基于P89V51RD2單片機(jī)LED點(diǎn)陣顯示屏的實(shí)現(xiàn)

摘要：為了LED點(diǎn)陣顯示屏顯示的信息可以方便更新，提出了一種基于P89V51RD2單片機(jī)LED顯示屏的的設(shè)計(jì)方案，并完成了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)的硬件部分主要有單片機(jī)、移位寄存器、譯碼器以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等部分組成；軟件有兩部分：上位機(jī)部分，用VB編程來實(shí)現(xiàn)漢字字模的提?。幌挛粰C(jī)部分，由單片機(jī)控制移位寄存器以及譯碼器，來實(shí)現(xiàn)LED顯示。實(shí)際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)具有工作穩(wěn)定、字符清晰、亮度適中等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：LED點(diǎn)陣屏；P89v51RD2；移位寄存器；字模

    LED點(diǎn)陣顯示屏是一種簡(jiǎn)單的字符顯示器，具有價(jià)廉、易于控制、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于各種公共場(chǎng)合，如車站、碼頭、銀行、學(xué)校、火車、公共汽車顯示等。本文詳細(xì)介紹了一種低廉的16x16點(diǎn)陣LED顯示屏的設(shè)計(jì)過程。本系統(tǒng)采用P89V51RD2單片機(jī)作控制器，整個(gè)電路主要由單片機(jī)控制及其接口電路、驅(qū)動(dòng)顯示電路、電源電路等部分組成。為了使顯示屏電路更具實(shí)用性，本系統(tǒng)在單片機(jī)部分外加數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。在PC機(jī)上編輯漢字和字符顯示信息，并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的點(diǎn)陣顯示數(shù)據(jù)，然后通過串口(采用RS-232通信標(biāo)準(zhǔn))送單片機(jī)存儲(chǔ)并顯示，實(shí)現(xiàn)LED顯示屏的功能。

1 系統(tǒng)原理及特點(diǎn)
    系統(tǒng)原理框圖如圖1所示，該系統(tǒng)主要由飛利浦公司生產(chǎn)的單片機(jī)P89V51RD2、移位寄存器74HC595、4-16譯碼器74HC154、LED點(diǎn)陣、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM6264以及RS232電平轉(zhuǎn)換芯片組成，漢字字模存儲(chǔ)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6264中，用單片機(jī)P89V51RD2控制移位寄存器與譯碼器完成漢字的顯示。

    本系統(tǒng)的特點(diǎn)：
    1)采用P89V51RD2單片機(jī)，P89V51RD2是PHILIPS公司推出的51系列的新型微控制器，它包含64KB?Flash和1024字節(jié)的數(shù)據(jù)RAM，支持并行和串行的在系統(tǒng)編程(ISP)和在應(yīng)用中編程(IAP)，具有SPI和增強(qiáng)型UART。
    2)采用移位寄存器，節(jié)約單片機(jī)的IO資源，容易擴(kuò)展多位LED顯示。
    3)通過串口下載單片機(jī)的程序代碼以及與PC機(jī)通信獲取顯示信息的字模。
    4)顯示內(nèi)容多時(shí)，可以把漢字字模存儲(chǔ)到外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6264中。
1．1 移位寄存器的工作原理
    74HC595是一款漏極開路輸出的CMOS移位寄存器，輸出端口為可控的三態(tài)輸出端，也能串行輸出控制下一級(jí)級(jí)聯(lián)芯片。
    74HC595的引腳圖如圖2所示。

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1．1．1 引腳說明
    1)74595的數(shù)據(jù)端：
     QA-QH：8位并行輸出端，可以直接控制數(shù)碼管的8個(gè)段；QH：級(jí)聯(lián)輸出端。將它接下一個(gè)595的SI端；SI：串行數(shù)據(jù)輸入端。
    2)74595的控制端說明：
    ／SCLR(10腳)：低點(diǎn)平時(shí)將移位寄存器的數(shù)據(jù)清零；SCK(11腳)：上升沿時(shí)數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)移位。QA->QB->QC->…->QH；下降沿移位寄存器數(shù)據(jù)不變；RCK(12腳)：上升沿時(shí)移位寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器，下降沿時(shí)存儲(chǔ)寄存器數(shù)據(jù)不變。
    3)74HC595與單片機(jī)的硬件連接
    2片74HC595與單片機(jī)串行接口連接，移位寄存器的輸出作為點(diǎn)陣LED的行驅(qū)動(dòng)，硬件電路圖如圖3。其中，RCK接單片機(jī)的P3．3端口；SC LR接單片機(jī)的P3．2端口；SCK接單片機(jī)的P3．3端口；SI接單片機(jī)的P3．4端口。串行移位寄存器7HC595也可以用74HC164。

