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1、16X 16点阵LED显示屏整个过程及 C语言程序7.1 功能要求设计一个室内用16X 16点阵LED图文显示屏，要求在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形或文字应稳定、清晰无串扰。图形或文字显示 有静止、移入移出等显示方式。7.2 方案论证从理论上说， 不论显示图形还是文字， 只要控制与组成这些图形或文字的各个点所在位 置相对应的 LED 器件发光，就可以得到我们想要的显示结果，这种同时控制各个发光点亮 灭的方法称为静态驱动显示方式。16X 16的点阵共有256个发光二极管，显然单片机没有这么多端口，如果我们采用锁存器来扩展端口，按8位的锁存器来计算，16X
2、16的点阵需要256/8=32个锁存器。这个数字很庞大，因为我们仅仅是16X 16的点阵，在实际应用中的显示屏往往要大的多， 这样在锁存器上花的成本将是一个很庞大的数字。 因此在实际应用中 的显示屏几乎都不采用这种设计，而采用另一种称为动态扫描的显示方法。动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮， 这样扫描驱动电路就可以实现多行 （比如 16行）的同名列共用一套列驱动器。具体就16X 16的点阵来说，我们把所有同一行的发光管的阳极连在一起，把所有同一列的发光管的阴极连在一起（共阳的接法），先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存， 然后选通第一行使其燃亮一定的时间， 然后熄灭； 再送出第 二行的数
3、据并锁存，然后选通第二行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；第十六行之后又重新燃亮第一行， 这样反复轮回。 当这样轮回的速度足够快 （每秒 24 次以上），由于人眼 的视觉暂留现象，我们就能看到显示屏上稳定的图形了。采用扫描方式进行显示时， 每行有一个行驱动器， 各行的同名列共用一个列驱动器。 显 示数据通常存储在单片机的存储器中， 按 8位一个字节的形式顺序排放。 显示时要把一行中 各列的数据都传送到相应的列驱动器上去， 这就存在一个显示数据传输的问题。 从控制电路 到列驱动器的数据传输可以采用并行方式或串行方式。显然， 采用并行方式时， 从控制电路到列驱动器的线路数量大， 相应的硬件数目多。 当
4、列数很多时， 并行传输的方案是不可取的。采用串行传输的方法， 控制电路可以只用一根信号线， 将列数据一位一位传往列驱动器， 在硬件方面无疑是十分经济的。 但是， 串行传输过程较长， 数据按顺序一位一位地输出给列 驱动器， 只有当一行的各列数据都已传输到位之后， 这一行的各列才能并行地进行显示。 这 样，对于一行的显示过程就可以分解成列数据准备 （传输）和列数据显示两个部分。对于串 行传输方式来说， 列数据准备时间可能相当长， 在行扫描周期确定的情况下， 留给行显示的 时间就太少了，以至影响到 LED 的亮度。解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的方法。 即在显示
5、本行各列数据的同时， 传送下一行的列数据。 为了达到重叠处理的目的， 列数据的 显示就需要具有锁存功能。 经过上述分析， 可以归纳出列驱动器电路应具备的主要功能。 对 于列数据准备来说， 它应能实现串入并出的移位功能； 对于列数据显示来说， 应具有并行锁 存的功能。 这样， 本行已准备好的数据打入并行锁存器进行显示时， 串并移位寄存器就可以 准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。图 7.1 为显示屏电路实现的结构框图。图7.1显示屏电路框图7.3系统硬件电路的设计硬件电路大致上可以分成单片机系统及外围电路、列驱动电路和行驱动电路三部分。7.3.1单片机系统及外围电路单片机采用89C51或其
6、兼容系列的芯片，采用24M或更高频率的晶振，以获得较高的刷新频率，使显示更稳定。单片机的串口与列驱动器相连，用来送显示数据。P1 口低4位与行驱动器相连，送出行选信号；2 P1.5P1.7 口则用来发送控制信号。 P0和P2 口空着，在 4 有必要时可以扩展系统的 ROM和RAM。16X 16点阵显示屏的硬件原理图如图7.2。191gnD45T82.000MHZ18vcc 口 31EA/VPP0.0P0.1X1P0.2P0.3P0.4X2P0.5P0.6P0.7RESETP2.0P2.1INT0P2.2INT1P2.3T0P2.4T1P2 5P2.6P1.0P2.7P1.1P1 2RDP1.3
