基于AT89C51的LED顯示屏控制電路設計

LED顯示屏又叫電子顯示屏,是由LED點陣組成，通過紅色或綠色燈珠的亮滅來顯示文字、圖片、動畫、視頻，內容可以隨時更換，通常由顯示模塊、控制系統及電源系統組成。顯示模塊由LED燈組成的點陣構成，負責發光顯示;控制系統通過控制相應區域的亮滅，可以讓屏幕顯示文字、圖片、視頻等內容，恒舞動卡主要是播放動畫的;電源系統負責將輸入電壓電流轉為顯示屏需要的電壓電流。

LED顯示屏廣泛應用于信息指示燈，大屏幕顯示，液晶顯示的背光燈，固體照明等。本文設計一種由4個16×16點陣LED模塊組成的顯示屏，由單片機作控制器，平滑移動顯示任意多個文字或圖形符號，本電路可級聯擴展實現由任意多個16×16點陣LED模塊組成的顯示屏。

一、控制電路設計

控制電路由AT89C51單片機作控制器，顯示屏由4個16×16點陣LED模塊組成，每個16×16點陣LED模塊由4個8×8點陣LED模塊組成，用戶可根據需要擴展增加任意多個16×16點陣LED模塊。8×8點陣LED模塊結構如圖1所示，共8行8列，每個發光二極管放置在行線和列線的交叉點上，共64個發光二極管。當某一列為高電平，某一行為低電平時，則對應的發光二極管點亮。

單片機P3.0引腳接串入并出移位寄存器74LS164(U10)的串行數據輸入端，8個74LS164(U10～U17)級聯，P3.1引腳接8個74LSl64的時鐘脈沖輸入端;8個74LS164分別接8個鎖存器74LS373(U18～U25)，8個鎖存器的數據輸出端接4個16×16點陣LED模塊的行線，每個16×16點陣LED模塊的行線是獨立控制的。P1.O接8個74LS164(U2～U9)的時鐘脈沖輸入端，P1.1接U2、U4、U6、U8的串行數據輸入端，每兩個74LSl64(U2和U3，U4和U5，U6和U7，U8和U9)級聯;U2～U9的并行數據輸出端接4個16×16點陣LED模塊的64條列線。P1.2接所有74LSl64的清0端，P1.3接鎖存器的鎖存控制端。設計完成的電路如圖2所示。

二、電路工作原理

本電路利用串行通信口工作于方式0，同時利用P1.O和P1.1模擬串行輸出，來實現LED顯示屏字符平滑移動顯示。由于LED模塊為16× 16點陣，所以字符點陣也為16×16點陣，即每個字符由32個字節即16個字數據組成，每個字數據決定了每列LED點亮的情況。16×16點陣字符數據由字符點陣提取軟件獲得。

首先單片機P1.1串行輸出一位二進制位“1”，經4組74LSl64給4個16×16點陣LED模塊的第1列送入一高電平，接著由P3.O串行輸出4個16×16點陣LED模塊的第1列行數據，即Y1，Y17，Y33，Y49列的行數據，經74LS373鎖存后送LED顯示屏的行線，此時每個LED模塊第1列對應的LED點亮。每列的行數據為1個字數據，4列共4個字數據，每個字數據首字節在字符點陣數據表中的地址相差32，此時每個LED模塊顯示每個字符的第1列。接著P1.1串行輸出一位二進制位“0”，經4組74LS164移位后給4個LED模塊的第2列送入一高電平，再由P3.O串行輸出4個16× 16點陣LED模塊的第2列行數據，即Y2，Y18，Y34，Y50列的行數據，經74LS373鎖存后送LED顯示屏的行線，此時每個LED模塊第2列對應的LED點亮，即顯示每個字符的第2列。如此循環，依次點亮每個LED模塊每列對應的LED，直到點亮每個LED模塊的第16列，即依次顯示每個字符的各列。只要每列交替顯示的時間適當，利用人眼的視覺暫留特性，看上去16列LED同時點亮，即看上去整個字符同時顯示。然后再從第1列依次掃描顯示至16列，如此循環多次，以確保顯示出的字符具有足夠的亮度。

為實現字符平滑移動顯示的效果，在上面實現的4個字符靜態顯示一定時間后，再次掃描顯示時，每個LED模塊的第1列從每個字符的第2列數據開始掃描顯示，即第1個LED模塊顯示第1個字符的第2列、第3列、……、第16列和第2個字符的第1列，第2個LED模塊顯示第2個字符的第2列、第3列、……、第16列和第3個字符的第1列、第2列、……。當第三次掃描顯示時，每個LED模塊的第1列從每個字符的第3列數據開始掃描顯示，即第1個LED模塊顯示第1個字符的第3列、第4列、……、第16列和第2個字符的第1列、第2列，第2個LED模塊顯示第2個字符的第3列、第4列、……、第16列和第3個字符的第1列、第2列、……。如此實現了字符的平滑移動顯示。

三、程序設計

根據以上電路設計及工作原理，繪制出本電路的控制程序流程圖如圖3所示。按程序流程圖編寫出控制程序，用Wave或Keil軟件調試通過后，產生目標代碼文件。