單片機(jī)LED顯示屏

1、【基于單片機(jī)制作的簡(jiǎn)易 LED 顯示屏】 單片機(jī) LED 顯示屏【摘要】本系統(tǒng)主要以單片機(jī)為核心，LED點(diǎn)陣顯示屏為主體，74HC595乍為點(diǎn)陣的列驅(qū)動(dòng)，74HC164作為點(diǎn)陣的行驅(qū) 動(dòng)，控制點(diǎn)陣的亮滅，在顯示屏上顯示穩(wěn)定的漢字、圖案等?！娟P(guān)鍵詞】單片機(jī)點(diǎn)陣LED顯示引言單片機(jī)自問(wèn)世以來(lái)，已成為一種重要的控制工具，廣泛應(yīng)用于各種控制和檢測(cè)領(lǐng)域，給人們生活帶來(lái)了很多方便，單片機(jī)原理也成為高校電子類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。在單片機(jī)教學(xué)中如何培養(yǎng)和提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力是我們重要的出發(fā)點(diǎn)。Led 點(diǎn)陣顯示屏是單片機(jī)教學(xué)中一個(gè)重要器件，它具有亮度高、壽命長(zhǎng)、功能消耗小，驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單和可觀看距離

2、遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)成為最主要的信息傳播媒體工具。主要應(yīng)用于商場(chǎng)信息顯示、證券交易顯示、廣告牌、大型比賽記錄并顯示信息、道路交通信息顯示等領(lǐng)域。因此我們結(jié)合教學(xué)設(shè)計(jì)了這款基于單片機(jī)制作的簡(jiǎn)易 LED顯示屏。硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)板的的主體由 4 個(gè) 8*8 共陽(yáng)點(diǎn)陣組成一個(gè)16*16 點(diǎn)陣，點(diǎn)陣屏可以拆裝，數(shù)據(jù)接口采用可拼接方式，連接性能非常好，方便擴(kuò)展。可根據(jù)需要由多個(gè)單板，拼接成 32*16 、48*16、64*16等點(diǎn)陣。點(diǎn)陣屏的驅(qū)動(dòng)部份由74HC595ffl74HC16砌成，74HC595負(fù)責(zé)列掃描數(shù)據(jù)，74HC164負(fù)責(zé)行掃描 數(shù)據(jù)。系統(tǒng)總體框圖如下：點(diǎn)陣屏的設(shè)計(jì)LED 顯示屏有各種不同大小

3、，顏色有單色、雙色和三基色屏，可設(shè)計(jì)圖形、圖像動(dòng)態(tài)顯示效果。LED點(diǎn)陣有4*4、4*8、5*7、 5*8 、 8*8 、 16*16 、 24*24、 40*40 等多種，很多大屏幕都是由 8*8 來(lái)組成的，比如 256*128 像素的一塊大屏幕，由每行32 個(gè)共 16 行即 512 個(gè) 8*8 點(diǎn)陣組成。點(diǎn)陣屏分為共陽(yáng)和共陰兩種，本系統(tǒng)選用共陽(yáng)型，使用 4 個(gè) 8*8 來(lái)組成 16*16 點(diǎn)陣屏，并通過(guò)多塊拼接可組成 32*16、 48*16 ， 64*16 等點(diǎn)陣屏。點(diǎn)陣的顯示控制有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種。對(duì)于靜態(tài)顯示方式所需的譯碼驅(qū)動(dòng)裝置很多，引線多而復(fù)雜，且成本高，因此采用動(dòng)態(tài)顯示方案

4、。動(dòng)態(tài)掃描方式是逐行輪流點(diǎn)亮，這樣掃描驅(qū)動(dòng)電路就可以實(shí)現(xiàn)多行的同名列共用一套列驅(qū)動(dòng)電路。動(dòng)態(tài)顯示可以避免靜態(tài)顯示出現(xiàn)的問(wèn)題，但設(shè)計(jì)上必須保證驅(qū)動(dòng)電路易實(shí)現(xiàn)，而且要求顯示的漢字圖案穩(wěn)定，不能有閃爍現(xiàn)象。行驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)行驅(qū)動(dòng)電路由2個(gè)移位寄存器74HC16砌成，74HC164是 串入并出的8位移位寄存器，每當(dāng) CP端有上升沿脈沖時(shí)，AB 輸入數(shù)據(jù)。輸入 A B在SCK寸鐘脈沖作用下移入寄存器。A B是與的輸入，電路將其合并做一個(gè)輸入，移位寄存器的最后一位輸出Qh接入下一個(gè)74HC164的輸入AB,組成16位移位寄存 器，位的輸出經(jīng)過(guò)三極管放大電流加到點(diǎn)陣共陽(yáng)端，即做為點(diǎn)陣的行控制。列驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)列

