【正文】 ○ ○ ○ ○ ○ ○|○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○第13行不亮○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○|○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○第14行不亮○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○|○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○第15行不亮○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○|○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○第16行不亮○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○|○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○： 顯示屏電路框圖硬件電路大致上可以分成單片機系統(tǒng)及外圍電路、列驅動電路和行驅動電路以及LED點陣陣列三大部分。在實際應用中的大屏幕LED點陣顯示屏，都是采用很多的顯示模塊組成，每個模塊一般是有32*64個點陣組成，每個模塊負責自己那部分LED的顯示；有電腦通過統(tǒng)一的協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)到每個控制單片機，行選是統(tǒng)一的；而且控制模塊也是分開的，一個控制模塊上面有很多的RAM芯片，控制芯片接收從主控電腦發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，并將其保存在RAM中，之后不需要電腦控制即可自己循環(huán)控制顯示。而且一個模塊控制幾個至幾十個32*64的點陣模塊。2 系統(tǒng)硬件設計 電源電路本設計采用的是電腦開關電源，它的主控芯片是TL494。TL494是一種固定頻率脈寬調制電路，它包含了開關電源控制所需的全部功能，廣泛應用于單端正激雙管式、半橋式、全橋式開關電源。其引腳功能如下： TL494外部管腳以及內部電路框圖2，115腳分別為2個誤差比較放大器的同相輸入端和反相輸入端。3腳為控制比較放大器和誤差比較放大器的公共輸出端，輸出時表現(xiàn)為或輸出控制特性，也就是就在兩個放大器中，輸出幅度大者起作用；當3腳的電平變高時，TL494送出的驅動脈沖寬度變窄，當3腳電平低時，驅動脈沖寬度變寬。4腳為死區(qū)電平控制端，從4腳加入死區(qū)控制電壓可對驅動脈沖的最大寬度進行控制，使其不超過180度，這樣可以保護開關電源電路中的三極管。6腳分別用于外接振蕩電阻和電容。7腳為接地端。9腳和112腳分別為TL494內容末級兩個輸出三極管的集電極和發(fā)射極。12腳為電源供電端。13腳為功能控制端。14腳為內部5V基準電壓輸出端。我們的設計使用電腦開關電源提供的12V，5V， 3路電壓。 單片機系統(tǒng)及外圍電路由于LED點陣顯示屏由單片機控制部分和顯示驅動部分組成，單片機我選擇最常見的ATMEL公司的AT89C51單片機。此單片機與MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容，由4K字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲器，128*8字節(jié)內部RAM，32個可編程I/O口線，2個16位定時/計數(shù)器和6個中斷源。并且該單片機經(jīng)濟實用，使用廣泛。我們使用的是AT89C51的最小系統(tǒng)電路，包括：電源、時鐘脈沖、復位電路和程序存儲器設定電路，暫時只是顯示很少的幾十個漢字，不用外接存儲擴展。 