LED顯示屏驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)培訓(xùn)講學(xué)

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。LED顯示屏驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)-摘要LED顯示屏具有使用壽命長(zhǎng)、響應(yīng)速度快、可視距離遠(yuǎn)、規(guī)格品種多、數(shù)字化程度高、亮度高等特點(diǎn)，在信息顯示領(lǐng)域已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用。它利用發(fā)光二極管構(gòu)成的點(diǎn)陣模塊或像素單元，組成大面積顯示屏。其顯示方法有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示。動(dòng)態(tài)掃描顯示耗用硬件資源少，但軟件要不斷處理，耗CPU。靜態(tài)顯示雖然軟件簡(jiǎn)單但硬件價(jià)格稍貴。LED顯示屏主要包括發(fā)光二極管構(gòu)成的陣列、驅(qū)動(dòng)電路、控制系統(tǒng)及傳輸接口和相應(yīng)的應(yīng)用軟件。而驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)的好壞，對(duì)LED顯示屏的顯示效果、制作成本及系統(tǒng)的運(yùn)行性

2、能起著很重要的作用。本文介紹了點(diǎn)陣式電子顯示屏的硬件電路設(shè)計(jì)原理與軟件設(shè)計(jì)方案，采用51系列單片機(jī)芯片，得到了一個(gè)能同時(shí)顯示8個(gè)漢字1616的LED點(diǎn)陣式電子顯示屏。關(guān)鍵詞：LED顯示屏動(dòng)態(tài)掃描AT89S5274HC595ABSTRACTTheLEDdisplaymonitorhasthelongofservicelife,quackingresponsespeed,thefarofitsvisualrange,manyspecificationvariety,highofthedigitized,thebrightnesshighercharacteristic.Itintheinforma

3、tiondemonstratedthedomainalreadyobtainedtheextremelywidespreadapplication.Itlatticemoduleorpictureelementunitwhichconstitutesusingthelightemitter,composesthebigareadisplaymonitor.Itsdemonstrationmethodhasthestaticdemonstrationandthedynamicscanningdemonstration.Thedynamicscanningdemonstrationconsumes

4、thehardwareresourcestobefew,butthesoftwaremustprocessunceasingly,andconsumesCPU.Althoughthestaticstatesoftwarefordisplayissimple,thehardwarepriceisslightlyexpensive.TheLEDdisplaymonitormainlyincludethearraywhichthelightemitterdiodeconstitutes,actuatestheelectriccircuit,thecontrolsystemandthetransmis

5、sionconnectionandthecorrespondingapplicationsoftware.Butactuatesthecircuitdesignthequality,totheLEDdisplaymonitordemonstrationeffect,themanufacturecostandthesystemperformancecharacteristicisplayingtheveryvitalrole.Keywords:LEDdisplaymonitorDynamicscanningAT89S5274HC595目錄緒論LED顯示屏是一種可直接播放電視、錄像、VCD等視頻信

6、號(hào)及顯示文字、圖像的公眾信息顯示屏。隨著信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,顯示屏近年來發(fā)展迅猛。LED顯示屏的簡(jiǎn)介（1）什么是LED顯示屏LED顯示屏（LEDpanel）：LED就是lightemittingdiode，發(fā)光二極管的英文縮寫，簡(jiǎn)稱LED。它是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，其大概的樣子就是由很多個(gè)通常是紅色的小燈組成，靠燈的亮滅來顯示字符。用來顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫、行情、視頻、錄像信號(hào)等各種信息的顯示屏幕。LED顯示屏分為圖文顯示屏和視頻顯示屏，均由LED矩陣塊組成。圖文顯示屏可與計(jì)算機(jī)同步顯示漢字、英文文本和圖形；視頻顯示屏采用微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，圖文、圖像并茂，以實(shí)時(shí)、同步、清

7、晰的信息傳播方式播放各種信息，還可顯示二維、三維動(dòng)畫、錄像、電視、VCD節(jié)目以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況。LED顯示屏顯示畫面色彩鮮艷，立體感強(qiáng)，靜如油畫，動(dòng)如電影，廣泛應(yīng)用于金融、稅務(wù)、工商、郵電、體育、廣告、廠礦企業(yè)、交通運(yùn)輸、教育系統(tǒng)、車站、碼頭、機(jī)場(chǎng)、商場(chǎng)、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場(chǎng)、建筑市場(chǎng)、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場(chǎng)所。LED顯示屏可以顯示變化的數(shù)字、文字、圖形圖像；不僅可以用于室內(nèi)環(huán)境還可以用于室外環(huán)境，具有投影儀、電視墻、液晶顯示屏等無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。LED之所以受到廣泛重視而得到迅速發(fā)展，是與它本身所具有的優(yōu)點(diǎn)分不開的。這些優(yōu)點(diǎn)概括起來是：亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長(zhǎng)、耐沖

