基于51單片機(jī)LED點(diǎn)陣屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

【摘 要】當(dāng)前社會，信息的流通與傳輸顯得尤為重要，而高信息顯示量的LED點(diǎn)陣屏應(yīng)運(yùn)而生。根據(jù)對LED點(diǎn)陣屏行、列高低電平掃描控制的原理，利用AT89C52單片機(jī)為控制處理器，有著相對低的功耗與高的性能，通過串口傳輸需要顯示的數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)的傳輸更加方便快捷，以相對低端的控制器實(shí)現(xiàn)了畫面的流暢顯示，性價(jià)比得以提高。

【關(guān)鍵詞】51單片機(jī)；LED 點(diǎn)陣屏；控制器

LED點(diǎn)陣屏以LED的亮滅來顯示文字、圖片、動(dòng)畫等，以其圖像文字變化多端，內(nèi)容可實(shí)時(shí)改變而流行于當(dāng)今社會，并且制作簡單，安裝方便，被廣泛應(yīng)用于各種公共場合，如汽車報(bào)站器、廣告屏等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，LED顯示屏經(jīng)歷了從單色、雙色圖文顯示屏，到圖像顯示屏的發(fā)展過程。而顯示屏上絢麗多彩的文字和圖像卻是依賴于LED顯示屏控制系統(tǒng)，又稱LED顯示屏控制器。它是組成LED顯示屏的核心部件，也是顯示效果的基礎(chǔ)。本文便是針對普遍的單色LED點(diǎn)陣屏作出的設(shè)計(jì)總結(jié)。

1.系統(tǒng)工作原理

基于AT89C52 單片機(jī)的LED點(diǎn)陣顯示屏控制系統(tǒng)是由4個(gè)16×32 LED點(diǎn)陣顯示模塊、行信號選擇譯碼器74LS138、數(shù)據(jù)移位寄存器74HC595、行驅(qū)動(dòng)器TIP127組成。4 個(gè)16×32LED點(diǎn)陣顯示模塊組成一個(gè)64×32的LED 點(diǎn)陣，用于同時(shí)顯示3個(gè)16×32的點(diǎn)陣漢字、字符或數(shù)字。利用上-下位機(jī)的結(jié)構(gòu)，采用RS—232C通信標(biāo)準(zhǔn)對單片機(jī)進(jìn)行控制命令和顯示數(shù)據(jù)的傳輸。在每一個(gè)程序周期里譯碼器掃描兩行，而掃描的數(shù)據(jù)則經(jīng)過74HC595移位傳送，通過TIP127驅(qū)動(dòng)點(diǎn)陣屏進(jìn)而正常顯示信息。

2.硬件電路設(shè)計(jì)

顯示屏控制器的硬件電路由兩個(gè)部分組成：外部數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展、串行通信接口?？刂破鞯慕M成框圖如圖所示，采用AT89C52作為中央控制器，并選用RS-232 標(biāo)準(zhǔn)總線接口，完成與PC機(jī)的通信，實(shí)現(xiàn)對顯示屏顯示數(shù)據(jù)的控制。數(shù)據(jù)存儲器使用一片F(xiàn)LASH存儲器W29EE011用于存儲漢字的點(diǎn)陣庫。

2.1存儲器的擴(kuò)展

W29EE011有17條地址線（A0～A16），最高一位（A16）由P1.7作為地址送出，低八位（A0～A7）由P0口作為地址送出，通過74LS373鎖存器進(jìn)行鎖存。A8～A15由P2口作為地址送出。

2.2串行通信

系統(tǒng)上位機(jī)—下位機(jī)是通過串行通信接口進(jìn)行通信。本系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC 機(jī)的串行通信功能，將單片機(jī)的串行接口的電平轉(zhuǎn)換成RS–232C 電平標(biāo)準(zhǔn)。計(jì)算機(jī)TXD端發(fā)出的信號傳送到通信電路后轉(zhuǎn)化為電流信號，當(dāng)有信號送進(jìn)來時(shí)就會有電流流經(jīng)光耦合器中的紅外發(fā)光二極管，二極管發(fā)出光信號投射到光敏三極管，再轉(zhuǎn)換成電信號輸?shù)絾纹瑱C(jī)的RXD 端，實(shí)現(xiàn)了以光為媒介的電→光→電信號轉(zhuǎn)換傳輸，并在電氣上是完全隔離的，避免了輸出端對輸入端產(chǎn)生的反饋和干擾。

3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1滾動(dòng)顯示模塊

滾動(dòng)顯示主要是實(shí)現(xiàn)顯示信息的換屏，一屏顯示三個(gè)字，兩秒后換一屏，直到所有信息都顯示完畢后，接著從頭開始顯示。換屏主要是根據(jù)PC 機(jī)傳送來的字節(jié)數(shù)，通過改變指針來實(shí)現(xiàn)的。

3.2取數(shù)據(jù)模塊

由于數(shù)據(jù)都是存儲在片外數(shù)據(jù)存儲器里，所以要先從片外取數(shù)據(jù)存放到顯示緩沖區(qū)里，然后再移位傳送并掃描顯示。

3.3數(shù)據(jù)移位傳送模塊

點(diǎn)陣屏的列驅(qū)動(dòng)器74HC595 為串入并出的移位寄存器，故顯示單元的數(shù)據(jù)需從低位到高位一位一位傳送進(jìn)74HC595里，然后才能驅(qū)動(dòng)點(diǎn)陣屏。

3.4行掃描模塊

16×32的點(diǎn)陣屏若逐行掃描，當(dāng)刷新頻率足夠高時(shí)（大于24Hz），時(shí)間將超出人眼反應(yīng)時(shí)間，故行掃描采用一個(gè)程序周期掃描兩行，即第一行和第八行同時(shí)掃描的方案。

3.5串行通信模塊

串行通信程序主要是實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)的通信。將數(shù)據(jù)暫存到AT89C52里，存滿后再將數(shù)據(jù)寫進(jìn)片外數(shù)據(jù)存儲器W29EE011里。延時(shí)一段時(shí)間后，繼續(xù)接收從PC 機(jī)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，重復(fù)之前的工作，直到所有數(shù)據(jù)接收完畢為止。

4.結(jié)束語

本系統(tǒng)以光為媒介的電→光→電信號轉(zhuǎn)換傳輸，并在電氣上是完全隔離的，避免了輸出端對輸入端產(chǎn)生的干擾。另外所選用的AT89C52單片機(jī)具有價(jià)格低廉，程序?qū)懭敕奖愕奶攸c(diǎn)使得整個(gè)系統(tǒng)方便維護(hù)和檢修。除此之外，該系統(tǒng)只占用了單片機(jī)少量的I/0口和內(nèi)存，為系統(tǒng)留下了功能擴(kuò)展的空間。

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