點陣LED電子顯示屏控制系統設計與實現

　　LED 顯示屏是在20 世紀80 年代在全球迅速發(fā)展起來的一種新型的信息顯示媒體， 它利用發(fā)光二極管構成的點陣模塊組成大面積顯示屏幕，具有可靠性高、使用壽命長、環(huán)境適應能力強、價格性能比高、使用成本低等特點，迅速成長為平板顯示的主流產品之一，在廣告牌、公共顯示屏等信息顯示領域得到了廣泛的應用。

　　1、LED 及LED 顯示屏

　　LED （Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，是一種能夠將電能轉化為可見光的固態(tài)的半導體器件。LED 的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向其PN 結的P 區(qū)，在P 區(qū)里電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，從使LED 發(fā)光。LED 發(fā)光燈可以分為單色發(fā)光燈、雙色發(fā)光燈、三色發(fā)光燈、面發(fā)光燈、閃爍發(fā)光燈、電壓型發(fā)光燈等多種類型。按照發(fā)光燈強度又可以分為普通亮度發(fā)光燈、高亮度發(fā)光燈、超高亮度發(fā)光燈等。

　　LED 顯示屏（LED panEL）是一種由半導體發(fā)光二極管構成的點陣模塊組成的顯示屏幕， 它是通過控制半導體發(fā)光二極管的亮滅情況來顯示的方式，根據要顯示的文字、圖形、圖像、動畫、視頻、錄像信號等各種信息來選擇相應的發(fā)光二極管的亮滅， 從而實現顯示各種信息的目的。LED 顯示屏具有抗震耐沖擊、光響應速度快、節(jié)能、發(fā)光效率高、使用壽命長、組態(tài)靈活、色彩豐富以及對室內室外環(huán)境適應能力強等優(yōu)點， 隨著LED 制造技術的不斷完善，在國內外得到了很大的推廣，廣泛應用于大型劇場、商城、酒店的出入口及洗手間的標示牌等各種室內、戶外顯示屏。

　　2、點陣LED 電子顯示屏系統組成

　　通過對LED 主控電路、亮度連續(xù)可調電路、驅動電路、鍵盤電路等硬件電路做全面的分析，選擇出比較適合的方案，從而實現對16*16 點陣顯示屏的驅動， 完成電子顯示屏的電路設計方案。本設計電子顯示屏系統的由AT89S52 單片機及相關外圍電路具體包括時鐘電路、復位電路、鍵盤模塊、顯示控制電路和電子顯示屏等部分組成，具體如圖1 所示：

圖1 系統總體框圖

　　3、點陣LED 電子顯示屏系統硬件電路及工作原理

　　3.1 采用8 個LED8*8 顯示屏，構成16 行*32 列點陣顯示

　　由8 個8*8 點陣LED 顯示模塊組成點陣顯示屏。8 片8*8點陣LED 顯示模塊利用總線形組成一個16*32 的LED 點陣，用于同時顯示2 個16*16 點陣漢字或4 個16*8 點陣的字母、字符或數字。根據實際需要，顯示板可擴展至更多的顯示單元，從而顯示更多的內容。

　　3.2 LED 顯示屏驅動電路

　　本設計的點陣顯示屏電路是以AT89S52 單片機作主控器，結合74LS154 和74LS595 進行擴展。選擇了共陰的行列掃描方式，單片機P0,P2 口輸出的高電平對應字模的亮點，低電平對應字模的暗點，以九字為例，如圖2 所示。

圖2 '' 九'' 字字模

　但是P0,P2 口一次總共只能傳送16 位的數據， 因此要對字模數據進行掃描。掃描后的高電平作為點陣顯示管的行輸入，列輸入則由74LS154 的低電平控制，74LS154 接在單片機P1.0 到P1.3 口上，如圖3 所示。

圖3 九字第一列顯示

圖4 ''九'' 字第二列顯示

　　從圖3 中我們可以看出， 要把'' 九'' 字顯示出來， 先顯示''九'' 字的第一列， 就是讓P0 口輸出00001000,P2 口輸出00000001,對應的列上，74LS154 輸出低電平，即P1 口輸出00H,然后保持顯示1MS。

　　如下面的程序：

　　MOV A,00H

　　MOV P1,A :00H 送P1 鎖存

　　MOV P0,00H ;00H 送P0 鎖存

　　MOV P2,00H ;00H 送P2 鎖存

　　DELAY 1MS ;延時1MS

　　然后顯示第二列，P0 口輸出00001000,P2 口輸出00000001,對應第二列低電平輸出，也就是P1 口輸出01H,同樣保持顯示1MS.顯示情況如圖4 所示。

　　程序如下：

　　INC A

　　MOV P1,A ;P1 鎖存加1

　　MOV P0,00H ;00H 送P0 鎖存

　　MOV P2,00H ;00H 送P2 鎖存

　　DELAY 1MS ;延時1MS

　　程序執(zhí)行16 次后用時0.016S 左右， 由于人眼的視覺停留效應，我們是分辨不出閃爍的，循環(huán)100 次后，'' 九'' 字就可以完整顯示出來，持續(xù)時間1.6S 左右。

　　設計中采用左移顯示方式。如果把顯示一次看作一楨圖像，那么本設計中一楨就是顯示兩個字，共32 列。

　　這樣依次顯示下去，就可以達到左移顯示漢字的目的。

　　列掃描電路：每個LED 管亮需要7mA 的電流，那么32 個同時亮就需要224mA 的電流，所以我們要對列進行驅動，我們采用晶體管8550 對列信號進行放大，使LED 點陣能夠正常顯示。

　　3.3 亮度連續(xù)可調

　　用一個10K 的電位器可以對LED 的壓降進行調節(jié)，以達到連續(xù)改變亮度，從而實現對顯示屏亮度的調節(jié)。

　　3.4 刷新頻率的計算

　　根據人眼的視覺的暫留特性，50HZ 是適宜的刷新頻率，所以CPU 的刷新頻率一般不低于60HZ,但是刷新頻率太高的話，會使顯示屏的亮度降低，所以刷新頻率有最高值要求，本設計中使用12M 晶體振蕩電路，刷新頻率在50HZ 以上。

　　3.5 鍵盤

　　鍵盤是使用比較簡單的獨立式鍵盤。編程容易控制，實現方便，如圖5 所示。

圖5 鍵盤電路

　　4、結束語

　　本文主要討論了電子顯示屏系統硬件電路的具體問題，并且對如何才能實現系統功能進行了論證， 設計采用動態(tài)掃描方案，通過字模來點亮顯示屏，達到顯示所要求內容的目的。