LED显示屏的的工作原理及驱动电路

1、LED点阵显示控制1原理与方案1.1 原理对于点阵型LED显示可以采用共阴极或共阳极，本系统采用共阳极，其硬 件电路如图1所示。当行上有一正选通信号时，列选端四位数据为0的发光二极管便导通点亮。这样只需要将图形或文字的显示编码作为列信号跟对应的行信 号进行逐次扫描，就可以逐行点亮点阵。只要扫描速度大于 24Hz ,由于扫描时 间很快，人眼的视觉有暂留效应，就可以看到显示的是完整的图形或文字。图1硬件电路本次设计要完成基于单片机的LED点阵显示控制的设计，总体方案是以单 片机为控制核心，通过行列驱动电路，在 LED点阵屏上以左移方式显示文字。 在设计过程中驱动电路运用动态扫描显示，动态扫描简单地

2、说就是逐行轮流点 亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行（比如 16行）的同名列共用一套列驱动 器。由于动态扫描显示（并行传输）的局限性，故采用动态扫描显示（串行传输）， 显示模式用LED点阵屏模块作显示屏。1.2 总体方案本次设计单片机采用AT89C51 ,行电路使用逐行扫描的方式，列电路使用 申入并出的数据传输方式，显示屏使用由 16x16的点阵LED组成的点阵模块。 使用到的芯片有传入并出移位寄存器 74LS595、4线-16线译码器74LS154 和三极管8550。总体设计框图如图2所示。列驱动器单片机16X 16LED 点阵显示屏2系统硬件设计硬件电路大致上可以分成单片机系统及外围电路、

3、 列驱动电路和行驱动电路 以及LED点阵阵列3部分，用到的芯片有单片机 AT89C51 , 4线-16线译码 器74LS154 ,带锁存功能的串入并出移位寄存器 74LS595 。2.1 单片机系统及外围电路单片机采用AT89C51 。系统采用12MHz或更高频率的晶振，以获得较高 的刷新频率，使显示更稳定。单片价的串口与列驱动器相连，用来送显示数据。 P1 口低4位与行驱动器相连，送出行选信号，P1.5P1.7 口则用来发送控制 信号。P0和P2 口空闲，在必要时可以扩展系统的 ROM和RAM。2.2 时钟脉冲电路AT89C51的最高时钟脉冲频率已经达到 24MHz ,它内部已经具备了振荡

4、电路，只要在AT89C51的两个引脚（即19、18脚）连接到简单的石英振荡品 体的2个管脚即可，同时晶体的2个管脚也要用30pF的电容耦合到地，如图3 所示。图3时钟脉冲电路2.3 复位电路AT89C51的复位引脚（RESET）是第9脚，当此引脚连接高电平超过 2 个机器周期时，即可产生复位的动作。以 24MHz的时钟脉冲为例，每个时钟脉 冲为05ps,两个机器周期为1ps,因此，在第9脚上连接1个2ps的高电平 脉冲，即可产生复位动作。最简单的就是只有 1个电阻跟1个电容就可构成可 靠复位的电路，电阻选择10kQ ,电容选择10pF,如图4所示。图4复位电路2.4 点阵显示驱动电路设计采取分

5、立元件三极管作驱动电路，驱动电路如图 5所示。图5点阵显示驱动电路3系统软件设计显示屏软件的主要功能是向显示屏提供显示数据， 并产生各种控制信号，使 屏幕按设计的要求显示。根据软件分层次设计的原理，可把显示屏的软件系统分成两大层：第一层是 底层的显示驱动程序，第二层是上层的系统应用程序。显示驱动程序负责向点阵 屏传送特定组合的显示数据，并负责产生行扫描信号和其他控制信号， 配合完成 LED显示屏的扫描显示工作。显示驱动程序由显示子程序实现；系统环境设置（初始化）由系统初始化程序完成；显示效果处理等工作，则由主程序通过调用 子程序来实现。3.1 显小驱动程序显示驱动程序在进入中断后首先要对定时器

6、 T0重新赋初值，以保证显示屏 刷新率的稳定。16行扫描格式的显示屏刷新率（帧频）的计算公式如下：刷新蛆春xT,溢出率二卷”面册为其中：F为晶振频率；T为定时器T0初值（工作在16位定时器模式）。其次，显示驱动程序查询当前点亮的行号， 从显示缓存区内读取下一行的显 示数据，并通过用口发送给移位寄存器。为消除在切换行显示数据时产生的拖尾现象，驱动程序先要关闭显示屏，即消隐，等显示数据输入输出锁存器后，再输出新的行号，重新打开显示。图 6 所示为显示驱动程序（显示屏扫描函数）流程图。图6显示驱动程序流程图3.2 系统主程序系统主程序开始以后，首先是对系统环境初始化，包括设置用口、定时器、 中断、端

7、口。然后以 卷帘出”效果显示文字或图案，停留几秒钟，接着向上滚动 显示汉字或图形，停留几秒后，再左移显示汉字或图形、右移显示等。最后以 卷 帘入”效果隐去文字。图7所示为系统主程序的流程图。图7系统主程序的流程图4软件仿真与硬件实现4.1 软件仿真本设计的核心单元是单片机AT89C51 ,所以选用单片机仿真软件 Proteus7.O 和Keil对整体设计进行软件仿真。运行Proteus中的ISIS模块对设计好的原理图进行布图， 仿真电路如图8 所示。图8仿真电路将完整的源程序Copy到Keil仿真开发环境里，运行调试。把编译好的源 程序加载到仿真电路图中，运行程序，在点阵显示屏上按设计的显示效果依次以 卷帘入"、左卷帘"、右卷帘"、卷帘出”显示结果正确。4.2 硬件实现软件仿真通过后，充分证明了方案的正确性与可行性。 按照设计方案进行硬 件电路的搭建并进行调试。结果正确如下图 9所示。图9硬件实物图5结束语本文通过设计基于单片机的LE