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基于单片机的LED 显示屏硬件设计方案 摘要：设计使用8 位单片机STC12C5A60S2 作为中央控制器，结合NAND 闪存芯 片K9F4008 存储汉字库的8×128 点阵LED 数字屏， 该点阵LED 数字屏具有存储信息 后离线显示的功能。可应用到多种显示环境，尤其像汽车等移动工具上的脱机显示环境。 自上世纪90 年代以来， 随着LED 显示屏显示技术设计制造水平的不断提高，LED 数字屏逐渐在生产和生活中大量使用，LED 数字屏以其特有的显示介质， 在大面积， 全 天候， 高亮度和超高亮度显示屏领域凸现优势。LED 显示技术发展的十几年中， 新器件 和新技术不断采用， 制造成本逐渐降低， 生产分工不断细化， 但大量应用的同时也暴露 出LED 显示技术的若干缺陷， 总体上技术尚未成熟， 标准尚未完全建立， 有许多方面 值得进行更深入的研究与改进。 随着大规模集成电路的迅猛发展， 微处理器的运算、控制能力大大增加， 单片计算 机已在很多工业及民用系统中承担智能化的任务，与迅猛发展的运算速度相比，其端口扩 展能力则逊色得多（ 数目有限且扩展困难）， 因此研发过程中不得不在节省端口上投入大 量精力， 目前国内为解决端口扩展问题可采用软件处理的方式，这样加重了软件编写的难 度，或采用扩展端口的专用芯片。这两种方法将引起软件成本的提高或硬件电路复杂度的提 高，不利于一些小型系统的研发，STC12C5A60S2 单片机具有多种串行传输模式， 在一定 程度上解决了这个矛盾。 LED 数字屏应用非常广泛， 不仅能显示文字， 还能显示各种图形、图表， 甚至各 种动画效果， 是广告宣传、新闻传播的有力工具。 本文采用STC12C5A60S2 单片机、接口NAND 闪存和上位PC 机，实现了对16×128 点阵LED 数字屏的控制。 1 芯片选型 1.1 屏体 由于LED 显示屏体是商业成品， 因此系统芯片的选型首选为能与屏体配合的芯片。 屏体自备电源， 能直接将蓄电池的能量转变为5 V 的直流电源， 并且这个电源也通过屏 体的接口电缆输出到系统板上。因此系统可直接引用该电源， 不必自备电源电路。 1.2 单片机 综合考虑屏体和系统需求， 选用单片机STC12C5A60S2 。 STC12C5A60S2 是新一代高速8051 单片机， 其指令代码完全兼容传统8051, 但速 度快8~12 倍。内部集成MAX810 专用复位电路， 其工作电压范围是3.5 V~5.5 V,满足要 求的电压。由于是单周期的8051 （传统8051 是12 周期）， 可选择较易于获得准确波 特率的11.059 2 MHz 晶振， 而不必担心工作速度降低。 STC12C5A60S2 有60 KB 的用户应用程序空间，256 B 的RAM 和1024 B 的XRAM. 能满足程序代码的需求和缓冲区定义的需求。另有与程序存储空间独立的一片闪存区域，可 在应用编程中作EEPROM 使用。 STC12C5A60S2 有双UART 以及ISP 串口，串口资源足够系统使用。使用UART 可 很容易地实现程序下载。STC12C5A60S2 有36 个通用I/O 口， 大部分可位控， 并具有 强推挽输出的能力， 足够系统使用。 STC12C5A60S2 有4 个16 bit 定时器和一个独立的波特率发生器， 另外还有两个 PCA 模块， 能获得丰富的定时器资源。STC12C5A60S2 有PDIP-40 封装的芯片， 易于 快速进入实验。 1.3 闪存 因为16 ×16 点阵的汉字库容量在250 KB 左右， 而MCS51 的寻址空间只有64 KB. 接口大于64 KB 容量的普通存储芯片就必须进行总线扩展，采用两次锁存地址的方法来读 写， 既需要复杂的电路， 又占用较长的存取时间。同样，NOR