【文章內(nèi)容簡介】 種動態(tài)掃描顯示方式極大的縮減了發(fā)光單元的信號線數(shù)量，因此在 LED 顯示技術(shù)中被廣泛使用。 以 8 8 點陣模塊為例，說明一下其使用方法及控制過程。圖 中，紅色水平線Y0、 Y1?? Y7 叫做行線，接內(nèi) 部發(fā)光二極管的陽極，每一行 8個 LED的陽極都接在本行的行線上。相鄰兩行線間絕緣。同樣，藍(lán)色豎直線 X0、 X1?? X7 叫做列線，接內(nèi)部每列 8個 LED的陰極，相鄰兩列線間絕緣。 在這種形式的 LED 點陣模塊中，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）。則行線和列線的交叉點處的 LED 就會有電流流過而發(fā)光。比如， Y7 為 1， X0為 0,則右下角的 LED 點亮。再如 Y0 為 1， X0到 X7均為 0，則最上面一行 8個 LED全點亮。 ６ Proteus 中只有 5 7 和 8 8等 LED 點陣，并沒有 16 16LED 點陣，而在實際應(yīng)用中，要良好地顯示一個漢字，則至少需要 16 16點陣。下面我們就首先介紹使用 8 8點陣構(gòu)建 16 16點陣的方法，并構(gòu)建一塊 16 16LED 點陣，用于本次設(shè)計。 首先，從 的元件庫中找到“ MATRIX8X8RED”元器件，并將四塊該元器件放入 Proteus 文檔區(qū)編輯窗口中。此時需要注意 ,如果該元器件保持初始的位置（沒有轉(zhuǎn)動方向），我們要首先將其左轉(zhuǎn) 90176。，使其水平放置，那么此時它的左面 8 個引腳是其行線，右邊 8個引腳是其列線（當(dāng)然，如果你是將右轉(zhuǎn)，則右邊 8個引腳是 行線）。然后我們將四個元器件對應(yīng)的行線和列線分別進(jìn)行連接，使每一條行線引腳接一行 16個 LED，列線也相同。并注意要將行線和列線引出一定長度的引腳，以便下面我們使用。連接好的 16 16點陣如圖 。 成如上圖的 16 16點陣只是第一步，這樣分開的數(shù)塊并不能達(dá)到好的顯示效果 ,下面我們要將其進(jìn)一步組合。組合實際上很簡單，首先選中如上圖中右側(cè)的兩塊 8 8 點陣，然后拖動并使其與左側(cè)的兩塊相并攏，如圖 所示。 圖 點陣模塊組合 ７ 第 3章 方案實現(xiàn) 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點所在的位置相對應(yīng)的 LED器件發(fā)光，就可以得到我們想要的顯示結(jié)果，這種同時控制各個發(fā)光點亮滅的方法稱為靜態(tài)驅(qū)動顯示方式。 5ｘ 7的點陣共有 35 個發(fā)光二極管，顯然單片機(jī)沒有這么多的端口，如果我采用鎖存器來擴(kuò)展端口，按 8位的鎖存器來計算， 5ｘ 7的點陣需要 35/8=5 個鎖存器。這個數(shù)字比較大，因為我們僅僅是 5ｘ 7 的點陣，在實際應(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很大的數(shù)字。因此在實際應(yīng)用中的顯示屏幾乎都不采用這種設(shè)計，而采用另外一種稱為動態(tài)掃描的顯示 方法。 動態(tài)掃描的意思簡單地說就是逐行輪流點亮，這樣掃描驅(qū)動電路就可以實現(xiàn)多行（比如 7 行）的同名列共用一套驅(qū)動器。具體就 5ｘ 7 的點陣來說，把所有同 1 行的發(fā)光管的陽極連在一起，把所有同 1 列的發(fā)光管的陰極連在一起（共陽極的接法），先送出對應(yīng)第一行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第 1行使其燃亮一定時間，然后熄滅；再送出第二行的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第 2行使其燃亮相同的時間，然后熄滅；以此類推，第 7 行之后，又重新燃亮第 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，就能夠看到顯示屏上 穩(wěn)定的圖形了。 采用掃描方式進(jìn)行顯示時，每一行有一個行驅(qū)動器，各行的同名列共用一個驅(qū)動器。顯示數(shù)據(jù)通常存儲在單片機(jī)的存儲器中，按 8 位一個字節(jié)的形式順序排放。顯示時要把一行中各列的數(shù)據(jù)都傳送到相應(yīng)的列驅(qū)動器上去，這就存在一個顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。從控制電路到列驅(qū)動器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并列方式或串行方式。顯然，采用并行方式時，從控制電路到列驅(qū)動器的線路數(shù)量大，相應(yīng)的硬件數(shù)目多。當(dāng)列數(shù)很多時，并列傳輸?shù)姆桨甘遣豢扇〉摹? 采用串行傳輸?shù)姆椒ǎ刂齐娐房梢灾挥靡桓盘柧€，將列數(shù)據(jù)一位一位傳往列驅(qū)動器，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列驅(qū)動器，只有當(dāng)一行的各列數(shù)據(jù)都以傳輸?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)顯示兩部分。對于串行傳輸方式來說，列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時間可能相當(dāng)長，在行掃描周期確定的情況下留給行顯示的時間就太少了，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)顯示的時間矛盾問題，可以采用重疊處理的方法。即在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時，傳送下一列數(shù)據(jù)。為了達(dá)到重疊處理的目的，列數(shù)據(jù)的顯示就需要具有所存功能。經(jīng)過上述分析，就可以歸納出列驅(qū)動器電路應(yīng)具有的功能。對于列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備來說，它應(yīng)能 實現(xiàn)串入并處的移位功能；對于列數(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)打入并行鎖存器進(jìn)行顯示時，串并移位寄存器就可以準(zhǔn)備下一行的列數(shù)據(jù)，而不會影響本行的顯示。圖 1為顯示屏電路實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)框圖。 ８ 圖 1，顯示屏電路框圖 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 硬件電路大致上可以分成單片機(jī)系統(tǒng)及外圍電路、列驅(qū)動電路和行驅(qū)動電路三部分。 單片機(jī)采用 MSC51 或其兼容系列芯片，采用 24MHZ 或更高頻率晶振，以獲得較高的刷新頻率，時期顯示更穩(wěn)定。單片機(jī)的串口與列驅(qū)動器相連，用來顯示數(shù)據(jù)。 P1口低4 位與行驅(qū)動器相連，送出行選信號； ～ 口則用來發(fā)送控制信號。 P0 口和 P2口空著，在有必要的時候可以擴(kuò)展系統(tǒng)的 ROM 和 RAM。 5ｘ 7的點陣顯示屏的 硬件原理圖如圖 2 所示（在附錄 A）。 列驅(qū)動電路有集成電路 74HC595 構(gòu)成。它具有一個 8位串入并出的移位寄存器和一個 8位輸出鎖存器的結(jié)構(gòu)，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)在顯示本行列數(shù)據(jù)的同時，傳送下一行的列數(shù)據(jù)，既達(dá)到重疊處理的目的。 74HC595 的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。它的輸入側(cè)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輸出鎖存器。引腳 G是輸出三態(tài)門的開放信號，只有當(dāng)其為低時鎖存器的輸出才開放，否則為高組態(tài)。 SCLR 信號是移位寄存器清零輸入端，當(dāng)其為低時移位寄存器的輸出全部為零。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(yīng)用時，向上一