16×16點陣LED電子顯示屏的設(shè)計

摘 要： 整機以ATMEL 公司生產(chǎn)的單片機AT89S52為核心，介紹了LED點陣電子顯示屏的動態(tài)設(shè)計和開發(fā)過程。通過該芯片控制兩個行驅(qū)動器 74LS164和兩個列驅(qū)動器74HC595來驅(qū)動顯示屏顯示。顯示采用動態(tài)顯示，使得圖形或文字能夠?qū)崿F(xiàn)靜止、移入移出等多種顯示方式。用C語言進行編程，通過編程控制各顯示點對應(yīng)LED陽極和陰極端的電平，就可以有效的控制各顯示點的亮滅。

關(guān)鍵詞：AT89S52單片機；LED；點陣顯示；動態(tài)顯示；C語言

1 系統(tǒng)整體設(shè)計方案

1.1 需要實現(xiàn)的功能

要求在目測條件下LED顯示屏各點亮度均勻充足，可顯示圖形和文字。圖形或文字顯示有靜止、移入移出等顯示方式。

1.2 LED顯示特點

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。

用點陣方式構(gòu)成圖形或文字，是非常靈活的，只要設(shè)計好合適的數(shù)據(jù)文件，就可以得到滿意的顯示效果。點陣顯示方式適應(yīng)信息變化的優(yōu)點，是以點陣顯示器的價格和其復(fù)雜的控制電路為代價的。點陣顯示器在整個顯示單元的所有位置上都布置了LED器件，不同的場合，不同的顯示特點和格式可以分別采用數(shù)碼管器件或點陣顯示方式，有的情況可以采用兩者搭配的混合屏顯示方式。

1.3 設(shè)計方案論證

⑴顯示模式方案。最簡單的顯示模式是靜態(tài)顯示。與靜態(tài)顯示模式相對應(yīng)，就有各種動態(tài)顯示模式。

⑵數(shù)據(jù)傳輸方案。顯然，采用并行方式時，從控制電路到列驅(qū)動器的線路數(shù)量大，相應(yīng)的硬件數(shù)目多。當(dāng)列數(shù)很多時，并行傳輸?shù)姆桨甘遣豢扇〉?。采用串行傳輸?shù)姆椒?，串行傳輸過程較長，數(shù)據(jù)要經(jīng)過并行到串行和串行到并行兩次變換。列數(shù)據(jù)準備時間可能相當(dāng)長，解決串行傳輸中列數(shù)據(jù)準備和列數(shù)據(jù)顯示的時間矛盾問題，可以采用重疊處理的方法。

2 系統(tǒng)硬件部分設(shè)計

2.1 電源設(shè)計

⑴穩(wěn)壓電源技術(shù)指標。穩(wěn)壓電源的主要指標有電壓、輸出電濾及電壓調(diào)節(jié)范圍，從以下四個方面對它的性能加以改善：增加放大環(huán)節(jié)，提高穩(wěn)定性，使輸出電壓可調(diào)，用復(fù)合管做調(diào)整管，使輸出電流增大，增加保護電路，使電源工作安全可靠。

⑵系統(tǒng)電壓選擇。本系統(tǒng)電源采用了AC適配器為系統(tǒng)提供。AC適配器具有以下優(yōu)點：耐熱、耐濕、可靠、具有電流保護和短路保護功能。

2.2 單片機系統(tǒng)及外圍電路

⑴單片機系統(tǒng)。單片機采用89S52或其兼容系列的芯片進行控制，它負責(zé)控制整個電路以及相應(yīng)的程序的運行，這里我們選擇了內(nèi)含4K字節(jié)Flash的AT89S52，因為我們只需要顯示特定的圖形和文字，無需龐大的字庫。

⑵單片機系統(tǒng)外圍電路。單片機振蕩器反相放大器的輸入端（XTAL1）和輸出端（XTAL2）之間接上12MHz或更高頻率的晶振，以獲得較高的刷新頻率，使顯示更穩(wěn)定。電容C1、C2是晶振的負載電容，主要起頻率微調(diào)和穩(wěn)定的作用。

2.3 LED顯示屏電路

LED顯示屏是將發(fā)光二極管按行按列布置的，驅(qū)動時也就按行按列驅(qū)動。本文使用4塊SBM1388型號的實驗?zāi)K組成16×16點陣，以滿足漢字顯示的要求。

3 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計

3.1 系統(tǒng)主程序

系統(tǒng)的主程序開始以后，首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，然后LED顯示屏進入開機狀態(tài)，轉(zhuǎn)入正常的顯示。系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)屬中斷方式，根據(jù)總體結(jié)構(gòu)，可將程序劃分為幾個功能化模塊：串行口中斷服務(wù)程序、多字滾動顯示子程序、單字顯示子程序、掃描程序。

3.2 顯示驅(qū)動程序

顯示驅(qū)動程序在進入中斷后首先要對定時器T0重新賦初值，以保證顯示屏刷新率的穩(wěn)定。

4 調(diào)試及性能分析

4.1 軟件調(diào)試

調(diào)試可按下列步驟進行：⑴目標程序糾錯。仿真器軟件能給用戶輸入的程序指令糾錯。⑵子程序功能調(diào)試。調(diào)試時可對一個個子程序分別進行調(diào)試，看程序執(zhí)行結(jié)果是否符合設(shè)計要求。⑶整體程序綜合調(diào)試。把各子程序整體連起來進入到綜合電路調(diào)試，看是否能實現(xiàn)預(yù)計的功能顯示。

4.2 硬件調(diào)試

調(diào)試工作可以分為四步：⑴目測檢查。仔細檢查樣機線路是否連接正確。⑵電源調(diào)試。若樣機中存在電源故障，則加電后將造成器件損壞。⑶通電檢查。在電源與其余電路之間串接一個電流表。若接通后電流很大，說明電路中有短路或故障。⑷檢查相應(yīng)芯片的邏輯關(guān)系。加電后檢查各芯片插座上相關(guān)引腳的電位。

4.3 性能分析

系統(tǒng)通過調(diào)試組裝后一般即可正常工作。LED顯示屏的刷新頻率及顯示顯示效果是主要的性能指標。顯示屏刷新率由定時器T0的溢出率和單片機的晶振頻率決定。

[參考文獻]

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[2]諸昌鈐，編著.《LED顯示屏系統(tǒng)原理及工程技術(shù)》.

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