基于單片機的LED顯示屏控制電路設計

摘 要:介紹一種基于單片機的LED顯示屏控制電路，該電路可實現一行任意多個文字圖形符號的水平平滑移動顯示，可廣泛應用于工礦企業、學校、商場、店鋪、公共場所等進行文字廣告宣傳，信息發布等。詳細介紹了控制電路的設計方法及工作原理，并給出了電路仿真運行結果。該電路可級聯擴展實現由任意多個16×16點陣LED模塊組成的顯示屏，經實際應用表明，穩定可靠，效果良好。

關鍵詞:LED顯示屏; 單片機; 控制電路設計; 串行輸出

中圖分類號:TP29文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)15-0200-03

Design of LED Display Screen Control Circuit Based on MCU

LI Xiu-zhong

(Foshan Polytechnic College， Foshan 528237， China)

Abstract: A kind of LED display screen control circuit based on MCU is introduced. The smooth movement display of a line of several characters， figures and symbolls can be realized with the circuit， which can be widely used in enterprise， school， market， public place for text advertisment and information dissemination. The design method and working principle of the control circuit are elaborated. The simulation results of the circuit is presented. This circuit can be expanded to the display screen composed of any number of 16 × 16 dot matrix LED display modules. The practical application shows the circuit is stable and reliable， and the result is good.

Keywords: LED display screen; MCU; design of control circuit; serial output

0 引 言

LED顯示屏廣泛應用于工礦企業、學校、商場、店鋪、公共場所等進行圖文顯示，廣告宣傳，信息發布。本文設計一種由4個16×16點陣LED模塊組成的顯示屏，由單片機作控制器，平滑移動顯示任意多個文字或圖形符號，本電路可級聯擴展實現由任意多個16×16點陣LED模塊組成的顯示屏[1]。

1 電路設計

控制電路由AT89C51單片機作控制器，顯示屏由4個16×16點陣LED模塊組成，每個16×16點陣LED模塊由4個8×8點陣LED模塊組成，用戶可根據需要擴展增加任意多個16×16點陣LED模塊。8×8 點陣LED模塊結構如圖1所示，共8行8列，每個發光二極管放置在行線和列線的交叉點上，共64個發光二極管。當某一列為高電平，某一行為低電平時，則對應的發光二極管點亮。

單片機P3.0引腳接串入并出移位寄存器74LS164(U10)的串行數據輸入端，8個74LS164(U10~U17)級聯，P3.1引腳接8個74LS164的時鐘脈沖輸入端;8個74LS164分別接8個鎖存器74LS373(U18~U25)，8個鎖存器的數據輸出端接4個16×16點陣LED模塊的行線，每個16×16點陣LED模塊的行線是獨立控制的。P1.0接8個74LS164(U2~U9)的時鐘脈沖輸入端，P1.1接U2、U4、U6、U8的串行數據輸入端，每兩個74LS164(U2和U3，U4和U5，U6和U7，U8和U9)級聯;U2~U9的并行數據輸出端接4個16×16點陣LED模塊的64條列線。P1.2接所有74LS164的清0端，P1.3接鎖存器的鎖存控制端。設計完成的電路如圖2所示[2-5]。

圖1 8×8點陣 LED模塊結構

圖2 LED顯示屏控制電路

2 工作原理

本電路利用串行通信口工作于方式0，同時利用P1.0和P1.1模擬串行輸出，來實現LED顯示屏字符平滑移動顯示。由于LED模塊為16×16點陣，所以字符點陣也為16×16點陣，即每個字符由32個字節即16個字數據組成，每個字數據決定了每列LED點亮的情況。16×16點陣字符數據由字符點陣提取軟件獲得。

首先單片機P1.1串行輸出一位二進制位“1”，經4組74LS164給4個16×16點陣LED模塊的第1列送入一高電平，接著由P3.0串行輸出4個16×16點陣LED模塊的第1列行數據，即Y1，Y17，Y33，Y49列的行數據，經74LS373鎖存后送LED顯示屏的行線，此時每個LED模塊第1列對應的LED點亮。每列的行數據為1個字數據，4列共4個字數據，每個字數據首字節在字符點陣數據表中的地址相差32，此時每個LED模塊顯示每個字符的第1列。接著P1.1串行輸出一位二進制位“0”，經4組74LS164移位后給4個LED模塊的第2列送入一高電平，再由P3.0串行輸出4個16×16點陣LED模塊的第2列行數據，即Y2，Y18，Y34，Y50列的行數據，經74LS373鎖存后送LED顯示屏的行線，此時每個LED模塊第2列對應的LED點亮，即顯示每個字符的第2列。如此循環，依次點亮每個LED模塊每列對應的LED，直到點亮每個LED模塊的第16列，即依次顯示每個字符的各列。只要每列交替顯示的時間適當，利用人眼的視覺暫留特性，看上去16列LED同時點亮，即看上去整個字符同時顯示。然后再從第1列依次掃描顯示至16列，如此循環多次，以確保顯示出的字符具有足夠的亮度[6]。

為實現字符平滑移動顯示的效果，在上面實現的4個字符靜態顯示一定時間后，再次掃描顯示時，每個LED模塊的第1列從每個字符的第2列數據開始掃描顯示，即第1個LED模塊顯示第1個字符的第2列、第3列、……、第16列和第2個字符的第1列，第2個LED模塊顯示第2個字符的第2列、第3列、……、第16列和第3個字符的第1列、第2列、……。當第三次掃描顯示時，每個LED模塊的第1列從每個字符的第3列數據開始掃描顯示，即第1個LED模塊顯示第1個字符的第3列、第4列、……、第16列和第2個字符的第1列、第2列，第2個LED模塊顯示第2個字符的第3列、第4列、……、第16列和第3個字符的第1列、第2列、……。如此實現了字符的平滑移動顯示[7]。

3 程序設計

根據以上電路設計及工作原理，繪制出本電路的控制程序流程圖如圖3所示[8]。按程序流程圖編寫出控制程序，用Wave或Keil軟件調試通過后，產生目標代碼文件。

圖3 LED顯示屏控制程序流程圖

4 電路仿真

將目標代碼文件加入用Proteus軟件繪制的LED顯示屏控制電路仿真圖中的單片機中，仿真運行，運行結果如圖4所示[9-10]。

圖4 LED顯示屏平滑移動顯示

5 結 語

該LED顯示屏控制電路用單片機作為控制器，采用串行移位輸出方式，實現了一行字符的平滑移動顯示，在實際應用時還應加上相關驅動電路。本電路可擴展實現由任意多個16×16點陣LED模塊組成的LED顯示屏顯示控制。經實際應用表明，該電路穩定可靠，效果良好。

參考文獻

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