大屏幕LED顯示屏控制系統(tǒng)設計

摘要：設計一種基于單片機的大屏幕LED顯示屏控制系統(tǒng)，由單片機、串行通信電路、存儲器電路、顯示屏及行列驅動電路組成。廣泛應用于商場、學校、銀行、郵局、機場、車站、碼頭、金融證券市場、文化中心等公共場所進行廣告、新聞和信息發(fā)布，可顯示M行N列漢字、字符、數(shù)字和圖片，可實現(xiàn)上下、左右移動等顯示方式。采用模塊化結構設計，擴展容易，操作方便、使用靈活。詳細介紹了控制系統(tǒng)設計方法，并給出了系統(tǒng)仿真運行結果。經(jīng)實際應用表明，穩(wěn)定可靠，效果良好。
關鍵詞：大屏幕LED顯示屏；點陣模塊；控制電路設計；模塊化結構

0 引言
LED顯示屏以其可靠性高、使用壽命長、環(huán)境適應能力強、性價比高、操作方便靈活、用戶可隨時自行修改顯示內容、顯示方式圖文并茂等優(yōu)點，迅速成為平板顯示的主流產(chǎn)品，廣泛應用于商場、學校、銀行、郵局、機場、車站、碼頭、金融證券市場、文化中心等公共場所進行廣告、新聞和信息發(fā)布。
本文設計一種顯示M行N列漢字的LED顯示屏控制系統(tǒng)，以51單片機為控制器，可顯示漢字、字符、數(shù)字和圖片。用PC機編輯漢字、字符等顯示信息，并轉換為相應的點陣顯示數(shù)據(jù)，送給單片機存儲并顯示。

1 系統(tǒng)組成
本LED顯示系統(tǒng)主要由控制系統(tǒng)和顯示屏組成，控制系統(tǒng)主要由單片機、串行通信電路、存儲器、顯示屏及行列驅動電路組成，顯示屏由M行N列組成，每行和每列由16個LED組成，整個顯示屏由(M×16)×(N×16)個LED組成。顯示屏系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

2 控制電路設計
本控制電路以AT89S51單片機為控制器，顯示M行N列字符，每個字符由1個16×16 LED點陣模塊顯示，顯示屏共由M×N個16×16 LED點陣模塊組成。行驅動電路由2塊74HC595級聯(lián)和2塊ULN2803組成，每行字符的LED點陣模塊列驅動電路由2×N塊74HC595級聯(lián)組成，M行共M×2×N塊74HC595。各行字符的16行LED分別并聯(lián)，由P0．1串行輸出行掃描碼，經(jīng)2塊級聯(lián)74HC595串／并轉換，再由ULN2803驅動放大后，送到各行字符的16×16LED點陣模塊的行線端。各行字符的LED點陣模塊列驅動電路分別由2×N塊74HC595級聯(lián)組成，獨立控制，各行LED點陣模塊的列數(shù)據(jù)由P0．6，P0．7，…分別輸出，經(jīng)級聯(lián)的2×N塊74HC595完成串／并轉換，待各行字符對應的LED點陣模塊列數(shù)據(jù)存入74HC595后，把所有列驅動電路M×2×N塊74HC595的輸出使能端置為低電平，則各行字符的2×N×16列數(shù)據(jù)一起輸出，顯示屏顯示各行字符的16行中的某一行。依次掃描各行字符的16行的每一行，實現(xiàn)整屏字符的顯示功能。顯示字符由上位PC機編輯并轉換為點陣數(shù)據(jù)，經(jīng)串口串行發(fā)送至單片機，由單片機接收后存儲在存儲器中并顯示。
2．1 行驅動電路
使用2塊74HC595和2塊ULN2803作為行驅動器。74HC595是一個8位串行輸入三態(tài)并行輸出移位寄存器，其內部的移位寄存器和存儲寄存器分別有各自的時鐘輸入，控制各自獨立，這樣數(shù)據(jù)的準備和數(shù)據(jù)的顯示可同時進行，2塊74HC595串行級聯(lián)。74HC595芯片各引腳功能為：DS為串行數(shù)據(jù)輸入端，Q0…Q7為并行數(shù)據(jù)輸出端，Q7’為串行數(shù)據(jù)輸出端，用于級聯(lián)；為移位寄存器清零端，低電平時將移位寄存器的數(shù)據(jù)清零；SH_CP為移位寄存器時鐘輸入端，上升沿時移位寄存器的數(shù)據(jù)移位，下降沿時移位寄存器數(shù)據(jù)不變；ST_CP為存儲寄存器時鐘輸入端，上升沿時移位寄存器的數(shù)據(jù)進入存儲寄存器，下降沿時存儲寄存器數(shù)據(jù)不變；為輸出使能端，低電平時允許數(shù)據(jù)輸出，高電平時禁止數(shù)據(jù)輸出。
ULN2803為高電壓、大電流的8路達林頓驅動器，最大工作電壓50 V，驅動電流可達500 mA，作為顯示屏的行驅動電路。ULN2803芯片各引腳功能為：1B～8B為8路輸入端，TTL電平驅動；1C～8C為對應的8路集電極開路輸出端，外接負載；10腳為COM端，當外接電阻性負載時COM端開路，當外接電感性負載時COM端接負載電源，構成在每個感性負載兩端并聯(lián)一個續(xù)流二極管以防止反電勢擊穿器件。