基于P89V51RD2單片機LED點陣顯示屏的實現(xiàn)

馮月芹

（南京工程學(xué)院 江蘇 南京 211167）

LED點陣顯示屏是一種簡單的字符顯示器，具有價廉、易于控制、使用壽命長等特點，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16x16點陣LED顯示屏的設(shè)計過程。本系統(tǒng)采用P89V51RD2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(qū)動顯示電路、電源電路等部分組成。為了使顯示屏電路更具實用性，本系統(tǒng)在單片機部分外加數(shù)據(jù)存儲器。在PC機上編輯漢字和字符顯示信息，并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的點陣顯示數(shù)據(jù)，然后通過串口（采用RS-232通信標(biāo)準(zhǔn)）送單片機存儲并顯示，實現(xiàn)LED顯示屏的功能。

1 系統(tǒng)原理及特點

系統(tǒng)原理框圖如圖1所示，該系統(tǒng)主要由飛利浦公司生產(chǎn)的單片機P89V51RD2、移位寄存器74HC595、4-16譯碼器74HC154、LED點陣、數(shù)據(jù)存儲器RAM6264以及RS232電平轉(zhuǎn)換芯片組成，漢字字模存儲外部數(shù)據(jù)存儲器6264中，用單片機P89V51RD2控制移位寄存器與譯碼器完成漢字的顯示。

本系統(tǒng)的特點：

1）采用 P89V51RD2單片機，P89V51RD2是 PHILIPS公司推出的51系列的新型微控制器，它包含64KB?Flash和1024字節(jié)的數(shù)據(jù)RAM，支持并行和串行的在系統(tǒng)編程（ISP）和在應(yīng)用中編程（IAP），具有SPI和增強型UART。

圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure diagram of the hardware system

2）采用移位寄存器，節(jié)約單片機的IO資源，容易擴展多位LED顯示。

3）通過串口下載單片機的程序代碼以及與PC機通信獲取顯示信息的字模。

4）顯示內(nèi)容多時，可以把漢字字模存儲到外部數(shù)據(jù)存儲器6264中。

1.1 移位寄存器的工作原理

74HC595是一款漏極開路輸出的CMOS移位寄存器，輸出端口為可控的三態(tài)輸出端，也能串行輸出控制下一級級聯(lián)芯片。

74HC595的引腳圖如圖2所示。

1.1.1 引腳說明

1）74595的數(shù)據(jù)端：

圖2 74HC595的引腳圖Fig.2 The pin figure of chip 74HC595

QA--QH：8位并行輸出端，可以直接控制數(shù)碼管的8個段；QH：級聯(lián)輸出端。將它接下一個595的SI端；SI：串行數(shù)據(jù)輸入端。

2）74595的控制端說明：

/SCLR（10腳）：低點平時將移位寄存器的數(shù)據(jù)清零；SCK（11腳）：上升沿時數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)

據(jù)移位。QA-->QB-->QC-->...-->QH；下降沿移位寄存器數(shù)據(jù)不變；RCK（12腳）：上升沿時移位寄存器的數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)存儲寄存器，下降沿時存儲寄存器數(shù)據(jù)不變。

3）74HC595與單片機的硬件連接

2片74HC595與單片機串行接口連接，移位寄存器的輸出作為點陣LED的行驅(qū)動，硬件電路圖如圖3。其中，RCK接單片機的P3.3端口；SCLR接單片機的P3.2端口；SCK接單片機的P3.3端口；SI接單片機的P3.4端口。串行移位寄存器7HC595也可以用74HC164。

圖3 LED行驅(qū)動電路圖Fig.3 Hardware circuit of LED row drive

圖4 LED列驅(qū)動電路圖Fig.4 Hardware circuit of LED column drive

1.2 譯碼器及驅(qū)動電路

單片機的P1口低四位的輸出，經(jīng)4—16線譯碼器73HC154譯碼后，作為列選通信號線，再經(jīng)過驅(qū)動器驅(qū)動對應(yīng)的列線，一條列線上要驅(qū)動16個的led進行顯示，按每一個LED器件需要10 mA計算，16個LED同時發(fā)光時，需要160 mA電流，選用三極管8550作為驅(qū)動管可滿足要求。考慮減少PCB板的面積，也可以選擇uln2803驅(qū)動LED的列。

硬件電路連接如圖4所示。

1.3 16×16點陣 LED 屏

一個漢字32個字節(jié)需要16*16LED屏，由4個8*8LED組成，型號SD411988。LED點陣屏的極性，可以用數(shù)字萬用表的電阻檔來測試；萬用表的黑表棒測試LED的一個引腳，紅表棒放到其他的引腳，若有一個LED燈亮，說明黑表棒測試的引腳為負(fù)極，紅表棒測試的引腳為正極；此時，可以把黑表棒接的引腳作為行，紅表棒接的引腳作為列，當(dāng)然，反過來也可以，行、列是相對的。

然后黑表棒測試的引腳不動，改換紅表棒測試的其他的引腳，測試結(jié)果如上述，這樣可以把一行的所有列控制的引腳確定；同理，也可以確定其他的行控制引腳。

16×16 LED屏的原理圖如圖5所示。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

限于篇幅，這里沒有給出VB提取字模的程序，僅把單片機的主要程序列出。在調(diào)試下位機程序時，可以用取膜軟件PCtoLCD來提取漢字字模。“南京工程學(xué)院”的字模如下

圖5 LED屏的電路圖Fig.5 hardware circuit of led display

}；限于篇幅，僅給出一個漢字的字模。

移位寄存器有關(guān)控制位的定義 void wr_595（sindata）//寫移位寄存器74HC595函數(shù)

3 結(jié) 論

經(jīng)過實際測試證明，本顯示屏可以作為信息顯示裝置，用于公共場所來進行信息顯示，而且具有工作穩(wěn)定、字符清晰、亮度適中等特點。為了使顯示的內(nèi)容豐富，可以使文字屏在顯示信息時滾動顯示。另外，本硬件電路可以在集成電路芯片上使用方面加以改進，用大規(guī)模的可編程邏輯器件代替中規(guī)模的邏輯電路譯碼器和移位寄存器，可以節(jié)約PCB的面積；本顯示屏只有一位LED顯示，再級聯(lián)多個移位寄存器，容易實現(xiàn)多位LED顯示。

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[4]74HC595 Data sheet[EB/OL].Philips Semiconductors http：//www.21icsearch.com/pdfdetil_E3AAB9D51275108B.html

[5]74HC154 Data sheet[EB/OL].Philips Semiconductors http：//www.21icsearch.com/pdfdetil_225964C6E9DBB286.html

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