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    原理與制作關(guān)于點(diǎn)陣LED顯示屏

    :2018-02-23    :333
    一、 顯示屏電路
     
    本人用的是共陰極的8*8點(diǎn)陣屏,在市場(chǎng)上是比較容易買(mǎi)到,下圖是8*8點(diǎn)陣屏的實(shí)物圖。
     
    (圖2)
      點(diǎn)陣屏有兩個(gè)類(lèi)型,一類(lèi)為共陰極(左),另一類(lèi)則為共陽(yáng)極(右),下圖給出了兩種類(lèi)型的內部電路原理及相應的管腳圖。
    (圖3)
     
    LED陣列的顯示方式是按顯示編碼的順序,一行一行地顯示。每一行的顯示時(shí)間大約為4ms,由于人類(lèi)的視覺(jué)暫留現象,將感覺(jué)到8行LED是在同時(shí)顯示的。若顯示的時(shí)間太短,則亮度不夠,若顯示的時(shí)間太長(cháng),將會(huì )感覺(jué)到閃爍。本文采用低電平逐行掃描,高電平輸出顯示信號。即輪流給行信號輸出低電平,在任意時(shí)刻只有一行發(fā)光二極管是處于可以被點(diǎn)亮的狀態(tài) ,其它行都處于熄滅狀態(tài)。
    為了方便調試本文把4塊8*8組成的16*16的點(diǎn)陣屏的行信號掃描輸出管腳和列信號顯示輸出管腳分別引到顯示屏的兩邊。
    ProtEL原理圖如下:
     
    (圖4)   
     
    如圖4 所示的原理圖中的Si(i=1,2,3,…,16) 代表行掃描信號輸出,Di(i=1,2,3,…,16)代表列顯示信號輸出。
     
    實(shí)物電路圖的正反面如下:
     
     
    (圖5)
     
     二、 顯示屏驅動(dòng)電路
     
      顯示屏驅動(dòng)電路的原理圖如下:
      顯示屏驅動(dòng)電路主要由主芯片控制電路、電源電路、控制信號放大電路等組成。
     
    1、主芯片控制電路
     
    該部分電路主要由AT89S52和74LS154組成。單片機的P0和P2號控制顯示信號的輸出,P1號的低4位控制74LS154的譯碼輸入,從而控制掃描信號的輸出。
     
    2、電源電路
     
    整個(gè)電路的供電由USB電源提供,利用我們的電腦主機USB接口可以輸出+5V電壓,方便我們在實(shí)驗室調試
     
    3、控制信號放大電路
     
    為提供負載能力,在P0和P2口接16個(gè)常用9013的NPN三極管放大驅動(dòng)信號。電路中列方向由p0口和p2口完成掃描,由于p0口沒(méi)有上拉電阻,因此接一個(gè)1k*8的排阻上拉。
     
    行方向則由4—16譯碼器74LS154完成掃描,它由89C51的P1.0---P1.3控制。同樣,驅動(dòng)部分則是16個(gè)9015的三極管完成的。
     
     
     三、 程序與軟件
     
    在UCDOS中文宋體字庫中,每一個(gè)字由16行16列的點(diǎn)陣組成顯示,即國標漢字庫中的每一個(gè)字均由256點(diǎn)陣來(lái)表示。我們可以把每一個(gè)點(diǎn)理解為一個(gè)像素,而把每一個(gè)字的字形理解為一幅圖像。事實(shí)上這個(gè)漢字屏不僅可以顯示漢字, 也可以顯示在256像素范圍內的任何圖形。用8位的AT89S52單片機控制, 由于單片機的總線(xiàn)為8位,一個(gè)字需要拆分為2個(gè)部分如圖9所示。本電路把它拆分為左部和右部,左部由16(行)*8(列)點(diǎn)陣組成, 下部也由16(行)*8(列)點(diǎn)陣組成。
     
    圖(7)
     
      為了讓大家更清楚的理解點(diǎn)陣的掃描過(guò)程,在這我們以顯示漢字“我”為例,來(lái)說(shuō)明其掃描原理:
    單片機首先由P2口輸出顯示數據信號給右部分的第一行如圖9所示,即第一行的P20---P27口。方向為P20到P27 ,顯示漢字“我”時(shí),P21點(diǎn)亮,由左到右排,為P20滅,P21亮, P22滅,P23滅, P24滅, P25滅, P26滅, P27滅。即二進(jìn)制00000010,轉換為16進(jìn)制為 0x02。
     
    右部分的第一行完成后,繼續掃描左半部的第一行,為了接線(xiàn)的方便,我們仍設計成由左往右掃描,即從P00向P07方向掃描,從上圖可以看到,這一行只有P05、P06亮,其它滅, 即為00000110,16進(jìn)制則為0x60。然后單片機再次轉向右半部第二行,仍為P21、P23點(diǎn)亮,為01010000,即16進(jìn)制0x0A。這一行完成后繼續進(jìn)行左半部分的第二行掃描,P02、P03、P04點(diǎn)亮,為二進(jìn)制00111000,即16進(jìn)制0x1C。
     
