16×16點陣廣告滾動顯示屏控制系統的設計

李紅嶺 高曉陽 張華 王關平 孫偉

摘要：隨著當今社會發展的快速化，高效化和集中化，LED電子顯示屏作為新型信息顯示媒體在我們的生活中已必不可缺。該文就LED顯示屏的研究設計，提出了基于AT89C51單片機的16：<16點陣滾動廣告顯示屏系統的設計方案。16×16的LED顯示屏是由4片8×8的LED點陣組成，在程序的控制下它可以顯示任意的漢字和符號，也可以出現滾動的顯示效果。整個設計簡單明了，基礎性強，易擴展，實際用途高。

關鍵詞：單片機;LED顯示屏;點陣滾動

中圖分類號：TP303 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）32-0252-02

點陣LED滾動顯示屏是一種集光電技術，計算機技術和電力電子技術于一體的最新的信息顯示技術，在我們生活中應用極廣，其應用也是隨處可見，例如，道路交通信息引導，候車室車次信息的滾動顯示，股票證券大廳中股價的顯示分析，商業活動廣告宣傳等。如此廣泛的用途其優點不言而喻，運用點陣LED滾動顯示屏顯示傳遞信息已常態化，故設計一種傳遞信息方便快捷，顯示清晰，性能價格比高并且滿足設計要求的點陣LED滾動控制系統是很有必要的，同時也極具基礎科研價值。

1系統方案

硬件電路主要是由單片機模塊和點陣顯示模塊組成。顯示模塊設計中，分別用了2塊74HC595芯片控制點陣屏的16個行，2塊74HCl38芯片控制點陣屏的16個列。整個顯示部分采用了4塊8×8的LED基礎點陣模塊構成16×16顯示屏，使其可動態地顯示一個漢字。系統框圖如圖1所示：

2硬件設計

2.1行驅動電路設計

在本設計中，列驅動芯片74HC595，4塊8×8LED點陣屏共有16行，故需兩塊595芯片實現16位數據輸出，如圖3所示。在數據傳送時，數據從單片機P1.0口經第一個595芯片的DS端口進入芯片，移入位數據時，先將其低位送入，以后SH_CP端產生上升沿時，位數據在移位寄存器中由高位向低位進行依次移動直至8位數據全部送入，8位串行輸入完成。當第九行的數據進入時，首先通過Q7'（串行數據輸出管腳）將前8行的數據并行輸出，因為第一個芯片的Q7'與第二個的DS端相連接，所以第二個595芯片接受數據并如前面芯片一樣將前8行的數據先低位后高位放入其移位寄存器中，這樣通過單片機新進入的8位數據再次放入第一個595芯片。此時，16位數據已全部存入兩個595芯片中，而后當ST_CP端產生高電平時，兩片595芯片將數據同時輸出，更新顯示數據。

2.2列驅動電路設計

設計時，我們用2片74HC138芯片控制點陣屏的16個列，它其實可看成一個4線16線譯碼器，實現16位的輸出，如圖3所示。在工作時，138芯片的三位二進制地址輸入端（A0，A1和A2）分別與單片機的P2.0、P2.1和P2.2相連接，另外，我們可將74HC 138譯碼器（u3）的兩個低電位端E2和E3與74HC 138譯碼器（u4）的高電位端E1相連接連至單片機的P2.3端口形成4線一16線譯碼器的第四個輸入端A3，同時74HCl38譯碼器（u4）的E2和E3接地，使得兩個38譯碼器正常工作。下面，我們對它的工作原理進行分析：當A3A2A1A0取值為0000-0111時，74HCl38（u3）的E2、E3為低電平，El為高電平，74HCl38（u4）的E2、E3和E1全為低電平，根據74LSl38的工作原理可知，此時74HCl38（u3）譯碼器正常工作，74LS138（u4）不工作。2個74HCl38譯碼器的輸出（從U4到u3從低位向高位輸出）為1111111111111110-1111111111111111;當A3A2A1A0為1000-1111時，74HC138（u3）的E2、E3為高電平，E1為高電平，74LSl38（2）的E2、E3為低電平，E1為高電平，此時74HCl38（u3）譯碼器不工作，74HCl38（u4）譯碼器正常工作。2片74HCl38譯碼器的輸出（從U4到U3從低位向高位輸出）為111111101111111111111111。

3軟件部分設計

本次設計編程使用的是其較新版本的軟件Keil u Vision4，我們可以在軟件中進行程序的編譯，調試，程序主流程圖如圖2所示：

4結果

在本設計中，使用常用電路仿真軟件Proteus進行硬件電路的繪制，調試與仿真，如圖3所示。

5結束語

本設計利用AT89C51單片機進行控制實現了16x16點陣屏上字符信息的滾動顯示，整個設計結構簡單明了，模塊區分清晰，實用價值高，應用廣泛。利用Keil和Proteus軟件完成并實現了整個系統功能的程序設計和硬件電路的模擬仿真，同時也完成了實物的焊制。從整體效果來看，點陣屏顯示圖像清晰穩定，亮度充足，發光均勻，完成并達到了設計的預期效果。