【正文】 ................................................................ 24 1 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(lái)越重要的 宣傳 角色，不論是汽車站，火車站，股市交易市場(chǎng)，還是學(xué)校都離不開(kāi)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(wú)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)。 I 摘要 本文 闡明用單片機(jī)控制單色顯示屏的方法，對(duì) LED 顯示模塊單元如何進(jìn)行行列信號(hào)控制及信號(hào)傳 輸 中的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行了研究。 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(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)， 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。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(zhǎng)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。圖形或文字顯示有靜止和移入 移出 等顯示方式。這樣只需要將圖形或文字的顯示 編 碼作為列信號(hào) 跟 對(duì)應(yīng) 的 行信號(hào) 進(jìn)行 逐 次 掃描，就可以逐行點(diǎn)亮點(diǎn)陣。 32*64 的點(diǎn)陣共有 2048個(gè)發(fā)光二極管，顯然單片機(jī)沒(méi)有這么多端口，如果我們采用鎖存器來(lái)擴(kuò)展端口，按 8位的鎖存器來(lái)計(jì)算， 32*64的點(diǎn)陣需要 256 個(gè)鎖存器。具體就 32*64的點(diǎn)陣來(lái)說(shuō)，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(yáng) 接法 )，每一列先送出對(duì)應(yīng)第 1行發(fā)光管 對(duì)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。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?wèn)題。 將 行 數(shù)據(jù)一位一位傳往 行 驅(qū)動(dòng)器，在硬件方面無(wú)疑是十分經(jīng)濟(jì)的。 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(wèn)題，可以采用重疊處理的 4 方法。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。 6 2 系統(tǒng)硬件 設(shè)計(jì) 電源電路 本設(shè)計(jì)采用的是 電腦 開(kāi)關(guān)電源 ， 它的主控芯片是 TL494。 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(shí)表現(xiàn)為或輸出控制特性，也就是就在兩個(gè)放大器中，輸出幅度大者起作用 ； 當(dāng) 3腳的電平變高時(shí)， TL494 送出的驅(qū)動(dòng)脈沖寬度變窄，當(dāng) 3 腳電平低時(shí)， 驅(qū)動(dòng)脈沖寬度變寬。 9腳和 1 12 腳分別為 TL494 內(nèi)容末級(jí)兩個(gè)輸出三極管的集電極和發(fā)射 7 極。 我們的設(shè)計(jì) 使用電腦開(kāi)關(guān)電源提供的 12V， 5V， 3路電壓。 我們使用的是 AT89C51 的最小系統(tǒng) 電路，包括：電源、時(shí)鐘脈沖、復(fù)位電路和 程序 存儲(chǔ)器設(shè)定電路 ，暫時(shí)只是顯示很少的幾十個(gè)漢字，不用外接 存儲(chǔ)擴(kuò)展 。S，因此，在第 9 腳上連接一個(gè) 2μ S 的高電平脈沖，即可產(chǎn)生復(fù)位動(dòng)作。 在這時(shí)候必須 外接存儲(chǔ)器來(lái)擴(kuò)展， 那單片機(jī)怎么知道我們當(dāng)前使用的是內(nèi)部程序存儲(chǔ)器還是外部程序存儲(chǔ)器呢？所以 就需要設(shè)定單片機(jī)是使用外部 程序存儲(chǔ)器還是內(nèi)部 程序 存儲(chǔ)器， 89C51 把 31腳設(shè)定為此功能，如果把 31 腳接地，則采用外部 程序 存儲(chǔ)器，如 果把 31腳接 VCC，則 默認(rèn) 采用內(nèi)部 程序 存儲(chǔ)器。 