【導(dǎo)讀】本文介紹了LED漢字點陣顯示屏的設(shè)計及實現(xiàn)過程。通過Proteus仿真詳細(xì)介。焊接和調(diào)試提供了理論基礎(chǔ)。示，主要分為三大部分：上位機(jī)軟件部分、控制部分、LED點陣顯示屏。輸出控制顯示屏的行掃描，74HC595控制顯示屏的列，由于人眼視覺的滯留現(xiàn)象，行列驅(qū)動電路通過動態(tài)控制便實現(xiàn)了漢字的顯示。息，可以隨時更換顯示信息，與視頻廣告相比，造價低，信息顯示地點隨意性高。

　　

【正文】 (1)主電源引腳（ 2 根） VCC(Pin16)： 電源輸入，接 +5V 工作電壓 VSS(Pin8)：接地線 (2)時鐘信號輸入端（ 2 根） 數(shù)據(jù)在 SH_CP(Pin11)的上升沿輸入，在 ST_CP(Pin12)的上升沿進(jìn)入到存儲寄存器中去。如果兩個時鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲寄存器早一個脈沖。 (3)控制端（ 2 根） 存儲寄存器有一個并行 8位的，具備三態(tài)的總線輸出，當(dāng)使能 /OE(Pin13)時（為低電平），存儲寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線。 /MR 用于主復(fù)位，低電平有效。 (4)輸入輸出端（ 10 根） 移位寄存器有一個串行移位輸入 Ds(Pin14)，和一個串行輸出 Q7’ (Pin9)和一個異步的低電平復(fù)位，存儲寄存器有一個并行 8 位的輸出端，具備三態(tài)的總線輸出，當(dāng)使能 /OE 時，存儲寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線。 3． 88LED 點陣顯示屏 LED 點陣顯示屏，又叫電子顯示屏或者飄字屏幕。是由 LED 點陣組成，通過紅色燈 珠的亮滅來顯示文字，內(nèi)容可以隨時更換。 中小尺寸的 LED 信息顯示屏大多采用 88LED 點陣模塊拼接而成。設(shè)計中使用的 1588AD24 單色（紅色）點陣模塊的外形尺寸 ， 其內(nèi)部電路接線 及 引腳排列如圖 38 所示。 LED 點陣顯示屏引腳圖 。 1 2 3 4 Q1 74HC595 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 GND Q0 DS /OE ST_CP SH_CP /MR Q7’ Vcc 畢 業(yè) 設(shè) 計 22 圖 38 LED點陣顯示屏引腳圖 LED 點陣顯示屏具體介紹： (1)行列輸入引腳（ 16 根） L1~L8 為行輸入， R1~R8 為列輸入，行輸入為高且列輸入為低點亮相應(yīng)的燈珠。 (2)固定端（ 2 根） 1588AD24 8 8LED 點陣屏設(shè)置了兩個固定引腳，其穩(wěn)定作用。 LED 點 陣顯示屏內(nèi)部電路接線圖如圖 39 所示。 L 1 L 2 L 3 L 4 R 1 R 2 R 3 R 4 R 5 R 6 R 7 R 8 1588AB24 LED 8*8 L 8 L 7 L 6 L 5 固 定 固 定 1588ALED 8*8 注： L 代表行， R 代表列（點陣面看） 畢 業(yè) 設(shè) 計 23 圖 39 LED點陣顯示屏內(nèi)部接線圖 LED 點陣顯示屏的特點： (1)屏幕尺寸可大可小。最大可以做到 300 平米。 (2)視角大。室內(nèi)屏視角大于 177。60176。，室外屏視角大于 177。25176。 (3)視距可通過選擇不同直徑與不同點距的產(chǎn)品來調(diào)整，小道幾十厘米，大到幾百米均可滿足要求，目前最小直徑可做到 1 毫米。 (4)組態(tài)靈活。