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基于89C52單片機的LED顯示器設計
作者: admin    文章來源: 五六電子    點擊:14391    更新時間:2015-01-25

      隨著LED 顯示屏在廣告領域的廣泛應用,控制系統也在逐步發展。由于控制系統是基于嵌入式微處理器而開發的,所以,單片機在其中占有非常重要的位置。LED 顯示屏的控制比較復雜,特別是其特殊效果的顯示,比如循環移動、覆蓋霓虹燈效果,對處理器的運算速度和執行效率提出了很高的要求,因此,很多控制器生產廠家都采用高端嵌入式系統進行設計。這樣做,雖然能在一定程度上提高數據的處理速度,但并不能完全滿足所有顯示效果的要求,而且開發成本和產品成本也會成倍長,甚至由于設計不當還可能會在顯示時出現畫面抖動、閃爍和重影等情況。歸根結底,在LED 顯示屏控制器的設計中,硬件是很重要的因素之一,同時,還要考慮顯示數據的組織方式,采用軟硬件結合的方法設計一款性價比比較高的控制器。本文簡要介紹了基于普通52 單片機實現LED 顯示屏控制的原理和方法。該處理器運算速度快、執行效率高,顯示畫面時不會出現抖動、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 系統總體方案設計
      該設計將STC89C52 作為控制芯片,數據掃描采用8 74HC573 鎖存器驅動芯片,電源輸入部分采用3 種不同的方式供電,電源部分采用穩定的+5 V 直流電,可以通過開關選擇供電方式。這個系統是利用單個LED 元器件來顯示需要顯示的內容,有效延長了作品的使用年限。
      控制系統和外圍電路主要由 STC89C52 單片機最小系統、電源電路、濾波電路、74HC573 驅動電路和LED 顯示電路構成。
      硬件設計如圖1 所示。

               

2 硬件部分的設計
2.1 LED 的驅動電路和掃描電路
      在設計過程中,嚴密計算每個LED 的最佳亮度電流和74HC573 每個輸入/輸出口的最大電流,從而設計出LED 顯示部分的驅動電路和顯示電路。為了避免元件被損壞,還設計了保護電路。此次采用的是8 位74HC573 芯片,其數據傳輸非常方便,能夠很好地驅動LED 顯示,使單個LED 達到最佳的亮度。掃描部分利用74HC573 三態總線驅動輸出,當鎖存使能高時,這些器件的鎖存對于數據是透明的(也就是說輸出步);當鎖存使能變低時,符合建立時間和保持時間的數據會被鎖存,8 行8 列的掃描也會順利進行。與此同時,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出現抖動、閃爍和重影等情況。

2.2 電源電路
      該系統的有效運行需要借助穩定的+5 V 直流電壓。電源電路分為3 部分,即由mini USB 常用數據線直接供+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2 個過濾波電路和1 個穩壓電路輸出穩定的+5 V 電源,以此給系統供電;直接接入AC220 V 電源,經開關電源電路獲得+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,使用者可以根據實際情況使用相應的電源。其中,74HC573 芯片和STC89C52 單片機是電源直接供電,能夠保證供電的穩定性。電源設計使用LM7805 穩壓芯片作為穩壓電路的主要芯片,并通過多次濾波保證電壓轉換的穩定性和抗

2.3 系統電路設計
      使用Altium Designer Summer 2009 軟件設計系統電路原理圖和PCB 圖,具體如圖2、圖3 所示。

   

3 軟件部分的設計
      軟件部分主要分為使能輸出、行列掃描和顯示三大部分。因為需要2 個行掃描的74HC573 芯片和8 個列掃描的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。顯示部分的內容是通過取模軟件轉換為16 進制的格式存放在數組中的,方便使用。軟件設計流程如圖4 所示。

     

4 系統聯調
      程序是利用Keil 4 軟件編寫、調試的,而需要調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 芯片的啟動和停止情況,否則會出現大量的亂碼。通過對硬件和軟件的多次聯調得出了圖5 所示的效果(在滾動中拍攝截圖)。

5 結論
      綜上所述,在目測條件下,LED 顯示屏的各點亮度均勻、充足,可以顯示圖形和文字,并且顯示的圖形和文字穩定、清晰,無串擾、抖動、閃爍和重影等情況發生。

 

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