基于單片機(jī)的點(diǎn)陣LED屏幕顯示控制方案設(shè)計(jì)

摘 要：LED點(diǎn)陣顯示屏是一種由多個(gè)獨(dú)立的LED發(fā)光二極管封裝而成的新興顯示器件，LED點(diǎn)陣顯示屏不但可以顯示數(shù)字而且可以顯示符號(hào)， 常用來(lái)顯示時(shí)間、速度、系統(tǒng)狀態(tài)等。本文包括系統(tǒng)具體的硬件設(shè)計(jì)方案，軟件流程圖和部分匯編語(yǔ)言程序等方面。

關(guān)鍵詞：LED點(diǎn)陣顯示；AT89S51；動(dòng)態(tài)掃描

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2014） 04-0000-01

大屏幕顯示是超高亮度LED應(yīng)用的另一巨大市場(chǎng)，包括：圖形、文字、數(shù)字的單色、雙色和全色顯示。在表2中列出了LED顯示的各種用途。傳統(tǒng)的大屏幕有源顯示一般采用白熾燈、光纖、陰極射線管等；無(wú)源顯示一般采用翻牌的方法。表3列出了幾種顯示的性能比較。LED顯示曾一直受到LED本身性能和顏色的限制。如今，超高亮度AlGaInP、TS-AlGaAs、InGaN LED已能夠提供明亮的紅、黃、綠、藍(lán)各種顏色，可完全滿足實(shí)現(xiàn)全色大屏幕顯示的要求。LED顯示屏可按像素尺寸裝配成各種結(jié)構(gòu)，小像素直徑一般小于5mm，單色顯示的每個(gè)像素用一個(gè)T-1（3/4）的LED燈，雙色顯示的每個(gè)像素為雙色的T-1（3/4）的LED燈，全色顯示則需要3個(gè)T-1紅、綠、藍(lán)色燈，或者裝配一個(gè)多芯片的T-1（3/4）的LED燈作為一個(gè)像素。大像素則是通過(guò)把許多T-1（3/4）紅、綠、藍(lán)色LED燈組合在一起構(gòu)成的。用InGaN（480nm）藍(lán)、InGaN（515nm）綠和ALGaAs（637nm）紅LED燈作為L(zhǎng)ED顯示的三基色，可以提供逼真的全色性能，而且具有較大的顏色范圍包括：藍(lán)綠、綠紅等，與國(guó)際電視系統(tǒng)委員會(huì)（NTSC）規(guī)定的電視顏色范圍基本相符。

一、設(shè)計(jì)要求

（1）具有較高的工作效率和良好的可靠性；（2）成本低，功能強(qiáng)，社會(huì)需求大；（3）顯示沒(méi)有明顯抖動(dòng)；（4）能靜態(tài)顯示所需顯示的漢字。

二、系統(tǒng)總體規(guī)劃

整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)成是由兩部分組成。一部分是由8塊8×8 LED組成的32×16的LED顯示屏， 另一部分是驅(qū)動(dòng)LED顯示屏工作的驅(qū)動(dòng)板，驅(qū)動(dòng)板上有各種功能的芯片和元件。

三、設(shè)計(jì)基本方案

針對(duì)LED驅(qū)動(dòng)電路工作頻率高，諧波分量造成的射頻干擾問(wèn)題，即采用高檔 EDA 軟件對(duì) PCB 進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證了設(shè)計(jì)階段的 EMI 插入，嚴(yán)格按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)每一個(gè)顯示單元做了電磁屏蔽處理；單元控制板器件全部采用表貼器件， 4 層 PCB 板的大面積接地，有效解決了電磁輻射與干擾的問(wèn)題。

整個(gè)系統(tǒng)以控制計(jì)算機(jī)為中心，控制、處理、編輯、傳輸、采集播放內(nèi)容，不論是自己制作的動(dòng)畫(huà)片、廣告，還是局域網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)傳輸來(lái)的信息，或是外圍設(shè)備播放的內(nèi)容，經(jīng)過(guò)專(zhuān)用傳輸系統(tǒng)，顯示在 LED 顯示屏上。在有多個(gè)顯示屏聯(lián)網(wǎng)使用的系統(tǒng)中需要一臺(tái)編輯電腦，作為所有顯示屏?xí)r間和空間使用的總導(dǎo)演。整個(gè)系統(tǒng)由編輯計(jì)算機(jī)、顯示屏體、控制機(jī)系統(tǒng)、信號(hào)傳輸系統(tǒng)、音視頻設(shè)備、供電系統(tǒng)、軟件、固定框架部分組成.

