LED显示屏驱动电路设计培训讲学

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。LED显示屏驱动电路设计-摘要LED显示屏具有使用寿命长、响应速度快、可视距离远、规格品种多、数字化程度高、亮度高等特点，在信息显示领域已经得到了非常广泛的应用。它利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元，组成大面积显示屏。其显示方法有静态显示和动态扫描显示。动态扫描显示耗用硬件资源少，但软件要不断处理，耗CPU。静态显示虽然软件简单但硬件价格稍贵。LED显示屏主要包括发光二极管构成的阵列、驱动电路、控制系统及传输接口和相应的应用软件。而驱动电路设计的好坏，对LED显示屏的显示效果、制作成本及系统的运行性

2、能起着很重要的作用。本文介绍了点阵式电子显示屏的硬件电路设计原理与软件设计方案，采用51系列单片机芯片，得到了一个能同时显示8个汉字1616的LED点阵式电子显示屏。关键词：LED显示屏动态扫描AT89S5274HC595ABSTRACTTheLEDdisplaymonitorhasthelongofservicelife,quackingresponsespeed,thefarofitsvisualrange,manyspecificationvariety,highofthedigitized,thebrightnesshighercharacteristic.Itintheinforma

3、tiondemonstratedthedomainalreadyobtainedtheextremelywidespreadapplication.Itlatticemoduleorpictureelementunitwhichconstitutesusingthelightemitter,composesthebigareadisplaymonitor.Itsdemonstrationmethodhasthestaticdemonstrationandthedynamicscanningdemonstration.Thedynamicscanningdemonstrationconsumes

4、thehardwareresourcestobefew,butthesoftwaremustprocessunceasingly,andconsumesCPU.Althoughthestaticstatesoftwarefordisplayissimple,thehardwarepriceisslightlyexpensive.TheLEDdisplaymonitormainlyincludethearraywhichthelightemitterdiodeconstitutes,actuatestheelectriccircuit,thecontrolsystemandthetransmis

5、sionconnectionandthecorrespondingapplicationsoftware.Butactuatesthecircuitdesignthequality,totheLEDdisplaymonitordemonstrationeffect,themanufacturecostandthesystemperformancecharacteristicisplayingtheveryvitalrole.Keywords:LEDdisplaymonitorDynamicscanningAT89S5274HC595目录绪论LED显示屏是一种可直接播放电视、录像、VCD等视频信

6、号及显示文字、图像的公众信息显示屏。随着信息产业的发展,显示屏近年来发展迅猛。LED显示屏的简介（1）什么是LED显示屏LED显示屏（LEDpanel）：LED就是lightemittingdiode，发光二极管的英文缩写，简称LED。它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，其大概的样子就是由很多个通常是红色的小灯组成，靠灯的亮灭来显示字符。用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组成。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清

7、晰的信息传播方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于金融、税务、工商、邮电、体育、广告、厂矿企业、交通运输、教育系统、车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像；不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏等无法比拟的优点。LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲

8、击和性能稳定。LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色性方向发展。（2）LED显示屏的分类1、按颜色基色可以分为单基色显示屏:单一颜色（红色或绿色）。双基色显示屏：红和绿双基色，256级灰度、可以显示65536种颜色。全彩色显示屏：红、绿、蓝三基色，256级灰度的全彩色显示屏可以显示一千六百多万种颜色。2、按显示器件分类LED数码显示屏：显示器件为7段码数码管，适于制作时钟屏、利率屏等，显示数字的电子显示屏。LED点阵图文显示屏：显示器件是由许多均匀排列的发光二极管组成的点阵显示模块，适于播放文字、图像信息。LED视频显示屏：显

9、示器件是由许多发光二极管组成，可以显示视频、动画等各种视频文件。3、按使用场合分类室内显示屏：发光点较小，一般3mm-8mm，显示面积一般几至十几平方米。室外显示屏：面积一般几十平方米至几百平方米，亮度高，可在阳光下工作，具有防风、防雨、防水功能。4、按发光点直径分类室内屏：3mm、3.75mm、5mm、室外屏：10mm、12mm、16mm、19mm、20mm、21mm、22mm、26mm室外显示屏发光的基本单元为发光筒，发光筒的原理是将一组红、绿、蓝发光二极管封在一个塑料筒内共同发5.显示方式有静态、横向滚动、垂直滚动和翻页显示等。单块模块控制驱动12块（最多可控制24块）8X8点阵，共16