8、擊和性能穩(wěn)定。LED的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色性方向發(fā)展。（2）LED顯示屏的分類1、按顏色基色可以分為單基色顯示屏:單一顏色（紅色或綠色）。雙基色顯示屏：紅和綠雙基色，256級(jí)灰度、可以顯示65536種顏色。全彩色顯示屏：紅、綠、藍(lán)三基色，256級(jí)灰度的全彩色顯示屏可以顯示一千六百多萬種顏色。2、按顯示器件分類LED數(shù)碼顯示屏：顯示器件為7段碼數(shù)碼管，適于制作時(shí)鐘屏、利率屏等，顯示數(shù)字的電子顯示屏。LED點(diǎn)陣圖文顯示屏：顯示器件是由許多均勻排列的發(fā)光二極管組成的點(diǎn)陣顯示模塊，適于播放文字、圖像信息。LED視頻顯示屏：顯

9、示器件是由許多發(fā)光二極管組成，可以顯示視頻、動(dòng)畫等各種視頻文件。3、按使用場(chǎng)合分類室內(nèi)顯示屏：發(fā)光點(diǎn)較小，一般3mm-8mm，顯示面積一般幾至十幾平方米。室外顯示屏：面積一般幾十平方米至幾百平方米，亮度高，可在陽光下工作，具有防風(fēng)、防雨、防水功能。4、按發(fā)光點(diǎn)直徑分類室內(nèi)屏：3mm、3.75mm、5mm、室外屏：10mm、12mm、16mm、19mm、20mm、21mm、22mm、26mm室外顯示屏發(fā)光的基本單元為發(fā)光筒，發(fā)光筒的原理是將一組紅、綠、藍(lán)發(fā)光二極管封在一個(gè)塑料筒內(nèi)共同發(fā)5.顯示方式有靜態(tài)、橫向滾動(dòng)、垂直滾動(dòng)和翻頁顯示等。單塊模塊控制驅(qū)動(dòng)12塊（最多可控制24塊）8X8點(diǎn)陣，共16

10、X48點(diǎn)陣（或32X48點(diǎn)陣），是單塊MAX7219（或PS7219、HD7279、ZLG7289及8279等類似LED顯示驅(qū)動(dòng)模塊）的12倍（或24倍）！可采用“級(jí)聯(lián)”的方式組成任意點(diǎn)陣大顯示屏。顯示效果好，功耗小，且比采用MAX7219電路的成本更低。二、LED顯示屏的發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)代信息社會(huì)中，作為人與機(jī)信息視覺傳播媒體的顯示產(chǎn)品和技術(shù)得到迅速發(fā)展，進(jìn)入二十一世紀(jì)的顯示技術(shù)將是平板顯示的時(shí)代，LED顯示屏作為平板顯示的主導(dǎo)產(chǎn)品之一無疑會(huì)有更大的發(fā)展，并有可能成為二十一世紀(jì)平板顯示的代表性主流產(chǎn)品。高亮度、全彩化藍(lán)色及純綠色LED產(chǎn)品自出現(xiàn)以來，成本逐年快速降低，已具備成熟的商業(yè)化條件?；A(chǔ)材

11、料的產(chǎn)業(yè)化。使LED全彩色顯示產(chǎn)品成本下降，應(yīng)用加快。以全彩色戶外26顯示屏為例，1996年的產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格每平方米在12萬元左右，1999年已降至78萬人民幣/m2，LED產(chǎn)品性能的提高，使全彩色顯示屏的亮度、色彩、白平衡均達(dá)到比較理想的效果，完全可以滿足戶外全天候的環(huán)境條件要求，同時(shí)，由于全彩色顯示屏價(jià)格性能比的優(yōu)勢(shì)，預(yù)計(jì)在未來幾年的發(fā)展中，全彩色LED顯示屏在戶外廣告媒體中會(huì)越來越多地代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燈箱、霓虹燈、磁翻板等產(chǎn)品，體育場(chǎng)館的顯示方面全彩色LED屏更會(huì)成為主流產(chǎn)品。全彩色LED顯示屏的廣泛應(yīng)用會(huì)是LED顯示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化材料、技術(shù)的成熟及市場(chǎng)價(jià)格的基本均衡

