以AT89C51單片機為控制器的LED顯示屏控制電路設(shè)計

LED顯示屏又叫電子顯示屏，是由LED點陣組成，通過紅色或綠色燈珠的亮滅來顯示文字、圖片、動畫、視頻，內(nèi)容可以隨時更換，通常由顯示模塊、控制系統(tǒng)及電源系統(tǒng)組成。顯示模塊由LED燈組成的點陣構(gòu)成，負責(zé)發(fā)光顯示；控制系統(tǒng)通過控制相應(yīng)區(qū)域的亮滅，可以讓屏幕顯示文字、圖片、視頻等內(nèi)容，恒舞動卡主要是播放動畫的；電源系統(tǒng)負責(zé)將輸入電壓電流轉(zhuǎn)為顯示屏需要的電壓電流。

LED顯示屏廣泛應(yīng)用于信息指示燈，大屏幕顯示，液晶顯示的背光燈，固體照明等。本文設(shè)計一種由4個16×16點陣LED模塊組成的顯示屏，由單片機作控制器，平滑移動顯示任意多個文字或圖形符號，本電路可級聯(lián)擴展實現(xiàn)由任意多個16×16點陣LED模塊組成的顯示屏。

一、控制電路設(shè)計

控制電路由AT89C51單片機作控制器，顯示屏由4個16×16點陣LED模塊組成，每個16×16點陣LED模塊由4個8×8點陣LED模塊組成，用戶可根據(jù)需要擴展增加任意多個16×16點陣LED模塊。8×8點陣LED模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示，共8行8列，每個發(fā)光二極管放置在行線和列線的交叉點上，共64個發(fā)光二極管。當(dāng)某一列為高電平，某一行為低電平時，則對應(yīng)的發(fā)光二極管點亮。

單片機P3．0引腳接串入并出移位寄存器74LS164（U10）的串行數(shù)據(jù)輸入端，8個74LS164（U10～U17）級聯(lián)，P3．1引腳接8個74LSl64的時鐘脈沖輸入端；8個74LS164分別接8個鎖存器74LS373（U18～U25），8個鎖存器的數(shù)據(jù)輸出端接4個16×16點陣LED模塊的行線，每個16×16點陣LED模塊的行線是獨立控制的。P1．O接8個74LS164（U2～U9）的時鐘脈沖輸入端，P1．1接U2、U4、U6、U8的串行數(shù)據(jù)輸入端，每兩個74LSl64（U2和U3，U4和U5，U6和U7，U8和U9）級聯(lián)；U2～U9的并行數(shù)據(jù)輸出端接4個16×16點陣LED模塊的64條列線。P1．2接所有74LSl64的清0端，P1．3接鎖存器的鎖存控制端。設(shè)計完成的電路如圖2所示。

二、電路工作原理

本電路利用串行通信口工作于方式0，同時利用P1．O和P1．1模擬串行輸出，來實現(xiàn)LED顯示屏字符平滑移動顯示。由于LED模塊為16× 16點陣，所以字符點陣也為16×16點陣，即每個字符由32個字節(jié)即16個字數(shù)據(jù)組成，每個字數(shù)據(jù)決定了每列LED點亮的情況。16×16點陣字符數(shù)據(jù)由字符點陣提取軟件獲得。

首先單片機P1．1串行輸出一位二進制位“1”，經(jīng)4組74LSl64給4個16×16點陣LED模塊的第1列送入一高電平，接著由P3．O串行輸出4個16×16點陣LED模塊的第1列行數(shù)據(jù)，即Y1，Y17，Y33，Y49列的行數(shù)據(jù)，經(jīng)74LS373鎖存后送LED顯示屏的行線，此時每個LED模塊第1列對應(yīng)的LED點亮。每列的行數(shù)據(jù)為1個字數(shù)據(jù)，4列共4個字數(shù)據(jù)，每個字數(shù)據(jù)首字節(jié)在字符點陣數(shù)據(jù)表中的地址相差32，此時每個LED模塊顯示每個字符的第1列。接著P1．1串行輸出一位二進制位“0”，經(jīng)4組74LS164移位后給4個LED模塊的第2列送入一高電平，再由P3．O串行輸出4個16× 16點陣LED模塊的第2列行數(shù)據(jù)，即Y2，Y18，Y34，Y50列的行數(shù)據(jù)，經(jīng)74LS373鎖存后送LED顯示屏的行線，此時每個LED模塊第2列對應(yīng)的LED點亮，即顯示每個字符的第2列。如此循環(huán)，依次點亮每個LED模塊每列對應(yīng)的LED，直到點亮每個LED模塊的第16列，即依次顯示每個字符的各列。只要每列交替顯示的時間適當(dāng)，利用人眼的視覺暫留特性，看上去16列LED同時點亮，即看上去整個字符同時顯示。然后再從第1列依次掃描顯示至16列，如此循環(huán)多次，以確保顯示出的字符具有足夠的亮度。

為實現(xiàn)字符平滑移動顯示的效果，在上面實現(xiàn)的4個字符靜態(tài)顯示一定時間后，再次掃描顯示時，每個LED模塊的第1列從每個字符的第2列數(shù)據(jù)開始掃描顯示，即第1個LED模塊顯示第1個字符的第2列、第3列、……、第16列和第2個字符的第1列，第2個LED模塊顯示第2個字符的第2列、第3列、……、第16列和第3個字符的第1列、第2列、……。當(dāng)?shù)谌螔呙栾@示時，每個LED模塊的第1列從每個字符的第3列數(shù)據(jù)開始掃描顯示，即第1個LED模塊顯示第1個字符的第3列、第4列、……、第16列和第2個字符的第1列、第2列，第2個LED模塊顯示第2個字符的第3列、第4列、……、第16列和第3個字符的第1列、第2列、……。如此實現(xiàn)了字符的平滑移動顯示。

三、程序設(shè)計

根據(jù)以上電路設(shè)計及工作原理，繪制出本電路的控制程序流程圖如圖3所示。按程序流程圖編寫出控制程序，用Wave或Keil軟件調(diào)試通過后，產(chǎn)生目標(biāo)代碼文件。

四、LED顯示屏控制電路仿真

將目標(biāo)代碼文件加入用Proteus軟件繪制的LED顯示屏控制電路仿真圖中的單片機中，仿真運行，運行結(jié)果如圖4所示。

五、 結(jié)語

本文設(shè)計的LED顯示屏控制電路采用單片機AT89C51作為控制器，串行移位輸出方式，實現(xiàn)了一行字符的平滑移動顯示，在實際應(yīng)用時還應(yīng)加上相關(guān)驅(qū)動電路。本電路可擴展實現(xiàn)由任意多個16×16點陣LED模塊組成的LED顯示屏顯示控制。經(jīng)實際應(yīng)用表明，該電路穩(wěn)定可靠，效果良好。