10、X48点阵（或32X48点阵），是单块MAX7219（或PS7219、HD7279、ZLG7289及8279等类似LED显示驱动模块）的12倍（或24倍）！可采用“级联”的方式组成任意点阵大显示屏。显示效果好，功耗小，且比采用MAX7219电路的成本更低。二、LED显示屏的发展趋势现代信息社会中，作为人与机信息视觉传播媒体的显示产品和技术得到迅速发展，进入二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代，LED显示屏作为平板显示的主导产品之一无疑会有更大的发展，并有可能成为二十一世纪平板显示的代表性主流产品。高亮度、全彩化蓝色及纯绿色LED产品自出现以来，成本逐年快速降低，已具备成熟的商业化条件。基础材

11、料的产业化。使LED全彩色显示产品成本下降，应用加快。以全彩色户外26显示屏为例，1996年的产品市场价格每平方米在12万元左右，1999年已降至78万人民币/m2，LED产品性能的提高，使全彩色显示屏的亮度、色彩、白平衡均达到比较理想的效果，完全可以满足户外全天候的环境条件要求，同时，由于全彩色显示屏价格性能比的优势，预计在未来几年的发展中，全彩色LED显示屏在户外广告媒体中会越来越多地代替传统的灯箱、霓虹灯、磁翻板等产品，体育场馆的显示方面全彩色LED屏更会成为主流产品。全彩色LED显示屏的广泛应用会是LED显示屏产业发展的一个新的增长点。标准化、规范化材料、技术的成熟及市场价格的基本均衡

12、之后，LED显示屏的标准化和规范化将成为LED显示屏发展的一个新趋势。近几年业内的发展，市场竞争在传统产品条件下是以价格作为主要的竞争手段，几番价格回落调整达到基本均衡，产品质量，系统的可靠性等将成为主要的竞争因素，这就对LED显示屏的标准化和规范化有了较高要求，业内一些骨干企业已开始在企业实施ISO9000系列标准。行业规范和标准体系的形成，对产品的检测有了相对统一的认识和评判依据，生产条件差、技术性不强、售后服务体系不完善的企业将受到市场的淘汰，预计今后几年内一批小规模LED显示屏厂商会逐步淡出，行业的发展趋于有序。产品结构多样化信息化社会的形成，信息领域愈加广泛，LED显示屏的应用前景更

13、为广阔。预计大型或超大型LED显示屏的主流产品局面将会发生改变，适合于服务行业特点和专业性要求的小型LED显示屏会有较大提高，面向信息服务领域的LED显示屏产品门类和品种体系将更加丰富，部分潜在市场需求和应用领域将会有所突破，如公共交通、停车场、餐饮、医院等综合服务方面的信息显示屏需求量将有更大的提高，大批量、小型化的标准系统LED显示屏在LED显示屏市场总量中将会占有多数份额。硬件设计LED显示屏的驱动电路主要由点阵显示屏、主控制器、行驱动、列控制几部份组成。2.1点阵显示屏最常见的LED点阵显示单元有5X7、7X9、8X8结构，前两种主要用于显示各种西文字符,后一种常用于显示各种汉字字符，

14、因此本设计中点阵显示屏每个单元是32个8X8点阵LED显示模块，32片LED点阵显示模块组成一个128X16的LED点阵，用于同时显示8个16X16点阵汉字。.8X8点阵LED工作原理说明8X8点阵共需要64个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一列置1电平，某一行置0电平，则相应的二极管就亮。8X8点阵LED结构如下图所示：8X8点阵LED外观及引脚图如下图所示图2.28X8点阵LED外观及引脚图图2.38X8点阵LED电路原理2.2控制器本设计选用12m晶振、32个IO、8位数据总线的51类型单片机作为控制器。在系统的设计中，选择合适的系统核心器件就成为

