【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 有 16 行，為充分利用單片機(jī)的接口，本電路需要用到一個(gè) 4 線 16線譯碼器。 為了解決單片機(jī) I/O 端口不足 ， 行譯碼 選用 為串 并轉(zhuǎn)換器 74HC138。兩個(gè) 138級(jí)聯(lián)成 4 線 16 線譯碼器， 然后通過 74LS00 取反再 接顯示屏 H1H16 解決了顯示屏供電不足的問題 [12]。具體電路如圖 所示： 10 圖 行驅(qū)動(dòng)電路圖 列驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 列驅(qū)動(dòng)電路由 74HC595 構(gòu)成，它具有一個(gè) 8 位串入并出的移位寄存器和一個(gè) 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(dú)立的，可以實(shí)現(xiàn)在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時(shí)，傳送下一行的列數(shù)據(jù)，達(dá)到重疊處理的目的。 74HC595 輸入側(cè)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。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(shí)鐘脈沖，在其上升沿發(fā)生移位，并將 SI 的下一個(gè)數(shù)據(jù)打入最低位 [13]。 將 8片 74HC595 進(jìn)行級(jí)連，可共用一個(gè)移位時(shí)鐘 SCK 及數(shù)據(jù)鎖存信號(hào) RCK。這樣，當(dāng)?shù)谝恍行枰@示的數(shù)據(jù)經(jīng)過 8x8=64 個(gè) SCK 時(shí)鐘后便可將其全 部移入 74HC595 中，此時(shí) 11 還將產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)鎖存信號(hào) RCK 將數(shù)據(jù)鎖存在 74HC595 中，并在使能信號(hào) G 的作用下，使串入數(shù)據(jù)并行輸出，從而使與各輸出位對(duì)應(yīng)的場(chǎng)驅(qū)動(dòng)管處于放大或截止?fàn)顟B(tài)；同時(shí)由行掃描控制電路產(chǎn)生信號(hào)使第一行掃描管導(dǎo)通，相當(dāng) 于第一行 LED 的正端都接高，顯然，第一行 LED 管的亮滅 就取決于 74HC595 中的鎖存信號(hào)；此外，在第一行 LED 管點(diǎn)亮的同時(shí)，再在 74HC595 中移入第二行需要顯示的數(shù)據(jù)，隨后將其鎖存，同時(shí)由行掃描控 制電路將第一行掃描管關(guān)閉而接通第二行，使第二行 LED 管點(diǎn)亮，以此類推，當(dāng)?shù)谑袙呙柽^后再回到第一行，這樣，只要掃描速度足夠高，就可形成一幅完整的文字或圖像 [14]。具體電路如圖 所示： 圖 列驅(qū)動(dòng)電路圖 點(diǎn)陣顯示電路設(shè)計(jì) 本方案 采取模塊構(gòu)成的方法來制作一個(gè) LED 點(diǎn)陣顯示屏。本設(shè)計(jì)采 用 1664 的點(diǎn)陣顯示屏，將 1664 的點(diǎn)陣顯示屏分為四個(gè)獨(dú)立的 1616 的 LED 點(diǎn)陣屏，再將四個(gè) 1616的 LED 點(diǎn)陣屏級(jí)聯(lián)成 1664 的點(diǎn)陣顯示屏。 而 1616 的 LED 點(diǎn)陣屏 則 選用四塊 88 點(diǎn)陣模塊。 88 點(diǎn)陣模塊如圖 所示： 12 圖 88 點(diǎn)陣模塊 4 LED 點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)目標(biāo)和硬件總體結(jié)構(gòu)確定的情況下，軟件可以分為主程序，顯示子程序，各種特效顯示子程序三個(gè)主要部分組成。 用 C 語言 程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn) LED 點(diǎn)陣顯示內(nèi)容，并使顯示的內(nèi)容在屏幕上從 上 到 下 的滾動(dòng)顯示。系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，包括 主程序、顯示子程序。 