E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U78 9 C 5 1+5JZ2 4 M H zC33 0 PC23 0 PC11 0 u+5R2S W 2R11 0 k 圖 89C51 的基本外部電路 9 列驅(qū)動(dòng)電路 總體規(guī)劃 及 實(shí)現(xiàn) 電路 每個(gè)漢字需要 4個(gè) 8*8 的 LED 點(diǎn)陣，要想實(shí)現(xiàn) 8行掃描驅(qū)動(dòng)，上下 2行 必須 都 有1 個(gè) 74HC595 接到 LED 點(diǎn)陣模塊上，而每個(gè)漢字是 按照 16*16 取模，所以需要 4 個(gè)74HC595 來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)漢字，我的電路設(shè)計(jì)的是 8個(gè)漢字，所以需要 8*4=32 個(gè) 74HC595來(lái)實(shí)現(xiàn) 8行掃描顯示。它的輸入 端 有 8 個(gè)串行移位寄存器，每個(gè)移位寄存器的輸出都連接一個(gè)輸出鎖存器。 RCK 是輸出鎖存器的打入信號(hào)，其上升沿將移位寄存器的輸 出打入到輸出鎖存器。芯片的輸出端為 QA～ QH，最高位 QH 可作為多片 74HC595 級(jí)聯(lián)應(yīng)用時(shí)向上一級(jí)的級(jí)聯(lián)輸出。 其硬件電路如圖 所示： 圖 點(diǎn)陣顯示屏 行驅(qū)動(dòng) 硬件原理圖 A1B2C3G 2 A4G 2 B5G16Y77Y69Y510Y411Y312Y213Y114Y015U27 4 L S 1 3 89 8U 3 DS N 7 4 0 611 10U 4 ES N 7 4 0 65 6U 3 CS N 7 4 0 63 4U 3 BS N 7 4 0 61 2U 3 AS N 7 4 0 613 12U 4 FS N 7 4 0 63 4U 4 BS N 7 4 0 61 2U 4 AS N 7 4 0 61G1A121 Y 118A241 Y 216A361 Y 314A481 Y 4122G19B1112 Y 19B2132 Y 27B3152 Y 35B4172 Y 43U 3 87 4 L S 2 4 4ABCY 1 0SESY 1 1ABCEI R F 1Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y01 2 3 4 5 6 7 8 9RR13 .3 kQ1I R F 5 4 0Q2I R F 5 4 0Q3I R F 5 4 0Q4I R F 5 4 0Q5I R F 5 4 0Q6I R F 5 4 0Q7I R F 5 4 0Q8I R F 5 4 0IRF1IRF2IRF3IRF4IRF5+ 3 . 3IRF6h a n g 1IRF7h a n g 2IRF8h a n g 3h a n g 4h a n g 8+9I R F 1I R F 2I R F 3I R F 4I R F 5I R F 6I R F 7I R F 8h a n g 5h a n g 6h a n g 7I R F 2I R F 3I R F 4I R F 5I R F 6I R F 7I R F 8Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7 12 3— 8 線譯碼器 74LS138 我們前面 的列驅(qū)動(dòng)電路里面 只是用了單片機(jī)的串口 跟 P1 口 ，還剩下 P0 以及 P2口可以 直接接到 8個(gè) LED 的行選端，但是為了整個(gè)大屏幕 方便 以后擴(kuò)展控制 ， 防止直接驅(qū)動(dòng)損壞單片機(jī) 以及 隔離 外界干擾 信號(hào) ，使用了 74LS138 這個(gè) 3— 8 譯碼器 作為行選芯片。 因?yàn)橐粭l行線上要帶動(dòng) 128 列的 LED 進(jìn)行顯示，按每一 LED 器件 20mA 電流計(jì)算，128個(gè) LED同時(shí)點(diǎn)亮?xí)r，需要 2560mA 即 電流，所以選用 IRF540 作為驅(qū)動(dòng)管，它的最大 工作 電流可達(dá) 28A，所以不需要加散熱既可穩(wěn)定工作。而行驅(qū)動(dòng)則是使用了 3－ 8 線譯碼器 74LS138驅(qū)動(dòng) 六 路 高 電 壓輸出反相器 SN7406，用 SN7406 再驅(qū)動(dòng) IRF540 大電流低電阻的 N溝道場(chǎng)效應(yīng)管 ，因?yàn)槿绻脝纹瑱C(jī)直接連接 LED點(diǎn)陣，引腳不夠，同時(shí)驅(qū)動(dòng)能力也不行，而用了這個(gè)譯碼器，可以節(jié)省引腳，并且方便以后擴(kuò)展。