本系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)作控制器，整個(gè)電路主要由單片機(jī)控制及其接口電路、驅(qū)動(dòng)顯示電路、電源電路等部分組成。為了簡(jiǎn)化顯示屏電路，降低成本，本系統(tǒng)在單片機(jī)部分不加字庫(kù)存儲(chǔ)器。而在PC機(jī)上編輯漢字和字符顯示信息，并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的點(diǎn)陣顯示數(shù)據(jù)，然后通過串口（采用RS－232通信標(biāo)準(zhǔn)）送給單片機(jī)存儲(chǔ)并進(jìn)行顯示處理。圖1所示為其硬件系統(tǒng)原理圖。

用74LS154設(shè)計(jì)的16x16點(diǎn)陣屏

圖2是一種8x8的LED點(diǎn)陣單色行共陽(yáng)模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，其單點(diǎn)工作電壓Uf為1．8 V，正向電流IF為8~10 mA。當(dāng)某一行線為高電平而某一列線為低時(shí)，其行列交叉的點(diǎn)就被點(diǎn)亮；而當(dāng)其某一列線為高時(shí)，其行列交叉的點(diǎn)為暗；當(dāng)某一行線為低電平時(shí)，無(wú)論列線如何，對(duì)應(yīng)這一行的點(diǎn)全部為暗。

用四個(gè)8x8點(diǎn)陣顯示可構(gòu)成16x16點(diǎn)陣顯示器，其連接方法如圖3所示。圖中，將（A）和（B）的8列、（C）和（D）的8列分別對(duì)應(yīng)相連，同時(shí)將（A）和（C）的8行、 （B）和（D）的8行分別對(duì)應(yīng)相連。即可形成一個(gè)16行（每一行有16個(gè)LED）、16列（每一列也有16個(gè)LED）的16x16點(diǎn)陣顯示器，可將這256個(gè)點(diǎn)稱為一頁(yè)，這樣，顯示字符時(shí)。只要對(duì)一頁(yè)中對(duì)應(yīng)的亮滅進(jìn)行控制即可。

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(lái)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(lái)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。

74HC138 作用原理于高性能的存貯譯碼或要求傳輸延遲時(shí)間短的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，在 高性能存貯器系統(tǒng)中，用這種譯碼器可以提高譯碼系統(tǒng)的效率。將快速賦能電路用于高速存貯器時(shí)，譯碼器的延遲時(shí)間和存貯器的賦能時(shí)間通常小于存貯器的典型存取時(shí)間，這就是說由肖特基鉗位的系統(tǒng)譯碼器所引起的有效系統(tǒng)延遲可以忽略不計(jì)。HC138 按照三位二進(jìn)制輸入碼和賦能輸入條件，從8 個(gè)輸出端中譯出一個(gè) 低電平輸出。

AT89S52單片機(jī)有四個(gè)I／O口（P0、P1、P2、P3），每個(gè)I／O口有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(chǎng)掃描驅(qū)動(dòng)采用串口輸出。

行掃描驅(qū)動(dòng)

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74LS154，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4所示。把74LS154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74LS154的電流將達(dá)640 mA，而實(shí)際上，74LS154譯碼器提供不了足夠的吸收電流來(lái)同時(shí)驅(qū)動(dòng)64個(gè)LED同時(shí)點(diǎn)亮，因此，應(yīng)在74LS154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(lái)將電流信號(hào)放大，本文選用的是達(dá)林頓三極管TIP127。這樣，74LS154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。

列掃描驅(qū)動(dòng)

本系統(tǒng)場(chǎng)掃描驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)可用串入并出的通用集成電路74HC595來(lái)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4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‘H是串人數(shù)據(jù)的輸出，G是對(duì)輸人數(shù)據(jù)的輸出使能控制，QA～QH為串入數(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(lái)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）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 kΩ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。