1．2 譯碼器及驅(qū)動(dòng)電路
    單片機(jī)的P1口低四位的輸出，經(jīng)4-16線譯碼器73HC154譯碼后，作為列選通信號(hào)線，再經(jīng)過驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的列線，一條列線上要驅(qū)動(dòng)16個(gè)的led進(jìn)行顯示，按每一個(gè)LED器件需要10 mA計(jì)算，16個(gè)LED同時(shí)發(fā)光時(shí)，需要160 mA電流，選用三極管8550作為驅(qū)動(dòng)管可滿足要求。考慮減少PCB板的面積，也可以選擇uln2803驅(qū)動(dòng)LED的列。
    硬件電路連接如圖4所示。

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1．3 16x16點(diǎn)陣LED屏
    一個(gè)漢字32個(gè)字節(jié)需要16*16LED屏，由4個(gè)8*8LED組成，型號(hào)SD411988。LED點(diǎn)陣屏的極性，可以用數(shù)字萬用表的電阻檔來測(cè)試；萬用表的黑表棒測(cè)試LED的一個(gè)引腳，紅表棒放到其他的引腳，若有一個(gè)LED燈亮，說明黑表棒測(cè)試的引腳為負(fù)極，紅表棒測(cè)試的引腳為正極；此時(shí)，可以把黑表棒接的引腳作為行，紅表棒接的引腳作為列，當(dāng)然，反過來也可以，行、列是相對(duì)的。
    然后黑表棒測(cè)試的引腳不動(dòng)，改換紅表棒測(cè)試的其他的引腳，測(cè)試結(jié)果如上述，這樣可以把一行的所有列控制的引腳確定；同理，也可以確定其他的行控制引腳。
    16×16 LED屏的原理圖如圖5所示。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    限于篇幅，這里沒有給出VB提取字模的程序，僅把單片機(jī)的主要程序列出。在調(diào)試下位機(jī)程序時(shí)，可以用取膜軟件PCtoLCD來提取漢字字模。“南京工程學(xué)院”的字模如下
    unsigned char code table[]={
    0xFE，0xFF，0xFE，0xFB，0x00，0x01，0xFE，0xFF，0xFD，0xFF，0xC0，0x03，0xDB，0xDB，0xDD，0xBB，
    0xD0，0x0B，0xDE，0xFB，0xC0，0x03，0xDE，0xFB，0xDE，0xFB，0xDE，0xEB，0xDE，0xF7，0xFF，0xFF，／*“南”，0*／
    }；限于篇幅，僅給出一個(gè)漢字的字模。
    移位寄存器有關(guān)控制位的定義void wr_595(sindata)／／寫移位寄存器74HC595函數(shù)
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3 結(jié)論
    經(jīng)過實(shí)際測(cè)試證明，本顯示屏可以作為信息顯示裝置，用于公共場(chǎng)所來進(jìn)行信息顯示，而且具有工作穩(wěn)定、字符清晰、亮度適中等特點(diǎn)。為了使顯示的內(nèi)容豐富，可以使文字屏在顯示信息時(shí)滾動(dòng)顯示。另外，本硬件電路可以在集成電路芯片上使用方面加以改進(jìn)，用大規(guī)模的可編程邏輯器件代替中規(guī)模的邏輯電路譯碼器和移位寄存器，可以節(jié)約PCB的面積；本顯示屏只有一位LED顯示，再級(jí)聯(lián)多個(gè)移位寄存器，容易實(shí)現(xiàn)多位LED顯示。