- 點(diǎn)陣LED電子顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
- 利用AT89S52 作為主控制芯片
- 采用動(dòng)態(tài)掃描方案
利用AT89S52 作為主控制芯片， 給出簡(jiǎn)單實(shí)用的外圍電路來(lái)驅(qū)動(dòng)16*16 的點(diǎn)陣LED 顯示屏的設(shè)計(jì)方案，包括系統(tǒng)具體的硬件設(shè)計(jì)方案和各個(gè)外圍電路部分的設(shè)計(jì)等方面。
引言
LED 顯示屏是在20 世紀(jì)80 年代在全球迅速發(fā)展起來(lái)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(diǎn)陣模塊組成大面積顯示屏幕，具有可靠性高、使用壽命長(zhǎng)、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、價(jià)格性能比高、使用成本低等特點(diǎn)，迅速成長(zhǎng)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(jiàn)光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件。LED 的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹(shù)脂封裝起來(lái)。當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會(huì)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(huì)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(lèi)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(diǎn)陣模塊組成的顯示屏幕， 它是通過(guò)控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的亮滅情況來(lái)顯示的方式，根據(jù)要顯示的文字、圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)、視頻、錄像信號(hào)等各種信息來(lái)選擇相應(yīng)的發(fā)光二極管的亮滅， 從而實(shí)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(zhǎng)、組態(tài)靈活、色彩豐富以及對(duì)室內(nèi)室外環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)， 隨著LED 制造技術(shù)的不斷完善，在國(guó)內(nèi)外得到了很大的推廣，廣泛應(yīng)用于大型劇場(chǎng)、商城、酒店的出入口及洗手間的標(biāo)示牌等各種室內(nèi)、戶(hù)外顯示屏。
2、點(diǎn)陣LED 電子顯示屏系統(tǒng)組成
通過(guò)對(duì)LED 主控電路、亮度連續(xù)可調(diào)電路、驅(qū)動(dòng)電路、鍵盤(pán)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(shí)現(xiàn)對(duì)16*16 點(diǎn)陣顯示屏的驅(qū)動(dòng)， 完成電子顯示屏的電路設(shè)計(jì)方案。本設(shè)計(jì)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(shí)鐘電路、復(fù)位電路、鍵盤(pán)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：
3、點(diǎn)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(gè)LED8*8 顯示屏，構(gòu)成16 行*32 列點(diǎn)陣顯示
由8 個(gè)8*8 點(diǎn)陣LED 顯示模塊組成點(diǎn)陣顯示屏。8 片8*8點(diǎn)陣LED 顯示模塊利用總線形組成一個(gè)16*32 的LED 點(diǎn)陣，用于同時(shí)顯示2 個(gè)16*16 點(diǎn)陣漢字或4 個(gè)16*8 點(diǎn)陣的字母、字符或數(shù)字。根據(jù)實(shí)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(dòng)電路
本設(shè)計(jì)的點(diǎn)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(duì)應(yīng)字模的亮點(diǎn)，低電平對(duì)應(yīng)字模的暗點(diǎn)，以九字為例，如圖2 所示。
從圖3 中我們可以看出， 要把'' 九'' 字顯示出來(lái)， 先顯示''九'' 字的第一列， 就是讓P0 口輸出00001000,P2 口輸出00000001,對(duì)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(shí)1MS
然后顯示第二列，P0 口輸出00001000,P2 口輸出00000001,對(duì)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(shí)1MS
程序執(zhí)行16 次后用時(shí)0.016S 左右， 由于人眼的視覺(jué)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(lái)，持續(xù)時(shí)間1.6S 左右。
設(shè)計(jì)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(jì)中一楨就是顯示兩個(gè)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(gè)LED 管亮需要7mA 的電流，那么32 個(gè)同時(shí)亮就需要224mA 的電流，所以我們要對(duì)列進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，我們采用晶體管8550 對(duì)列信號(hào)進(jìn)行放大，使LED 點(diǎn)陣能夠正常顯示。
3.3 亮度連續(xù)可調(diào)
用一個(gè)10K 的電位器可以對(duì)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(shí)現(xiàn)對(duì)顯示屏亮度的調(diào)節(jié)。
3.4 刷新頻率的計(jì)算
根據(jù)人眼的視覺(jué)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(huì)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(jì)中使用12M 晶體振蕩電路，刷新頻率在50HZ 以上。
3.5 鍵盤(pán)
鍵盤(pán)是使用比較簡(jiǎn)單的獨(dú)立式鍵盤(pán)。編程容易控制，實(shí)現(xiàn)方便，如圖5 所示。
本文主要討論了電子顯示屏系統(tǒng)硬件電路的具體問(wèn)題，并且對(duì)如何才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能進(jìn)行了論證， 設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)掃描方案，通過(guò)字模來(lái)點(diǎn)亮顯示屏，達(dá)到顯示所要求內(nèi)容的目的。