15、能否成功完成设计任务的关键，而作为控制系统核心的单片机的选择更是重中之重。目前各半导体公司、电气商都向市场上推出了形形色色的单片机，并提供了良好的开发环境。选择好合适的单片机可以最大地简化单片机应用系统，而且功能优异，可靠性好，成本低廉，具有较强的竞争力。目前，市面上的单片机不仅种类繁多，而且在性能方面也各有所长。一般来说，选择单片机需要考虑以下几个方面：（1）单片机的基本性能参数。例如指令执行速度，程序存储器容量，I/O引脚数量等。（2）单片机的增强功能。例如看门狗、多指针、双串口等。（3）单片机的存储介质。对于程序存储器来说，Flash存储器和OTP（一次性可编程）存储器相比较，最好是Fl

16、ash存储器。（4）芯片的封装形式。如DIP（双列直插）封装，PLCC（PLCC有对应插座）封装及表面贴附等。（5）芯片工作温度范围符合工业级、军工级还是商业级。如果设计户外产品，必须选用工业级。（6）芯片的功耗。比如设计并口加密狗时，信号线取电只能提供几毫安的电流，选用STC单片机就是因为它能满足低功耗的要求。（7）供货渠道是否畅通、价格是否低廉。（8）技术支持网站的速度如何，资料是否丰富。包括芯片手册，应用指南，设计方案，范例程序等。（9）芯片保密性能好、单片机的抗干扰性能好。图2.4STC89C52芯片引脚及功能STC89系列单片机是MCS-51系列单片机的派生产品。它在指令系统、硬件结

17、构和片内资源上与标准8052单片机完全兼容，DIP40封装系列与8051为pin-to-pin兼容。STC89系列单片机高速(最高时钟频率90MHz)，低功耗，在系统/在应用可编程(ISP，IAP),不占用户资源。根据本系统的实际情况，选择STC89C52单片机，引脚见图2.4。我们以前常用的89C51有以下特点：表1：51单片机的优点兼容MCS-51微控制器8K字节FLASH存贮器外部可扩展RAM达64K字节支持在系统编程ISP1000次擦写周期工作电压4.0V到5.5V全静态时钟0Hz到33MHz4个八位可编程I/O口3个16位定时/计数器6个中断源4级优先中断全双工UARTPowerdo

18、wn模式支持中断唤醒双数据指针STC单片机的优点:加密性强,很难解密或破解,解密费用很高、国内能解密的人少,一般的仿制者望而退步.超强抗干扰:1、高抗静电(ESD保护)2、轻松过2KV/4KV快速脉冲干扰(EFT测试)3、宽电压,不怕电源抖动4、宽温度范围,-40855、I/O经过特殊处理6、单片机内部的电源供电系统经过特殊处理7、单片机内部的时钟电路经过特殊处理8、单片机内部的复位电路经过特殊处理9、单片机内部的看门狗电路经过特殊处理三大降低单片机时钟对外部电磁辐射的措施:出口欧美的有力保证1、禁止ALE输出;2、如选6时钟/机器周期,外部时钟频率可降一半;3、单片机时钟振荡器增益可设为1/

19、2Gain.超低功耗:1、掉电模式:典型功耗0.1A2、空闲模式:典型功耗2mA3、正常工作模式:典型功耗4mA-7mA4、掉电模式可由外部中断唤醒,适用于电池供电系统,如水表、气表、便携设备等.在系统可编程,无需编程器,可远程升级可送STC-ISP下载编程器,1万片/人/天可供应内部集成MAX810专用复位电路的单片机,只有D版本才有内部集成专用复位电路,原复位电路可以保留,也可以不用,不用时RESET脚直接短到地STC单片机直接替换ATMELPHILIPSWinbon产品STC89C516RD+取代P89C51RD2/RD+/RD,W78E516STC89C516RD+取代AT89C51RD2STC89C58RD+取代PHILIPSP89C51RC2/RC+/RCSTC89C58RD+取代AT89C51RC2/RC,89C55STC89C54RD+,取代AT89C55,89S52/53,89S8252STC89C54RD+,STC89C53RC取代W78E54,W78E582.3行选和列选2.3.1列信号控制由于LED点阵与数码管相似，有共阴和共阳之分，因此下面以列为共阴极、行为共阳极的点阵为例存实际应用中为了结构上安装、诎J试方便，可将8个