7、WRP1.4PSENP1 5ALE/P _P1 6txdP1.7RXDU139383433322122252615281087C513635121711U2232221201819G1G274LS1547.3.2列驱动电路74HC595- EEKOOOOOOOO QO OOOOOOO QR?0200 01011121314158125652” 415|9 5” 2 ” 4 ” 679R?47 0D?16X16 LED点阵1屯D?图7.216X 16点阵显示屏硬件原理图TitleSizeNumberA4Date:File:9-Jan-2004F:tempMy Design.ddbSheet of
8、Drawn ByRevision列驱动电路由集成电路 74HC595构成，它具有一个 8位串入并出的移位寄存器和一个8位输出锁存器的结构，而且移位寄存器和输出锁存器的控制是各自独立的，可以实现在显示本行各列数据的同时，传送下一行的列数据，即达到重叠处理的目的。74HC595的外形及内部结构如图 7.3所示。它的输入侧有8个串行移位寄存器，每个移位寄 存器的输出都连接一个输出锁存器。引脚SI是串行数据的输入端。 引脚SCK是移位寄存器的移位时钟脉冲，在其上升沿发生移位，并将SI的下一个数据打入最低位。移位后的各位信号出现在各移位寄存器的输出端，也就是输出锁存器的输入端。RCK是输出锁存器的打入信
9、号，其上升沿将移位寄存器的输出打入到输出锁存器。引脚G是输出三态门的开放信号，只有当其为低时锁存器的输出才开放，否则为高阻态。SCLR信号是移位寄存器的清零输入端，当其为低时移位寄存器的输出全部为零。由于SCK和RCK两个信号是互相独立的，所以能够做到输入串行移位与输出锁存互不干扰。芯片的输出端为QAQH，最高位QH可作为多片74HC595级联应用时，向上一级的级联输出。 但因QH受输出锁存器打入控制， 所以还从输出锁存器前引出了 QH 作为与移位寄存器完全同步的级联输出。引脚说明符号引脚描述Q0Q715,1,7并行数据输出GND8地Q79串行数据输出MR10主复位（低电平）SHcp11移位寄
10、存器时钟输入STcp12存储寄存器时钟输入OE13输出有效（低电平）Ds14串行数据输入Vcc16电源AftCK11)GZECUSCKGA.l仙图7.374HC595外形及内部逻辑结构图7.3.3行驱动电路单片机P1 口低4位输出的行号经 4/16线译码器74LS154译码后生成16条行选通信号 线，再经过驱动器驱动对应的行线。 一条行线上要带动 16列的LED进行显示，按每一 LED 器件20mA电流计算，16个LED同时发光时，需要 320mA电流，选用三极管 8550作为驱 动管可满足要求。74LS154引脚功能图及逻辑图如图 7.3.3所示，原理：这种单片 4线一16线译码器非常适合用
11、 于高性能存储器的译码器。当选通端（G1、G2）均为低电平时，可将地址端（ ABCD ）的二进制编码在一个对应的输出端，以低电平译出。如果将G1和G2中的一个作为数据输入端，由ABCD对输出寻址，74LS154还可作1线-16线数据分配器。引脚功能介绍：A、B、C、D译码地址输入端（低电平有效）G1、G2选通端（低电平有效） 0 15输出端（低电平有效） 功能表：LowOutputTCiG2DcBALLLLL0LLL1.H1TILSISUn (MlLLLHL2R .fpul zlijljLLLHH3口DrDi.Dj p34Gfi1EE:D :l| 口LLO.母L LL LL LL IL LLL
12、L L H HLL HLH4LLLLL* *UHUHHUe rpaffBe7LLtLLIJiiHlHIIII13出uHHLLLLli卜ilEliHII申日日N卩HLLI-LeLLLLITH彳FLHIHHH冃NIfnLL1-LH9LLrHiL毡khLUHH卫b旦bNRUpLLI-HL.90L,LLHLI町H BnLIfIIJ冃aITRLLHHH11LLp BHlH：LH” FHHKLIIHNH日H：HLLH i-HHLL HL H12LLlHFTHH彳FElHIHHL冃S冃JlH：HLLLLLLL idKJLLHLLLH” FEHiHH：HLla三日日KUH15LL基H讣EHLH加L甘HLHXXkLLKLIfLIIMbItH11IIIIJIHLliKHHLXXXLLiLH日HEHHHH卫日LN日H9H
