基于單片機的16×64 LED 點陣顯示屏的設計

2 LED點陣顯示器的掃描驅動
LED顯示屏驅動電路的設計應與所用控制系統(tǒng)相配合。驅動通常分為動態(tài)掃描型及靜態(tài)鎖存型驅動二大類。本文以動態(tài)掃描型驅動電路的設計為例來進行分析。動態(tài)掃描型驅動方式是指顯示屏上的16行發(fā)光二極管共用一組列驅動寄存器，然后通過行驅動管的分時工作，來使每行LED的點亮時間占總時間的1／16。只要每行的刷新速率大于50 Hz，利用人眼的視覺暫留效應，人們就可以看到一幅完整的文字或畫面。

AT89S52單片機有四個I／O口(P0、P1、P2、P3)，每個I／O口有8位，如果都采用并行輸出，顯然不能滿足要求，因此，本設計中的行掃描驅動采用并口輸出，而場掃描驅動采用串口輸出。
2．1 行掃描驅動
由于16x64點陣顯示器有16行，為充分利用單片機的接口，本電路中加入了一個4-16線譯碼器74LS154，其輸入是一個16進制碼，解碼輸出為低態(tài)掃描信號，它們的管腳示意圖如圖4所示。把74LS154的G1和G2引腳接地，然后以A、B、C、D四腳為輸入端。就會形成16種不同的輸入狀態(tài)，分別為0000～1111，然后使每種狀態(tài)只控制一路輸出，即會有16路輸出。
如果一行64點全部點亮，則通過74LS154的電流將達640 mA，而實際上，74LS154譯碼器提供不了足夠的吸收電流來同時驅動64個LED同時點亮，因此，應在74LS154每一路輸出端與16x64點陣顯示器對應的每一行之間用一個三極管來將電流信號放大，本文選用的是達林頓三極管TIP127。這樣，74LS154某一輸出腳為低電平時，對應的三極管發(fā)射極為高電平，從而使點陣顯示器的對應行也為高電平。
2．2 場掃描驅動
本系統(tǒng)場掃描驅動電路的設計可用串入并出的通用集成電路74HC595來作為數(shù)據(jù)鎖存。74HC595是一個八位串行輸入三態(tài)并行輸出的移位寄存器，其管腳見圖4所示，其中SI是串行數(shù)據(jù)的輸入端，RCK是存儲寄存器的輸入時鐘，SCK是移位寄存器的輸入時鐘，Q'H是串人數(shù)據(jù)的輸出，G是對輸人數(shù)據(jù)的輸出使能控制，QA～QH為串入數(shù)據(jù)的并行輸出。從SI口輸入的數(shù)據(jù)可在移位寄存器的SCK腳上升沿的作用下輸入到74HC595中。并在RCK腳的上升沿作用下將輸入的數(shù)據(jù)鎖存在74HC595中，這樣，當G為低電平時，數(shù)據(jù)便可并行輸出。為了避免與PC機串口輸入的數(shù)據(jù)相互干擾，也可使用模擬串口P1．4~P1．7來分別輸出串行數(shù)據(jù)、移位時鐘SCK、存儲信號RCK和并行輸出的使能信號G。
為了消除電源電壓的波動及行掃描管壓降(第一行點亮的點數(shù)不同，將引起管壓降的變化，從而影響通過LED管的電流)的變化對LED顯示屏亮度的影響，設計時可采用列恒流驅動電路，可選用三極管8550和外圍元件構成列恒流驅動電路，并通過調整100 kΩ可調電阻使三極管處于放大狀態(tài)，同時將集電極電流調整為10 mA，從而使點亮對應點陣時通過LED的電流不變。