顯示驅(qū)動(dòng)程序由顯示子程序?qū)崿F(xiàn)；系統(tǒng)環(huán)境設(shè)置 (初始化 )由系統(tǒng)初始化程序完成；顯示效果處理等工作，則由主程序通過(guò)調(diào)用子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。 圖 顯示驅(qū)動(dòng)程序流程圖 系統(tǒng)主程序 系 統(tǒng)主程序開(kāi)始以后，首先是對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，包括設(shè)置串口， 端口 以及一些 16 參數(shù) ；然后以 分屏 效果顯示 “ 勤奮求實(shí)開(kāi)拓創(chuàng)新 桂林工學(xué)院電子與計(jì)算機(jī)系畢業(yè)設(shè)計(jì)電子信息工程 023 班張濤制作 。圖 。 //調(diào)用單屏顯示 xx=0。kk0。jj8。 //從串口輸出第 1個(gè)字的第 1字節(jié)。 } for (jj=0。hanzi[aa+16])。 //從 串口輸出第 1個(gè)字的第 18字節(jié) } P2=0x0ff。 //輸出行信號(hào) h++。 //等待發(fā)送完畢 TI=0。id。 //調(diào)整數(shù)據(jù) rxd_data()。 } } yid++。 zimo=0。s=0。 BUFF[w]=hanzi[qqq+1]。 unsigned char inc,tempyid,temp。s16+inc。 SBUF=temp。 //等待發(fā)送中斷 } for(s=0+inc。 temp=(BUFF2[s]tempyid)|(BUFF2[s+1](8tempyid))。TI=0。 列驅(qū)動(dòng)電路中的 74HC595 實(shí)現(xiàn)了串入并出，并且?guī)в墟i存和移位的功能；而 74LS244 則是防止外界的干擾會(huì)對(duì)顯示屏造成亂碼，只有單片機(jī)發(fā)出的正確的信號(hào)才被它選擇通過(guò) ； 行驅(qū)動(dòng) 電路 使用了 3－ 8 線譯碼器 74LS138 驅(qū)動(dòng) SN7406加 IRF540 大電流低電阻的 N溝道場(chǎng)效應(yīng)管，因?yàn)槿绻脝纹瑱C(jī)直接連接 LED 點(diǎn)陣，引腳不夠，同時(shí)驅(qū)動(dòng)能力也不行，而用了這個(gè)譯碼器，可以節(jié)省引腳，并且方便做大屏幕的時(shí)候擴(kuò)展。 整 個(gè)設(shè)計(jì)的功耗計(jì)算： LED需要的電壓是 ，整個(gè)屏幕顯示 8個(gè)漢字的時(shí)候的平均電流是 ；各芯片需要電壓為 5V，工作的時(shí)候平均電流 ；還有 IRF540的驅(qū)動(dòng)電壓 12V，工作電流 ；即： P=*+5V*+12V*=。我在此對(duì) ***老師表示最真摯的謝意！ 最后，真誠(chéng)的感謝在學(xué)習(xí)和生活中給予我關(guān)心和幫助的所有老師、同學(xué)和朋友！ 22 參考文獻(xiàn) [1] 李華等編著 北京：人民郵電出版社， 2020 [3] 張凱等編著北京：電子工業(yè)出版社 ， 2020 [5] 諸昌 鈐 北京：電子工業(yè)出版社， 2020 [7] 樓然苗，李光飛北京：電子工業(yè)出版社， 2020 [9] 張有順編著電子與自動(dòng)化北京：中國(guó)脊梁出版社， 1998 [10] 謝宋和北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 [8] 李東生成都：電子科技大學(xué)出版社， 2020 [6] 余永權(quán)北京：科學(xué)出版社， 1996 [4] 朱宇光編著北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1993 [2] 張立科 本論文是在 ***老師的直接引導(dǎo)下完成的，整個(gè)論文的編寫(xiě)無(wú)一不是凝聚著 老師的心血與汗水。 通 過(guò) LED點(diǎn)陣顯示原理 ，我們知道只要合理的安排行選信號(hào)以及列信號(hào)同時(shí)導(dǎo)通的組合順序就可以顯示任何的圖形、文字。介紹了硬件的原理以及連接的方法， 軟件的設(shè)計(jì)流程以及部分代碼， 并在附錄 1給出 了 完整的 電路圖， 經(jīng) 焊接并調(diào)試后 可以 正常 顯示漢字 、圖片 信息，并且可動(dòng)態(tài)顯示 。//把 BUFF 中的字節(jié)從大到小移位相或后發(fā)送輸出。s++) //發(fā)送 8字節(jié)數(shù)據(jù) { if(yid8) tempyid=yid。 while(!TI)。 else tempyid=yid8。 else inc=1。 BUFF2[w]=hanzi[qqq+17]。 qqq=zimo+h+h+s*32。 unsigned int qqq