C8051F340控制的LED點陣顯示屏系統(tǒng)設計

1 引言
隨著計算機及相關的微電子、光電子技術的迅猛發(fā)展。LED顯示屏以其可靠性高、使用壽命長、環(huán)境適應能力強、性價比高的特點，迅速成長為平板顯示的主流產(chǎn)品。它利用發(fā)光二極管構(gòu)成的點陣模塊或像素單元組成可變面積的顯示屏幕，LED電子顯示屏雖不如LCD顯示屏的界面友好直觀，但由于其具有顯示信息量大、操作方便靈活、用戶可隨時自行修改顯示內(nèi)容和顯示屏幕的大小、顯示方式圖文并茂等優(yōu)點，被廣泛應用于公共場所。
這里介紹一種24×40的顯示屏控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可同時顯示4個14×10的漢字和8個7×5的字符或數(shù)字，以C8051F340單片機為控制器，以74HC595作為行列驅(qū)動器。

2 系統(tǒng)硬件設計
2．1 總體設計
該系統(tǒng)由顯示屏控制器、行驅(qū)動器、列驅(qū)動器、LED點陣顯示屏、與PC機的串口通信，品振電路和存儲器模塊等構(gòu)成?？傮w設計框圖如圖1所示。

2．2 顯示屏控制器
顯示屏控制器選用C8051F340單片機，它是完全集成的混合信號系統(tǒng)級芯片(SoC)，具有與8051兼容的高速CIP-51內(nèi)核，與MCS-51指令集完全兼容，片內(nèi)集成數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中常用的模擬、數(shù)字外設及其他功能部件：內(nèi)置Flash程序存儲器、內(nèi)部RAM，大部分器件內(nèi)部還有位于外部數(shù)據(jù)存儲器空間的RAM，即XRAM。
2．3 行驅(qū)動器
設計中使用3塊74HE595和3個相對應的三態(tài)門2803作為行驅(qū)動器。2803是常用的達林頓驅(qū)動器。達林頓管又稱復合管，將兩只三極管適當?shù)倪B接在一起，組成一只等效的三極管。新的三極管的放大倍數(shù)是二者之積。在電子電路設計中，達林頓接法常用于功率放大器和穩(wěn)壓電源中。
這類器件的COM端(的引腳IO)主要有兩種作用：
(1)試驗用時接地輸出端都接發(fā)光二極管，只要將COM端接地，則所有發(fā)光二極管都點亮，否則，可能是二極管毀壞或其他毀壞。
(2)保護用時接電源正極該器件是接繼電器或針式打印頭，因為電感作用，會在開關過程中產(chǎn)生低于地電位和高于電源電位的反電動勢，這樣，很容易擊穿器件。為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，可將COM端接到電源正極．來削弱沖擊電壓低到二極管壓降和電源電壓的幅度，這樣可使內(nèi)部的三極管受到最小的正電壓沖擊。
2．4 列驅(qū)動器
設計中使用5塊74HC595作為列驅(qū)動。74HC595是內(nèi)含8位串入、8位串入并出的移位寄存器和8位三態(tài)輸出鎖存器的結(jié)構(gòu)，且移位寄存器和輸出鎖存器分別有各自的時鐘輸入，控制各自獨立，這使列數(shù)據(jù)的準備和列數(shù)據(jù)的顯示可同時進行。74HC595通過串行級聯(lián)方式傳輸。系統(tǒng)擴展容易。圖2為其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。