0 引言
LED點(diǎn)陣顯示屏是一種簡單的漢字顯示器,，具有價(jià)廉、易于控制,、使用壽命長等特點(diǎn),，可廣泛應(yīng)用于各種公共場合，如車站,、碼頭,、銀行、學(xué)校,、火車,、公共汽車顯示等。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)部分不加字庫存儲器,。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),，然后通過串口(采用RS－232通信標(biāo)準(zhǔn))送給 單片機(jī)存儲并進(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Flash存儲器29F040為數(shù)據(jù)存儲器,，可用來存儲由PC機(jī)串口送來的點(diǎn)陣信息(通過軟件將圖像或文字轉(zhuǎn) 換成與LED顯示屏的像素相對應(yīng)的點(diǎn)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(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的讀寫塊組成,，可分塊進(jìn)行讀、寫和擦除等操作),，而AT89C52只能管理64KB的數(shù)據(jù)空間,，所以，需將29F040分成8頁,，每頁 64KB,。其頁碼可由單片機(jī)的P3．2~P3．4來選擇。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)某一行線為高電平而某一列線為低時(shí),，其行列交叉的點(diǎn)就被點(diǎn)亮,；而當(dāng)其某一列線為高時(shí)，其行列交叉的點(diǎn)為暗,；當(dāng)某一行線為低電平時(shí),，無論列線如何， 對應(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列分別對應(yīng)相連，同時(shí)將 (A)和(C)的8行,、 (B)和(D)的8行分別對應(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)稱為一頁,，這樣，顯示字符時(shí),。只要對一頁中對應(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,。本文以動(dòng)態(tài)掃描型驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)為例來進(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,，然后通過行驅(qū)動(dòng)管的分時(shí)工作,，來使每行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,，利用人眼的視覺暫留效應(yīng),，人們就可以看到一幅完整的文字或畫面。

    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,，而場掃描驅(qū)動(dòng)采用串口輸出,。
2．1 行掃描驅(qū)動(dòng)
由于16x64點(diǎn)陣顯示器有16行，為充分利用單片機(jī)的接口,，本電路中加入了一個(gè)4-16線譯碼器74LS154,，其輸入是一個(gè)16進(jìn)制碼，解碼輸出為低 態(tài)掃描信號,，它們的管腳示意圖如圖4所示,。把74LS154的G1和G2引腳接地，然后以A,、B,、C、D四腳為輸入端,。就會形成16種不同的輸入狀態(tài),，分 別為0000～1111，然后使每種狀態(tài)只控制一路輸出,，即會有16路輸出,。
如果一行64點(diǎn)全部點(diǎn)亮，則通過74LS154的電流將達(dá)640 mA,，而實(shí)際上,，74LS154譯碼器提供不了足夠的吸收電流來同時(shí)驅(qū)動(dòng)64個(gè)LED同時(shí)點(diǎn)亮，因此,，應(yīng)在74LS154每一路輸出端與16x64點(diǎn)陣顯 示器對應(yīng)的每一行之間用一個(gè)三極管來將電流信號放大,，本文選用的是達(dá)林頓三極管TIP127,。這樣，74LS154某一輸出腳為低電平時(shí),，對應(yīng)的三極管發(fā) 射極為高電平,，從而使點(diǎn)陣顯示器的對應(yīng)行也為高電平。
2．2 場掃描驅(qū)動(dòng)
本系統(tǒng)場掃描驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)可用串入并出的通用集成電路74HC595來作為數(shù)據(jù)鎖存,。74HC595是一個(gè)八位串行輸入三態(tài)并行輸出的移位寄存器,，其管 腳見圖4所示，其中SI是串行數(shù)據(jù)的輸入端,，RCK是存儲寄存器的輸入時(shí)鐘,，SCK是移位寄存器的輸入時(shí)鐘，Q'H是串人數(shù)據(jù)的輸出,，G是對輸人數(shù)據(jù)的輸 出使能控制,，QA～QH為串入數(shù)據(jù)的并行輸出。從SI口輸入的數(shù)據(jù)可在移位寄存器的SCK腳上升沿的作用下輸入到74HC595中,。并在RCK腳的上升沿 作用下將輸入的數(shù)據(jù)鎖存在74HC595中,，這樣，當(dāng)G為低電平時(shí),，數(shù)據(jù)便可并行輸出,。為了避免與PC機(jī)串口輸入的數(shù)據(jù)相互干擾，也可使用模擬串口 P1．4~P1．7來分別輸出串行數(shù)據(jù),、移位時(shí)鐘SCK,、存儲信號RCK和并行輸出的使能信號G。
為了消除電源電壓的波動(dòng)及行掃描管壓降(第一行點(diǎn)亮的點(diǎn)數(shù)不同,，將引起管壓降的變化,，從而影響通過LED管的電流)的變化對LED顯示屏亮度的影響，設(shè)計(jì) 時(shí)可采用列恒流驅(qū)動(dòng)電路,，可選用三極管8550和外圍元件構(gòu)成列恒流驅(qū)動(dòng)電路,，并通過調(diào)整100 kΩ可調(diào)電阻使三極管處于放大狀態(tài)，同時(shí)將集電極電流調(diào)整為10 mA,，從而使點(diǎn)亮對應(yīng)點(diǎn)陣時(shí)通過LED的電流不變,。

2．3 掃描顯示工作過程
將8片74HC595進(jìn)行級連，可共用一個(gè)移位時(shí)鐘SCK及數(shù)據(jù)鎖存信號RCK,。這樣,，當(dāng)?shù)谝恍行枰@示的數(shù)據(jù)經(jīng)過8x8=64個(gè)SCK時(shí)鐘后便可將其全 部移入74HC595中，此時(shí)還將產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)鎖存信號RCK將數(shù)據(jù)鎖存在74HC595中,，并在使能信號G的作用下,，使串入數(shù)據(jù)并行輸出，從而使與各輸 出位對應(yīng)的場驅(qū)動(dòng)管處于放大或截止?fàn)顟B(tài),；同時(shí)由行掃描控制電路產(chǎn)生信號使第一行掃描管導(dǎo)通,，相當(dāng)于第一行LED的正端都接高,，顯然，第一行LED管的亮滅 就取決于74HC595中的鎖存信號,；此外,，在第一行LED管點(diǎn)亮的同時(shí)，再在74HC595中移入第二行需要顯示的數(shù)據(jù),，隨后將其鎖存,，同時(shí)由行掃描控 制電路將第一行掃描管關(guān)閉而接通第二行，使第二行LED管點(diǎn)亮,，以此類推,，當(dāng)?shù)谑袙呙柽^后再回到第一行，這樣,，只要掃描速度足夠高,，就可形成一幅完整 的文字或圖像。

3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖5所示,，該顯示程序以常用的左移為例來進(jìn)行設(shè)計(jì),。

4 結(jié)束語
經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用證明，本顯示屏可以作為信息顯示裝置,。用于公共場所來進(jìn)行信息顯示，而且具有工作穩(wěn)定,、字符清晰,、亮度適中等特點(diǎn)。若所顯示的信息較為簡單,，也可直接將信息代碼拷入單片機(jī)中,，還可以通過外擴(kuò)儲存器的方式來增加顯示的信息量。