LED顯示屏系統(tǒng)電路設計詳解 —電路圖天天讀（224）

　　針對LED 顯示屏應用中存在的問題，給出了一種低成本、內容更新便捷的點陣LED 文字顯示屏的方案。系統(tǒng)采用C8051F410作為MCU，利用藍牙模塊接收手機藍牙傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過單片機控制字庫芯片進行字符集的轉換、點陣代碼的提取，進而由單片機控制點陣屏更新顯示數(shù)據(jù)。

　　系統(tǒng)由帶藍牙功能的智能手機和LED 顯示屏組成。其中，LED 顯示屏由單片機、LED 點陣模塊、字庫芯片、藍牙接收模塊、5V 開關電源和3.3V 穩(wěn)壓電路組成，如圖1 所示。系統(tǒng)工作過程是： 用戶通過智能手機的記事本編輯“數(shù)據(jù)”，并經(jīng)無線藍牙發(fā)送到顯示屏上的藍牙接收模塊。主控單片機讀取藍牙接收模塊接收的“數(shù)據(jù)”并進行處理。“數(shù)據(jù)”由“ 控制命令”和“顯示內容”構成，兩部分數(shù)據(jù)用自定義特征符分隔開。“控制命令”用于對顯示屏的亮度、顯示內容移動速度和移動方向進行設置; 而單片機根據(jù)收到的“顯示內容”的字符代碼在字庫芯片中找到相應的32 字節(jié)顯示代碼送點陣屏顯示。

　　圖1 系統(tǒng)組成

　　LED 點陣屏工作原理

　　LED 點陣顯示屏可按顯示需要由若干塊每塊LED 單元板拼接而成。通用LED 單元板由2 位16 &TImes; 16 點陣LED 構成，尺寸為160* 320mm2.單元板的工作原理如下。

　　每板有16 行32 列，數(shù)據(jù)的顯示采用傳統(tǒng)的行列式掃描方式。通常為了減小閃爍，提高掃描速度，采用1 /4 掃描，即把16 行分為4 個4 行，每次同時選通4 個4 行中的同序對應行，這樣掃描4 次即可完成16 行的掃描顯示。其中列控制由74HC595承擔，每塊單元板上有16 片，每片分別控制4 行8 列的點陣小單元。行控制是由1 片譯碼器74LS138 承擔，每次使單元板的4 個4 行的同序對應行選通。為了保證正常的電流驅動（ 亮度） ，74LS138 的輸出經(jīng)AMP4593 驅動放大。每塊單元板有4 片，每片分別驅動4 行。16 片74HC595 接成級聯(lián)方式，由于每4 行32 列需4 片74HC595， 16 行32 列就是16 片。設第一個4 行的4 片74HC595 序號為1、2、3、4，第二個4 行的4 片74HC595 序號為5、6、7、8，依次類推。每一片的數(shù)據(jù)輸出端接到下一片的輸入端，數(shù)據(jù)從第1 片的輸入端串行輸入，在移位脈沖的作用下一位一位依序移入，經(jīng)過8 &TImes; 16 個脈沖，最先移入的數(shù)據(jù)位移到了第16 片的最低位（ 也是該片的輸出端） ，所有數(shù)據(jù)都移入后，就可顯示一板完整的內容，按此規(guī)律即可進行顯示的軟件設計。如果顯示的字數(shù)多，拼接的LED 單元板就多，顯示一屏完整內容所需的移位脈沖就多。這種顯示方式要求主控單片機有較高的指令執(zhí)行速度，否則就會有閃爍感。點陣單元板原理圖如圖2 所示。

　　圖2 點陣單元板原理圖

　　最小系統(tǒng)電路設計

　　系統(tǒng)對單片機時鐘的精度和溫度穩(wěn)定度都沒有特別要求，可以直接使用C8051F410 單片機內部自帶的時鐘振蕩器，而無需外接振蕩器。使用時要注意的是，是芯片工作電源是從Vregin 引腳引入（ + 3. 3V） ，VDD 是內部基準電壓輸出引腳，VIO 是I /O 口作為數(shù)字引腳時的電源輸入引腳。電路設計時必需在緊靠這3 個引腳的位置布上濾波和退耦電容（ 4. 7μ 和104p） .P1. 0~ P1. 3 是顯示屏的控制線CLK、SCLK、R 和OE; P1. 7、P0. 0 ~ P0. 2是字庫芯片控制線，采用SPI 接口; P2. 0 和P2. 1 是顯示屏的行掃控制線A 和B; P0. 4 和P0. 5 是串口通信線，與藍牙模塊連接。這12 根引腳都需配置為數(shù)字引腳。最小系統(tǒng)電路如圖3 所示。

　　圖3 C8051F410 單片機最小系統(tǒng)

　　系統(tǒng)總體電路

　　本系統(tǒng)以單片機C8051F410 作為MCU，外圍電路包括藍牙模塊、字庫芯片、LED 點陣屏和電源模塊，系統(tǒng)電路原理如圖8 所示。

　　圖8 系統(tǒng)原理圖。

　　編輯點評：系統(tǒng)實現(xiàn)了通過手機更新顯示屏顯示內容的目的，方便又快捷。經(jīng)過一批用戶的使用，顯示性能和控制性能均較為穩(wěn)定。但是，在實際使用過程有部分手機不支持Unicode 字符集格式。本設計僅限于智能機通過記事本編輯顯示數(shù)據(jù)的傳送，而不同手機采用的記事本編輯軟件不盡兼容。
電子發(fā)燒友六月《嵌入式技術特刊》，更多優(yōu)質內容，馬上下載閱覽