【正文】 摘 要本文闡明用單片機(jī)控制單色顯示屏的方法，對LED顯示模塊單元如何進(jìn)行行列信號控制及信號傳輸中的驅(qū)動(dòng)問題進(jìn)行了研究。討論了單片機(jī)控制系統(tǒng)中關(guān)鍵的數(shù)據(jù)處理以及發(fā)送問題，結(jié)果表明采用并行數(shù)據(jù)輸入、串行數(shù)據(jù)及同步時(shí)鐘輸出的專用電路可大大減少CPU的輔助時(shí)間，提高數(shù)據(jù)的發(fā)送速度。關(guān)鍵詞 LED；單片機(jī)；顯示屏；驅(qū)動(dòng)；掃描A LED Display System Control Base On MCUStudent: ZHANG Tao Teacher: CHEN XiaoqinAbstract：This text clarifies to use a singlechip control monochrome manifestation to hold of method, show the mold piece how the unit carry on the row or column signal control and signal to deliver to the LED medium of drove a problem to research. Discussing a problem of singlechip in a control system how dose it processing the key data and sending out, result indicate adoption parallel munication, string data in line and synchronous the clock output39。s appropriation electric circuit can reduce CPU assistant time consumedly, the exaltation data sends out speed.Keywords：LED；Surface Mount Assemblies；Display；Driver；Scan目次摘要 IAbstract II1引言 1 廣告屏的現(xiàn)狀 1 設(shè)計(jì)任務(wù) 1 數(shù)學(xué)模型 2 方案論證 32 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 6 電源電路 6 單片機(jī)系統(tǒng)及外圍電路 7 列驅(qū)動(dòng)電路 9 行驅(qū)動(dòng)電路 11 小結(jié) 143 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 15 顯示驅(qū)動(dòng)程序 15 系統(tǒng)主程序 15 部分源程序 164 結(jié)論 20致謝 21參考文獻(xiàn) 22附錄1 23附錄2 24千萬不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄”。311引言 廣告屏的現(xiàn)狀隨著社會(huì)文化的不斷發(fā)展，人們的消費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)不斷改變，戶外燈箱廣告更是扮演著越來越重要的宣傳角色，不論是汽車站，火車站，股市交易市場，還是學(xué)校都離不開它，然而傳統(tǒng)的霓虹燈廣告牌不論是在顯示效果、耗電量還是可修改性上都無法滿足當(dāng)前社會(huì)的需求，傳統(tǒng)的霓虹燈廣告亟待改進(jìn)。由于單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和高亮度LED發(fā)光管的出現(xiàn)使得大屏幕高亮度LED電子廣告屏成為可能，與傳統(tǒng)的霓虹燈廣告在顯示效果以及可修改性上都有著無法比擬的優(yōu)勢，而且單片機(jī)的日益平民化以及LED技術(shù)的不斷創(chuàng)新，使得高亮度高清晰的LED點(diǎn)陣廣告牌與傳統(tǒng)霓虹燈廣告牌的成本日益接近。另外，SMT技術(shù)的飛速發(fā)展，開關(guān)電源的大規(guī)模使用，使其無論在體積上還是在可靠性上都比傳統(tǒng)的霓虹燈廣告有明顯的優(yōu)勢，為其在特殊領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。這種新興的大屏幕顯示技術(shù)成為眾人目光的焦點(diǎn)。與傳統(tǒng)的顯示設(shè)備相比，首先，LED 顯示屏色彩豐富，3基色的發(fā)光管的可以顯示全彩色，顯示顯示方式變化多樣（文字、圖形、動(dòng)畫、視頻、電視畫面等）、亮度高，是集光電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)于一體的高技術(shù)產(chǎn)品，可用來顯示文字、計(jì)算機(jī)屏幕同步的圖形。其次，LED 顯示屏的象素采用LED發(fā)光二極管，將多個(gè)發(fā)光二極管以序列的形式構(gòu)成LED顯示陣列，這種顯示屏具有耗電省、成本低、亮度清晰度高、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，而且 LED 顯示屏以其受空間限制較小，并可以根據(jù)用戶要求設(shè)計(jì)屏的大小，具有全彩色效果，視角大，是信息傳播設(shè)施劃時(shí)代的產(chǎn)品。