基于STC89C52單片機(jī)的LED顯示器設(shè)計(jì)

隨著LED 顯示屏在廣告領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，控制系統(tǒng)也在逐步發(fā)展。由于控制系統(tǒng)是基于嵌入式微處理器而開發(fā)的，所以，單片機(jī)在其中占有非常重要的位置。LED 顯示屏的控制比較復(fù)雜，特別是其特殊效果的顯示，比如循環(huán)移動(dòng)、覆蓋霓虹燈效果，對(duì)處理器的運(yùn)算速度和執(zhí)行效率提出了很高的要求，因此，很多控制器生產(chǎn)廠家都采用高端嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣做，雖然能在一定程度上提高數(shù)據(jù)的處理速度，但并不能完全滿足所有顯示效果的要求，而且開發(fā)成本和產(chǎn)品成本也會(huì)成倍長(zhǎng)，甚至由于設(shè)計(jì)不當(dāng)還可能會(huì)在顯示時(shí)出現(xiàn)畫面抖動(dòng)、閃爍和重影等情況。歸根結(jié)底，在LED 顯示屏控制器的設(shè)計(jì)中，硬件是很重要的因素之一，同時(shí)，還要考慮顯示數(shù)據(jù)的組織方式，采用軟硬件結(jié)合的方法設(shè)計(jì)一款性價(jià)比比較高的控制器。本文簡(jiǎn)要介紹了基于普通52 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)LED 顯示屏控制的原理和方法。該處理器運(yùn)算速度快、執(zhí)行效率高，顯示畫面時(shí)不會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)、閃爍和重影等情況，光彩絢爛奪目，讓人有一種視覺上的享受。

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)將STC89C52 作為控制芯片，數(shù)據(jù)掃描采用8 位74HC573 鎖存器驅(qū)動(dòng)芯片，電源輸入部分采用3 種不同的方式供電，電源部分采用穩(wěn)定的+5 V 直流電，可以通過開關(guān)選擇供電方式。這個(gè)系統(tǒng)是利用單個(gè)LED 元器件來顯示需要顯示的內(nèi)容，有效延長(zhǎng)了作品的使用年限。

控制系統(tǒng)和外圍電路主要由 STC89C52 單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源電路、濾波電路、74HC573 驅(qū)動(dòng)電路和LED 顯示電路構(gòu)成。

硬件設(shè)計(jì)如圖1 所示。

2 硬件部分的設(shè)計(jì)

2.1 LED 的驅(qū)動(dòng)電路和掃描電路

在設(shè)計(jì)過程中，嚴(yán)密計(jì)算每個(gè)LED 的最佳亮度電流和74HC573 每個(gè)輸入/輸出口的最大電流，從而設(shè)計(jì)出LED 顯示部分的驅(qū)動(dòng)電路和顯示電路。為了避免元件被損壞，還設(shè)計(jì)了保護(hù)電路。此次采用的是8 位74HC573 芯片，其數(shù)據(jù)傳輸非常方便，能夠很好地驅(qū)動(dòng)LED 顯示，使單個(gè)LED 達(dá)到最佳的亮度。掃描部分利用74HC573 三態(tài)總線驅(qū)動(dòng)輸出，當(dāng)鎖存使能高時(shí)，這些器件的鎖存對(duì)于數(shù)據(jù)是透明的（也就是說輸出步）；當(dāng)鎖存使能變低時(shí)，符合建立時(shí)間和保持時(shí)間的數(shù)據(jù)會(huì)被鎖存，8 行8 列的掃描也會(huì)順利進(jìn)行。與此同時(shí)，使能輸入還具有改善抗擾度的滯后作用，以至于顯示出的畫面不會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)、閃爍和重影等情況。

2.2 電源電路

該系統(tǒng)的有效運(yùn)行需要借助穩(wěn)定的+5 V 直流電壓。電源電路分為3 部分，即由mini USB 常用數(shù)據(jù)線直接供+5 V 電，但是，這種供電方式必須配合使用電流為2 A 的電源適配器；由+9～+12 V電源適配器供電輸入，然后經(jīng)2 個(gè)過濾波電路和1 個(gè)穩(wěn)壓電路輸出穩(wěn)定的+5 V 電源，以此給系統(tǒng)供電；直接接入AC220 V 電源，經(jīng)開關(guān)電源電路獲得+5 V 電源供電。在此過程中需要注意的是，這三種方式可以自由切換，使用者可以根據(jù)實(shí)際情況使用相應(yīng)的電源。其中，74HC573 芯片和STC89C52 單片機(jī)是電源直接供電，能夠保證供電的穩(wěn)定性。電源設(shè)計(jì)使用LM7805 穩(wěn)壓芯片作為穩(wěn)壓電路的主要芯片，并通過多次濾波保證電壓轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定性和抗

2.3 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

使用Altium Designer Summer 2009 軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)電路原理圖和PCB 圖，具體如圖2、圖3 所示。

3 軟件部分的設(shè)計(jì)

軟件部分主要分為使能輸出、行列掃描和顯示三大部分。因?yàn)樾枰? 個(gè)行掃描的74HC573 芯片和8 個(gè)列掃描的74HC573芯片，所以，使能端高電、低電輸入順序的排布算法十分重要。顯示部分的內(nèi)容是通過取模軟件轉(zhuǎn)換為16 進(jìn)制的格式存放在數(shù)組中的，方便使用。軟件設(shè)計(jì)流程如圖4 所示。

4 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)

程序是利用Keil 4 軟件編寫、調(diào)試的，而需要調(diào)試的主要有顯示屏刷新頻率和行列掃描兩部分。在行列掃描部分要特別注意74HC573 芯片的啟動(dòng)和停止情況，否則會(huì)出現(xiàn)大量的亂碼。通過對(duì)硬件和軟件的多次聯(lián)調(diào)得出了圖5 所示的效果（在滾動(dòng)中拍攝截圖）。

5 結(jié)論

綜上所述，在目測(cè)條件下，LED 顯示屏的各點(diǎn)亮度均勻、充足，可以顯示圖形和文字，并且顯示的圖形和文字穩(wěn)定、清晰，無串?dāng)_、抖動(dòng)、閃爍和重影等情況發(fā)生。
責(zé)任編輯：YYX