小型点阵LED显示屏系统设计.pdf

小型小型点阵点阵 LED 显示屏显示屏系统系统 设计设计 近年来 LED 点阵技术发展迅猛，LED 显示显示屏屏已经悄悄地在我们身边普及：使用场所涉及 到证券市场、银行、机场、车站、商场等等，包括北京奥运会开幕式上的“巨幅画卷”也使用了巨 大的 LED 显示屏LED 屏以其使用寿命长、环境适应能力强、亮度高、可视角大等优点受到用 户的青睐 LED 点阵对电子爱好者往往有着很大的吸引力，但是由于制作点阵屏接线过于麻烦，不具 备制版条件的业余爱好者对此总是望而却步笔者利用万用电路板焊接了一块 32X16 大小的 LE D 屏，使用 AT89S52 型单片机对其进行控制 整体方案与硬件电路设计整体方案与硬件电路设计 本显示屏采用列扫描、直接送行显示码的方式工作，基本显示原理在后面的软件设计部分 提及 分辨率为 32X16 的显示屏由 8 个共阳型 LED 点阵单元构成 共阳型 LED 点阵单元 （8X8） 的结构示意图如图 1，由行输入高电平点亮 图 1 LED 点阵单元结构示意图 图 2 是 8 个 LED 点阵单元级联的接线图R1~R16 是限流电阻，用来保护 LED 的安全；V T1~VT32 是 32 只 PNP 型三极管，在这里起到开关的作用：通过控制 B01~B32 来使得在任何时 刻只有唯一的列导通以点亮该列，当列切换的速度足够快时，由于人眼的视觉暂留现象，看上去 整个屏都是亮的，这就是动态扫描的基本原理。

图 2 8 个点阵单元的级联 其实图 2 已经构成一块 LED 显示显示屏屏了，如果微处理器有足够大的驱动能力和足够多的 I/O 口，就可以直接驱动这块 LED 屏了但是为了能用 AT89S52 单片机来控制它，我们需要再加一 些驱动电路和译码电路，以提供足够的驱动能力以及简化与单片机的连接 行驱动电路使用两片 74HC245（图 3），这是比较常用的驱动芯片，当 DIR 接高电平时，A 端为输入、B 端为输出 列扫描电路则利用了两片 4-16 线译码器 74LS154（图 4），U4、U5 分别对应左、右屏A、 B、C、D 为输入、Y0~Y15 为输出此外，还有 CS1、CS2 两根线分别使能左、右屏译码器，也 就是使能左、右屏CS1、CS2 为低电平使能 图 5 是 AT89S52 单片机最小系统电路 图 3 行驱动电路 图 4 译码器扫描电路 图 5 单片机电路 硬件制作硬件制作 LED 显示显示屏屏在业余条件下的制作很麻烦，光 8 块 LED 点阵单元就有 128 根飞线 相信对于 很多朋友来说动手焊这么多飞线还是第一次，包括笔者所以，制作过程要求有足够的细心和耐 心，千万不要急于求成，每天花点时间做，这样可以保证自己不会因疲倦而导致频繁出错。

尽量 做到零错误，否则检查起来会很麻烦 1.元器件选择 该制作涉及到的元器件并不复杂，这里就不再细说只是要强调一点：LED 点阵单元的引 脚排布并不像图 1 那么规则， 不同规格不同型号便有区别 所以提醒大家购买 LED 点阵单元后， 需结合所查资料和万用表确定其引脚排列 就笔者使用的 LG12088BH 型点阵单元的引脚排列如 表 1（仅供参考）： 表 1 LG12088BH 型点阵单元的引脚排列（仅供参考） 行（从上到下依次 为） 行 1 行 2 行 3 行 4 行 5 行 6 行 7 行 8 引脚号 9 14 8 12 1 7 2 5 列（从左到右依次 为） 列 1 列 2 列 3 列 4 列 5 列 6 列 7 列 8 引脚号 13 3 4 10 6 11 15 16 电路板选用双面万用电路板，具有较硬的材质也便于焊接走线笔者使用了一大一小两块 电路板，分为显示面板和背部译码器电路板两部分 2.硬件制作图解 一直追求美观和制作工艺，虽然焊接较麻烦，但仍然没有采用“飞线一团糟”的焊接方式， 较好地利用了细金属导线和质量较好的漆包线 图 6 是 LED 显示面板， 驱动芯片和三极管已焊在该板上； 图 7 是显示面板背面的连线方法： 16 根行线使用细金属丝贯穿整块电路板，然后用漆包线将各个点阵单元的行引脚连接至对应行 线上，再用漆包线连接处于同一竖条上的点阵单元的列引脚，此时列线与行线成矩阵状。