再次，LED 顯示屏應(yīng)用廣泛，金融證券、銀行利率、商業(yè)廣告、文化娛樂等方面，顯示效果清晰穩(wěn)定，越來越多的地方開始使用LED電子顯示屏，有巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。它以其超大畫面、超寬視覺、靈活多變的顯示方式等獨(dú)居一格的優(yōu)勢，是目前國際上使用廣泛的顯示系統(tǒng)。 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)室內(nèi)用32*64點(diǎn)陣LED單色圖文顯示屏，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，顯示圖形或文字穩(wěn)定、清晰無串?dāng)_。圖形或文字顯示有靜止和移入移出等顯示方式。本文重點(diǎn)介紹了基于單片機(jī)系統(tǒng)的單色LED顯示屏的控制電路、驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)方法，并針對一個(gè)32x64屏的顯示特點(diǎn)，對其軟件實(shí)現(xiàn)的算法給出了具體的分析。 數(shù)學(xué)模型對于點(diǎn)陣型LED顯示可以采用共陰極或共陽極，本系統(tǒng)采用共陽極。當(dāng)行上有一正選通信號時(shí)，列選端四位數(shù)據(jù)為0的發(fā)光二極管便導(dǎo)通點(diǎn)亮。這樣只需要將圖形或文字的顯示編碼作為列信號跟對應(yīng)的行信號進(jìn)行逐次掃描，就可以逐行點(diǎn)亮點(diǎn)陣。只要掃描速度大于24Hz，由于掃描時(shí)間很快，人眼的視覺有暫留效應(yīng)，就可以看到顯示的是完整的圖形或文字。 4*4共陽極LED點(diǎn)陣?yán)纾粢獔D中所示16個(gè)LED顯示一個(gè)“口”字的方框，則首先在列1～４上寫入列編碼信號，接著應(yīng)將對應(yīng)的行上加選通信號，即在行、：列1列2列3列4行10000行20110行30110行40000 在點(diǎn)陣上所加的行信號以及列選擇信號這樣，當(dāng)?shù)谝恍羞x通時(shí)列信號為0000；第二行選通時(shí)列信號為0110；第三行選通時(shí)列信號為0110；第四行選通時(shí)列信號為0000；再選通第一行送列信號0000……如此循環(huán)下去，當(dāng)刷新頻率足夠高時(shí)（大于24Hz），由于人眼的視覺暫留特性，便可觀察到穩(wěn)定的方框。 方案論證從理論上說，不論顯示圖形還是文字，只要控制與組成這些圖形或文字的各個(gè)點(diǎn)所在位置相對應(yīng)的LED器件發(fā)光，就可以得到我們想要的顯示結(jié)果，這種同時(shí)控制各個(gè)發(fā)光點(diǎn)亮滅的方法稱為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示方式。32*64的點(diǎn)陣共有2048個(gè)發(fā)光二極管，顯然單片機(jī)沒有這么多端口，如果我們采用鎖存器來擴(kuò)展端口，按8位的鎖存器來計(jì)算，32*64的點(diǎn)陣需要256個(gè)鎖存器。這個(gè)數(shù)字很龐大，而且成本很昂貴，我們僅僅是32*64的8個(gè)漢字點(diǎn)陣，在實(shí)際應(yīng)用中的顯示屏往往要大得多，這樣在鎖存器上花的成本將是一個(gè)很龐大的數(shù)字。因此在實(shí)際應(yīng)用中的顯示屏幾乎都不采用這種設(shè)計(jì)，而采用另一種稱為動(dòng)態(tài)掃描的顯示方法。動(dòng)態(tài)掃描的意思簡單地說就是逐行輪流點(diǎn)亮，這樣掃描驅(qū)動(dòng)電路就可以實(shí)現(xiàn)多行(比如8行)的同名列共用一套列驅(qū)動(dòng)器。具體就32*64的點(diǎn)陣來說，把所有同一列的發(fā)光管的陰極連在一起，再去驅(qū)動(dòng)這一列LED (共陽接法)，每一列先送出對應(yīng)第1行發(fā)光管對應(yīng)的數(shù)據(jù)并鎖存，再選通第1行使其點(diǎn)亮一定的時(shí)間，然后熄滅；再送出第2行的數(shù)據(jù)并鎖存，再選通第2行使其點(diǎn)亮相同的時(shí)間，然后熄滅……第8行之后，又重新點(diǎn)亮第1行，反復(fù)輪回。當(dāng)這樣輪回的速度足夠快(每秒24次以上)，由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，就能看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形了。采用掃描方式進(jìn)行顯示時(shí)，每行有一個(gè)行驅(qū)動(dòng)器，各行的同名列共用一個(gè)列驅(qū)動(dòng)器。顯示數(shù)據(jù)通常存儲(chǔ)在單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器中，按8位一個(gè)字節(jié)的形式順序排放。顯示時(shí)要把一行中各列的數(shù)據(jù)都傳送到相應(yīng)的列驅(qū)動(dòng)器上去，這就存在一個(gè)顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。從控制電路到列驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并行方式或串行方式。