時鐘脈沖電路AT89C51單片機的最高時鐘脈沖頻率已經(jīng)達到了24MHz ，它內部已經(jīng)具備了振蕩電路，只要在AT89C51的兩個引腳（即118腳）連接到簡單的石英振蕩晶體的2個管腳即可，同時晶體的2個管腳也要用30pF的電容耦合到地。 復位電路89C51的復位引腳（RESET）是第9腳，當此引腳連接高電平超過2個機器周期，即可產(chǎn)生復位的動作。以24MHz的時鐘脈沖為例，兩個機器周期為1181。S，因此，在第9腳上連接一個2μS的高電平脈沖，即可產(chǎn)生復位動作。最簡單的就是只有一個電阻跟一個電容就可可靠復位的電路，電阻一般選擇10K，電容一般選擇10181。F。 通電瞬間復位電路 程序及數(shù)據(jù)存儲器設定因為單片機內部數(shù)據(jù)存儲器只有128 Byte，非常有限，運行大一點的程序就顯得捉襟見肘；而且程序存儲器空間也只有4K，大一點的程序就存儲不下，尤其是在存儲漢字點陣信息的時候，每個漢字32Byte，程序也只有不到1KB的容量了。 在這時候必須外接存儲器來擴展，那單片機怎么知道我們當前使用的是內部程序存儲器還是外部程序存儲器呢？所以就需要設定單片機是使用外部程序存儲器還是內部程序存儲器，89C51把31腳設定為此功能，如果把31腳接地，則采用外部程序存儲器，如果把31腳接VCC，則默認采用內部程序存儲器。我們暫時只是顯示幾十個漢字研究原理，所以僅僅用內部存儲器就足夠了，所以把31腳接高電位，就僅僅使用內部的4K程序存儲空間。但是在現(xiàn)實大屏幕顯示應用中，一般要擴展RAM，比如HY62256A（32K*8bit RAM），因為大量的數(shù)據(jù)是有電腦傳送過來的，每個單片機只是負責自己控制的一行字符，這些數(shù)據(jù)是要隨時更新的，采用RAM可以隨時更新內容；而且一般的顯示程序優(yōu)化以后的代碼4K也夠用了。 89C51的基本外部電路 列驅動電路 總體規(guī)劃及實現(xiàn)電路每個漢字需要4個8*8的LED點陣，要想實現(xiàn)8行掃描驅動，上下2行必須都有1個74HC595接到LED點陣模塊上，而每個漢字是按照16*16取模，所以需要4個74HC595來驅動一個漢字，我的電路設計的是8個漢字，所以需要8*4=32個74HC595來實現(xiàn)8行掃描顯示。： 串入并出移位寄存器74HC595列驅動電路由集成電路74HC595構成。它具有一個8位串入并出的移位寄存器和一個8位輸出鎖存器，而且移位寄存器和輸出鎖存器的控制是各自獨立的，可以實現(xiàn)在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時，傳送下一行的列數(shù)據(jù)，即達到重疊處理的目的。 74HC595外形及內部邏輯結構圖。它的輸入端有8個串行移位寄存器，每個移位寄存器的輸出都連接一個輸出鎖存器。引腳SI是串行數(shù)據(jù)的輸入端。引腳SCK是移位寄存器的移位時鐘脈沖，在其上升沿發(fā)生移位，并將SI的下一個數(shù)據(jù)打入最低位。移位后的各位信號出現(xiàn)在各移位寄存器的輸出端，也就是輸出鎖存器的輸入端。RCK是輸出鎖存器的打入信號，其上升沿將移位寄存器的輸出打入到輸出鎖存器。引腳G是輸出三態(tài)門的開放信號，只有當其為低時鎖存器的輸出才開放，否則輸出端為高阻狀態(tài)。SCLR信號是移位寄存器的清0輸入端，當其為低時移位寄存器的輸出全部為0。由于SCK和RCK兩個信號是互相獨立的，所以能夠做到輸入串行移位與輸出鎖存互不干擾。芯片的輸出端為QA～QH，最高位QH可作為多片74HC595級聯(lián)應用時向上一級的級聯(lián)輸出。但因QH受輸出鎖存器打人控制，所以還從輸出鎖存器前引出了QH’，作為與移位寄存器完全同步的級聯(lián)輸出。 74HC595在不同的工作電壓下的時鐘頻率（25℃），可以達到21MHz以上的時鐘頻率，而我們采用的89C51的時鐘頻率只有24MHz，串口方式0的時鐘頻率只有fosc/12=2MHz，所以74HC595完全勝任；由于74HC595輸出高電平時每個管腳的驅動電流只有20mA，而每個LED發(fā)光管的驅動電流也是20mA，要是8個發(fā)光管同時輪流點亮的時候瞬間電流必定大于20mA，所以我們采用是采用吸收電流的方式直驅LED發(fā)光管。 