點陣LED電子顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

　　LED 顯示屏是在20 世紀(jì)80 年代在全球迅速發(fā)展起來的一種新型的信息顯示媒體， 它利用發(fā)光二極管構(gòu)成的點陣模塊組成大面積顯示屏幕，具有可靠性高、使用壽命長、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、價格性能比高、使用成本低等特點，迅速成長為平板顯示的主流產(chǎn)品之一，在廣告牌、公共顯示屏等信息顯示領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

　　1、LED 及LED 顯示屏

　　LED （Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件。LED 的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向其PN 結(jié)的P 區(qū)，在P 區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，從使LED 發(fā)光。LED 發(fā)光燈可以分為單色發(fā)光燈、雙色發(fā)光燈、三色發(fā)光燈、面發(fā)光燈、閃爍發(fā)光燈、電壓型發(fā)光燈等多種類型。按照發(fā)光燈強(qiáng)度又可以分為普通亮度發(fā)光燈、高亮度發(fā)光燈、超高亮度發(fā)光燈等。

　　LED 顯示屏（LED panEL）是一種由半導(dǎo)體發(fā)光二極管構(gòu)成的點陣模塊組成的顯示屏幕， 它是通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的亮滅情況來顯示的方式，根據(jù)要顯示的文字、圖形、圖像、動畫、視頻、錄像信號等各種信息來選擇相應(yīng)的發(fā)光二極管的亮滅， 從而實現(xiàn)顯示各種信息的目的。LED 顯示屏具有抗震耐沖擊、光響應(yīng)速度快、節(jié)能、發(fā)光效率高、使用壽命長、組態(tài)靈活、色彩豐富以及對室內(nèi)室外環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點， 隨著LED 制造技術(shù)的不斷完善，在國內(nèi)外得到了很大的推廣，廣泛應(yīng)用于大型劇場、商城、酒店的出入口及洗手間的標(biāo)示牌等各種室內(nèi)、戶外顯示屏。

　　2、點陣LED 電子顯示屏系統(tǒng)組成

　　通過對LED 主控電路、亮度連續(xù)可調(diào)電路、驅(qū)動電路、鍵盤電路等硬件電路做全面的分析，選擇出比較適合的方案，從而實現(xiàn)對16*16 點陣顯示屏的驅(qū)動， 完成電子顯示屏的電路設(shè)計方案。本設(shè)計電子顯示屏系統(tǒng)的由AT89S52 單片機(jī)及相關(guān)外圍電路具體包括時鐘電路、復(fù)位電路、鍵盤模塊、顯示控制電路和電子顯示屏等部分組成，具體如圖1 所示：

圖1 系統(tǒng)總體框圖

　　3、點陣LED 電子顯示屏系統(tǒng)硬件電路及工作原理

　　3.1 采用8 個LED8*8 顯示屏，構(gòu)成16 行*32 列點陣顯示

　　由8 個8*8 點陣LED 顯示模塊組成點陣顯示屏。8 片8*8點陣LED 顯示模塊利用總線形組成一個16*32 的LED 點陣，用于同時顯示2 個16*16 點陣漢字或4 個16*8 點陣的字母、字符或數(shù)字。根據(jù)實際需要，顯示板可擴(kuò)展至更多的顯示單元，從而顯示更多的內(nèi)容。

　　3.2 LED 顯示屏驅(qū)動電路

　　本設(shè)計的點陣顯示屏電路是以AT89S52 單片機(jī)作主控器，結(jié)合74LS154 和74LS595 進(jìn)行擴(kuò)展。選擇了共陰的行列掃描方式，單片機(jī)P0,P2 口輸出的高電平對應(yīng)字模的亮點，低電平對應(yīng)字模的暗點，以九字為例，如圖2 所示。

圖2 '' 九'' 字字模

　但是P0,P2 口一次總共只能傳送16 位的數(shù)據(jù)， 因此要對字模數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描。掃描后的高電平作為點陣顯示管的行輸入，列輸入則由74LS154 的低電平控制，74LS154 接在單片機(jī)P1.0 到P1.3 口上，如圖3 所示。

圖3 九字第一列顯示

圖4 ''九'' 字第二列顯示

　　從圖3 中我們可以看出， 要把'' 九'' 字顯示出來， 先顯示''九'' 字的第一列， 就是讓P0 口輸出00001000,P2 口輸出00000001,對應(yīng)的列上，74LS154 輸出低電平，即P1 口輸出00H,然后保持顯示1MS。

　　如下面的程序：

　　MOV A,00H

　　MOV P1,A :00H 送P1 鎖存

　　MOV P0,00H ;00H 送P0 鎖存

　　MOV P2,00H ;00H 送P2 鎖存

　　DELAY 1MS ;延時1MS

　　然后顯示第二列，P0 口輸出00001000,P2 口輸出00000001,對應(yīng)第二列低電平輸出，也就是P1 口輸出01H,同樣保持顯示1MS.顯示情況如圖4 所示。

　　程序如下：

　　INC A

　　MOV P1,A ;P1 鎖存加1

　　MOV P0,00H ;00H 送P0 鎖存

　　MOV P2,00H ;00H 送P2 鎖存

　　DELAY 1MS ;延時1MS

　　程序執(zhí)行16 次后用時0.016S 左右， 由于人眼的視覺停留效應(yīng)，我們是分辨不出閃爍的，循環(huán)100 次后，'' 九'' 字就可以完整顯示出來，持續(xù)時間1.6S 左右。

　　設(shè)計中采用左移顯示方式。如果把顯示一次看作一楨圖像，那么本設(shè)計中一楨就是顯示兩個字，共32 列。

　　這樣依次顯示下去，就可以達(dá)到左移顯示漢字的目的。

　　列掃描電路：每個LED 管亮需要7mA 的電流，那么32 個同時亮就需要224mA 的電流，所以我們要對列進(jìn)行驅(qū)動，我們采用晶體管8550 對列信號進(jìn)行放大，使LED 點陣能夠正常顯示。

　　3.3 亮度連續(xù)可調(diào)

　　用一個10K 的電位器可以對LED 的壓降進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到連續(xù)改變亮度，從而實現(xiàn)對顯示屏亮度的調(diào)節(jié)。

　　3.4 刷新頻率的計算

　　根據(jù)人眼的視覺的暫留特性，50HZ 是適宜的刷新頻率，所以CPU 的刷新頻率一般不低于60HZ,但是刷新頻率太高的話，會使顯示屏的亮度降低，所以刷新頻率有最高值要求，本設(shè)計中使用12M 晶體振蕩電路，刷新頻率在50HZ 以上。

　　3.5 鍵盤

　　鍵盤是使用比較簡單的獨立式鍵盤。編程容易控制，實現(xiàn)方便，如圖5 所示。

圖5 鍵盤電路

　　4、結(jié)束語

　　本文主要討論了電子顯示屏系統(tǒng)硬件電路的具體問題，并且對如何才能實現(xiàn)系統(tǒng)功能進(jìn)行了論證， 設(shè)計采用動態(tài)掃描方案，通過字模來點亮顯示屏，達(dá)到顯示所要求內(nèi)容的目的。