LED显示屏及其扫描电路的硬件及软件实现

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　ＬＥＤ显示屏及其扫描电路的硬件及

软件实现 （１．重庆邮电学院　４０００６５ ２．　南昌大学信息工程学院　３３００２９）周小平１，２ 何　丰１ 曾平平２ 黄　涛２

摘 要 利用ＡＴ８９Ｃ５２单片机控制ＬＥＤ显示屏的工作原理及电硬件电路及软件设计。文章对串入并锁存驱动器７４ＨＣ５９５，串口通信ＳＮ７５ＬＢ１８４芯片、软件结构的实现做了介绍，最后简单介绍了系统的干扰问题。

关键词 ＬＥＤ ＡＴ８９Ｃ５２ 扫描驱动电路

The Implementing of the Hardware and Software of LED

Display Screen and Scan Circuit

Zhou Xiaoping He Feng Zeng Pingping Huang Tao

Abstract Through A T89C52, the hardware and software of LED display screen and scan circuit are devised. There have introduced 74HC595 and SN75LB184 chip,and analyzed. The implementing of software structure.In the end , systemic interfere issue is introduced simply.

Key words LED AT89C52 scan drive circuit

１ 引言

图文显示屏可分为屏体和控制器［１］，屏体的主要部分是显示点阵，还有行驱动电路或者其它电路（可根据需要和印刷电路板而定）。显示点阵采用８＊８单色成双色拼接而成。一块由Ｍ行Ｎ列组成的Ｍ＊Ｎ图文显示屏其ＬＥＤ发光器件数量非常大，不好使用静态驱动电路，而采用动态扫描驱动电路。扫描驱动电路采用多行同名列共用一套驱动器。行驱动器一行的行线连接到电源一端，列驱动器一列的列线连接到电源一端。控制电路负责有序的选通各行，选通一行之前还要把该行该列的数据准备好，一旦该行选通，这一行的ＬＥＤ发光器件就可以根据列的数据显示。

中文ＬＥＤ显示屏控制电路采用单片机方案，控制功能的实现在硬件和软件两方面折衷，单片机及其相应的软件主要负责储存显示数据，安排控制信号的定时与顺序，与ＰＣ机进行通信等。由于单片机的Ｉ／Ｏ端口数量少，驱动能不强必须扩展一定的硬件电路，才能满足显示屏的需要。硬件电路大体可分为单片机硬件电路、显示驱动电路、控制信号电路三部分，如图１所示。

图１ 系统功能图

２ 单片机硬件电路主控模块

由于设计要求系统能独立运行，并能控制中文ＬＥＤ汉字显示方式，主控模块应与单片机为核心的一个单片机最小系统。由于ＭＣＳ－５１单片机具有扩展功

…………综

　述

　与

　评

　论…

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ＳＲＣＬＫ是移位寄存器的移位时钟脉冲，再上升沿发生移位时钟脉冲，再上升沿发生移位并将ＳＥＲ的下一个数据打入最低位。移位后的各位信号出现在移位寄存器的输出端，也就是输出锁存器的输入端。

ＲＣＬＫ是输出锁存器的移位时钟脉冲，在其上升沿将移位寄存器的输出数据打入输出锁存器。

Ｅ＊是输出三态门的开放信号，只要当其为低时移位寄存器的输出才开放，否则成高阻态。

ＳＲＣＬＫ＊信号是移位寄存器的清零输入端，当其为低时移位寄存器输出全部为０。由于ＳＲＣＬＫ和ＲＣＬＫ两个信号是相互独立的，所以能够做到输入串行移位与输出锁存互不干扰。

芯片的输出端为Ｑ

０￣Ｑ

７

　，最高位Ｑ

７

可作为多片

７４ＨＣ５９５级联应用时间上一级的级联输出。但Ｑ

７

受输

出锁存器打入控制，所以还从输出锁存器前引出了Ｑ

７

＊作为与移位寄存器完全同步的级联输出。由７４ＨＣ５９５组成的列驱动器如图４，有１６片７４ＨＣ５９５组成１２８列的驱动，由１６个行驱动器驱动１６行，第一片驱动器的ＳＥＲ

端连接单片机输出的串行列显示数据，其Ｑ

７

　＊端连接一片的ＳＥＲ端，各片都采用同样的方法组成１６片的级联。各片相应的ＳＲＣＬＫ、ＳＲＣＬＲ、ＲＣＬＲ端分别并联，作为统一的串行数据移位信号，串行数据清除信号和输出锁存器打入信号。这样的结构使得各片串行移位能把１２８列的显示数据一次输入到相应的移位寄存器输出端。移位结束后控制器引出打入信号，１２８列数据一起打入相应的移位寄存器，然后选通相应行，该行的各列按照显示数据要求进行显示驱动电路。

行选通信号来源于单片机按照时序要求所给的二进制行号，为一行显示时间保持行号的稳定，行号需要经寄存器寄存。开始扫描新的一行时，由单片机ＰＩ口输出４ｂｉｔ二进制信号，并发出寄存器的打入信号行号经两片７４ＨＣ１３８组成４／１６译码器译码后，生成１６条行选通信号线，在经过驱动器７４ＨＣ２４５驱动对应的行。采用译码器方案，可以保证同一时刻只选通一条行线，从而达到显示的稳定性。

４ 软件设计

根据系统设计要求监控软件的大小应该不超过８ｋＢ，所以采用了ＡＴＭＥ８９Ｃ５２单片机单片机内部集成了８ｋＢ的电可擦出Ｅ２ＰＲＯＭ程序储存器，并且采用ＦＬＡＳＨ介质的２８Ｆ２５６作为外部扩展３２ｋＢ的字符数据储存器，可实现数据掉电保护。程序软件采用Ｃ语言编写，软件部分大体可分为单片机中文ＬＥＤ汉字显示编码程序；显示驱动程序；控制程序；初始化系数、程序储存器ＲＯＭ和数据缓冲区分配四部分。单片机及其相应的软件主要负责储存显示数据，安排控制信号的定时与顺序，与ＰＣ机进行通信。由于单片机组成的系统对中文汉字字符存储容量有限，并只能固化在ＲＯＭ中，不便于信息的更新，为了方便使用在各种场合，设计了与上位ＰＣ机通信接口模块。由于系统对通信无实时性要求，因而利用ＲＳ－４８５串行通信。扫描驱动电路采用多行同名列共用一套驱动器，进行实时准确驱动。控制电路负责有序的选通各行，选通一行之前还要把该行该列的数据准备好，一旦该行选通，这一行的ＬＥＤ发光器件就可以根据列的数据显示。对失控的ＣＰＵ，最简单的方法是使其复位，程序自动从００００Ｈ开始执行。

在实际应用中发现，算法程序计算量大，编码延时过长，因此需要在保证质量的前提下对算法进行优化。优化过程从两个方面来考虑。

（１）在满足精度要求下，进一步将算法简化。部分原算法，提出了粗化搜索范围来降低计算量。

（２）对高级语言程序代码的优化。提出用混合汇编、去除嵌套循环等方法进行代码优化　，提高了代码效率。５ 结束语

在一个单片机应用系统中，干扰的因素有很多种。干扰既可以从线路入侵系统，也可以以场形式从空间入侵。例如系统的接地不良，附近有电火花的电磁辐射、电网的污染等。任何一种干扰都可以使系统工作失常，尤其是比较恶劣的现场，这样的可能性更大；因此一个单片机系统不能忽略这种干扰的存在，

图４ 行列驱动扫描电路图

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　述

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