簡單到數(shù)碼顯示，復(fù)雜到全彩色視屏，有不同種類的產(chǎn)品可以滿足要求，室內(nèi)外都有相應(yīng)的產(chǎn)品。 (5)易與計算機(jī)接口，支持軟件豐富。 LED 信息顯示屏的分類方式： 根據(jù)應(yīng)用場所的不同，可將 LED 信息顯示屏分為室內(nèi)與室外兩種。 (1)室內(nèi)屏 主要用于室內(nèi)，在制作工藝上首先是把發(fā)光晶粒作成點陣模塊，再由模塊拼接成一定尺寸的顯示單元板，根據(jù)用戶需求，以顯示單元板為基本單元拼接成用戶所畢 業(yè) 設(shè) 計 24 需要的尺寸。 (2)戶外屏 主要用于室外，在制作工藝上首先是把發(fā)光晶粒封裝成單個的發(fā)光二極管，稱之為單燈。用于制作戶外屏的單燈一般都采用具有聚光作用的反光杯來提高亮度，再由多只 LED 單燈封裝成單只像素管，而由像素管組成點陣式的顯示單元箱體，根據(jù)用戶需要及顯示應(yīng)用場所，以一個顯示單元箱體為基本單元 組成所需要的尺寸。箱體在設(shè)計上應(yīng)密封，以達(dá)到防水防霧的目的，使之適應(yīng)戶外環(huán)境。 根據(jù)像素點的大小，戶外屏分為 111 1919 和 2626 等規(guī)格。 根據(jù)所采用的 LED 的顏色，可將 LED 信息顯示屏分為單色、雙基色和全彩色3 種。 (1)單色 每個像素點只有一種顏色，多數(shù)用紅色，因為紅色的發(fā)光效率較高，可以獲得較高的亮度。也可以用綠色，還可以是混色，即一部分用紅色，一部分用綠色，一部分用黃色。 (2)雙基色 每個像素點有紅綠兩種基色，可以疊加出黃色，在有灰度控制的情況下，通過紅綠不同灰度的變化，可以組合出多種 顏色。 (3)全彩色 全彩色也稱三基色，每個像素點有紅綠藍(lán) 3 種基色，在有灰度控制的情況下，通過紅綠藍(lán)不同灰度的變化，可以很好的還原自然界的色彩。 根據(jù)屏幕所具有的功能，可將 LED 信息顯示屏分為條屏、圖文屏、視屏以及數(shù)碼屏 4 種。 (1)條屏 這類顯示屏主要用于顯示文字，它本身自帶 1616 或 2424 點陣字庫，可獨立工作。通過與計算機(jī)聯(lián)機(jī)以更新顯示內(nèi)容，也可設(shè)計為用遙控器輸入漢字。它最大的優(yōu)點是可以脫機(jī)工作，缺點是顯示的字形字體單一。因為這類屏幕多做成條形，故稱為條屏。 (2)圖文屏 這類顯示屏主要用于顯示文 字和圖形，一般無灰度控制，它通過與計算機(jī)通信輸入信息。與條屏相比，圖文屏的優(yōu)點是顯示的字形字體豐富，并可顯示圖形，缺點是脫機(jī)工作時存儲的信息少。與視屏相比，圖文屏最大的優(yōu)點是一臺計算機(jī)可以控制多塊屏。 (3)視屏 這類顯示屏屏幕像元與控制計算機(jī)監(jiān)視器像元呈一對一的映射關(guān)系，有灰度控畢 業(yè) 設(shè) 計 25 制，所以其表現(xiàn)也極為豐富，配置多媒體卡，視屏還可以播放視頻信號。視頻最大的優(yōu)點是開放性好，最大的缺點是不能脫機(jī)工作。 (4)數(shù)碼屏 數(shù)碼屏是最廉價的 LED 顯示屏，廣泛用于銀行匯率及利率顯示、酒店海鮮價目表、客房價目表等。在多數(shù)情況 下，在數(shù)碼屏上加裝條屏來彌補(bǔ)數(shù)碼屏不能顯示文字的不足。 另外，還有一種混合屏，即 4 點陣數(shù)碼混合顯示，它主要用于證券行情顯示。 硬件電路 1．仿真電路如圖 310 所示。 圖 310 點陣顯示屏部分仿真電路圖 2． 硬件實物 如圖 311 所示。 圖 311 點陣顯示屏部分硬件實物圖 電路說明 兩塊 74HC138 譯碼器組成 416 譯碼，兩塊的 A0、 A A2 組成低三位輸入，定義控制低八位輸出的芯片為 U1，高八位輸出的芯片為 U2。 U1 的 E2 腳與 U1 的畢 業(yè) 設(shè) 計 26 E1 腳相連作為譯碼器的第四位，當(dāng)?shù)谒奈粸榈?