單片機設(shè)計1616LED顯示器方案

1、.16×16點陣LED電子顯示屏的設(shè)計 從理論上說，不論顯示圖形還是文字，只要控制與組成這些圖形或文字的各個點所在位置相對應的LED器件發(fā)光，就可以得到我們想要的顯示結(jié)果，這種同時控制各個發(fā)光點亮滅的方法稱為靜態(tài)驅(qū)動顯示方式。16×16的點陣共有256個發(fā)光二極管，顯然單片機沒有這么多端口，如果我們采用鎖存器來擴展端口，按8位的鎖存器來計算，16×16的點陣需要256/8=32個鎖存器。這個數(shù)字很龐大，因為我們僅僅是16×16的點陣，在實際應用中的顯示屏往往要大的多，這樣在鎖存器上花的成本將是一個很龐大的數(shù)字。因此在實際應用中的顯示屏幾乎都不采用這種設(shè)計

2、，而采用另一種稱為動態(tài)掃描的顯示方法。動態(tài)掃描的意思簡單地說就是逐行輪流點亮，這樣掃描驅(qū)動電路就可以實現(xiàn)多行（比如16行）的同名列共用一套列驅(qū)動器。具體就16×16的點陣來說，我們把所有同一行的發(fā)光管的陽極連在一起，把所有同一列的發(fā)光管的陰極連在一起（共陽的接法），先送出對應第一行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第一行使其燃亮一定的時間，然后熄滅；再送出第二行的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第二行使其燃亮相同的時間，然后熄滅； 第十六行之后又重新燃亮第一行，這樣反復輪回。當這樣輪回的速度足夠快（每秒24次以上），由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，我們就能看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形了。=采用掃描方式進行顯示時

3、，每行有一個行驅(qū)動器，各行的同名列共用一個列驅(qū)動器。顯示數(shù)據(jù)通常存儲在單片機的存儲器中，按8位一個字節(jié)的形式順序排放。顯示時要把一行中各列的數(shù)據(jù)都傳送到相應的列驅(qū)動器上去，這就存在一個顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。從控制電路到列驅(qū)動器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并行方式或串行方式。顯然，采用并行方式時，從控制電路到列驅(qū)動器的線路數(shù)量大，相應的硬件數(shù)目多。當列數(shù)很多時，并行傳輸?shù)姆桨甘遣豢扇〉?。采用串行傳輸?shù)姆椒?，控制電路可以只用一根信號線，將列數(shù)據(jù)一位一位傳往列驅(qū)動器，在硬件方面無疑是十分經(jīng)濟的。但是，串行傳輸過程較長，數(shù)據(jù)按順序一位一位地輸出給列驅(qū)動器，只有當一行的各列數(shù)據(jù)都已傳輸?shù)轿恢螅@一行的各列才能并行

4、地進行顯示。這樣，對于一行的顯示過程就可以分解成列數(shù)據(jù)準備（傳輸）和列數(shù)據(jù)顯示兩個部分。對于串行傳輸方式來說，列數(shù)據(jù)準備時間可能相當長，在行掃描周期確定的情況下，留給行顯示的時間就太少了，以至影響到LED的亮度。解決串行傳輸中列數(shù)據(jù)準備和列數(shù)據(jù)顯示的時間矛盾問題，可以采用重疊處理的方法。即在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時，傳送下一行的列數(shù)據(jù)。為了達到重疊處理的目的，列數(shù)據(jù)的顯示就需要具有鎖存功能。經(jīng)過上述分析，可以歸納出列驅(qū)動器電路應具備的主要功能。對于列數(shù)據(jù)準備來說，它應能實現(xiàn)串入并出的移位功能；對于列數(shù)據(jù)顯示來說，應具有并行鎖存的功能。這樣，本行已準備好的數(shù)據(jù)打入并行鎖存器進行顯示時，串并移位寄存

5、器就可以準備下一行的列數(shù)據(jù)，而不會影響本行的顯示。圖7.1為顯示屏電路實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)框圖。列驅(qū)動電路列驅(qū)動電路由集成電路74HC595構(gòu)成，它具有一個8位串入并出的移位寄存器和一個8位輸出鎖存器的結(jié)構(gòu)，而且移位寄存器和輸出鎖存器的控制是各自獨立的，可以實現(xiàn)在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時，傳送下一行的列數(shù)據(jù)，即達到重疊處理的目的。行驅(qū)動電路單片機P1口低4位輸出的行號經(jīng)4/16線譯碼器74LS154譯碼后生成16條行選通信號線，再經(jīng)過驅(qū)動器驅(qū)動對應的行線。一條行線上要帶動16列的LED進行顯示，按每一LED器件20mA電流計算，16個LED同時發(fā)光時，需要320mA電流，選用三極管8550作為驅(qū)動管可滿足

