大屏幕LED顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的大屏幕LED顯示屏控制系統(tǒng)，由單片機(jī)、串行通信電路、存儲器電路、顯示屏及行列驅(qū)動電路組成。廣泛應(yīng)用于商場、學(xué)校、銀行、郵局、機(jī)場、車站、碼頭、金融證券市場、文化中心等公共場所進(jìn)行廣告、新聞和信息發(fā)布，可顯示M行N列漢字、字符、數(shù)字和圖片，可實(shí)現(xiàn)上下、左右移動等顯示方式。采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，擴(kuò)展容易，操作方便、使用靈活。詳細(xì)介紹了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，并給出了系統(tǒng)仿真運(yùn)行結(jié)果。經(jīng)實(shí)際應(yīng)用表明，穩(wěn)定可靠，效果良好。
關(guān)鍵詞：大屏幕LED顯示屏；點(diǎn)陣模塊；控制電路設(shè)計(jì)；模塊化結(jié)構(gòu)

0 引言
LED顯示屏以其可靠性高、使用壽命長、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、性價(jià)比高、操作方便靈活、用戶可隨時(shí)自行修改顯示內(nèi)容、顯示方式圖文并茂等優(yōu)點(diǎn)，迅速成為平板顯示的主流產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于商場、學(xué)校、銀行、郵局、機(jī)場、車站、碼頭、金融證券市場、文化中心等公共場所進(jìn)行廣告、新聞和信息發(fā)布。
本文設(shè)計(jì)一種顯示M行N列漢字的LED顯示屏控制系統(tǒng)，以51單片機(jī)為控制器，可顯示漢字、字符、數(shù)字和圖片。用PC機(jī)編輯漢字、字符等顯示信息，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的點(diǎn)陣顯示數(shù)據(jù)，送給單片機(jī)存儲并顯示。

1 系統(tǒng)組成
本LED顯示系統(tǒng)主要由控制系統(tǒng)和顯示屏組成，控制系統(tǒng)主要由單片機(jī)、串行通信電路、存儲器、顯示屏及行列驅(qū)動電路組成，顯示屏由M行N列組成，每行和每列由16個(gè)LED組成，整個(gè)顯示屏由(M×16)×(N×16)個(gè)LED組成。顯示屏系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

2 控制電路設(shè)計(jì)
本控制電路以AT89S51單片機(jī)為控制器，顯示M行N列字符，每個(gè)字符由1個(gè)16×16 LED點(diǎn)陣模塊顯示，顯示屏共由M×N個(gè)16×16 LED點(diǎn)陣模塊組成。行驅(qū)動電路由2塊74HC595級聯(lián)和2塊ULN2803組成，每行字符的LED點(diǎn)陣模塊列驅(qū)動電路由2×N塊74HC595級聯(lián)組成，M行共M×2×N塊74HC595。各行字符的16行LED分別并聯(lián)，由P0．1串行輸出行掃描碼，經(jīng)2塊級聯(lián)74HC595串／并轉(zhuǎn)換，再由ULN2803驅(qū)動放大后，送到各行字符的16×16LED點(diǎn)陣模塊的行線端。各行字符的LED點(diǎn)陣模塊列驅(qū)動電路分別由2×N塊74HC595級聯(lián)組成，獨(dú)立控制，各行LED點(diǎn)陣模塊的列數(shù)據(jù)由P0．6，P0．7，…分別輸出，經(jīng)級聯(lián)的2×N塊74HC595完成串／并轉(zhuǎn)換，待各行字符對應(yīng)的LED點(diǎn)陣模塊列數(shù)據(jù)存入74HC595后，把所有列驅(qū)動電路M×2×N塊74HC595的輸出使能端置為低電平，則各行字符的2×N×16列數(shù)據(jù)一起輸出，顯示屏顯示各行字符的16行中的某一行。依次掃描各行字符的16行的每一行，實(shí)現(xiàn)整屏字符的顯示功能。顯示字符由上位PC機(jī)編輯并轉(zhuǎn)換為點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，經(jīng)串口串行發(fā)送至單片機(jī)，由單片機(jī)接收后存儲在存儲器中并顯示。
2．1 行驅(qū)動電路
使用2塊74HC595和2塊ULN2803作為行驅(qū)動器。74HC595是一個(gè)8位串行輸入三態(tài)并行輸出移位寄存器，其內(nèi)部的移位寄存器和存儲寄存器分別有各自的時(shí)鐘輸入，控制各自獨(dú)立，這樣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備和數(shù)據(jù)的顯示可同時(shí)進(jìn)行，2塊74HC595串行級聯(lián)。74HC595芯片各引腳功能為：DS為串行數(shù)據(jù)輸入端，Q0…Q7為并行數(shù)據(jù)輸出端，Q7’為串行數(shù)據(jù)輸出端，用于級聯(lián)；為移位寄存器清零端，低電平時(shí)將移位寄存器的數(shù)據(jù)清零；SH_CP為移位寄存器時(shí)鐘輸入端，上升沿時(shí)移位寄存器的數(shù)據(jù)移位，下降沿時(shí)移位寄存器數(shù)據(jù)不變；ST_CP為存儲寄存器時(shí)鐘輸入端，上升沿時(shí)移位寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)入存儲寄存器，下降沿時(shí)存儲寄存器數(shù)據(jù)不變；為輸出使能端，低電平時(shí)允許數(shù)據(jù)輸出，高電平時(shí)禁止數(shù)據(jù)輸出。
ULN2803為高電壓、大電流的8路達(dá)林頓驅(qū)動器，最大工作電壓50 V，驅(qū)動電流可達(dá)500 mA，作為顯示屏的行驅(qū)動電路。ULN2803芯片各引腳功能為：1B～8B為8路輸入端，TTL電平驅(qū)動；1C～8C為對應(yīng)的8路集電極開路輸出端，外接負(fù)載；10腳為COM端，當(dāng)外接電阻性負(fù)載時(shí)COM端開路，當(dāng)外接電感性負(fù)載時(shí)COM端接負(fù)載電源，構(gòu)成在每個(gè)感性負(fù)載兩端并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管以防止反電勢擊穿器件。