基于亞龍YL—236的32×16 LED點陣顯示屏的設計

李金娟

摘 要：文章介紹了基于亞龍YL-236實驗臺的32×16點陣顯示屏的硬件電路設計、電路驅動、軟件設計，實現滾動顯示16×16的漢字、8×16的數字、字母。具有結構簡單，可控性好，方便實現的優點，具有一定的實際價值。

關鍵詞：32×16點陣；74HC573；單片機

LED點陣顯示屏是一種簡單的漢字、數字、字母顯示器，具有價廉、易于控制、使用壽命長等特點，可廣泛應用于各種公共場合，如車站、碼頭、銀行、學校、火車、公共汽車顯示等。文章詳細介紹了一種簡單方便的32x16點陣LED顯示屏的設計過程。

1 硬件系統設計

亞龍YL-236實驗臺32列×16行的點陣顯示屏，由8個8×8行共陰點陣器組成。

一般說來，LED點陣顯示屏有行共陽和行共陰兩種類型，內部結構如圖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、字節倒序）、直接送橫向顯示碼的方式工作，基本顯示原理采用動態掃描顯示。分辨率為32X16的顯示屏由8個共陰型LED點陣單元構成。共陰型LED點陣單元（8X8）的結構示意圖如圖1（b），由行輸入高電平點亮（在行驅動上加了ULN2803）。

8個LED點陣單元級聯的電路原理，如圖2所示。U1、U2分別鎖存上半屏和下半屏數據，并由ULN2803反相緩沖驅動，U3-U6鎖存數據并直接驅動LED顯示。因為本顯示屏采用行共陰LED，而行數據經過ULN2803反相緩沖驅動，所以行數據和列數據都是高電平點亮。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，來使得在任何時刻只有唯一的行導通以點亮該行，當行切換的速度足夠快時，由于人眼的視覺暫留現象，看上去整個屏都是亮的，這就是動態掃描的基本原理。

其實圖2已經構成一塊LED屏了，如果微處理器有足夠大的驅動能力和足夠多的I/O口，就可以直接驅動這塊LED屏了。但是為了能用AT89S52單片機來控制它，我們需要再加一些驅動電路和譯碼電路，以提供足夠的驅動能力以及簡化與單片機的連接。

行驅動電路使用兩片74HC573和兩片ULN2803，74HC573是比較常用的驅動芯片，當LE接高電平時，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分別對應列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。

本系統采用AT89S52單片機作控制器，整個電路主要由單片機控制及其接口電路、驅動顯示電路、電源電路等部分組成。為了簡化顯示屏電路，降低成本，本系統在單片機部分不加字庫存儲器。而在PC機上編輯漢字和字符顯示信息形成數組，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存儲并進行顯示處理。

2 LED點陣顯示器的掃描驅動

LED顯示屏驅動電路的設計應與所用控制系統相配合。驅動通常分為動態掃描型及靜態鎖存型驅動二大類。文章選用動態掃描型驅動電路。動態掃描型驅動方式是首先選中上半屏，先后往第0塊、第1塊、第2塊、第3塊的點陣上送橫向取模字節倒序的數據，然后循環8次上半屏掃描完畢；再選中下半屏循環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，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向點陣發送數據時，首先將數據送總線D0-D7，然后給相關集成塊發送鎖存信號。當74HC573的LE（ROW0、ROW1、COL0、COL1、COL2、COL3）引腳為高電平時，D端數據被傳送到其輸出端Q。當LE為低電平，Q端數據被保持，不受D端影響。

⑵要點亮點陣LED，發送的行列數據都是高電平有效。

⑶行線數據是低位在上，列線數據是低位在前。

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，字模數據不同，編程的方式也不同，結合具體的硬件電路還能夠看到，顯示的亮度不同。一般說來，結合亞龍YL-236實驗臺的點陣實際電路，選擇橫向取模，字節倒序，即縱向掃描的方式，這樣亮度更亮一些。

先來看一下8×8行共陰點陣的橫向掃描和縱向掃描方式，如圖3所示。行和列數據都是高電平點亮。

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

圖4采用橫向取模，字節倒序的方式進行取模，結構上左到右從上到下。那么生產的字模的表格為：從第一行開始，取左側的8位，倒序讀，0x20；接著取第一行右側的8位，倒序讀，0x01；接著取第二行左側的8位，倒序讀，0x20；接著取第二行右側的8位，倒序讀，0x01；接著取第三行左側的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，數據排列：從左到右從上到下 //

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

unsigned char code tab[] = // 數據表

{

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 軟件系統設計

為了便于同時顯示8×16的英文和16×16的漢字，把兩種字模數組都存入同一個數組，統一按16字節一行，英文占一行，漢字占兩行。同時，增加一個字符索引數組，以便查找它的字模。

索引字符串存到索引數組中，索引字符串中字符的序號與其在字模中的行號相同。查找一個字符在索引中的位置，就查到了相應字模行號。

本系統的軟件設計流程圖如圖5所示，該顯示程序以常用的左移為例來進行設計。

4 結語

經過實際應用證明，本顯示屏可以作為信息顯示裝置。用于公共場所來進行信息顯示，而且具有工作穩定、字符清晰、亮度適中等特點。若所顯示的信息較為簡單，也可直接將信息代碼拷入單片機中，還可以通過外擴儲存器的方式來增加顯示的信息量。

[參考文獻]

[1]雷林軍.單片機控制裝置安裝與調試[M].北京：電子工業出版社，2011.

[2]楊少光.單片機控制裝置安裝與調試備賽指導[M].北京：高等教育出版社，2010.