最后再 焊接限流电阻、三极管基极电阻及相关排针电阻、排针都置于显示面板反面（图 8） LED 显示面板焊接完成后（图 9），再在另一块板上焊好译码器电路（图 10）为实现译 码器电路与显示面板的电气连接，笔者巧妙地利用了排针与排座（图 11） 完工后的成品如图 12 所示下面就可以使用 AT89S52 单片机对其进行控制了（图 13）， 如果你还没有单片机系统板，那就得再加一加班了 图 6 LED 显示面板 图 7 显示面板背面的连线 图 8 焊接好限流电阻、三极管基极电阻及排针 图 9 显示面板大功告成 图 10 译码器电路板 图 11 译码器电路板与显示面板通过插座连接 图 12 成品 图 13 利用单片机系统板对其进行控制 软件设计软件设计 1.基本显示原理 一个国标汉字是由 16X16 即 256 个点（像素）来构成的，显示一个汉字该亮哪些点这些复 杂的工作都交给取模软件来完成， 同时， 取模软件也负责把要显示的汉字转化成程序中要用到的 显示代码， 代码以一定的规律表征了该亮的点 （一般用“1”表示） 与不该亮的点 （一般用“0”表示） ， 一共 256 位单片机负责将这些代码一段一段有规律地送到 LED 屏，比如第一次输出表示第 1 列的 16 位代码点亮第 1 列、紧接着再输出 16 位代码去点亮第 2 列……直到点亮第 16 列然后再 重新点亮第 1 列……，如此循环，就完成了这个汉字的显示。

单片机输出的速度足够快时，由于 视觉暂留现象使得人眼在同一时刻感受到了这 16 列输出的信息，也就是看到了这个汉字由于 AT89S52 单片机是 8 位总线结构，一次不能输出 16 位代码以显示完整的一列，这样我们把一个 字拆分为上下两部分，一次送 8 位，一共送 32 次，这样同样完成了一个汉字的显示事实上这 个汉字区域也可以是在 256 象素范围内的任何图形 再结合硬件电路来理解本文的 LED 屏：显示代码是通过图 3 所示的驱动电路送至 LED 显显 示示屏屏的，列的切换则是通过译码器控制三极管 VT1~VT32 依次轮流导通来实现的，也就是扫描 2.实际例程参考 本期配刊光盘里附带了一些例程和演示视频所有例程都提供了详细的注解，清晰易懂 基于硬件制作成功的基础上可将这些程序直接下载使用 这些程序包括： ★ LED3216 显示一幅图片 ★ LED3216 点阵反白交替显示图片 ★ LED3216 点阵交替变化显示汉字 ★ LED3216 点阵拉幕显示图片 ★ LED3216 点阵拉幕显示汉字 ★ LED3216 点阵流动显示汉字 ★ LED3216 点阵模拟北京奥运会开幕式击缶画面 为方便 LED 屏的灵活使用，笔者在程序中设置了一系列可变参数，可根据自己的需要在程 序开头进行调整。

以“LED3216 点阵流动显示汉字”工程为例，可以设置移动速度、显示亮度， 还可以设置字体大小（最大 16X16）以适应显示多种字体和大小的汉字除了这些功能，程序还 会通过计算字数来自动匹配代码长度，这样使得修改显示内容相当方便对于 AT89S52 型单片 机，实际可在程序里放置超过 200 个 16X16 汉字的代码 3.关于取模软件 本期配刊光盘里还附带了图 15 所示的取模软件这款取模软件不仅可以满足我们对取模字 数的要求，还可以方便地设置字体、大小当然，它也能完成特殊符号、图片的取模针对笔者 提供的所有例程，均需在该软件参数设置栏的“其他选项”里设置纵向取模、字节倒序 图 14 取模软件 结语结语 硬件是有限的，但软件是无穷的！相信制作成功后的你已经有用它来设计电子钟的冲动了 吧？没错！在硬件的基础上，爱好者可以随意地发挥自己的想象力，利用它开发出更好的产品！ 文章由 LED 显示屏—视爵光旭 编写 。