四、主要芯片的選型

（一）MCU芯片的選型

方案一：8031芯片內(nèi)部無(wú)ROM，需要外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器，由此造成電路焊接的困難，況且使用8031還需要另外購(gòu)買(mǎi)其他的芯片，從而造成成本較高，性價(jià)比低。

方案二：89S51芯片內(nèi)部有ROM，且片內(nèi)ROM全部采用Flash ROM，它能于3V的超低壓工作，與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容[3，4]。

（二）移位寄存器的選型

方案一：74LS164是一個(gè)串行輸入并行輸出的移位寄存器，可用于擴(kuò)展并行輸出口，并帶有清除端。但是在本設(shè)計(jì)中，最后輸出時(shí)會(huì)有重影，在74LS164輸出端另加鎖存器也可防止重影，不過(guò)電路太復(fù)雜。不推薦。

方案二：74HC595是硅結(jié)構(gòu)的CMOS器件，兼容低電壓TTL電路，遵守JEDEC標(biāo)準(zhǔn)。74HC595是由一個(gè)8位串行移位寄存器和一個(gè)帶3態(tài)并行輸出的8位D型鎖存器所構(gòu)成。該移位寄存器接收串行數(shù)據(jù)并提供串行輸出，同時(shí)移位寄存器還向8 位鎖存器提供并行數(shù)據(jù)。移位寄存器和鎖存器具有單獨(dú)的時(shí)鐘輸入端。該器件還有一個(gè)用于移位寄存器的異步復(fù)位端。74HC595具有輸出鎖存功能，可有效防止移位時(shí)LED的閃爍與重影。

（三）譯碼器的選型

74LS154，是在單片機(jī)系統(tǒng)中常用的4線-16線譯碼器，他的功能還比較多。譯碼器在單片機(jī)系統(tǒng)中一般起擴(kuò)展IO的作用，當(dāng)外設(shè)比較多，單片機(jī)的引腳不夠用的時(shí)候，就可以由74ls154把4個(gè)單片機(jī)IO口擴(kuò)展為16個(gè)。增強(qiáng)了單片機(jī)控制外設(shè)的能力。在設(shè)計(jì)中作為 LED行線的譯碼選擇。

五、結(jié)束語(yǔ)

本方案設(shè)計(jì)的一個(gè)32x16的點(diǎn)陣LED顯示屏，目測(cè)條件下LED顯示屏各點(diǎn)亮度均勻，顯示文字穩(wěn)定、清晰無(wú)串?dāng)_。在本設(shè)計(jì)中用簡(jiǎn)短的程序使LED點(diǎn)陣顯示實(shí)現(xiàn)了漢字的靜態(tài)顯示。在設(shè)計(jì)中采用的芯片有AT89S51、74HC595、74HC138和2個(gè)16*16LED點(diǎn)陣顯示器。

參考文獻(xiàn)：

[1]張凱.LED介紹完全手冊(cè)[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2000.

[2]夏志清.LED顯示專(zhuān)利器件[M].現(xiàn)代顯示，2004.000（002）.

[3]何立民.MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與接口技術(shù)[M].北京航空航天大學(xué)出版社，1990.

[4]何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2000.

[5]張毅剛等.MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)[M].哈爾濱工業(yè)電子出版社，1996.

[6]沈慶陽(yáng).89C51單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用[M].清華大學(xué)出版社，2002.

[7]鄔寬明.單片機(jī)外圍器件實(shí)用手冊(cè)[M].北京航空航天大學(xué)出版社，1998.

[8]張友德等.單片微型機(jī)原理應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)[M].復(fù)旦大學(xué)出版社，1996.

[9]成同福，王錦川.LED點(diǎn)陣式城市客車(chē)電子顯示路牌的功能與使用[M].城市車(chē)輛，2003（05）.

[10]賈東耀，汪仁煌.LED顯示屏動(dòng)態(tài)顯示和遠(yuǎn)程監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)[M].國(guó)外電子元器件，2002（09）.

[11]付浩.AT89C51單片機(jī)高速串行輸出口設(shè)計(jì)[M].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2001（11）.