5、驅(qū)動(dòng)電路由74HC595組成，它是一款具有一個(gè) 8位串入并出移位寄存器和一個(gè)8 位鎖存器，三態(tài)輸出功能的驅(qū)動(dòng)芯片。而且移位寄存器和鎖存器是各自獨(dú)立控制的，可以在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時(shí)，傳送下一行的列數(shù)據(jù)，達(dá)到重疊處理的目的。數(shù)據(jù)在SHCP勺上升沿率&入，在STCP勺上升沿進(jìn)入到存儲(chǔ)寄存器中去。移位寄存器有一個(gè)串行移位輸入（DS） ，和一個(gè)串行輸出（Q7），和一個(gè)異步的低電平復(fù)位（MR） ，存儲(chǔ)寄存器有一個(gè)并行8位的，具備三態(tài)的總線輸出，當(dāng)使能 OE時(shí)（為 低電平） ，存儲(chǔ)寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要功能是向顯示屏提供顯示數(shù)據(jù)，并提供各種控制信號(hào)，按要求顯示不同的內(nèi)容和不

6、同的效果。軟件根據(jù)分層設(shè)計(jì)的原理分成兩大層，上層為系統(tǒng)應(yīng)用程序，底層軟件為顯示驅(qū)動(dòng)程序，系統(tǒng)應(yīng)用程序由主程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，完成系統(tǒng)初始化，顯示效果處理等，可實(shí)現(xiàn)圖形和漢字顯示有靜止、左滾屏、右滾屏、卷簾出、卷簾入等顯示方式。顯示驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)提供顯示數(shù)據(jù)，產(chǎn)生行列掃描及其他控制信號(hào)，配合 LED顯示屏完成掃描顯示工作。主程序主程序首先是對(duì)系統(tǒng)初始化，然后依次實(shí)現(xiàn)圖形和漢字顯示有靜止、左滾屏、右滾屏、卷簾出、卷簾入等顯示方式。由于顯示屏可以接收上一個(gè)顯示模塊傳輸下來(lái)的數(shù)據(jù)信息，并將這些信息不經(jīng)任何變化的傳遞給下一級(jí)顯示模塊中，所以單片機(jī)顯示屏可以顯示很多不同的內(nèi)容，只要事先將我們想要顯示的內(nèi)容生成字庫(kù)，

7、用這些字庫(kù)代碼覆蓋原來(lái)的代碼就可以顯示想要的內(nèi)容。顯示驅(qū)動(dòng)程序顯示驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)提供顯示數(shù)據(jù)，產(chǎn)生行列掃描及其他控制信號(hào)，配合LED顯示屏完成掃描顯示工作。點(diǎn)陣的各行的同一列共用一個(gè)列驅(qū)動(dòng)器，數(shù)據(jù)通常存儲(chǔ)在單片機(jī)的存儲(chǔ)器中，按 8 位一個(gè)字節(jié)的形式存放。顯示驅(qū)動(dòng)程序查詢當(dāng)前燃亮的是哪行，然后從緩沖區(qū)內(nèi)讀取下一行的顯示數(shù)據(jù)，并通過(guò)串口發(fā)送給移位寄存器，在更改行顯示時(shí)可能出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象，為了避免這種現(xiàn)象，要先將顯示屏關(guān)閉在驅(qū)動(dòng)程序，等到顯示數(shù)據(jù)送入輸出鎖存器并鎖存時(shí)，在輸出新的行，這時(shí)將顯示屏打開(kāi)。點(diǎn)陣顯示在設(shè)計(jì)與使用中可能存在的問(wèn)題由于要對(duì)顯示屏上數(shù)以萬(wàn)計(jì)的像素進(jìn)行控制，并且隨著顯示屏面積的增大，電路結(jié)構(gòu)也非常龐大，因此系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)非常主要。為了在顯示屏上顯示動(dòng)畫，視頻圖像等信息，顯示系統(tǒng)必須用 30 幀 / 秒以上的速度來(lái)更新顯示動(dòng)畫，這就要求系統(tǒng)有非常高的處理速度。程序設(shè)計(jì)是要將圖案和漢字交叉顯示，必須要先將顯示屏清 0 或全部點(diǎn)亮，否則會(huì)出現(xiàn)亂碼。結(jié)論本系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于拼接擴(kuò)展，成本低廉且應(yīng)用廣泛。并且通過(guò)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制作，可以培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，加深了對(duì)單片機(jī)知識(shí)的理解，取得了不錯(cuò)教學(xué)效果。參考文獻(xiàn)：郭天祥.新概念51單片機(jī)C語(yǔ)言教程.編程技 術(shù).200