行驅動電路 電路的設計單片機P2口低4位輸出的行選信號經(jīng)74LS244八位數(shù)據(jù)緩沖器將數(shù)據(jù)緩沖后送往3/8譯碼器74LS138譯碼的輸入端，生成8條行選通信號線，再經(jīng)過SN7406六路高電壓輸出反相器將信號取反后使IRF540導通再去驅動對應的行LED顯示。： 點陣顯示屏行驅動硬件原理圖 3—8線譯碼器74LS138我們前面的列驅動電路里面只是用了單片機的串口跟P1口，還剩下P0以及P2口可以直接接到8個LED的行選端，但是為了整個大屏幕方便以后擴展控制，防止直接驅動損壞單片機以及隔離外界干擾信號，使用了74LS138這個3—8譯碼器作為行選芯片。74LS138譯碼器的引腳圖，、： 74LS138的外部引腳圖以及內部原理圖 3線8線譯碼器74LS138的真值表由上看以看出，只要在信號輸入端A，B，C輸入特定組合的0的組合序列，就可以在輸出端輪只有一個流輸出低電壓0，這樣我們就可以有選擇的控制行電路。 六路高電壓輸出反相器SN7406由于我們的74LS138輸出的行選信號是低電平，而驅動IRF540N時必須在G端接比D端高3V以上的電壓才能導通，所以我們加了SN7406這個六路高電壓輸出反相器， SN7406則是它一路輸入輸出的內部原理圖：當輸入端A輸入低電壓時，在對應的輸出端Y就會輸出高電壓。 大電流MOSFET管IRF540IRF540是一個28A 100V的N溝道的MOSFET管，Rds(on )=，Vgd=100V，當G端有高電平時，DS之間就導通，電流從D端流向S端。因為一條行線上要帶動128列的LED進行顯示，按每一LED器件20mA電流計算，128個LED同時點亮時，所以選用IRF540作為驅動管，它的最大工作電流可達28A，所以不需要加散熱既可穩(wěn)定工作。 IRF540內部原理及管腳圖 八位數(shù)據(jù)緩沖器74LS244我們?yōu)榱烁綦x外界的干擾信號，使用了74LS244八位數(shù)據(jù)緩沖器。因為任何時候74HC595里面的數(shù)據(jù)是不確定的，只要顯示屏只要稍微有一點外界干擾，導致74LS138使能端E變低， 74LS138就是會有輸出信號的（通過它的真值表可以看到全0全1都有一行是被選中輸出低電位的），SN7406就輸出高電位，IRF540被電阻拉到高電平這樣顯示屏就顯示一些不確定的圖案，就不符合我們的設計要求了。74LS244是一個常用的八緩沖器，： 小結本章介紹了硬件的連接方法以及原理，并且包含了部分電路圖，此電路已經(jīng)試驗證明可以顯示漢字信息，并且可動態(tài)顯示，其中運用了74HC595以及74LS244芯片，74HC595的功能是串入并出，并且?guī)в墟i存和移位的功能；而74LS244的作用就是完全屏蔽掉外界的干擾，只有單片機發(fā)出的正確的信號才被它選擇通過，一般的電路干擾，電磁干擾不會對顯示屏造成亂碼。而行驅動則是使用了3－8線譯碼器74LS138驅動六路高電壓輸出反相器SN7406，用SN7406再驅動IRF540大電流低電阻的N溝道場效應管，因為如果用單片機直接連接LED點陣，引腳不夠，同時驅動能力也不行，而用了這個譯碼器，可以節(jié)省引腳，并且方便以后擴展。3 系統(tǒng)軟件設計顯示屏軟件的主要功能是向顯示屏提供顯示數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生各種控制信號，使屏幕按設計的要求顯示。根據(jù)軟件分層次設計的原理，可把顯示屏的軟件系統(tǒng)分成兩大層：第一層是底層的顯示驅動程序，第二層是上層的系統(tǒng)應用程序。顯示驅動程序負責向點陣屏傳送特定組合的顯示數(shù)據(jù)，并負責產(chǎn)生行掃描信號和其它控制信號，配合完成LED顯示屏的掃描顯示工作。顯示驅動程序由顯示子程序實現(xiàn)；系統(tǒng)環(huán)境設置(初始化)由系統(tǒng)初