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LED点阵屏发光亮度强,指示效果好,可以制作运动的发光图文,更容易吸引人的注意力,信息量大,随时更新,有着非常好的广告和告示效果。笔者此处就LED点阵屏动态扫描显示作一个简单的介绍。

1. LED点阵屏显示原理概述

图1-1为一种8x8的LED点阵单色行共阳模块的内部等效电路图,对于红光LED其工作正向电压约为1.8v,其持续工作的正向电流一般10ma左右,峰值电流可以更大。如下图,当某一行线为高电平而某一列线为低时,其行列交叉的点就被点亮,当某一行线为低电平时,无论列线如何,对应的这一行的点全部为暗。LED点阵屏显示就是通过一定的频率进行逐行扫描,数据端不断输入数据显示,只要扫描频率足够高,由于人眼的视觉残留效应,就可以看到完整的文字或图案信息。通常有4、8、16线扫描方式,扫描行数越少,点阵的显示亮度越好,但相应硬件数据寄存器需求也越多。

51单片机实现LED点阵屏动态扫描显示的设计

图1-1 点阵内部原理图

2. 硬件设计

微控制器的IO口均不能流过过大的电流,LED点亮时有约10ms的电流,因此LED点阵引脚不要直接接单片机IO口,应先经过一个缓冲器74HC573。单片机IO口只需很小的电流控制74HC573即可间接的控制LED点阵某一行(或某一列),而74HC573输出也能负载约10ms的电流。设置LED每点驱动电流为ID=15ma,这个电流点亮度好,并且有一定的裕度,即使电源输出电压偏高也不会烧毁LED,限流电阻值R = (VCC- VCE– VOL– VLED) / IDVCC为5v供电,VCE为三极管C、E间饱和电压,估为0.2v, VOL为74hc573输出低电平时电压,不同灌电流,此值不一样,估为0.2v,具体查看规格书,VLED为红光驱动电压,估为1.7v,根据上式可算出限流电阻为R = 200R。

LED点阵屏需接收逐个扫描信号,扫描到相应列(或行),对应的列(或行)数据有效,即显示这一列(或行)的信息。一般产生扫描信号是需要采用专门的译码器,如三线八线译码器74HC138,这样可硬件保证任意时刻只有一列(或一行)正在扫描,并且可减少微控制器的IO口占用。市面上的51开发板对于LED点阵屏的设计基本都没有采用译码器,直接用单片机IO产生扫描信号,为兼容软件,笔者此处也不加译码器,软件保证IO口产生相应的扫描信号。