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信息科学

16*64点阵LED电子显示屏的设计与实现

引言

LED是指发光二极管，在某些半导体的PN

结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会

把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能

直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子

难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原

理制作的二极管叫发光二极管，简称LED。由于电

子显示屏制作简单，安装方便，被广泛应用于各种

公共场合，如公交汽车的报站器、广告屏以及公告

牌等等。介绍的LED点阵电子显示屏，其功能有

固定汉字、字母、数字的显示；平行左移、右移；固

定信息的循环显示；显示屏的亮度连续可调；时间

的显示和上位机对显示内容可修改的功能。

116*64点阵LED显示屏的硬件组合

（1）MCU的选择：由于软件对空间的需求和

硬件的简化，本系统MCU采用的是AT89S52，它

具有8KB的ROM，128字节的RAM，不需再外扩

存储器了。

（2）行以及列驱动电路：因为要驱动16行选，

所以采用四六译码器74LS154，它只需占用

AT89S52的四个I/O口，起到了节省I/O口资源的

目的。它是输出低电平有效，所以用它驱动共阳集

LED（行是高电平有效）行时需在每个输出口接三

极管8550。

列选就采用TPIC6B595芯片，因为它可以直

接连到列上驱动列选，起到简化硬件设计的作用。

TPIC6B595内含8位串入、串/并出移位寄存器和

8位三态输出锁存器。寄存器和锁存器分别有各自

的时钟输入（CLK和ST），都是上升沿有效。当

CLK从低到高电平跳变时，串行输入数据（SDA）

移入寄存器；当ST从低到高电平跳变时，寄存器

的数据置入锁存器。清除端（CLR）的低电平只对寄

存器复位，而对锁存器无影响。当输出允许控制

（EN）为高电平时，并行输出（Q0～Q7）为高阻态，而

串行输出不受影响。本系统要求驱动64列，所以

采用8片级联的TPIC6B595作为列驱动电路。

（3）时间芯片：为了实现时间的显示，采用时

间芯片DS1302；该芯片内部采用石英晶体振荡

器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完备的时

钟闹钟功能，因此，可直接对其以用于显示或设

置，使得软件编程相对简单；与单片机之间能简单

地采用同步串行的方式进行通信仅需用到三个口

线1RES复位2I/O数据线3SCLK串行时钟时

钟/RAM的读/写数据以一个字节或多达31个字

节的字符组方式通信DS1302工作时功耗很低保

持数据和时钟信息时功率小于1mW；该芯片可接

备用电源，当主电源的电压低于备用电源时，芯片

自动使用备用电源供电，既使程序不能执行时也

保证了时间的准确性，满足了系统的要求。

（4）键盘的设计：根据系统的要求设计了8个

按键，分别是：固定汉字的显示；固定英文字母的

显示；固定数字的显示；汉字的左移；汉字的右移；

当前时间的显示；显示屏变暗；显示屏变亮。考虑

到程序的执行效率，键盘采用独立式设计，占用了

8个I/O口。本系统将其连接到P1口，P0口作为输

入口时，需外接1K的上拉电阻。

（5）上位机的硬件设计：本系统要求上位机

（PC机）可对点阵LED显示屏的显示内容进行修

改，所以必需在PC机和AT89S52之间建立通讯

管道，也就是要构造通信总线。PC机的总线接口

都为标准总线接口，所以，上、下位机之间的通信

必须采用标准总线。本系统中，大部分的计算都在

下位机执行，上、下位机的通信并不是非常繁忙，

所以，设计时选用了通用的串行总线RS-232。RS-

232总线，设计简单，连线方便，容易调试，在没有

调制解调器的情况下最大传输距离可以达到50

英尺，可以满足系统要求。串行口采用的是TTL电

平，因此必须得有电平转换电路，采用单电源电平

转换芯片MAX232A可以使电路变得简单，可靠。

2部分C语言程序

（1）固定显示的程序

voidunmove（uchartupian[][64]）//固定显示函

数

{

uinti，j；

fo（rj=0；j32；j+=2）

{

RCK=0；

fo（ri=0；i4；i++）

{

data595（tupian[i][j]