【文章內(nèi)容簡介】 。 圖 行共陽 8*8 點(diǎn)陣顯示屏內(nèi)部原理圖 圖 16*16 點(diǎn)陣連接圖 圖 16*64 點(diǎn)陣連接圖 3． 3 LED 點(diǎn)陣顯示器的掃描驅(qū)動(dòng) LED 顯示屏驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)應(yīng)與所用控制系統(tǒng)相配合。驅(qū)動(dòng)通常分為動(dòng)態(tài)掃描型及靜態(tài)鎖 存型驅(qū)動(dòng)二大類。本文以動(dòng)態(tài)掃描型驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)為例來進(jìn)行分析。動(dòng)態(tài)掃描型驅(qū)動(dòng)方式是指顯示屏上的 16行發(fā)光二極管共用一組列驅(qū)動(dòng)寄存器，然后通過行驅(qū)動(dòng)管的分時(shí)工作．來使每行 LED 的點(diǎn)亮?xí)r間占總時(shí)間的 1／ 16。只要每行的刷新速率大于 50 Hz，利用人眼的視覺暫留效應(yīng)。人們就可以看到一幅完整的文字或畫面。 AT89S52 單片機(jī)有四個(gè) I／ O口 (P0、 P P P3)。每個(gè) I／ OEl 有 8位，如果都采用并行輸出，顯然不能滿足要求。因此，本設(shè)計(jì)中的行掃描驅(qū)動(dòng)采用并口輸出。而場掃描驅(qū)動(dòng)采用串口輸出。 、行 驅(qū)動(dòng)電路 由于 16x64 點(diǎn)陣顯示器有 16 行，為充分利用單片機(jī)的接口。本電路中加入了一個(gè) 4— 16 線譯碼器 74LSl54，其輸入是一個(gè) 16 進(jìn)制碼，解碼輸出為低態(tài)掃描信號(hào)．它們的管腳示意圖如圖 7所示。把 74LSl54 的 G1和 G2引腳接地。然后以 A、 B、 C、 D四腳為輸入端。就會(huì)形成 16種不同的輸入狀態(tài)，分別為 0000～1111，然后使每種狀態(tài)只控制一路輸出。即會(huì)有 16 路輸出。如果一行 64點(diǎn)全部點(diǎn)亮。則通過 74LSl54 的電流將達(dá) 640 mA，而實(shí)際上， 74LSl54 譯碼器提供不了足夠的吸收電流來同時(shí)驅(qū)動(dòng) 64個(gè) LED 同時(shí)點(diǎn)亮，因此，應(yīng)在 74LSl54 每一路輸出端與 16x64 點(diǎn)陣顯示器對(duì)應(yīng)的每一行之間用一個(gè)三極管來將電流信號(hào)放大。本文選用的是達(dá)林頓三極管 TIPl27。這樣， 74LSl54 某一輸出腳為低電平時(shí)．對(duì)應(yīng)的三極管發(fā)射極為高電平。從而使點(diǎn)陣顯示器的對(duì)應(yīng)行也為高電平。 圖 74HC154 引腳圖 、列驅(qū)動(dòng)電路 本系統(tǒng)列掃描驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)可用串人并出的通用集成電路 74HC595 來作為數(shù)據(jù)鎖存。 74HC595 是一個(gè)八位串行輸入三態(tài)并行輸出的移位寄存器，其管腳見圖 8所示，其中 SI是串行數(shù)據(jù)的輸入端， RCK 是存儲(chǔ)寄存器的輸入時(shí)鐘， SCK是移位寄存器的輸入時(shí)鐘。 Q 7H 是串入數(shù)據(jù)的輸出， G是對(duì)輸入數(shù)據(jù)的輸出使能控制， QA～ QH 為串人數(shù)據(jù)的并行輸出。從 SI 口輸入的數(shù)據(jù)可在移位寄存器的 SCK腳上升沿的作用下輸入到 74HC595 中．并在 RCK 腳的上升沿作用下將輸入的數(shù)據(jù)鎖存在 74HC595 中，這樣，當(dāng) G 為低電平時(shí)，數(shù)據(jù)便可并行輸出。為了避免與PC機(jī)串口輸入的數(shù)據(jù)相互干擾，也可使用模擬串口 P1． 4～ P1． 7來分別輸出串行數(shù)據(jù)、移位時(shí)鐘 SCK、存儲(chǔ)信號(hào) RCK 和并行輸出的使能信號(hào) G。為了消除電源電壓的波動(dòng)及行掃描管壓降 (第一行點(diǎn)亮的點(diǎn)數(shù)不同，將引起管壓降的變化，從而影響通過 LED 管的電流 1 的變化對(duì) LED 顯示屏亮度的影響，設(shè)計(jì)時(shí)可采用列恒 流驅(qū)動(dòng)電路，可選用三極管 8550 和外圍元件構(gòu)成列恒流驅(qū)動(dòng)電路，并通過調(diào)整100 kQ 可調(diào)電阻使三極管處于放大狀態(tài) 。同時(shí)將集電極電流調(diào)整為 10 mA．從而使點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)點(diǎn)陣時(shí)通過 LED 的電流不變。 圖 74HC595 引腳圖 行列驅(qū)動(dòng)電路如圖所示 系統(tǒng) 軟件 的設(shè)計(jì) 顯示屏軟件的主要功能是向屏體提供顯示數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生各種控制信號(hào)，使屏幕按設(shè)計(jì)的要求顯示。