        依照這個(gè)方法,繼續進(jìn)行下面的掃描,一共掃描32個(gè)8位,可以得出漢字“我”的掃描代碼為:
    0x02,0x60,0x0A,0x1C,0x12,0x10,0x12,0x10,
    0x02,0x10,0x7F,0xFF,0x02,0x10,0x12,0x10,
    0x14,0x70,0x0C,0x1C,0x04,0x13,0x0A,0x10,
    0x49,0x90,0x50,0x10,0x60,0x14,0x40,0x08
    由這個(gè)原理可以看出, 無(wú)論顯示何種字體或圖像, 都可以用這個(gè)方法來(lái)分析出它的掃描代碼從而顯示在屏幕上。
     
    不過(guò)現在有很多現成的漢字字模生成軟件, 我們就不必自己去畫(huà)表格算代碼了。
    在網(wǎng)上漢字字模生成軟件有很多種,本文告別推薦一種漢字字模生成軟件,HZDotReader V3.0,我個(gè)人認為這個(gè)軟件的功能相當完美。最主要的一個(gè)功能是可以選擇漢字編碼的取模方式,本例中的“我”字的取模方式為以橫向8個(gè)連續點(diǎn)構成一個(gè)字節,最左邊的點(diǎn)為字節的最低位,即BIT0,最右邊的點(diǎn)為BIT7。很少有字模軟件可以實(shí)現這一功能。
    下面給出一個(gè)簡(jiǎn)單的靜態(tài)顯示“我”字的程序清單:
    #include<reg52.h>
    #define  CCED2  0x0000  /*我  */
    unsigned char code word_zai[16][2] = {/*我   CCED2 */
    0x02,0x60,0x0A,0x1C,0x12,0x10,0x12,0x10,
    0x02,0x10,0x7F,0xFF,0x02,0x10,0x12,0x10,
    0x14,0x70,0x0C,0x1C,0x04,0x13,0x0A,0x10,
    0x49,0x90,0x50,0x10,0x60,0x14,0x40,0x08};
     
    void main()
    {  char scan,i,j;
     P0=0;P1=0;P2=0;
    while(1)
    {   scan=0;
     for(i=0;i<16;i++)
      { P1=scan;
     for(j=0;j<50;j++)   //顯示五十次
      { P2=word_zai[i][0] ;
        P0=word_zai[i][1]  ;
      }
     P0=0;P2=0;
      scan++;
    }
    }
     }
     
     四、 安裝與調試
     
    把顯示屏電路和顯示屏驅動(dòng)電路分別做在兩塊電路板上,顯示屏電路的行掃描信號輸出管腳和列顯示信號數據輸出管腳分別引用兩排16針的排針引出,排針長(cháng)的那一頭接到電路板的底層,以方便插入驅動(dòng)電路的插槽中。同樣在驅動(dòng)電路用兩排16腳的插槽將行掃描信號輸出管腳和列顯示信號數據輸出管腳引出,在畫(huà)PCB時(shí)應當注意屏電路PCB中兩排排針之間的距離要與驅動(dòng)電路PCB中兩排插槽之間的距離一樣,才能保證能正確地將顯示屏電路板排到驅動(dòng)電路電路板上方。以下為該電路的實(shí)物圖與PCB。
      
    在畫(huà)PCB時(shí)注意雙面電路板的做板規則,特別要注意以下 
    幾個(gè)方面:
    ①雙面電路板的過(guò)孔比較大,一般在80mil以上;
    ②定位孔的放置;
    ③要在頂層焊接時(shí),應注意在頂層插上元器件后是否會(huì )影響到焊接,如芯片等管腳比較短的元器件,當插在電路板后要在頂層焊接其管腳是比較困難的;
    安裝安電路后,可將以下的測試程序燒到AT89S52中,將AT89S52插入驅動(dòng)電路, 若每一個(gè)發(fā)光二極管都能被點(diǎn)亮,則說(shuō)明電路硬件做成功。 以下為測試程序清單:
    #include<reg52.h>
    void main()
    {  char scan,i;
     P0=0;P1=0;P2=0;
    while(1)
    {  scan=0;
      for(i=0;i<16;i++)
      {P1=scan;
      P0=0xff;
      P2=0xff;
     scan++;
    }
    }
    }
    若發(fā)現二極管不是全被點(diǎn)亮則要用萬(wàn)用表來(lái)仔細地檢測。一般會(huì )出現的問(wèn)題是電路板上的線(xiàn)被短路,斷開(kāi)等。根據不亮的二極管來(lái)找電路出現的問(wèn)題應該是比較容易的。所以本電路的調試過(guò)程是較簡(jiǎn)單的。當然調試前必須要確保所購買(mǎi)的每一塊顯示屏都是完好的。
     
    五、 總結
     
    1、為方便調試應該給該電路加上一個(gè)下載電路部分,每次燒程序調試都要把芯片取出插入,容易損壞芯片的管腳。
    2、為了合適大部分的取字模軟件,在畫(huà)原理圖應當考慮列顯示屏顯示信號輸入管腳由左到右的接法;大部分的取字模軟件都是從左到右的取模方式,所以應當把顯示屏的列信號顯示輸入管腳從左到右接地接到單片機P2,P0口時(shí)由高位接到低位。深圳市極光光電有限公司,專(zhuān)業(yè)制作LED發(fā)光二極管



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