基于單片機的16x64點陣LED顯示屏的設計

0 引言

　　LED點陣顯示屏是一種簡單的漢字顯示器，具有價廉、易于控制、使用壽命長等特點，可廣泛應用于各種公共場合，如車站、碼頭、銀行、學校、火車、公共汽車顯示等。本文詳細介紹了一種低廉的16x64點陣LED顯示屏的設計過程。

　　1 硬件系統設計

　　本系統采用AT89C52單片機作控制器，整個電路主要由單片機控制及其接口電路、驅動顯示電路、電源電路等部分組成。為了簡化顯示屏電路，降低成本，本系統在單片機部分不加字庫存儲器。而在PC機上編輯漢字和字符顯示信息，并將其轉換為相應的點陣顯示數據，然后通過串口(采用RS－232通信標準)送給單片機存儲并進行顯示處理。圖1所示為其硬件系統原理圖。

　　1．1 單片機控制電路

　　本系統由AT89C52構成單片機最小應用系統．同時配有11．0592 MHz晶振和按鍵復位電路等。系統外擴的一片Flash存儲器29F040為數據存儲器，可用來存儲由PC機串口送來的點陣信息(通過軟件將圖像或文字轉換成與LED顯示屏的像素相對應的點陣信息)。該Flash存儲器是一種非易失性存儲器，它在供電電源關閉后仍能保持片內信息。由于29F040的容量為512 KB(該芯片內部由8個64 Kbyte的讀寫塊組成，可分塊進行讀、寫和擦除等操作)，而AT89C52只能管理64KB的數據空間，所以，需將29F040分成8頁，每頁64KB。其頁碼可由單片機的P3．2~P3．4來選擇。另外，采用MAX232可完成RS232與TTL電平的轉換，以便使PC機與單片機交換信息。

　　1．2 16x64點陣顯示器的設計

　　圖2是一種8x8的LED點陣單色行共陽模塊的內部結構圖，其單點工作電壓Uf為1．8 V，正向電流IF為8~10 mA。當某一行線為高電平而某一列線為低時，其行列交叉的點就被點亮；而當其某一列線為高時，其行列交叉的點為暗；當某一行線為低電平時，無論列線如何，對應這一行的點全部為暗。

　　用四個8x8點陣顯示可構成16x16點陣顯示器，其連接方法如圖3所示。圖中，將(A)和(B)的8列、(C)和(D)的8列分別對應相連，同時將(A)和(C)的8行、 (B)和(D)的8行分別對應相連。即可形成一個16行(每一行有16個LED)、16列(每一列也有16個LED)的16x16點陣顯示器，可將這256個點稱為一頁，這樣，顯示字符時。只要對一頁中對應的亮滅進行控制即可。

　　如果需要，也可以把4個16x16點陣顯示器相連從而構成16x64的點陣顯示器。

　　2 LED點陣顯示器的掃描驅動

　　LED顯示屏驅動電路的設計應與所用控制系統相配合。驅動通常分為動態掃描型及靜態鎖存型驅動二大類。本文以動態掃描型驅動電路的設計為例來進行分析。動態掃描型驅動方式是指顯示屏上的16行發光二極管共用一組列驅動寄存器，然后通過行驅動管的分時工作，來使每行LED的點亮時間占總時間的1／16。只要每行的刷新速率大于50 Hz，利用人眼的視覺暫留效應，人們就可以看到一幅完整的文字或畫面。

　　AT89S52單片機有四個I／O口(P0、P1、P2、P3)，每個I／O口有8位，如果都采用并行輸出，顯然不能滿足要求，因此，本設計中的行掃描驅動采用并口輸出，而場掃描驅動采用串口輸出。