基于亞龍YL-236的LED點(diǎn)陣顯示屏的設(shè)計(jì)

江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院揚(yáng)州分院 楊恒敏

前言

LED點(diǎn)陣顯示屏是一種較為簡單的顯示器，能夠顯示各種色彩的像素點(diǎn)，通過像素點(diǎn)的組合來顯示文本、圖像等，這種顯示屏憑借其成本投入少、便于控制與使用等優(yōu)勢而得以在現(xiàn)代社會中廣泛使用，包括交通領(lǐng)域、教育領(lǐng)域、商業(yè)金融、醫(yī)療衛(wèi)生、體育運(yùn)動等多個領(lǐng)域，并且逐漸出現(xiàn)在街頭巷尾，成為廣告推廣的重要媒介，為此，探討LED點(diǎn)陣顯示屏的設(shè)計(jì)是極為必要的。

1.LED點(diǎn)陣顯示屏的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文所介紹的亞龍YL-236點(diǎn)陣顯示屏為32×16規(guī)格，由8組8×8行共陰點(diǎn)陣器構(gòu)成，不同于行共陽點(diǎn)陣顯示屏，行共陰點(diǎn)陣顯示屏的工作方式為縱向掃描與橫向顯示碼相結(jié)合的工作方式，該方式所采用的顯示原理為動態(tài)掃描顯示，該顯示屏的分辨率為32×16，包括8個共陰點(diǎn)陣單元，在實(shí)際點(diǎn)陣單元顯示屏的設(shè)計(jì)中，通過增加行驅(qū)動ULN2803的方式輸入高電平電量。

本文所提出的設(shè)計(jì)方法中，采用的LED點(diǎn)陣單元級聯(lián)電路在設(shè)計(jì)的過程中，以U1鎖存上半屏數(shù)據(jù)，以U2鎖存下半屏數(shù)據(jù)，在設(shè)計(jì)中，采用ULN2803反向緩存進(jìn)行驅(qū)動，利用U3、U4、U5、U6進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存，并實(shí)現(xiàn)對于LED顯示的有效驅(qū)動。本文所提出的顯示屏采用行共陰LED，在反向緩存驅(qū)動的影響下，無論行列數(shù)據(jù)都是通過高電平進(jìn)行電量。借由控制U1來選擇上半屏，通過控制U2來選擇下半屏，通過控制U3、U4、U5、U6來實(shí)現(xiàn)對于顯示屏列的控制，在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，可以通過這種方式來確保每一次的顯示屏點(diǎn)亮都只有唯一的行（列）被電量。

本文所提出的的級聯(lián)電路，可以構(gòu)成一塊單獨(dú)的顯示屏，此時可以采用具備相應(yīng)驅(qū)動力與I/O口的微處理器來對其加以驅(qū)動，在這個過程中，可以采用單片機(jī)進(jìn)行控制，出于保證控制的有效性，還可以在其中增加相應(yīng)的驅(qū)動電路與譯碼電路，以確保有足夠的驅(qū)動效果。

采用74HC537與ULN2903各兩片，進(jìn)行行驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)，前者為常見驅(qū)動芯片，在實(shí)際的使用中，如果LE與高電平相接，則一般通過D端口進(jìn)行輸入，通過Q端口進(jìn)行輸出；采用74HC573四片作為列掃描電路，在顯示屏的設(shè)計(jì)中，U3與0列相對應(yīng)；U4與1列相對應(yīng)；U5與2列相對應(yīng)；U6與3列相對應(yīng)，其LE段均為高電平，均通過D端口進(jìn)行輸入，通過Q端口進(jìn)行輸出。

本文所提及的亞龍YL-236LED顯示屏的設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)控制方面采用AT89S52單片機(jī)，電路的構(gòu)成就包括單片機(jī)、接口電路、驅(qū)動顯示與電源電路，在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，可以借由有效地簡化顯示屏電路，減少成本的投入，可以不必設(shè)計(jì)字庫存儲裝置，采用keil軟件與hex文件進(jìn)行文字的編輯，通過ISP進(jìn)行下載實(shí)現(xiàn)文本的顯示。

2.LED點(diǎn)陣顯示器的掃描驅(qū)動設(shè)計(jì)

本文所提出的了的LED顯示屏在驅(qū)動電路方面，要求根據(jù)相應(yīng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，可以選擇動態(tài)化的掃描型驅(qū)動電路，在上半屏中首先將橫向取模字節(jié)倒序的數(shù)據(jù)想0-3塊點(diǎn)陣顯示屏中進(jìn)行輸送，不斷循環(huán)掃描，8次之后，掃描完畢，再進(jìn)行下半屏的循環(huán)掃描，直到全部的16行顯示屏完成掃描，在顯示屏應(yīng)用過程中，只要確保刷新速率超過50Hz，在人眼的視覺特性下，在人眼中顯示的就是相應(yīng)的完整文本或畫面。

