【正文】 再次，則是人際交流能力得到鍛煉。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，自始至終獨(dú)立完成硬件電路的設(shè)計(jì)、單片機(jī)軟件編寫、計(jì)算機(jī)軟件編寫、 PCB 設(shè)計(jì)等。在此 LED 點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)中，由于我采用了 STC89C52 系列混合信號高速單片機(jī)和專用字庫芯片，并且采用串行移位寄存器 74HC595 作列線 驅(qū)動，使本設(shè)計(jì)的硬件成本大幅下降，而又提高了顯示單元的可擴(kuò)展性。 上位機(jī)刷新率設(shè)置值 實(shí)際行掃描速率 (行 /秒 ) 實(shí)際幀率 （幀 /秒） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 表 實(shí)際刷新率測試結(jié)果 8． 2． 3 實(shí)際移動速度測試 測試方法：在最低幀率和最高幀率設(shè)置下，用秒表統(tǒng)計(jì)出各個移動速度設(shè)置值下的，每秒移動的水平點(diǎn)陣數(shù)。 （ 2） 接通顯示屏的電源，并將 LED 顯示屏下載插口和計(jì)算機(jī) COM1 口連接。 考慮到 LED 顯示單元的可擴(kuò)展性， PCB 兩端設(shè)計(jì)為 SIP8 封裝插針接口，便于板間級聯(lián)。對元件布局進(jìn) 行優(yōu)化，能有效的降低布線難度和生產(chǎn)的工藝要求。各板塊之間采用 30cm的杜邦線進(jìn)行相連。 MAX232 的引腳排列及功能描述見表 （摘錄自 MAX232 官方數(shù)據(jù)手冊） 腳號 引腳名稱 引腳功能描述 腳號 引腳名稱 引腳功能描述 1 C1+ 泵電容 1 正極 9 R2OUT 第二組 TTL/CMOS電平輸出 2 V+ 正電源濾波 10 T2IN 第二組 TTL/CMOS電平輸入 3 C1 泵電容 1 負(fù)極 11 T1IN 第一組 TTL/CMOS電平輸入 4 C2+ 泵電容 2 正極 12 R1OUT 第一組 TTL/CMOS電平輸出 5 C2 泵電容 2 負(fù)極 13 R1IN 第一組 RS232 電 平輸入 6 V 負(fù)電源濾波 14 T1OUT 第一組 RS232 電平輸出 7 T2OUT 第二組 RS232電平輸出 15 GND 地 8 R2IN 第二組 RS232電平輸入 16 VCC 電源 +5V 表 MAX232 引腳功能及封裝 4． 4． 3 單片機(jī)與 PC 間通信接口電路設(shè)計(jì) 根據(jù)本條屏的需要，設(shè)計(jì)單片機(jī)與 PC 間通信接口電路如圖 示。 RS232C 規(guī)定的邏輯電平與一般微處理器、單片機(jī)的邏輯電 平是不同的，邏輯 1(MARK) ＝ 3V～ 15V，邏輯 0(SPACE) ＝ ＋ 3～＋ 15V。 圖 時鐘 芯片與單片機(jī)的接口 4． 4 串口 通信電路設(shè)計(jì) 4． 4． 1 通信協(xié)議的選擇 要使上位機(jī)能對條屏進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，顯示內(nèi)容更新等操作，就離不開和上位機(jī)的通信?？偩€競爭保護(hù)等。 SPI 總線是一種三線同步總線，因其硬件功能很強(qiáng)，所以，與 SPI 有關(guān)的軟件就相當(dāng)簡單，使 CPU有更多的時間處理其他事務(wù)。該引腳有兩個功能：第一，CE 開始控制字訪問移位寄存器的控制邏輯；其次， CE 提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?shí)時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小與 31 天時可以自動調(diào)整，且具有閏年補(bǔ)償功能。 ●豐富的 I/O 口，可以代替 LED 行掃描用的行選通譯碼器器，降低產(chǎn)品成本。 4． 2 單片機(jī)控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 4． 2． 1 單片機(jī)的選型 根據(jù)方案論證的結(jié)果，本設(shè)計(jì)采用 STC89C 系列的 STC89C52RC 作為主控芯片。根據(jù)上述集電極電流和基極電流的比值，可計(jì)算出行掃描驅(qū)動三極管的直流電流放大系數(shù) β. 直流電流放大系數(shù) : 144 ??? AAII bC?。 因此，綜合權(quán)衡利弊，本設(shè)計(jì)采用 PNP 管共射 電路作為行掃描線驅(qū)動。硅管的 Ube 一般為 左右，因此在 5V供電系統(tǒng)中，在負(fù)載上最多能獲得 ，若 Ic=1 A 則在三極管上的管耗為 1A=，管耗較大，需選用中功率的管子。為避免此，在每個 74HC595 的電源 VCC 和 GND旁邊都并聯(lián)了兩個電容，用于濾波和退耦。這個特點(diǎn)保證了不用增加額外的擴(kuò)流電路即可輕松的驅(qū)動 LED。每行的顯示占空比為直流情況下的 1/16。0x80) //判斷下一個要顯示漢字的前半行字節(jié)的高位是否為 1，是移入，否則不處理 lhj[ia]++。i++){ //移動是 16 行同時移，因此要處理 16 個字節(jié) for(j=0。 //取余，目的是為了判斷處理漢字的前半部份還是后半部份 for(i=0。 void displaymove(uchar *lp,uchar c,uchar timer)//顯示漢字內(nèi)容的移動效果， LP 指向要顯示第一個字的首地址， C 表示顯示字的個數(shù)， timer 是移動的速度 { idata unsigned char i=0,j=0,ia=0。 三．字符更新任務(wù)：在單片機(jī)的 xdata 區(qū)開辟了 32 字節(jié)的字模數(shù)據(jù)緩存區(qū)send8bit()。 3． 6． 2 工作原理 首先需要用 PC 機(jī)通過串口將編譯好的 HEX 文件下載到單片機(jī)內(nèi)，接通電源后，單片機(jī)將不斷的對每個引腳進(jìn)行掃描。所有顯示單元的列掃描驅(qū)動電路 列掃描驅(qū)動電路 電 源 LED 點(diǎn)陣 LED 點(diǎn)陣 行掃描驅(qū)動電路 PC機(jī) MAX232 STC89C52中央微控制器 時鐘芯片 16 根行線均連接到公共的行掃描驅(qū)動電路。