基于單片機的LED漢字顯示屏的設計

摘要：文中詳細介紹了由STC89C52RC單片機、74HC154芯片、晶振電路、復位電路、驅動電路、16×16 LED點陣構成的LED漢字顯示屏系統。設計采用STC89C52RC單片機為微控制器，74HC154為譯碼器、PNP型三極管8550構成行驅動電路，NPN型三極管8050構成列驅動電路，采用4個8x8LED顯示器級聯構成16×16的點陣漢字顯示屏。軟、硬件設計結果表明所設計的LED漢字顯示屏可以實現漢字的滾動顯示，且漢字清晰，無串擾，無重影。
關鍵詞：STC89C52RC；LED點陣；漢字顯示屏；動態掃描

LED點陣是一種簡單的漢字顯示器件，具有價廉、易于控制實現、使用壽命長的特點。本次LED漢字顯示屏的設計使用STC89C52單片機對4片8x8LED點陣進行控制，采用上移顯示方式，可以連續顯示多個漢字。

1 硬件設計
1．1 系統的硬件組成框圖
系統硬件組成框圖如圖1所示。

1)選用STC89C52單片機作為微控制器。
2)由74HC154構成譯碼器，該譯碼器是4線-16線譯碼器，輸入端有4條數據線，共有6種輸出，分別對應控制LED點陣顯示器的0-15行。譯碼器輸入端接單片機P0口。
3)驅動電路：由PNP型三極管8550和NPN型三極管8050構成，分別控制行和列。為顯示器提供足夠的驅動電流。列驅動高八位接單片機P2口，低八位接單片機P1口。行驅動接譯碼器芯片輸出端。
4)顯示模塊：由4個8x8LED顯示器級聯而成作為輸出終端；4塊顯示器的連接方法為；上下排列對應列引腳相連，左右排列對應行引腳相連。
1．2 硬件模塊設計
1．2．1 STC89C52RC單片機
STC89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內含8k bytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256bytes的隨機存取數據存儲器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS-51指令系統，片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，STC89C52單片機在電子行業中有廣泛的應用，管腳分布如圖2所示。

1)主電源引腳(2根)：VCC(Pin40)電源輸入，接+5V電源；GND(Pin20)接地線。
2)外接晶振引腳(2根)：XTAL1(Pin19)片內振蕩電路的輸入端；XTAL2(Pin20)片內振蕩電路的輸出端。
3)控制引腳(4根)：RST／VPP(Pin9)復位引腳，引腳上出現2個機器周期的高電平將使單片機復位；ALE／PROG(Pin30)地址鎖存允許信號；PSEN(Pin29)外部存儲器讀選通信號EA／VPP(Pin31)程序存儲器的內外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高則從內部程序存儲器讀指令。
4)可編程輸入／輸出引腳(32根)：AT89S51單片機有4組8位的可編程I／O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個口有8位(8根引腳)，共32根。每一根引腳都可以編程。
1．2．2 74HC154芯片
74HC154是一款高速CMOS器件，74HC154引腳兼容低功耗肖特基TTL(LSTTL)系列，管腳分布如圖3所示。

74HC154譯碼器可接受4位高有效二進制地址輸入，并提供16個互斥的低有效輸出。74HC154的兩個輸入能門門電路用于譯碼器選通，以消除輸出端上的通常譯碼“假信號”，也可用于譯碼器擴展。門電路包含兩個“邏輯與”輸入，必須置為低以便使能輸出端。任選一個使能輸入端作為數據輸入，74HC154可充當一個1-16的多路分配器。當其余的使能輸入端置低時，地址輸出將會跟隨應用的狀態。
在本設計中，需要定時對16x16LED的行進行動態掃描，共有16種狀態，故選擇了4線-16線譯碼器，該譯碼器只用輸出4位有效數據，就可控制16種狀態，大大簡化了軟件的編寫，同時節省了單片機的硬件資源。