一片F(xiàn)lash存儲(chǔ)器29F040為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，可用來(lái)存儲(chǔ)由PC機(jī)串口送來(lái)的點(diǎn)陣信息(通過(guò)軟件將圖像或文字轉(zhuǎn)換成與LED顯示屏的像素相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣信息)。該Flash存儲(chǔ)器是一種非易失性存儲(chǔ)器，它在供電電源關(guān)閉后仍能保持片內(nèi)信息。由于29F040的容量為512 KB(該芯片內(nèi)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(shù)據(jù)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(jī)的P3．2~P3．4來(lái)選擇。另外，采用MAX232可完成RS232與TTL電平的轉(zhuǎn)換，以便使PC機(jī)與單片機(jī)交換信息。

　　1．2 16x64點(diǎn)陣顯示器的設(shè)計(jì)

　　圖2是一種8x8的LED點(diǎn)陣單色行共陽(yáng)模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，其單點(diǎn)工作電壓Uf為1．8 V，正向電流IF為8~10 mA。當(dāng)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(dāng)其某一列線(xiàn)為高時(shí)，其行列交叉的點(diǎn)為暗；當(dāng)某一行線(xiàn)為低電平時(shí)，無(wú)論列線(xiàn)如何，對(duì)應(yīng)這一行的點(diǎn)全部為暗。

　　用四個(gè)8x8點(diǎn)陣顯示可構(gòu)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(duì)應(yīng)相連，同時(shí)將(A)和(C)的8行、 (B)和(D)的8行分別對(duì)應(yīng)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(duì)一頁(yè)中對(duì)應(yīng)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(gòu)成16x64的點(diǎn)陣顯示器。

　　2 LED點(diǎn)陣顯示器的掃描驅(qū)動(dòng)

　　LED顯示屏驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)應(yīng)與所用控制系統(tǒng)相配合。驅(qū)動(dòng)通常分為動(dòng)態(tài)掃描型及靜態(tài)鎖存型驅(qū)動(dòng)二大類(lèi)。本文以動(dòng)態(tài)掃描型驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)為例來(lái)進(jìn)行分析。動(dòng)態(tài)掃描型驅(qū)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(qū)動(dòng)寄存器，然后通過(guò)行驅(qū)動(dòng)管的分時(shí)工作，來(lái)使每行LED的點(diǎn)亮?xí)r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(yīng)，人們就可以看到一幅完整的文字或畫(huà)面。

　　AT89S52單片機(jī)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(shè)計(jì)中的行掃描驅(qū)動(dòng)采用并口輸出，而場(chǎng)掃描驅(qū)動(dòng)采用串口輸出。