掃描顯示工作過程

將8片74HC595進(jìn)行級(jí)連，可共用一個(gè)移位時(shí)鐘SCK及數(shù)據(jù)鎖存信號(hào)RCK。這樣，當(dāng)?shù)谝恍行枰@示的數(shù)據(jù)經(jīng)過8x8=64個(gè)SCK時(shí)鐘后便可將其全部移入74HC595中，此時(shí)還將產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)鎖存信號(hào)RCK將數(shù)據(jù)鎖存在74HC595中，并在使能信號(hào)G的作用下，使串入數(shù)據(jù)并行輸出，從而使與各輸出位對(duì)應(yīng)的場(chǎng)驅(qū)動(dòng)管處于放大或截止?fàn)顟B(tài)；同時(shí)由行掃描控制電路產(chǎn)生信號(hào)使第一行掃描管導(dǎo)通，相當(dāng)于第一行LED的正端都接高，顯然，第一行LED管的亮滅就取決于74HC595中的鎖存信號(hào)；此外，在第一行LED管點(diǎn)亮的同時(shí)，再在74HC595中移入第二行需要顯示的數(shù)據(jù)，隨后將其鎖存，同時(shí)由行掃描控制電路將第一行掃描管關(guān)閉而接通第二行，使第二行LED管點(diǎn)亮，以此類推，當(dāng)?shù)谑袙呙柽^后再回到第一行，這樣，只要掃描速度足夠高，就可形成一幅完整的文字或圖像。

軟件設(shè)計(jì)流程圖

程序代碼

#include《reg52.h》

char tab［32］={

0x00，0x00，0x10，0x00，0x90，0x3F，0x90，0x10，0xFF，0x10，0x90，0x10，0x90，0xBF，0x10，0x40，

0x00，0x30，0xFE，0x0F，0x22，0x02，0x22，0x42，0x22，0x82，0xFE，0x7F，0x00，0x00，0x00，0x00};

char tab1［32］={

0x10，0x04，0x10，0x03，0xD0，0x00，0xFF，0xFF，0x90，0x00，0x10，0x11，0x00，0x08，0x10，0x04，

0x10，0x03，0xD0，0x00，0xFF，0xFF，0xD0，0x00，0x10，0x03，0x10，0x04，0x10，0x08，0x00，0x00};

char tab2［32］={

0x10，0x04，0x60，0x04，0x02，0x7C，0x0C，0x03，0xC0，0x20，0x04，0x20，0x04，0x20，0x04，0x20，

0x04，0x20，0xFC，0x3F，0x04，0x20，0x04，0x20，0x04，0x20，0x04，0x20，0x00，0x20，0x00，0x00} ;

void delay（int z）

{

int x，y;

for（x=z;x》0;x--）

for（y=10;y》0;y--）;

}

void main（void）

{

int i，j;

while（1）

{

for（i=200;i》0;i--）

{

P3 = 0xf0;

P0 = tab［0］;

P2 = tab［1］;

delay（1）;

P3 = 0xf1;

P0 = tab［2］;

P2 = tab［3］;

delay（1）;

P3 = 0xf2;

P0 = tab［4］;

P2 = tab［5］;

delay（1）;

P3 = 0xf3;

P0 = tab［6］;

P2 = tab［7］;

delay（1）;

P3 = 0xf4;

P0 = tab［8］;

P2 = tab［9］;

delay（1）;

P3 = 0xf5;

P0 = tab［10］;

P2 = tab［11］;

delay（1）;

P3 = 0xf6;

P0 = tab［12］;

P2 = tab［13］;

delay（1）;

P3 = 0xf7;

P0 = tab［14］;

P2 = tab［15］;

delay（1）;

P3 = 0xf8;

P0 = tab［16］;

P2 = tab［17］;

delay（1）;

P3 = 0xf9;

P0 = tab［18］;

P2 = tab［19］;

delay（1）;

P3 = 0xfa;

P0 = tab［20］;

P2 = tab［21］;

delay（1）;

P3 = 0xfb;