根據(jù)軟件分層次設(shè)計(jì)的原理，可以把顯示屏的軟件系統(tǒng)分為兩層；第一層是底層的顯示驅(qū)動(dòng)程序，第二層是上層的系統(tǒng)應(yīng)用程序。顯示驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)向屏體送顯示數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)產(chǎn)生行掃描信號(hào)和其他控制信號(hào)，配合完成 LED 顯示屏的掃描顯示工作。顯示驅(qū)動(dòng)器程序 由定時(shí)器 T0 中斷程序?qū)崿F(xiàn)。系統(tǒng)應(yīng)用程序完成系統(tǒng)環(huán)境設(shè)置（初始化）、顯示效果處理等工作，由主程序來實(shí)現(xiàn)。 從有利于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的算法（顯示效果處理）和有利于程序結(jié)構(gòu)化考慮，顯示屏程序適宜采用 C 語言編寫。 顯示驅(qū)動(dòng)程序 顯示驅(qū)動(dòng)程序在進(jìn)入中斷后首先要對(duì)定時(shí)器 T0 重新賦初值，以保證顯示屏刷新率的穩(wěn)定， 1/16 掃描顯示屏的刷新率（幀頻）計(jì)算公式如下： 刷頻率（幀頻） =161 0T 溢出率 =161 )65536(12 0tfosc ? （ 41） 其中 f位晶振頻率， t 為定時(shí)器 T0初值（工作在 16 位定時(shí)器模式）。 然后顯示驅(qū)動(dòng)程序查詢當(dāng)前燃亮的行號(hào)，從顯示緩存區(qū)內(nèi)讀取下一行的顯示數(shù)據(jù)，并通過串口發(fā)送給移位寄存器。為消除在切換行顯示數(shù)據(jù)的時(shí)候產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象，驅(qū)動(dòng)程序先要關(guān)閉顯示屏，即消隱，等顯示數(shù)據(jù)打入輸出鎖存器并 鎖存，然后再輸出新的行號(hào)，重新打開顯示。圖 9 為顯示驅(qū)動(dòng)程序（顯示屏掃描函數(shù)）流程圖。 系統(tǒng)主程序 本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)軟件能使系統(tǒng)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，顯示圖形和文字應(yīng)穩(wěn)定、清晰無串?dāng)_。圖形或文字顯示有靜止、移入移出等顯示方式。 系統(tǒng)主程序開始以后，首先是對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，包括設(shè)置串口、定時(shí)器、中斷和端口；然后以“卷簾出”效果顯示圖形，停留約 3s；接著向上滾動(dòng)顯示“我愛單片機(jī)”這 5個(gè)漢字及一個(gè)圖形，然后以“卷簾入”效果隱去圖形。由于 單片機(jī)沒有停機(jī)指令，所以可以設(shè)置系統(tǒng)程序不斷的循環(huán)執(zhí)行上述顯示效果。 單元顯示屏可以接收來自控制器（主控制電路板）或上一級(jí)顯示單元模塊傳輸下來的數(shù)據(jù)信息和命令信息，并可將這些數(shù)據(jù)信息和命令信息不經(jīng)任何變化地再傳送到下一級(jí)顯示模塊單元中，因此顯示板可擴(kuò)展至更多的顯示單元，用于顯示更多的顯示內(nèi)容。 圖 10是系統(tǒng) 主程序流程圖。 圖 11 為程序流程圖 圖 圖 圖 1 程序流程圖 函數(shù)聲明、宏定義、 全局變量 開始 初始化程序 顯示列表函數(shù) 顯示程序 主程序 延時(shí)程序 結(jié)束 調(diào)試及性能分析 開發(fā)環(huán)境介紹 程序編寫采用 Keil 51 環(huán)境下調(diào)試 ,Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51系列兼容單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用 C來開發(fā)，體會(huì)更加深刻。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到 Keil C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢。 理論性能分析 LED 顯示屏硬件電路只要硬件質(zhì)量可靠，引腳焊接正確，一般無需調(diào)試即可 正常工作。軟件部分需要調(diào)試的主要有顯示屏刷新頻率及顯示效果兩部分。顯示屏刷新率由定時(shí)器 T0 的溢出率和單片機(jī)的晶振頻率決定，表 51 給出了實(shí)驗(yàn)調(diào)試時(shí) 采用的頻率及其對(duì)應(yīng)的定時(shí)器 T0 初值。 表 51 顯示平刷新率與 T0初值關(guān)系