音樂頻譜LED顯示屏驅(qū)動控制程序案例解析

前些日子，購得一塊08接口的雙色LED顯示屏（打算做個音樂頻譜顯示器），搗鼓了好幾天，終于搞清楚了其控制原理，在這里做個總結(jié)，算是備忘吧。

1.LED顯示屏的掃描方式

LED顯示屏的掃描方式有靜態(tài)、1/2、1/4、1/8、1/16幾種。

這些掃描方式具體是什么意思呢？我們以1/16掃描方式為例來說明。因為LED顯示屏是逐行刷新顯示的，所以在任意時刻我們只能控制其任意一行的顯示，每次刷新顯示一行，16行為一個掃描周期，這就是1/16掃描方式。當(dāng)然了，一個掃描周期的時間必須要小于人眼視覺暫留的時間（約0.05秒到0.2秒），否則，人眼會觀察到LED顯示屏所呈現(xiàn)的畫面出現(xiàn)閃爍。

2.LED顯示屏的接口形式

LED顯示屏的接口形式有04接口、08接口、12接口幾種，這里只介紹08接口。

08接口的管腳定義如圖1所示。

圖108接口管腳定義

其中，管腳LA、LB、LC、LD表示行信號；管腳R1、R2、G1、G2表示列信號；管腳EN表示使能信號；管腳SCK表示時鐘信號；管腳STB表示鎖存信號；管腳GND表示接地。

那么，管腳LA、LB、LC、LD是如何來控制行信號，從而實現(xiàn)1/16掃描方式的。其實很簡單，這是通過兩個3-8譯碼器74HC138芯片來實現(xiàn)，通過這兩個芯片可以實現(xiàn)如下的功能：

當(dāng)管腳LD、LC、LB、LA的輸出分別為0000時，LED顯示屏的第一行被選中；

當(dāng)管腳LD、LC、LB、LA的輸出分別為0001時，LED顯示屏的第二行被選中；

當(dāng)管腳LD、LC、LB、LA的輸出分別為0010時，LED顯示屏的第三行被選中；

......

當(dāng)管腳LD、LC、LB、LA的輸出分別為1111時，LED顯示屏的第十六行被選中。

現(xiàn)在，我們已經(jīng)知道如何通過08接口的四個行信號LA、LB、LC、LD來控制LED顯示屏的每一行了。將08接口的四個列信號都接地，循環(huán)給四個行信號輸入0000到1111，就可以點亮整個LED顯示屏了。

但是要在LED顯示屏上顯示出漢字或是圖形，僅僅對行信號進(jìn)行控制是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，我們還需要對列信號進(jìn)行控制。

3.LED顯示屏的列驅(qū)動

LED顯示屏的列驅(qū)動使用了74HC595芯片，該芯片具有8位串行輸入、8位串行/并行輸出，8位鎖存功能。

對于64*32的LED顯示屏來說，因為其總共有64列，所以通過對8個74HC595芯片進(jìn)行級聯(lián)，即可將其擴展為64位串行輸入，64位并行輸出，從而實現(xiàn)對64列信號進(jìn)行控制。

08接口中的管腳R1、R2、G1、G2就是用來輸入64位串行數(shù)據(jù)的。其中，R1、G1分別用來控制上半屏（16行）的紅、綠信號；R2、G2分別用來控制下半屏（16行）的紅綠信號。因此，對于64*32的雙色LED顯示屏來說，總共需要使用32個74HC595芯片。

顯然，當(dāng)紅綠信號同時使能時（列信號低電平使能），就可以控制LED顯示屏顯示出黃色來了。

現(xiàn)在，我們已經(jīng)知道LED顯示屏的列驅(qū)動原理，下一步就可以編寫程序，讓LED顯示屏顯示出任意我們想要的漢字或圖形了。

4.示例程序

了解了LED顯示屏的驅(qū)動原理之后，編寫單片機程序，利用08接口對其進(jìn)行控制是很容易的。

程序的大致流程應(yīng)該是這樣的：

（1）初始化單片機的GPIO引腳。

（2）設(shè)置08接口的使能信號EN。

（3）利用行信號選中第1行，移位串行輸入第1行的列信號數(shù)據(jù)，鎖存列信號，并行輸出顯示。

（4）利用行信號選中第2行，移位串行輸入第2行的列信號數(shù)據(jù)，鎖存列信號，并行輸出顯示。

（5）依次遍歷，直到第32行，并行輸出顯示為止。

（6）循環(huán)進(jìn)行3-5的過程。

如下的代碼示例了整個程序流程。

 1 void main(void)
 2 {
 3     int rowNumber = 0;                   //行序號
 4     int columnNumber = 0;                //列序號
 5 
 6     InitGPIO();                          //初始化單片機的GPIO引腳    
 7     LED_OE = 1;                          //使能信號
 8 
 9     while(1)                             //循環(huán)刷新顯示
10     {        
11         for(rowNumber=0; rowNumber<16; rowNumber++)                   //寫入上半屏的顯示內(nèi)容
12         {
13               SetRowLight(rowNumber);                                 //行信號選擇
14 
15             for(columnNumber=0; columnNumber<8; columnNumber++)       //寫入列信號數(shù)據(jù)
16             {
17                 Write1ByteToFirstHalfScreen(FirstHalfScreenArray[rowNumber][columnNumber], 0xFF);
18             }
19 
20             LED_STB = 0;                                              //鎖存列信號
21             LED_STB = 1;
22         }
23             
24         for(rowNumber=0; rowNumber<16; rowNumber++)                   //寫入下半屏的顯示內(nèi)容
25         {
26               SetRowLight(rowNumber);                                 //行信號選擇
27                                                                     
28             for(columnNumber=0; columnNumber<8; columnNumber++)       //寫入列信號數(shù)據(jù)
29             {
30                 Write1ByteToLowerHalfScreen(0xFF, LowerHalfScreenArray[rowNumber][columnNumber]);    
31             }
32                                                                    
33             LED_STB = 0;                                              //鎖存列信號
34             LED_STB = 1;
35         }                
36     }
37 }

其中，函數(shù)SetRowLight()用于控制行信號的選擇；函數(shù)Write1ByteToFirstHalfScreen()用于向上半屏寫入列信號數(shù)據(jù)；函數(shù)Write1ByteToLowerHalfScreen()用于向下半屏寫入列信號數(shù)據(jù)，二維數(shù)組FirstHalfScreenArray[16][8]和LowerHalfScreenArray[16][8]分別用于存儲列信號數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可以通過漢字圖形取模軟件得到。

編輯：hfy