P0 = tab［22］;

P2 = tab［23］;

delay（1）;

P3 = 0xfc;

P0 = tab［24］;

P2 = tab［25］;

delay（1）;

P3 = 0xfd;

P0 = tab［26］;

P2 = tab［27］;

delay（1）;

P3 = 0xfe;

P0 = tab［28］;

P2 = tab［29］;

delay（1）;

P3 = 0xff;

P0 = tab［30］;

P2 = tab［31］;

}

for（j=200;j》0;j--）

{

P3 = 0xf0;

P0 = tab1［0］;

P2 = tab1［1］;

delay（1）;

P3 = 0xf1;

P0 = tab1［2］;

P2 = tab1［3］;

delay（1）;

P3 = 0xf2;

P0 = tab1［4］;

P2 = tab1［5］;

delay（1）;

P3 = 0xf3;

P0 = tab1［6］;

P2 = tab1［7］;

delay（1）;

P3 = 0xf4;

P0 = tab1［8］;

P2 = tab1［9］;

delay（1）;

P3 = 0xf5;

P0 = tab1［10］;

P2 = tab1［11］;

delay（1）;

P3 = 0xf6;

P0 = tab1［12］;

P2 = tab1［13］;

delay（1）;

P3 = 0xf7;

P0 = tab1［14］;

P2 = tab1［15］;

delay（1）;

P3 = 0xf8;

P0 = tab1［16］;

P2 = tab1［17］;

delay（1）;

P3 = 0xf9;

P0 = tab1［18］;

P2 = tab1［19］;

delay（1）;

P3 = 0xfa;

P0 = tab1［20］;

P2 = tab1［21］;

delay（1）;

P3 = 0xfb;

P0 = tab1［22］;

P2 = tab1［23］;

delay（1）;

P3 = 0xfc;

P0 = tab1［24］;

P2 = tab1［25］;

delay（1）;

P3 = 0xfd;

P0 = tab1［26］;

P2 = tab1［27］;

delay（1）;

P3 = 0xfe;

P0 = tab1［28］;

P2 = tab1［29］;

delay（1）;

P3 = 0xff;

P0 = tab1［30］;

P2 = tab1［31］;

}

for（j=200;j》0;j--）

{

P3 = 0xf0;

P0 = tab2［0］;

P2 = tab2［1］;

delay（1）;

P3 = 0xf1;

P0 = tab2［2］;

P2 = tab2［3］;

delay（1）;

P3 = 0xf2;

P0 = tab2［4］;

P2 = tab2［5］;

delay（1）;

P3 = 0xf3;

P0 = tab2［6］;

P2 = tab2［7］;

delay（1）;

P3 = 0xf4;

P0 = tab2［8］;

P2 = tab2［9］;

delay（1）;

P3 = 0xf5;

P0 = tab2［10］;

P2 = tab2［11］;

delay（1）;

P3 = 0xf6;

P0 = tab2［12］;

P2 = tab2［13］;

delay（1）;

P3 = 0xf7;

P0 = tab2［14］;

P2 = tab2［15］;

delay（1）;

P3 = 0xf8;

P0 = tab2［16］;

P2 = tab2［17］;

delay（1）;

P3 = 0xf9;

P0 = tab2［18］;

P2 = tab2［19］;

delay（1）;

P3 = 0xfa;

P0 = tab2［20］;

P2 = tab2［21］;

delay（1）;

P3 = 0xfb;

P0 = tab2［22］;

P2 = tab2［23］;

delay（1）;

P3 = 0xfc;

P0 = tab2［24］;

P2 = tab2［25］;

delay（1）;

P3 = 0xfd;

P0 = tab2［26］;

P2 = tab2［27］;

delay（1）;

P3 = 0xfe;

P0 = tab2［28］;

P2 = tab2［29］;

delay（1）;

P3 = 0xff;

P0 = tab2［30］;

P2 = tab2［31］;

}

}

}