需要注意的是：（1）進(jìn)行點(diǎn)陣數(shù)據(jù)發(fā)送時，可以首先向總線D0=D7中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)而發(fā)送相應(yīng)的信息鎖存信號，此時如果74HC573的LE為高電平引腳，則數(shù)據(jù)通過D端口向Q端口進(jìn)行輸送；如果LE為低電平，則Q端口的數(shù)據(jù)信息不會受到D端口的影響；（2）要想實(shí)現(xiàn)LED顯示屏的電量，無論行列數(shù)據(jù)都需要通過高電平來加以實(shí)現(xiàn)；（3）行線數(shù)據(jù)的上方數(shù)據(jù)為低位數(shù)據(jù)，列線數(shù)據(jù)也相同[1]。

LED顯示屏中包括橫向與縱向兩種掃描方式，不同的掃描方式有不同的取模方式，會產(chǎn)生不同的字模數(shù)據(jù)與編程方式，這種情況下的電路顯示亮度也會有所不同。通常來說，以亞龍YL-236試驗(yàn)臺的點(diǎn)陣實(shí)際電路為基礎(chǔ)進(jìn)行橫向取模與縱向掃描可以獲得更高的亮度。

在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，采用高電平電量顯示屏的共陰點(diǎn)陣，采用橫向取模與縱向掃描方式進(jìn)行。本次設(shè)計(jì)所采用的漢字點(diǎn)陣為16×16規(guī)格的，進(jìn)行取模時，按照自左而右、自上而下的橫向取模縱向掃描的方式進(jìn)行操作。在進(jìn)行而橫向取模與字節(jié)倒序的方式進(jìn)行取模，按照由左到右、自上而下的取模結(jié)構(gòu)，所產(chǎn)生的字模表格為：第一行→左側(cè)八位→倒序讀取→0×20；第一行→右側(cè)八位→倒序讀取→0×01；第二行→左側(cè)八位→倒序讀取→0×20；第二行右側(cè)八位→倒序讀取→0×01；第三行→左側(cè)八位→倒序讀取→0×20；第三行右側(cè)八位→倒序讀取→0×01；……

在完成取模之后，還需要進(jìn)行編碼。

3.LED點(diǎn)陣顯示屏軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

LED點(diǎn)陣顯示屏包括多組LED發(fā)光二極管，將這些二極管進(jìn)行封裝就成為點(diǎn)陣顯示屏，一般來說，LED點(diǎn)陣顯示屏通常會以單片機(jī)作為核心進(jìn)行控制，除了硬件系統(tǒng)之外，還包括軟件系統(tǒng)。在點(diǎn)陣顯示屏軟件設(shè)計(jì)中，如果想實(shí)現(xiàn)16×8英文與16×16漢字的同時顯示，就可以將漢字與英文兩種字模數(shù)組在相同數(shù)組中加以存儲，并且按照相同標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一編排，一般英文占用一行，漢字占用兩行，每行16字節(jié)。另外，在其中增加相應(yīng)的字符索引作為數(shù)組，用以確定其字模。索引字符串在索引數(shù)組中的存儲，要求具備相同的字符序號與字模行號，在實(shí)際的查找與檢索中，確定索引中的字符位置就可以確定其相應(yīng)字模行號。

除了軟件顯示部分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，還需要進(jìn)行通信部分的設(shè)計(jì)，主要可以采用VB編程軟件，采用功能實(shí)用的通信控件MSCOMM，實(shí)現(xiàn)對于串口及串口通信格式進(jìn)行有效控制，可以采用網(wǎng)絡(luò)終端進(jìn)行串口數(shù)據(jù)的發(fā)送，通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式與波特率來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與網(wǎng)絡(luò)終端之間的有效通信[2]。

4.結(jié)語

在亞龍YL-236顯示屏的設(shè)計(jì)過程中，要求從硬件系統(tǒng)、掃描驅(qū)動與軟件系統(tǒng)三個方面入手進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，并確保設(shè)計(jì)流程與設(shè)計(jì)方法的科學(xué)性與合理性。經(jīng)過顯示屏設(shè)計(jì)之后，可以進(jìn)行實(shí)際的應(yīng)用嘗試，進(jìn)行相應(yīng)的文本信息顯示，以判斷其顯示效果與運(yùn)行穩(wěn)定性。經(jīng)過實(shí)際的測試可以確定，亞龍YL-236顯示屏的設(shè)計(jì)，具備穩(wěn)定性、清晰度與適中性等特點(diǎn)，因此可以確定這種顯示屏的實(shí)用性。