LED点阵显示屏设计原理及制作

1、 LED点阵显示屏设计原理及制作 汉字显示屏到处可见，被广泛应用于与汽车报站器，广告屏等。本文中的 屏是采用4块8*8 LED合并而成的。 卜图是4个8*8LED组成的显示屏。 图1 这里我把点阵LED显示屏制作的电路原理分成两个局部来介绍即显示屏电路和显示屏 驱动电路。 显示屏电路 本人用的是共阴极的 8*8点阵屏，在市场上是比拟容易买到，下列图是 8*8点阵屏的实 物图。16*16 LED 显示 图2 点阵屏有两个类型，一类为共阴极左，另一类那么为共阳极右，下列图给出了两种 类型的内部电路原理及相应的管脚图。 图3 LED阵列的显示方式是按显示编码的顺序， 一行一行地显示。每一行的显示时间

2、大约为 4ms, 由于人类的视觉暂留现象，将感觉到 8行LED是在同时显示的。假设显示的时间太短，那么亮 度不够，假设显示的时间太长，将会感觉到闪烁。本文采用低电平逐行扫描， 高电平输出显示 信号。即轮流给行信号输出低电平， 在任意时刻只有一行发光二极管是处于可以被点亮的状 态，其它行都处于熄灭状态。 为了方便调试本文把 4块8*8组成的16*16的点阵屏的行信号扫描输出管脚和列信号显示 输出管脚分别引到显示屏的两边。 Prot EL原理图如下： 图4 如图4所示的原理图中的 Sii=1 , 2,3,，伯代表行扫描信号输出，Dii=1 ,2,3,，伯 代表列显示信号输出。 实物电路图的正反面如

3、下： LED点辞模块8斗 LED点阵模块蹬 LI D /J. 7?模块任8) 4 让U441 -x】fkr4|,rrhr|L】4*】 1H1H52 19 S4 D14IH2X1 1*161*151111)0 12 D1-II112X9 图5 显示屏驱动电路 显示屏驱动电路的原理图如下: 显示屏驱动电路主要由主芯片控制电路、电源电路、控制信号放大电路等组成。 1、主芯片控制电路 该局部电路主要由 AT89S52和74LS154组成。单片机的 P0和P2号控制显示信号的 输出，P1号的低4位控制74LS154的译码输入，从而控制扫描信号的输出。 2、电源电路 整个电路的供电由 USB电源提供，利用

4、我们的电脑主机 USB接口可以输出+5V电压, 方便我们在实验室调试 3、控制信号放大电路 为提供负载能力，在 P0和P2 口接16个常用9013的NPN三极管放大驱动信号。电 路中列方向由p0 口和p2 口完成扫描，由于p0 口没有上拉电阻，因此接一个1k*8的排阻 上拉。 行方向那么由4 16译码器74LS154完成扫描，它由89C51的P1.0-P1.3 控制。同 样，驱动局部那么是 16个9015的三极管完成的。 图6 三、程序与软件 在UCDOS中文宋体字库中，每一个字由 16行16列的点阵组成显示，即国标汉字库 中的每一个字均由256点阵来表示。我们可以把每一个点理解为一个像素，而

5、把每一个字 的字形理解为一幅图像。事实上这个汉字屏不仅可以显示汉字， 也可以显示在256像素范 围内的任何图形。用 8位的AT89S52单片机控制， 由于单片机的总线为 8位，一个字需 要拆分为2个局部如图9所示。本电路把它拆分为左部和右部，左部由 16 行*8 列 点阵组成， 下部也由16 行*8 列点阵组成。 图7 为了让大家更清楚的理解点阵的扫描过程，在这我们以显示汉字我 为例，来说明其 扫描原理： 单片机首先由P2 口输出显示数据信号给右局部的第一行如图 9所示，即第一行的 P20-P27 口。方向为 P20到P27 ,显示汉字“我时，P21点亮，由左到右排，为 P20灭, P21亮,