用 STC89C5 74HC13 74HC59 74LS00 芯片和 4 個(gè) 1616LED 點(diǎn)陣顯示器構(gòu)成一個(gè) 完整的 1664 點(diǎn)陣 LED 顯示 系統(tǒng)。 具體結(jié)構(gòu)如圖 所示 ： 13 圖 軟件功能結(jié)構(gòu)框圖 主程序設(shè)計(jì) 按照模塊化的設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)。首先分析程序所要實(shí)現(xiàn)的功能，程序要實(shí)現(xiàn)靜態(tài)顯示，動(dòng)態(tài)顯示兩大功能。 主程序的工作流程如圖 所示： 開始系統(tǒng)初始化從顯示數(shù)組讀取數(shù)據(jù)到顯示寄存器讀取顯示控制命令選擇顯示方式調(diào)用相應(yīng)顯示程序 圖 主程序流程圖 程序開始時(shí)首先必須對(duì)單片機(jī)進(jìn)行初始化，其中初始化的內(nèi)容包括：中斷優(yōu)先級(jí)的 14 設(shè)定 ，中斷初始化，串行通信時(shí)通信方式的選擇和波特率的設(shè)定，各 IO 口功能的設(shè)定等。初始化完成后程序進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)等待中斷的發(fā)生，該程序中主要用到了兩個(gè)外部中斷源和串行中斷。外部中斷源由按鍵的電平變化觸發(fā)，外部中斷主要功能是選擇 LED 點(diǎn)陣顯示屏的控制方式是由按鍵控制還是上位機(jī)控制和顯示狀態(tài)是靜態(tài)顯示還是動(dòng)態(tài)顯示。串行中斷包括發(fā)送中斷和接收中斷都是由軟件觸發(fā)。中斷產(chǎn)生后由預(yù)先初始化時(shí)設(shè)定跳轉(zhuǎn)執(zhí)行中斷子程序。中斷程序設(shè)定了 LED 點(diǎn)陣顯示屏所要顯示的內(nèi)容和顯示的方式，最后執(zhí)行的是各種顯示程序。按照設(shè)定的方式和內(nèi)容顯示出所需 要的內(nèi)容 [15]。 顯示程序的設(shè)計(jì) LED 點(diǎn)陣屏顯示方式主要由靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示兩種。 對(duì)靜態(tài)顯示來說，每一個(gè)發(fā)光二極管都需要一套驅(qū)動(dòng)電路，一幀畫面輸入以后便可一勞永逸地顯示，除非我們改變了顯示內(nèi)容，需要重新輸出新的點(diǎn)陣數(shù)據(jù) 。 這種方式系統(tǒng)原理相對(duì)簡(jiǎn)單一些，但所需的譯碼驅(qū)動(dòng)裝量很多，引線多而繁雜，不便于大屏幕的制造，成本高，其可靠性也較低 。 另一種動(dòng)態(tài)掃描顯示是把整個(gè) LED 屏幕分成若干部分，每一幅畫面的顯示是顯示完一部分后，又顯示第二部分 …… 直到顯示完最后一部分又重新開始顯示第一部分，重復(fù)循環(huán) 進(jìn)行 。 在重復(fù)掃描速度足夠快的情況下，我們看到的就是一幅穩(wěn)定的畫面 。 也就是說采用動(dòng)態(tài)掃描顯示需要不斷進(jìn)行畫面的刷新 。 在這種方式下其顯示驅(qū)動(dòng)電路可重復(fù)利用，引線也大大減少，從而使硬件成本降低，且屏幕上的發(fā)光二極管輪流發(fā)光，使用時(shí)的耗電量大大降低 。 大屏幕的制造、維護(hù)要容易許多，可靠性也增加了 。 兩種顯示方式的比較再結(jié)合 51 單片機(jī) I/O 口數(shù)量有限的原因決定采用動(dòng)態(tài)掃描的方式進(jìn)行顯示。 動(dòng)態(tài)掃描分為行掃描和列掃描兩種方式區(qū)別在于選通端和數(shù)據(jù)輸入端分別是行還是列。在該顯示系統(tǒng)中掃描顯示的工作原理如圖 所示，先選通列 然后再?gòu)男兴腿雽?duì)應(yīng)列的數(shù)據(jù)，這樣從第 1 列到第 16 列循環(huán)往復(fù)，只要切換的速度足夠的快 ， 利用人眼的延時(shí)特性就可以看見一幅穩(wěn)定的畫面 [16]。 15 讀取所需要顯示的數(shù)據(jù)至顯示寄存器選通第 1 列16 *1 6L E D從數(shù)據(jù)中讀取第 1 列對(duì)應(yīng)的行數(shù)據(jù)選通第 2 列從數(shù)據(jù)中讀取第 2 列對(duì)應(yīng)的行數(shù)據(jù)選通第 16 列從數(shù)據(jù)中讀取第 16 列對(duì)應(yīng)的行數(shù)據(jù)16 *1 6L E D 16 *1 6L E D 圖 掃描顯示程序原理圖 點(diǎn)陣顯示某一行程序如下： void main() { uchar j。 