于是最佳選擇為 STC89C52 系列單片機(jī)， 其最高時鐘能到 24MHz，且有較豐富的接口及存儲器資源，價(jià)格極其低廉，零售價(jià)僅為 元 /片。因此摒棄了傳統(tǒng)的并行傳輸方式，而采用獨(dú)特的串行鎖存技術(shù)，通過控制五根總線就能實(shí)現(xiàn)各顯示單元之間的列數(shù)據(jù)鎖存。這樣每個 1616 漢字能夠獲得 ，因此在 10 米處仍能清晰閱讀。 四．以 ARM（ 32 位 RISC 架構(gòu)高性能微處理器）為控制器的 LED 顯示屏。作為條屏的控制器，可以明顯的改善顯示效果，同時 PIC 單片機(jī)內(nèi)部的資源較豐富，可節(jié)省外部電路設(shè)計(jì)難度，同時降低了硬件成本。 一．以傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)為控制器的 LED 顯示屏。每增加一個 1616 點(diǎn)陣的全角漢字顯示單元，就需要在之前的電路上多增加兩根地址線，這就要求在 PCB 布線的時候要留有充足的地址線冗余量。可見，用行線做掃描線，因?yàn)槠浒l(fā)光周期的占空比較大，其 視覺亮度是用列線做掃描線的 6 倍。 （ 1）． Y=0x01,X=0xFF，如圖 第一幀； （ 2）． Y=0x02,X=0x87，如圖 第二幀； （ 3）． Y=0x04,X=0xBB，如圖 第三幀； （ 4）． Y=0x08,X=0xBB，如圖 第四幀； （ 5）． Y=0x10,X=0x87，如圖 第五幀； （ 6）． Y=0x20,X=0xBB，如圖 第六幀； （ 7）． Y=0x40,X=0xBB，如圖 第七幀； （ 8）． Y=0x80,X=0x87，如圖 第八幀； （ 9）．跳到第（ 1）步循環(huán)。 在這種形式的 LED 點(diǎn)陣模塊中，若在某行線上施加高電平（用 “1”表示），在某列線上施加低電平（用 “0”表示）。 點(diǎn)陣式 LED 漢字廣告屏絕大部分是采用動態(tài)掃描顯示方式，這種顯示方式巧妙地利用了人眼的視覺暫留特性。 根據(jù)像素顏色的數(shù)目可分為單色、雙基色、三基色等。 按使用場合分類 室內(nèi)顯示屏：發(fā)光點(diǎn)較小，一般 Φ3mmΦ8mm，顯示面積一般零點(diǎn)幾至十幾平方米。 LED 顯示屏因?yàn)槠湎袼貑卧侵鲃影l(fā)光的，具有亮度高，視角廣、工作電壓低、功耗小、壽命長、耐沖擊和性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。 本文從 LED 的顯示原理入手，詳細(xì)闡述了 LED 動態(tài)顯示的過程，以及硬件電路的設(shè)計(jì)、計(jì)算和軟件的算法。 [關(guān)鍵詞 ] LED 點(diǎn)陣 單片機(jī) 動態(tài)顯示 電路設(shè)計(jì) The application of LED dot matrix electronic display design Students： Yang Ao Yuan Yuan Teacher： Sun Xiao Qi Abstract: This design USES STC89C52 series microcontroller as the main control module, use simple peripheral circuit to drive 32 x 16 lattice LED display. Use STC89C52 series microcontroller itself powerful functions and internal ROM can easily achieve MCU data transmission and storage, and can make showing the contents of the diversification, on the other hand dot matrix display widely used in hospitals, airports, Banks and other public places, so this design has a strong practical application. Key words: LED dot matrix microcontroller Dynamic display Circuit design 目錄 Teacher： Sun Xiao Qi ..................................................................................................... 2 前言 ................................................................................................................................. 3 1． 1 LED電子顯示屏概述 ...................................................................................... 3 1． 2 LED電子顯示屏的分類 .................................................................................. 4 1． 3 LED顯示屏的應(yīng)用示例 .................................................................................. 5 附 錄 ............................................................................................................... 37 前言 1． 1 LED 電子顯示屏概述 LED 電子顯示屏（ Light Emitting Diode Panel）是由幾百 幾十萬個半導(dǎo)體發(fā)光二極管構(gòu)成的像素點(diǎn)，按矩陣均勻排列組成。因而被廣泛應(yīng)用于車站、碼頭、機(jī)場、商場、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場、建筑市場、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場所。 室外顯示屏：面積 一般幾十平方米至幾百平方米，亮度高，可在陽光下工作，具有防風(fēng)、防雨、防水功能。像素顏色不同，所顯示的