電平 (0)時，選擇的是 U1 的輸出端，即輸出的低八位；第四位為高電平 (1)時選擇的是 U2 的輸出端，即輸出的高八位。 U1 的 E3 腳與 U2 的 E E3 腳相連組成譯碼器輸出的控制端，當(dāng)給它們的輸入為低電平時，譯碼器輸出。通過以上的引腳來控制輸出的時間和輸出的引腳，從而選通 LED 點陣顯示屏相應(yīng)的行。串行八位數(shù)據(jù)由單片機(jī)的 RXD 輸入到第一個74HC595 中，并由單片機(jī)的 腳控制 74HC595 將這八位數(shù)據(jù)存入存儲寄存器中。單片機(jī)的 TXD 腳與 74HC595 的移位寄存器時鐘輸入腳相連，控制 74HC595 的移位輸出。 74HC595 的 Q7’ 是串行數(shù)據(jù)輸出端，與下一個 74HC595 的串行數(shù)據(jù)輸入端相連，將數(shù)據(jù)不斷傳向下一個 74HC595， 74HC595 的輸出控制 LED 點陣顯示屏的列，控制要選通的燈珠，從而在動態(tài)情況下顯示出預(yù)設(shè)的漢字。 調(diào)試過程 1．問題： LED 點陣屏不清晰，而且通過數(shù)字萬用表測試，驅(qū)動 LED 點陣屏的輸入電壓一直不變，也就是說 LED 點陣屏 16 行的所有二極管的正極一直是高電平，與設(shè)計的 16 行循環(huán)設(shè)置為高電平矛盾。 解決方法：遇到此類問題很可能就是電路連接有錯誤，用數(shù)字萬用表測試74LS138 的 輸出是循環(huán)選通輸出，而且 16 個 TIP127 功率放大管同時壞掉的概率極低，那必然是 TIP127 的連接有問題， TIP127 是 PNP 型管，經(jīng)過仔細(xì)查看，集電極發(fā)射極的連接端完全連錯了，發(fā)射極接高電平， BE 端導(dǎo)通，集電極為輸出端，驅(qū)動 LED 點陣屏。調(diào)換線路后，電路基本工作正常，可以肯定原理沒問題。 2．問題：控制部分與 LED 點陣顯示屏部分連接時，不能下載程序。 解決方法：斷開兩部分的連接即可，但是調(diào)試程序時，需要頻繁的下載程序，因此，為了方便起見，在顯示屏部分的串行數(shù)據(jù)傳輸線和時鐘信號傳輸線設(shè)置焊接上兩個開關(guān)，下載 程序時關(guān)斷，顯示時連接。 設(shè)計硬件電路過程總結(jié) 仿真階段 在此之前使用過 Proteus 仿真軟件，但當(dāng)時搭建的是數(shù)電電路，其中并沒有設(shè)計到編程，因此只使用該軟件就能實現(xiàn)預(yù)期效果，而本實驗涉及到軟件編程，故還需安裝 Keil u Vision3，并且通過簡單的設(shè)置，將兩個軟件連接起來，從而實現(xiàn)程序的下載，下載到仿真的單片機(jī)中，運(yùn)行程序?qū)崿F(xiàn)預(yù)期效果，此處主要是在線調(diào)試，當(dāng)兩個軟件斷開時，或者 Keil 文件沒有打開運(yùn)行均不能在 Proteus 中看到程序所反應(yīng)的效果。 由于是仿真，很多電壓電流的輸出與實際情 況有些不符。在仿真 LED 點陣顯畢 業(yè) 設(shè) 計 27 示屏行驅(qū)動部分，由于 74HC138 譯碼器的輸出電流較小，不能同時驅(qū)動八個 LED點陣顯示屏，因此使用了 TIP127 高功率放大管，從而才能滿足電路的需求，然而在仿真階段 74HC138 譯碼器的輸出與要驅(qū)動的 LED 點陣屏個數(shù)無關(guān)，高功率放大管與實物也是不同的，因此再使用高功率放大管，一是多此一舉，二是并不能實現(xiàn)預(yù)期效果，甚至是不出結(jié)果，直接將 74HC138 譯碼器的輸出連接至 LED 點陣屏的行，便可實現(xiàn)預(yù)期效果。