uchar i,y=0。 uchar han。 move=0。 word=0。 move1=1。 while(1) { while(word864) { while(move16) for(i=0。ispeed。i++) { for(line=0。line16。line++) { loadline0()。 sendline0()。 //74HC138 輸出控制 EN_port = 1。 //關(guān)屏顯示 ABCD_port = (ABCD_port amp。 0x0f)|(han4)。 //74HC138 譯碼輸出 han++。 if(han==16) disp_han=0。 Latch_port = 1。 //允許 74HC595 數(shù)據(jù)輸出到 Q1Q8 //端口 16 EN_port = 0。 //74HC138 輸出有效，打開顯示 Latch_port = 0。 //鎖定 74HC595 數(shù)據(jù)輸出 } } move++。 } move=0。 word=word+32。 } word=0。 } 下 移顯示的設(shè)計(jì) 顯示程序分為靜態(tài)顯示程序、 下 移顯示 2 種顯示方式。其中 下 移動(dòng)程序調(diào)用了靜態(tài)顯示程序?yàn)樽映绦颉? 顯示采用的是 行 掃描的顯示方式，選通一 行 后按照列與數(shù)據(jù)元素的對(duì)應(yīng)關(guān)系第 i 行對(duì)應(yīng)的行數(shù)據(jù)為數(shù)組中的第 i 和第 i+16 個(gè)元素。將對(duì)應(yīng)元素的由低至高位依次從端口輸出具體做法為將元素向右邏輯移位后再與 0X01 相與，所得結(jié)果通過單片機(jī)端口輸出到串并轉(zhuǎn)換器的 A 端，鎖存在鎖存器里完成一 行 數(shù)據(jù)移位后再將其輸出。如此依次循環(huán)選通各列來顯示所需畫面。 下 移 顯示要求漢字在顯示屏上按從 上 到 下 的順序出現(xiàn)。設(shè)計(jì)時(shí)可采用如下方法：首先將 LED 顯示屏對(duì)應(yīng)的顯示緩沖區(qū)全部清零，即 LED 顯示空白，然后每間隔一個(gè) “軟定時(shí)器 ”設(shè)定的動(dòng)態(tài)顯示時(shí)間，顯示緩沖區(qū)依次加入一個(gè)漢字點(diǎn)陣數(shù)據(jù)并進(jìn)行掃描顯示，這樣就可達(dá)到動(dòng)態(tài)顯示的效果 [17]。 動(dòng)態(tài)顯示程序流程如圖 所示 ： 17 圖 下 移程序流程圖 點(diǎn)陣下移顯示的程序如下： void sendline0() //對(duì)于 下 移發(fā)送到 595 的子程序 { char s,p。 uchar inc,k,j。 if(move8) inc=0。 else inc=1。 Latch_port = 0。 //74HC595 鎖定輸出 ,避免數(shù)據(jù)傳輸過程中 ， //屏數(shù)據(jù)變化從而顯示閃爍 CLK_port = 0。 for(s=0+inc。s=7+inc。s++) { if(move8) j=move。 else j=move8。 k=(buf[s]j)|(buf[s+1](8j))。 //字模左邊字節(jié)左移 j 位， //右邊字節(jié)右移 j 位， 2 者 相 或 for(p=0。p8。p++) 18 { if((kamp。0x80)!=0) DA_in_port = 1。 else DA_in_port = 0。 CLK_port = 1。 CLK_port = 0。 k= 1。 } } } 19 5 LED 點(diǎn)陣顯示 系統(tǒng)調(diào)試 軟件調(diào)試 軟件調(diào)試主要是軟件編譯和將各功能塊程序分別寫入以驗(yàn)證其功能的可實(shí)現(xiàn)性。在進(jìn)行功能調(diào)試前必須用 KEIL C 對(duì)所有程序進(jìn)行編譯，編譯成功生產(chǎn)可執(zhí)行 的 .hex 后方可進(jìn)行功能測(cè)試 。 軟件部分是先參考書上的例子，然后自己根據(jù)硬件電路寫程序，由于 C 語言編程比較簡(jiǎn)單，程序可移植性較強(qiáng)，所以這個(gè)系統(tǒng)在編寫程序過程中都采用 C 語言編寫。剛剛開始，編寫不會(huì)一次性通過，經(jīng)過仔細(xì)分析修改最后編譯成功。但是在實(shí)際中， LED 顯示屏出現(xiàn)各種各樣的亂碼，