16×16點(diǎn)陣LED電子顯示屏的設(shè)計(jì)

摘 要： 整機(jī)以ATMEL 公司生產(chǎn)的單片機(jī)AT89S52為核心，介紹了LED點(diǎn)陣電子顯示屏的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和開發(fā)過程。通過該芯片控制兩個(gè)行驅(qū)動(dòng)器 74LS164和兩個(gè)列驅(qū)動(dòng)器74HC595來驅(qū)動(dòng)顯示屏顯示。顯示采用動(dòng)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(jìn)行編程，通過編程控制各顯示點(diǎn)對(duì)應(yīng)LED陽極和陰極端的電平，就可以有效的控制各顯示點(diǎn)的亮滅。

關(guān)鍵詞：AT89S52單片機(jī)；LED；點(diǎn)陣顯示；動(dòng)態(tài)顯示；C語言

1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案

1.1 需要實(shí)現(xiàn)的功能

要求在目測條件下LED顯示屏各點(diǎn)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(diǎn)

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(diǎn)陣方式構(gòu)成圖形或文字，是非常靈活的，只要設(shè)計(jì)好合適的數(shù)據(jù)文件，就可以得到滿意的顯示效果。點(diǎn)陣顯示方式適應(yīng)信息變化的優(yōu)點(diǎn)，是以點(diǎn)陣顯示器的價(jià)格和其復(fù)雜的控制電路為代價(jià)的。點(diǎn)陣顯示器在整個(gè)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(diǎn)和格式可以分別采用數(shù)碼管器件或點(diǎn)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(jì)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(duì)應(yīng)，就有各種動(dòng)態(tài)顯示模式。

⑵數(shù)據(jù)傳輸方案。顯然，采用并行方式時(shí)，從控制電路到列驅(qū)動(dòng)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(shí)，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(zhǔn)備時(shí)間可能相當(dāng)長，解決串行傳輸中列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和列數(shù)據(jù)顯示的時(shí)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(jì)

2.1 電源設(shè)計(jì)

⑴穩(wěn)壓電源技術(shù)指標(biāo)。穩(wěn)壓電源的主要指標(biāo)有電壓、輸出電濾及電壓調(diào)節(jié)范圍，從以下四個(gè)方面對(duì)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(hù)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(diǎn)：耐熱、耐濕、可靠、具有電流保護(hù)和短路保護(hù)功能。

2.2 單片機(jī)系統(tǒng)及外圍電路

⑴單片機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)采用89S52或其兼容系列的芯片進(jìn)行控制，它負(fù)責(zé)控制整個(gè)電路以及相應(yīng)的程序的運(yùn)行，這里我們選擇了內(nèi)含4K字節(jié)Flash的AT89S52，因?yàn)槲覀冎恍枰@示特定的圖形和文字，無需龐大的字庫。

⑵單片機(jī)系統(tǒng)外圍電路。單片機(jī)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(fù)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(dòng)時(shí)也就按行按列驅(qū)動(dòng)。本文使用4塊SBM1388型號(hào)的實(shí)驗(yàn)?zāi)K組成16×16點(diǎn)陣，以滿足漢字顯示的要求。

3 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)主程序

系統(tǒng)的主程序開始以后，首先是對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，然后LED顯示屏進(jìn)入開機(jī)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(gè)功能化模塊：串行口中斷服務(wù)程序、多字滾動(dòng)顯示子程序、單字顯示子程序、掃描程序。

3.2 顯示驅(qū)動(dòng)程序

顯示驅(qū)動(dòng)程序在進(jìn)入中斷后首先要對(duì)定時(shí)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(jìn)行：⑴目標(biāo)程序糾錯(cuò)。仿真器軟件能給用戶輸入的程序指令糾錯(cuò)。⑵子程序功能調(diào)試。調(diào)試時(shí)可對(duì)一個(gè)個(gè)子程序分別進(jìn)行調(diào)試，看程序執(zhí)行結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)要求。⑶整體程序綜合調(diào)試。把各子程序整體連起來進(jìn)入到綜合電路調(diào)試，看是否能實(shí)現(xiàn)預(yù)計(jì)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(xì)檢查樣機(jī)線路是否連接正確。⑵電源調(diào)試。若樣機(jī)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(gè)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(biāo)。顯示屏刷新率由定時(shí)器T0的溢出率和單片機(jī)的晶振頻率決定。

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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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