- 點陣LED電子顯示屏控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)
- 利用AT89S52 作為主控制芯片
- 采用動態(tài)掃描方案
利用AT89S52 作為主控制芯片， 給出簡單實用的外圍電路來驅動16*16 的點陣LED 顯示屏的設計方案，包括系統(tǒng)具體的硬件設計方案和各個外圍電路部分的設計等方面。
引言
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(jù)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(xiàn)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(tǒng)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(xiàn)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(tǒng)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：
3、點陣LED 電子顯示屏系統(tǒng)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(shù)字。根據(jù)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。
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(xiàn)對顯示屏亮度的調節(jié)。
3.4 刷新頻率的計算
根據(jù)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(xiàn)方便，如圖5 所示。
本文主要討論了電子顯示屏系統(tǒng)硬件電路的具體問題，并且對如何才能實現(xiàn)系統(tǒng)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。
