点阵LED电子显示屏控制系统设计与实现

    摘要：利用AT89S52 作为主控制芯片， 给出简单实用的外围电路来驱动16*16 的点阵led 显示屏的设计方案，包括系统具体的硬件设计方案和各个外围电路部分的设计等方面。

　　0、引言

　　LED 显示屏是在20 世纪80 年代在全球迅速发展起来的一种新型的信息显示媒体， 它利用发光二极管构成的点阵模块组成大面积显示屏幕，具有可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、价格性能比高、使用成本低等特点，迅速成长为平板显示的主流产品之一，在广告牌、公共显示屏等信息显示领域得到了广泛的应用。

　　1、LED 及LED 显示屏

　　LED （Light Emitting Diode），发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件。LED 的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向其PN 结的P 区，在P 区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，从使LED 发光。LED 发光灯可以分为单色发光灯、双色发光灯、三色发光灯、面发光灯、闪烁发光灯、电压型发光灯等多种类型。按照发光灯强度又可以分为普通亮度发光灯、高亮度发光灯、超高亮度发光灯等。

　　LED 显示屏（LED panEL）是一种由半导体发光二极管构成的点阵模块组成的显示屏幕， 它是通过控制半导体发光二极管的亮灭情况来显示的方式，根据要显示的文字、图形、图像、动画、视频、录像信号等各种信息来选择相应的发光二极管的亮灭， 从而实现显示各种信息的目的。LED 显示屏具有抗震耐冲击、光响应速度快、节能、发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对室内室外环境适应能力强等优点， 随着LED 制造技术的不断完善，在国内外得到了很大的推广，广泛应用于大型剧场、商城、酒店的出入口及洗手间的标示牌等各种室内、户外显示屏。

　　2、点阵LED 电子显示屏系统组成

　　通过对LED 主控电路、亮度连续可调电路、驱动电路、键盘电路等硬件电路做全面的分析，选择出比较适合的方案，从而实现对16*16 点阵显示屏的驱动， 完成电子显示屏的电路设计方案。本设计电子显示屏系统的由AT89S52 单片机及相关外围电路具体包括时钟电路、复位电路、键盘模块、显示控制电路和电子显示屏等部分组成，具体如图1 所示：

图1 系统总体框图

　　3、点阵LED 电子显示屏系统硬件电路及工作原理

　　3.1 采用8 个LED8*8 显示屏，构成16 行*32 列点阵显示

　　由8 个8*8 点阵LED 显示模块组成点阵显示屏。8 片8*8点阵LED 显示模块利用总线形组成一个16*32 的LED 点阵，用于同时显示2 个16*16 点阵汉字或4 个16*8 点阵的字母、字符或数字。根据实际需要，显示板可扩展至更多的显示单元，从而显示更多的内容。

　　3.2 LED 显示屏驱动电路

　　本设计的点阵显示屏电路是以AT89S52 单片机作主控器，结合74LS154 和74LS595 进行扩展。选择了共阴的行列扫描方式，单片机P0,P2 口输出的高电平对应字模的亮点，低电平对应字模的暗点，以九字为例，如图2 所示。

图2 九 字字模

　但是P0,P2 口一次总共只能传送16 位的数据， 因此要对字模数据进行扫描。扫描后的高电平作为点阵显示管的行输入，列输入则由74LS154 的低电平控制，74LS154 接在单片机P1.0 到P1.3 口上，如图3 所示。

图3 九字第一列显示

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