LED點陣顯示系統(tǒng)的設(shè)計

（九江學(xué)院電子學(xué)院,江西 九江 332005）

（九江學(xué)院電子學(xué)院,江西 九江 332005）

本設(shè)計采用51單片機為核心，點陣顯示及相關(guān)外圍電路為基礎(chǔ)，設(shè)計了一個16x16點陣顯示屏。整個硬件系統(tǒng)采用單片機AT89C51為核心，詳細的講述了電子顯示屏的各個模塊、電路原理以及開發(fā)過程。

單片機；顯示屏；動態(tài)顯示

1 引言

LED電子顯示屏通過控制發(fā)光二極管的顯示，用來傳遞各種圖形、文字以及視頻信息。LED電子顯示屏在社會上的許多領(lǐng)域已經(jīng)得到企及，由于它傳遞信息的方便性，在各個領(lǐng)域的信息顯示方面發(fā)揮了極大的作用。對于一些公共的大型場合，使用點陣電子顯示屏是非常劃算的，它能夠使用小型單片機系統(tǒng)控制，顯示一些簡單的信息，包括圖形和文字，可以根據(jù)不同需要使用不同字號和字型。

漢字顯示的原理就是根據(jù)你所需要顯示的文字，利用漢字代碼提取軟件獲取相應(yīng)的編碼，將編碼輸入到源程序中，再燒入單片機里面，就可以在顯示屏上看到你所需要的文字。圖形顯示原理也是一樣的，只不過代碼是需要自己修改調(diào)整，最后達到我們的顯示效果。

2 LED顯示的特點及功能要求

設(shè)計一個LED點陣電子顯示屏，要求在肉眼觀測下圖文顯示正常，點陣電子顯示屏各個亮點顯示充足，亮度均勻，并且可以顯示文字和圖形，文字和圖形在顯示的時候有多種顯示方式，包括從左往右，從上往下等多種顯示方式。圖1為單片機系統(tǒng)外圍電路圖。

圖1 單片機系統(tǒng)外圍電路圖

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)的硬件部分大致可以分成五個：第一就是關(guān)于穩(wěn)壓電源的設(shè)計，第二是單片機系統(tǒng)及外圍電路，第三和第四就是驅(qū)動電路，分文列驅(qū)動和行驅(qū)動，第五個是點陣顯示屏電路，下面就分步講述一下這五個部分的原理以及處理方式。

（1）穩(wěn)壓電源的設(shè)計。穩(wěn)壓電源就是把220V的交流電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓。

（2）單片機系統(tǒng)及外圍電路。AT89C51是一種微處理器，俗稱單片機。

（3）列驅(qū)動電路。列驅(qū)動電路是由74HC595構(gòu)成，它的結(jié)構(gòu)可以分為兩個部分：移位寄存器和輸出鎖存器。移位寄存器和輸出鎖存器之間是相互獨立的，不會互相產(chǎn)生干擾，能夠達到重疊處理的目的。

74HC595的輸入側(cè)有8個串行移位寄存器，每個移位寄存器的輸出都連接一個輸出鎖存器。

列驅(qū)動電路由兩個74HC595芯片構(gòu)成，ECK、SCK、SCLR三個引腳作為輸入信號并聯(lián)接在一起，第一個芯片的QH引腳接第二個芯片的SI引腳，使兩個芯片連接在一起，共同組成列驅(qū)動電路。采取這樣的方式，能夠使各片串行移位把每列的顯示數(shù)據(jù)相應(yīng)的反饋到輸出端，由兩組QA—QH輸出端輸出，共16個輸出端分別連接一個電阻傳遞到點陣屏中，驅(qū)動相應(yīng)的列，從而按照相應(yīng)的數(shù)據(jù)進行顯示。

（4）行驅(qū)動電路。單片機接收到我們所給出的信號，傳遞給行驅(qū)動電路，從而會自動生成4個輸入數(shù)據(jù)，經(jīng)過譯碼器編譯之后，就能夠從16個輸出端輸出數(shù)據(jù)，再經(jīng)過行驅(qū)動驅(qū)動相應(yīng)的行線。輸出信號從16個OUT端口輸出，端口串聯(lián)了一個電阻和三極管，然后才會傳遞到顯示驅(qū)動中，經(jīng)過行驅(qū)動電路驅(qū)動二極管的顯示狀態(tài)，從而達到顯示的目的。

（5）LED點陣顯示屏。點陣顯示屏是由發(fā)光的二極管逐點構(gòu)成的，驅(qū)動的時候也就逐點點亮。在掃描驅(qū)動的情況下可以有兩種方式：按行掃描按列控制和按列掃描按行控制。大部分點陣顯示屏都是采用16×16的點陣來顯示漢字，同時最基本的漢字點陣顯示模塊也是16×16點陣。

圖2 系統(tǒng)主程序結(jié)構(gòu)圖

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

圖2是系統(tǒng)的主程序結(jié)構(gòu)圖。主程序運行之后，首先需要對系統(tǒng)所處的壞境進行初始化，然后點陣顯示屏就可以進入初始狀態(tài)，開始顯示。整個系統(tǒng)的功能大部分都是在中斷服務(wù)的子程序中完成的。根據(jù)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，分析之后，我們可以將程序分為4個模塊：中斷服務(wù)程序，多字顯示程序，單字顯示程序以及掃描程序。每個模塊都可以分開獨立，這樣可以方便我們設(shè)計、調(diào)試和差錯，最后再組合成一個整體。

顯示驅(qū)動程序能夠查看已經(jīng)點亮的信號，并且讀取下一行數(shù)據(jù)，通過端口傳遞到寄存器中。為了消除顯示數(shù)據(jù)在切換行產(chǎn)生的拖尾現(xiàn)象，驅(qū)動程序要先進行消隱。

5 結(jié)束語

經(jīng)過對軟件的調(diào)試和修改之后，確認程序沒問題，準備電路仿真。先使用protues軟件把電路圖畫好，用keil軟件將編譯好的C語言程序，轉(zhuǎn)成相應(yīng)的.hex文件，把文件燒入單片機中，進行仿真。仿真成功后就開始焊接硬件。系統(tǒng)通過調(diào)試裝配后，可以正常工作。

[1]王東峰等.單片機C語言應(yīng)用100例[M].電子工業(yè)出版社,2009.

[2]李平等.單片機入門與開發(fā)[M].機械工業(yè)出版社,2008.

[3]黃智偉，王彥，陳文光等.全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽訓(xùn)練教程[M].第1版.電子工業(yè)出版社,2004.

[4]廖常初.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)[J].重慶大學(xué)出版社,2008.

[5]公茂法，馬寶甫，孫晨.單片機人機接口實例集[M].第1版.北京航空航天大學(xué)出版社,1998.

LED點陣顯示系統(tǒng)的設(shè)計

吳紅蓮

吳紅蓮（1980—），女，安徽桐城人，碩士，講師，主要研究方向：電子信息技術(shù)。