12、之后，LED顯示屏的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化將成為L(zhǎng)ED顯示屏發(fā)展的一個(gè)新趨勢(shì)。近幾年業(yè)內(nèi)的發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)在傳統(tǒng)產(chǎn)品條件下是以價(jià)格作為主要的競(jìng)爭(zhēng)手段，幾番價(jià)格回落調(diào)整達(dá)到基本均衡，產(chǎn)品質(zhì)量，系統(tǒng)的可靠性等將成為主要的競(jìng)爭(zhēng)因素，這就對(duì)LED顯示屏的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化有了較高要求，業(yè)內(nèi)一些骨干企業(yè)已開始在企業(yè)實(shí)施ISO9000系列標(biāo)準(zhǔn)。行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系的形成，對(duì)產(chǎn)品的檢測(cè)有了相對(duì)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)和評(píng)判依據(jù)，生產(chǎn)條件差、技術(shù)性不強(qiáng)、售后服務(wù)體系不完善的企業(yè)將受到市場(chǎng)的淘汰，預(yù)計(jì)今后幾年內(nèi)一批小規(guī)模LED顯示屏廠商會(huì)逐步淡出，行業(yè)的發(fā)展趨于有序。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化信息化社會(huì)的形成，信息領(lǐng)域愈加廣泛，LED顯示屏的應(yīng)用前景更

13、為廣闊。預(yù)計(jì)大型或超大型LED顯示屏的主流產(chǎn)品局面將會(huì)發(fā)生改變，適合于服務(wù)行業(yè)特點(diǎn)和專業(yè)性要求的小型LED顯示屏?xí)休^大提高，面向信息服務(wù)領(lǐng)域的LED顯示屏產(chǎn)品門類和品種體系將更加豐富，部分潛在市場(chǎng)需求和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)有所突破，如公共交通、停車場(chǎng)、餐飲、醫(yī)院等綜合服務(wù)方面的信息顯示屏需求量將有更大的提高，大批量、小型化的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)LED顯示屏在LED顯示屏市場(chǎng)總量中將會(huì)占有多數(shù)份額。硬件設(shè)計(jì)LED顯示屏的驅(qū)動(dòng)電路主要由點(diǎn)陣顯示屏、主控制器、行驅(qū)動(dòng)、列控制幾部份組成。2.1點(diǎn)陣顯示屏最常見的LED點(diǎn)陣顯示單元有5X7、7X9、8X8結(jié)構(gòu)，前兩種主要用于顯示各種西文字符,后一種常用于顯示各種漢字字符，

14、因此本設(shè)計(jì)中點(diǎn)陣顯示屏每個(gè)單元是32個(gè)8X8點(diǎn)陣LED顯示模塊，32片LED點(diǎn)陣顯示模塊組成一個(gè)128X16的LED點(diǎn)陣，用于同時(shí)顯示8個(gè)16X16點(diǎn)陣漢字。.8X8點(diǎn)陣LED工作原理說明8X8點(diǎn)陣共需要64個(gè)發(fā)光二極管組成，且每個(gè)發(fā)光二極管是放置在行線和列線的交叉點(diǎn)上，當(dāng)對(duì)應(yīng)的某一列置1電平，某一行置0電平，則相應(yīng)的二極管就亮。8X8點(diǎn)陣LED結(jié)構(gòu)如下圖所示：8X8點(diǎn)陣LED外觀及引腳圖如下圖所示圖2.28X8點(diǎn)陣LED外觀及引腳圖圖2.38X8點(diǎn)陣LED電路原理2.2控制器本設(shè)計(jì)選用12m晶振、32個(gè)IO、8位數(shù)據(jù)總線的51類型單片機(jī)作為控制器。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，選擇合適的系統(tǒng)核心器件就成為

15、能否成功完成設(shè)計(jì)任務(wù)的關(guān)鍵，而作為控制系統(tǒng)核心的單片機(jī)的選擇更是重中之重。目前各半導(dǎo)體公司、電氣商都向市場(chǎng)上推出了形形色色的單片機(jī)，并提供了良好的開發(fā)環(huán)境。選擇好合適的單片機(jī)可以最大地簡(jiǎn)化單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，而且功能優(yōu)異，可靠性好，成本低廉，具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。目前，市面上的單片機(jī)不僅種類繁多，而且在性能方面也各有所長(zhǎng)。一般來說，選擇單片機(jī)需要考慮以下幾個(gè)方面：（1）單片機(jī)的基本性能參數(shù)。例如指令執(zhí)行速度，程序存儲(chǔ)器容量，I/O引腳數(shù)量等。（2）單片機(jī)的增強(qiáng)功能。例如看門狗、多指針、雙串口等。（3）單片機(jī)的存儲(chǔ)介質(zhì)。對(duì)于程序存儲(chǔ)器來說，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器和OTP（一次性可編程）存儲(chǔ)器相比較，最好是Fl

