基于亞龍YL—236的32×16 LED點(diǎn)陣顯示屏的設(shè)計(jì)

李金娟

摘 要：文章介紹了基于亞龍YL-236實(shí)驗(yàn)臺(tái)的32×16點(diǎn)陣顯示屏的硬件電路設(shè)計(jì)、電路驅(qū)動(dòng)、軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)顯示16×16的漢字、8×16的數(shù)字、字母。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可控性好，方便實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，具有一定的實(shí)際價(jià)值。

關(guān)鍵詞：32×16點(diǎn)陣；74HC573；單片機(jī)

LED點(diǎn)陣顯示屏是一種簡(jiǎn)單的漢字、數(shù)字、字母顯示器，具有價(jià)廉、易于控制、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于各種公共場(chǎng)合，如車站、碼頭、銀行、學(xué)校、火車、公共汽車顯示等。文章詳細(xì)介紹了一種簡(jiǎn)單方便的32x16點(diǎn)陣LED顯示屏的設(shè)計(jì)過程。

1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

亞龍YL-236實(shí)驗(yàn)臺(tái)32列×16行的點(diǎn)陣顯示屏，由8個(gè)8×8行共陰點(diǎn)陣器組成。

一般說來，LED點(diǎn)陣顯示屏有行共陽和行共陰兩種類型，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

本顯示屏采用行共陰型LED顯示屏，采取縱向掃描（即橫向取模、字節(jié)倒序）、直接送橫向顯示碼的方式工作，基本顯示原理采用動(dòng)態(tài)掃描顯示。分辨率為32X16的顯示屏由8個(gè)共陰型LED點(diǎn)陣單元構(gòu)成。共陰型LED點(diǎn)陣單元（8X8）的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1（b），由行輸入高電平點(diǎn)亮（在行驅(qū)動(dòng)上加了ULN2803）。

8個(gè)LED點(diǎn)陣單元級(jí)聯(lián)的電路原理，如圖2所示。U1、U2分別鎖存上半屏和下半屏數(shù)據(jù)，并由ULN2803反相緩沖驅(qū)動(dòng)，U3-U6鎖存數(shù)據(jù)并直接驅(qū)動(dòng)LED顯示。因?yàn)楸撅@示屏采用行共陰LED，而行數(shù)據(jù)經(jīng)過ULN2803反相緩沖驅(qū)動(dòng)，所以行數(shù)據(jù)和列數(shù)據(jù)都是高電平點(diǎn)亮。通過控制U1（或者U2）選擇上（或者下）半屏，通過控制U3-U6選擇列，來使得在任何時(shí)刻只有唯一的行導(dǎo)通以點(diǎn)亮該行，當(dāng)行切換的速度足夠快時(shí)，由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，看上去整個(gè)屏都是亮的，這就是動(dòng)態(tài)掃描的基本原理。

其實(shí)圖2已經(jīng)構(gòu)成一塊LED屏了，如果微處理器有足夠大的驅(qū)動(dòng)能力和足夠多的I/O口，就可以直接驅(qū)動(dòng)這塊LED屏了。但是為了能用AT89S52單片機(jī)來控制它，我們需要再加一些驅(qū)動(dòng)電路和譯碼電路，以提供足夠的驅(qū)動(dòng)能力以及簡(jiǎn)化與單片機(jī)的連接。

行驅(qū)動(dòng)電路使用兩片74HC573和兩片ULN2803，74HC573是比較常用的驅(qū)動(dòng)芯片，當(dāng)LE接高電平時(shí)，D端為輸入、Q端為輸出。

列掃描電路則利用了四片74HC573，U3、U4、U5、U6分別對(duì)應(yīng)列0、列1、列2、列3屏。U3、U4、U5、U6的LE端為高電平，D端為輸入、Q端為輸出。

本系統(tǒng)采用AT89S52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)部分不加字庫存儲(chǔ)器。而在PC機(jī)上編輯漢字和字符顯示信息形成數(shù)組，通過keil軟件編譯生成hex文件，然后通過ISP下載線下載給單片機(jī)存儲(chǔ)并進(jìn)行顯示處理。