但是在仿真階段也要根據(jù)自己設(shè)計的電路清楚各部分的電壓電流輸出等情況，否則，即使 在仿真階段實現(xiàn)了，在實際調(diào)試電路是也會出現(xiàn)諸多問題，所以清楚的了解電路的各部分功能，各部分輸出的電壓電流等，才能在實際硬件調(diào)試時快速的找到問題的根源，順利解決問題。 仿真階段有其優(yōu)點，就是連線方便，用總線，然后引腳上注上標(biāo)簽，沒用導(dǎo)線連接的兩端仿真就連上了，視覺上不會給人凌亂的感覺， LED 點陣顯示屏實際要連接 256 根線，焊點也至少需要 512 個，實際操作起來，雖然焊接簡單，但是焊點太多，是很費功夫的事情。使用仿真軟件就不同，在總線上注上標(biāo)號，要連接的就是通路了，線路少，直觀。而且仿真時不用過多的考慮短路，虛接 等問題，它不會因為這些原因燒掉芯片，加高成本。仿真階段只需一臺安裝了 Proteus 和 Keil u Vision3兩個軟件的電腦，最好能上網(wǎng)，因為在仿真階段也會遇到很多問題，便于上網(wǎng)查閱，例如一些芯片手冊，一些自己第一次遇到的問題。芯片手冊直接搜索就可以查到，而一些電路上的問題就需要到論壇里去問一些做過相關(guān)的也遇到了類似問題的網(wǎng)友，請求他們的幫忙，畢竟理論與實際有一些不同，即使是仿真電路，而且我們可以到 Proteus 的論壇里去找到仿真時遇到的問題，他們會非常愿意幫助我們，遇到問題就可以大家一起解決，一起進(jìn)步， 遇到的問題越多，以后做其它的東西遇到問題就可以迅速的找到解決的辦法，麻煩了現(xiàn)在，方便了將來，同時也充實了自己的知識儲備。 總之，在學(xué)生階段，還沒有任何收入的情況下，又想發(fā)展自己的興趣愛好，使用 Proteus 等電路仿真軟件是個不錯的選擇，隨著個人電腦的普及，現(xiàn)在基本每個人手里都會有一臺電腦，裝上需要的軟件，便基本上可以實現(xiàn)實際情況的需要，這樣做是很方便實用的。隨著軟件的不斷更新升級，仿真效果會越來越接近實際電路的情況。其實不光是學(xué)生等一些沒收入或低收入群體，他們要想繼續(xù)自己的興趣愛好會選擇軟件仿真，一些大型項 目，一個公司，甚至是一個國家也會首先選擇利用軟件進(jìn)行模擬仿真，出來一定的結(jié)果時才會立項去進(jìn)一步研究實際的工程。個人知道的美國在測試飛機(jī)在空中實際運(yùn)行情況時首先利用的是各種可能出現(xiàn)的天氣的仿真，通過仿真實際的天氣情況來測試飛機(jī)可能遇到的狀況，并且及時的找到解決的方法，仿真時不會因此有太大的人員和財力損失，但是如果用實際的環(huán)境去測試，一個小小的差錯就有可能造成巨大的資金損失，甚至?xí)斐扇藛T傷亡。因此，不論畢 業(yè) 設(shè) 計 28 是個人還是公司，國家，在進(jìn)入實際工程時，先用仿真軟件模擬實際情況進(jìn)行設(shè)計測試是最有保證的設(shè)計生產(chǎn)流程。 實物階段 仿真階段都會遇到那么多問題，在實際焊接調(diào)試階段更是問題重重，不過很多問題都是自己一時大意或沒注意到，當(dāng)別人提醒后，便恍然大悟，阻礙自己前進(jìn)的其實是我們最容易忽視的問題。 首先焊接調(diào)試的是系統(tǒng)的控制部分硬件，由于本系統(tǒng)使用的是 51 系列單片機(jī)，這個系列單片機(jī)在實際生活中已有很多應(yīng)用，因此在調(diào)試過程中遇到的很多問題都可以在網(wǎng)上找到答案。在調(diào)試單片機(jī)的串口下載時，即使是第一次使用 MAX232芯片，但我以前接觸的所有芯片的電源端和地端都是芯片的兩個對角，例如 16 腳的芯片，它會將電源端設(shè)在 16 腳，地端設(shè) 在 8 腳； 40 腳芯片會將電源端設(shè)在 40 腳，地端設(shè)在 20 腳。因此，在焊接 MAX232 芯片時，我把 16 腳接上了電源，但在芯片引腳圖的對角位置并沒