16、ash存儲(chǔ)器。（4）芯片的封裝形式。如DIP（雙列直插）封裝，PLCC（PLCC有對(duì)應(yīng)插座）封裝及表面貼附等。（5）芯片工作溫度范圍符合工業(yè)級(jí)、軍工級(jí)還是商業(yè)級(jí)。如果設(shè)計(jì)戶外產(chǎn)品，必須選用工業(yè)級(jí)。（6）芯片的功耗。比如設(shè)計(jì)并口加密狗時(shí)，信號(hào)線取電只能提供幾毫安的電流，選用STC單片機(jī)就是因?yàn)樗軡M足低功耗的要求。（7）供貨渠道是否暢通、價(jià)格是否低廉。（8）技術(shù)支持網(wǎng)站的速度如何，資料是否豐富。包括芯片手冊(cè)，應(yīng)用指南，設(shè)計(jì)方案，范例程序等。（9）芯片保密性能好、單片機(jī)的抗干擾性能好。圖2.4STC89C52芯片引腳及功能STC89系列單片機(jī)是MCS-51系列單片機(jī)的派生產(chǎn)品。它在指令系統(tǒng)、硬件結(jié)

17、構(gòu)和片內(nèi)資源上與標(biāo)準(zhǔn)8052單片機(jī)完全兼容，DIP40封裝系列與8051為pin-to-pin兼容。STC89系列單片機(jī)高速(最高時(shí)鐘頻率90MHz)，低功耗，在系統(tǒng)/在應(yīng)用可編程(ISP，IAP),不占用戶資源。根據(jù)本系統(tǒng)的實(shí)際情況，選擇STC89C52單片機(jī)，引腳見圖2.4。我們以前常用的89C51有以下特點(diǎn)：表1：51單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)兼容MCS-51微控制器8K字節(jié)FLASH存貯器外部可擴(kuò)展RAM達(dá)64K字節(jié)支持在系統(tǒng)編程ISP1000次擦寫周期工作電壓4.0V到5.5V全靜態(tài)時(shí)鐘0Hz到33MHz4個(gè)八位可編程I/O口3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器6個(gè)中斷源4級(jí)優(yōu)先中斷全雙工UARTPowerdo

18、wn模式支持中斷喚醒雙數(shù)據(jù)指針STC單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn):加密性強(qiáng),很難解密或破解,解密費(fèi)用很高、國內(nèi)能解密的人少,一般的仿制者望而退步.超強(qiáng)抗干擾:1、高抗靜電(ESD保護(hù))2、輕松過2KV/4KV快速脈沖干擾(EFT測(cè)試)3、寬電壓,不怕電源抖動(dòng)4、寬溫度范圍,-40855、I/O經(jīng)過特殊處理6、單片機(jī)內(nèi)部的電源供電系統(tǒng)經(jīng)過特殊處理7、單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘電路經(jīng)過特殊處理8、單片機(jī)內(nèi)部的復(fù)位電路經(jīng)過特殊處理9、單片機(jī)內(nèi)部的看門狗電路經(jīng)過特殊處理三大降低單片機(jī)時(shí)鐘對(duì)外部電磁輻射的措施:出口歐美的有力保證1、禁止ALE輸出;2、如選6時(shí)鐘/機(jī)器周期,外部時(shí)鐘頻率可降一半;3、單片機(jī)時(shí)鐘振蕩器增益可設(shè)為1/

19、2Gain.超低功耗:1、掉電模式:典型功耗0.1A2、空閑模式:典型功耗2mA3、正常工作模式:典型功耗4mA-7mA4、掉電模式可由外部中斷喚醒,適用于電池供電系統(tǒng),如水表、氣表、便攜設(shè)備等.在系統(tǒng)可編程,無需編程器,可遠(yuǎn)程升級(jí)可送STC-ISP下載編程器,1萬片/人/天可供應(yīng)內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路的單片機(jī),只有D版本才有內(nèi)部集成專用復(fù)位電路,原復(fù)位電路可以保留,也可以不用,不用時(shí)RESET腳直接短到地STC單片機(jī)直接替換ATMELPHILIPSWinbon產(chǎn)品STC89C516RD+取代P89C51RD2/RD+/RD,W78E516STC89C516RD+取代AT89C51RD2STC89C58RD+取代PHILIPSP89C51RC2/RC+/RCSTC89C58RD+取代AT89C51RC2/RC,89C55STC89C54RD+,取代AT89C55,89S52/53,89S8252STC89C54RD+,STC89C53RC取代W78E54,W78E582.3行選和列選2.3.1列信號(hào)控制由于LED點(diǎn)陣與數(shù)碼管相似，有共陰和共陽之分，因此下面以列為共陰極、行為共陽極的點(diǎn)陣為例存實(shí)際應(yīng)用中為了結(jié)構(gòu)上安裝、詘J試方便，可將8個(gè)