采用并行方式時(shí)，32*64的LED點(diǎn)陣有8列8*8的點(diǎn)陣，需要8*8=64個(gè)列數(shù)據(jù)輸入口，而一個(gè)89C51只有32個(gè)I/O接口，還要同時(shí)驅(qū)動(dòng)行數(shù)據(jù)，根本不夠用；并且從控制電路到列驅(qū)動(dòng)器的線路數(shù)量大，相應(yīng)的硬件數(shù)目多，由此可以得出，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ǎ刂齐娐房梢灾挥?根線：數(shù)據(jù)線、時(shí)鐘線。將行數(shù)據(jù)一位一位傳往行驅(qū)動(dòng)器，在硬件方面無疑是十分經(jīng)濟(jì)的。但是，串行傳輸過程較長，數(shù)據(jù)按順序一位一位地輸出給行驅(qū)動(dòng)器，只有當(dāng)一行的各列數(shù)據(jù)都已傳輸?shù)轿恢?，這一行的各列才能并行地進(jìn)行顯示。這樣，對于一行的顯示過程就可以分解成列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備(傳輸)和列數(shù)據(jù)顯示兩個(gè)部分。對于串行傳輸方式來說，列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時(shí)間可能相當(dāng)長，在行掃描周期確定的情況下，留給顯示的時(shí)間就太少了，以致影響到LED的亮度。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。即在顯示本行數(shù)據(jù)的同時(shí)，傳送下一行的數(shù)據(jù)。為了達(dá)到重疊處理的目的，列數(shù)據(jù)的顯示驅(qū)動(dòng)電路就需要具有鎖存功能。經(jīng)過上述分析，可以歸納出列驅(qū)動(dòng)器電路應(yīng)具備的主要功能：對數(shù)據(jù)準(zhǔn)備來說，它應(yīng)能實(shí)現(xiàn)串入并出的移位功能；對數(shù)據(jù)顯示來說，應(yīng)具有并行鎖存的功能。這樣，本行已準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)打人并行鎖存器進(jìn)行顯示時(shí)，串并移位寄存器就可以準(zhǔn)備下一行的列數(shù)據(jù)，而不會(huì)影響本行的顯示。同時(shí)為了LED顯示的亮度，采用8行掃描，每個(gè)漢字上面有2個(gè)16列驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，列驅(qū)動(dòng)器的位置應(yīng)該是在第1行跟第9行，即每個(gè)16*16的漢字點(diǎn)陣是有4個(gè)8*8的點(diǎn)陣組成的陣列，掃描的時(shí)候同時(shí)掃描顯示第1行跟第9行，第二次掃描的時(shí)候顯示第2行跟第10行，以此類推，最后顯示第8行跟第16行，：第1行全亮 ● ● ● ● ● ● ● ●|● ● ● ● ● ● ● ●第2行不亮 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○|○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○第3行不亮 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○|○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○第4行不亮 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○|○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○第5行不亮 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○|○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○第6行不亮 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○|○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○第7行不亮 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○|○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○第8行不亮 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○|○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○第9行全亮 ● ● ● ● ● ● ● ●|● ● ● ● ● ● ● ●第10行不亮○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○|○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○第11行不亮○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○|○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○第12行不亮○ ○