6、要求。原理圖：74HC595是硅結(jié)構(gòu)的CMOS器件， 兼容低電壓TTL電路，遵守JEDEC標準。 74HC595是具有8位移位寄存器和一個存儲器，三態(tài)輸出功能。 移位寄存器和存儲器是分別的時鐘。 數(shù)據(jù)在SHcp（移位寄存器時鐘輸入）的上升沿輸入到移位寄存器中，在STcp（存儲器時鐘輸入）的上升沿輸入到存儲寄存器中去。如果兩個時鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲寄存器早一個脈沖。 移位寄存器有一個串行移位輸入（Ds），和一個串行輸出（Q7）,和一個異步的低電平復位，存儲寄存器有一個并行8位的，具備三態(tài)的總線輸出，當使能OE時（為低電平），存儲寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線。8位串行輸入/輸出或者并行輸出

7、移位寄存器，具有高阻關(guān)斷狀態(tài)。三態(tài)。將串行輸入的8位數(shù)字，轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿休敵龅?位數(shù)字，例如控制一個8位數(shù)碼管，將不會有閃爍。編輯本段特點8位串行輸入 /8位串行或并行輸出 存儲狀態(tài)寄存器，三種狀態(tài)輸出寄存器（三態(tài)輸出：就是具有高電平、低電平和高阻抗三種輸出狀態(tài)的門電路。）可以直接清除 100MHz的移位頻率編輯本段輸出能力并行輸出，總線驅(qū)動； 串行輸出；標準中等規(guī)模集成電路595移位寄存器有一個串行移位輸入（Ds），和一個串行輸出（Q7）,和一個異步的低電平復位，存儲寄存器有一個并行8位的，具備三態(tài)的總線輸出，當使能OE時（為低電平），存儲寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線。參考數(shù)據(jù)Cpd決定動態(tài)的能耗，P

8、d=Cpd×VCC×f1+(CL×VCC2×f0)F1=輸入頻率，CL=輸出電容 f0=輸出頻率（MHz） Vcc=電源電壓編輯本段引腳說明符號 引腳 描述Q0Q7 8位并行數(shù)據(jù)輸出，其中Q0為第15腳GND 第8腳 地Q7 第9腳 串行數(shù)據(jù)輸出MR 第10腳 主復位（低電平）SHCP 第11腳 移位寄存器時鐘輸入STCP 第12腳 存儲寄存器時鐘輸入OE 第13腳 輸出有效（低電平）DS 第14腳 串行數(shù)據(jù)輸入VCC 第16腳 電源編輯本段功能表輸入輸出功能SHCPSTCPOEMRDSQ7Qn××L×LNCMR為低電平時僅

9、僅影響移位寄存器×LL×LL空移位寄存器到輸出寄存器××HL×LZ清空移位寄存器，并行輸出為高阻狀態(tài)×LHHQ6NC邏輯高電平移入移位寄存器狀態(tài)0，包含所有的移位寄存器狀態(tài) 移入×LH×NCQn移位寄存器的內(nèi)容到達保持寄存器并從并口輸出LH×Q6Qn移位寄存器內(nèi)容移入，先前的移位寄存器的內(nèi)容到達保持寄存器并出編輯本段注釋H=高電平狀態(tài)L=低電平狀態(tài)=上升沿=下降沿Z=高阻NC=無變化×=無效當MR為高電平，OE為低電平時，數(shù)據(jù)在SHCP上升沿進入移位寄存器，在STCP上升沿輸出到并行端口。真值表

10、編輯本段程序樣例DS接MOSI,OE/GND接GND,SH_CP接SCLK,ST_CP接使能信號BIT0P1,MR/VCC接POWER,如果不需要16位,改US16B,不使用H寄存器即可,還有SPI工作期間可以進入低功耗,也可以執(zhí)行指令.#include <msp430.h>void main(void)WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;P1DIR |= BIT0 + BIT1;P1OUT &= BIT0;USICTL0 |= USIPE6 + USIPE5 + USIMST + USIOE;USICTL1 |= USIIE;USICKCTL = USIDIV_7 + USISSEL_2;USICTL0 &= USISWRST;while(1)P1OUT |= BIT0;USISRH = 0xAA;USISRL = 0xAA;USICNT = 0x10 + USI16B; / 16位數(shù),級聯(lián)可用.1while(USICTL1 & USIIFG) != 0x01) /此處可以干別的/這里寫入與SPI無關(guān)的代碼,共8*16=128條單周期指令.USICTL1 &= USIIFG;P1OUT &= BIT0;74HC595 是一款漏極開路輸出的CMOS 移