6、P22灭，P23灭,P24灭,P25灭,P26灭,P27灭。即二进制 00000010 ,转换为 16进制为0 x02 。 右局部的第一行完成后，继续扫描左半部的第一行，为了接线的方便，我们仍设计成由 左往右扫描， 即从 P00向P07方向扫描，从上图可以看到，这一行只有 P05、P06亮，其 它灭，即为00000110 , 16进制那么为0 x60。然后单片机再次转向右半部第二行， 仍为P21、 P23点亮，为01010000，即16进制0 x0A。这一行完成后继续进行左半局部的第二行扫 描，P02、P03、P04 点亮，为二进制 00111000，即 16 进制 0 x1C。 依照这个方法

7、，继续进行下面的扫描，一共扫描 32个8位，可以得出汉字“我的扫 描代码为： 0 x02,0 x60,0 x0A,0 x1C,0 x12,0 x10,0 x12,0 x10, 0 x02,0 x10,0 x7F,0 xFF,0 x02,0 x10,0 x12,0 x10, 0 x14,0 x70,0 x0C,0 x1C,0 x04,0 x13,0 x0A,0 x10, 0 x49,0 x90,0 x50,0 x10,0 x60,0 x14,0 x40,0 x08 由这个原理可以看出， 无论显示何种字体或图像， 都可以用这个方法来分析出它的扫 描代码从而显示在屏幕上。 不过现在有很多现成的汉字字

8、模生成软件， 我们就不必自己去画表格算代码了。 在网上汉字字模生成软件有很多种，本文辞别推荐一种汉字字模生成软件， HZDotReader V3.0 ,我个人认为这个软件的功能相当完美。 最主要的一个功能是可以选择 汉字编码的取模方式，本例中的“我字的取模方式为以横向 8个连续点构成一个字节，最 左边的点为字节的最低位，即BIT0,最右边的点为BIT7。很少有字模软件可以实现这一功能。 下面给出一个简单的静态显示“我字的程序清单： #include #define CCED2 0 x0000 /* 我 */ unsigned char code word_zai162 = /* 我 CCED2

9、 */ 0 x02,0 x60,0 x0A,0 x1C,0 x12,0 x10,0 x12,0 x10, 0 x02,0 x10,0 x7F,0 xFF,0 x02,0 x10,0 x12,0 x10, 0 x14,0 x70,0 x0C,0 x1C,0 x04,0 x13,0 x0A,0 x10, 0 x49,0 x90,0 x50,0 x10,0 x60,0 x14,0 x40,0 x08; void main() char scan,i,j; P0=0;P1=0;P2=0; while(1) scan=0; for(i=0;i16;i+) P1=scan; for(j=0;j50;j+)

10、 / 显示五十次 P2=word_zaii0; P0=word_zaii1 ; P0=0;P2=0; scan+; 四、安装与调试 把显示屏电路和显示屏驱动电路分别做在两块电路板上， 显示屏电路的行扫描信号输出 管脚和列显示信号数据输出管脚分别引用两排 16针的排针引出，排针长的那一头接到电路 板的底层，以方便插入驱动电路的插槽中。同样在驱动电路用两排 16脚的插槽将行扫描信 号输出管脚和列显示信号数据输出管脚引出， 在画PCB时应当注意屏电路 PCB中两排排针 之间的距离要与驱动电路 PCB中两排插槽之间的距离一样，才能保证能正确地将显示屏电 路板排到驱动电路电路板上方。以下为该电路的实物图

11、与 PCB。 在画PCB时注意双面电路板的做板规那么，特别要注意以下 几个方面： 双面电路板的过孔比拟大，一般在 80mil以上； 定位孔的放置； 要在顶层焊接时，应注意在顶层插上元器件后是否会影响到焊接， 如芯片等管脚比拟 短的元器件，当插在电路板后要在顶层焊接其管脚是比拟困难的； 安装安电路后，可将以下的测试程序烧到 AT89S52中，将AT89S52插入驱动电路，假设每 一个发光二极管都能被点亮，那么说明电路硬件做成功。 以下为测试程序清单： #include void main() char scan,i; P0=0;P1=0;P2=0; while(1) ( scan=0; for(i=0;i16;i+) (P1=scan; P0=0 xff; P2=0 xff; scan+; 假设发现二极管不是全被点亮那么要用万用表来仔细地检测。 一般会出现的问题是电路板上 的线被短路，断开等。根据不亮的二极管来找电路出现的问题应该是比拟容易的。 所以本电 路的调试过程是较简单的。当然调试前必须要确保所购置的每一块显示屏都是完好的。 五、总结 1、 为方便调