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基于单片机的16×64LED点阵显示屏的设计

0引言

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LED点阵显示屏是一种简单的汉字显示器，具有价廉、易于控制、使用寿命

长等特点，可广泛应用于各种公共场合，如车站、码头、银行、学校、火车、公

共汽车显示等。本文详细介绍了一种低廉的16x64点阵LED显示屏的设计过程。

1硬件系统设计

本系统采用AT89C52单片机作控制器，整个电路主要由单片机控制及其接口

电路、驱动显示电路、电源电路等部分组成。为了简化显示屏电路，降低成本，

本系统在单片机部分不加字库存储器。而在PC机上编辑汉字和字符显示信息，

并将其转换为相应的点阵显示数据，然后通过串口(采用RS－232通信标准)送给

单片机存储并进行显示处理。图1所示为其硬件系统原理图。

1．1单片机控制电路

本系统由AT89C52构成单片机最小应用系统．同时配有11．0592MHz晶振

和按键复位电路等。系统外扩的一片Flash存储器29F040为数据存储器，可用

来存储由PC机串口送来的点阵信息(通过软件将图像或文字转换成与LED显示屏

的像素相对应的点阵信息)。该Flash存储器是一种非易失性存储器，它在供电

电源关闭后仍能保持片内信息。由于29F040的容量为512KB(该芯片内部由8

个64Kbyte的读写块组成，可分块进行读、写和擦除等操作)，而AT89C52只能

管理64KB的数据空间，所以，需将29F040分成8页，每页64KB。其页码可由

单片机的P3．2~P3．4来选择。另外，采用MAX232可完成RS232与TTL电平的

转换，以便使PC机与单片机交换信息。

1．216x64点阵显示器的设计

图2是一种8x8的LED点阵单色行共阳模块的内部结构图，其单点工作电压

Uf为1．8V，正向电流IF为8~10mA。当某一行线为高电平而某一列线为低时，

其行列交叉的点就被点亮；而当其某一列线为高时，其行列交叉的点为暗；当某

一行线为低电平时，无论列线如何，对应这一行的点全部为暗。

用四个8x8点阵显示可构成16x16点阵显示器，其连接方法如图3所示。图

中，将(A)和(B)的8列、(C)和(D)的8列分别对应相连，同时将(A)和(C)的8

行、(B)和(D)的8行分别对应相连。即可形成一个16行(每一行有16个LED)、

16列(每一列也有16个LED)的16x16点阵显示器，可将这256个点称为一页，

这样，显示字符时。只要对一页中对应的亮灭进行控制即可。

如果需要，也可以把4个16x16点阵显示器相连从而构成16x64的点阵显示

器。

2LED点阵显示器的扫描驱动

LED显示屏驱动电路的设计应与所用控制系统相配合。驱动通常分为动态扫

描型及静态锁存型驱动二大类。本文以动态扫描型驱动电路的设计为例来进行分

析。动态扫描型驱动方式是指显示屏上的16行发光二极管共用一组列驱动寄存

器，然后通过行驱动管的分时工作，来使每行LED的点亮时间占总时间的1／16。

只要每行的刷新速率大于50Hz，利用人眼的视觉暂留效应，人们就可以看到一

幅完整的文字或画面。

AT89S52单片机有四个I／O口(P0、P1、P2、P3)，每个I／O口有8位，如

果都采用并行输出，显然不能满足要求，因此，本设计中的行扫描驱动采用并口

输出，而场扫描驱动采用串口输出。

2．1行扫描驱动

由于16x64点阵显示器有16行，为充分利用单片机的接口，本电路中加入

了一个4-16线译码器74LS154，其输入是一个16进制码，解码输出为低态扫描

信号，它们的管脚示意图如图4所示。把74LS154的G1和G2引脚接地，然后以

A、B、C、D四脚为输入端。就会形成16种不同的输入状态，分