2 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。文章選用動(dòng)態(tài)掃描型驅(qū)動(dòng)電路。動(dòng)態(tài)掃描型驅(qū)動(dòng)方式是首先選中上半屏，先后往第0塊、第1塊、第2塊、第3塊的點(diǎn)陣上送橫向取模字節(jié)倒序的數(shù)據(jù)，然后循環(huán)8次上半屏掃描完畢；再選中下半屏循環(huán)8次，這樣子16行全部掃描完畢。只要每行的刷新速率大于50Hz，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。

編程過程中注意：

⑴向點(diǎn)陣發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先將數(shù)據(jù)送總線D0-D7，然后給相關(guān)集成塊發(fā)送鎖存信號(hào)。當(dāng)74HC573的LE（ROW0、ROW1、COL0、COL1、COL2、COL3）引腳為高電平時(shí)，D端數(shù)據(jù)被傳送到其輸出端Q。當(dāng)LE為低電平，Q端數(shù)據(jù)被保持，不受D端影響。

⑵要點(diǎn)亮點(diǎn)陣LED，發(fā)送的行列數(shù)據(jù)都是高電平有效。

⑶行線數(shù)據(jù)是低位在上，列線數(shù)據(jù)是低位在前。

有兩種掃描方式，即橫向掃描和縱向掃描。掃描方式不同，取模的方式不同，字模數(shù)據(jù)不同，編程的方式也不同，結(jié)合具體的硬件電路還能夠看到，顯示的亮度不同。一般說來，結(jié)合亞龍YL-236實(shí)驗(yàn)臺(tái)的點(diǎn)陣實(shí)際電路，選擇橫向取模，字節(jié)倒序，即縱向掃描的方式，這樣亮度更亮一些。

先來看一下8×8行共陰點(diǎn)陣的橫向掃描和縱向掃描方式，如圖3所示。行和列數(shù)據(jù)都是高電平點(diǎn)亮。

本程序中漢字是16×16點(diǎn)陣，按照從左到右從上到下橫向取模字節(jié)倒序的方式取模，取模過程如圖4所示，右高位。

圖4采用橫向取模，字節(jié)倒序的方式進(jìn)行取模，結(jié)構(gòu)上左到右從上到下。那么生產(chǎn)的字模的表格為：從第一行開始，取左側(cè)的8位，倒序讀，0x20；接著取第一行右側(cè)的8位，倒序讀，0x01；接著取第二行左側(cè)的8位，倒序讀，0x20；接著取第二行右側(cè)的8位，倒序讀，0x01；接著取第三行左側(cè)的8位，倒序讀，0x20；……

取模之后的編碼表如下：

//漢字字模表：北 //

// 漢字庫： 宋體16.dot 橫向取模右高位，數(shù)據(jù)排列：從左到右從上到下 //

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////

unsigned char code tab[] = // 數(shù)據(jù)表

{

0x20，0x01，0x20，0x01，0x20，0x11，0x20，0x19，0x20，0x05，0x3E，0x03，0x20，0x01，0x20，0x01，

0x20，0x01，0x20，0x01，0x20，0x01，0x20，0x01，0x38，0x41，0x27，0x41，0x22，0x7E，0x00，0x00，

}；

3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了便于同時(shí)顯示8×16的英文和16×16的漢字，把兩種字模數(shù)組都存入同一個(gè)數(shù)組，統(tǒng)一按16字節(jié)一行，英文占一行，漢字占兩行。同時(shí)，增加一個(gè)字符索引數(shù)組，以便查找它的字模。

索引字符串存到索引數(shù)組中，索引字符串中字符的序號(hào)與其在字模中的行號(hào)相同。查找一個(gè)字符在索引中的位置，就查到了相應(yīng)字模行號(hào)。

本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖5所示，該顯示程序以常用的左移為例來進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4 結(jié)語

經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用證明，本顯示屏可以作為信息顯示裝置。用于公共場(chǎng)所來進(jìn)行信息顯示，而且具有工作穩(wěn)定、字符清晰、亮度適中等特點(diǎn)。若所顯示的信息較為簡(jiǎn)單，也可直接將信息代碼拷入單片機(jī)中，還可以通過外擴(kuò)儲(chǔ)存器的方式來增加顯示的信息量。

[參考文獻(xiàn)]

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