LED顯示屏系統(tǒng)電路設計詳解 —電路圖天天讀（224）

　　針對LED 顯示屏應用中存在的問題，給出了一種低成本、內(nèi)容更新便捷的點陣LED 文字顯示屏的方案。系統(tǒng)采用C8051F410作為MCU，利用藍牙模塊接收手機藍牙傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過單片機控制字庫芯片進行字符集的轉(zhuǎn)換、點陣代碼的提取，進而由單片機控制點陣屏更新顯示數(shù)據(jù)。

　　系統(tǒng)由帶藍牙功能的智能手機和LED 顯示屏組成。其中，LED 顯示屏由單片機、LED 點陣模塊、字庫芯片、藍牙接收模塊、5V 開關電源和3.3V 穩(wěn)壓電路組成，如圖1 所示。系統(tǒng)工作過程是： 用戶通過智能手機的記事本編輯“數(shù)據(jù)”，并經(jīng)無線藍牙發(fā)送到顯示屏上的藍牙接收模塊。主控單片機讀取藍牙接收模塊接收的“數(shù)據(jù)”并進行處理。“數(shù)據(jù)”由“ 控制命令”和“顯示內(nèi)容”構成，兩部分數(shù)據(jù)用自定義特征符分隔開。“控制命令”用于對顯示屏的亮度、顯示內(nèi)容移動速度和移動方向進行設置; 而單片機根據(jù)收到的“顯示內(nèi)容”的字符代碼在字庫芯片中找到相應的32 字節(jié)顯示代碼送點陣屏顯示。

　　圖1 系統(tǒng)組成

　　LED 點陣屏工作原理

　　LED 點陣顯示屏可按顯示需要由若干塊每塊LED 單元板拼接而成。通用LED 單元板由2 位16 &TImes; 16 點陣LED 構成，尺寸為160* 320mm2.單元板的工作原理如下。

　　每板有16 行32 列，數(shù)據(jù)的顯示采用傳統(tǒng)的行列式掃描方式。通常為了減小閃爍，提高掃描速度，采用1 /4 掃描，即把16 行分為4 個4 行，每次同時選通4 個4 行中的同序?qū)校@樣掃描4 次即可完成16 行的掃描顯示。其中列控制由74HC595承擔，每塊單元板上有16 片，每片分別控制4 行8 列的點陣小單元。行控制是由1 片譯碼器74LS138 承擔，每次使單元板的4 個4 行的同序?qū)羞x通。為了保證正常的電流驅(qū)動（ 亮度） ，74LS138 的輸出經(jīng)AMP4593 驅(qū)動放大。每塊單元板有4 片，每片分別驅(qū)動4 行。16 片74HC595 接成級聯(lián)方式，由于每4 行32 列需4 片74HC595， 16 行32 列就是16 片。設第一個4 行的4 片74HC595 序號為1、2、3、4，第二個4 行的4 片74HC595 序號為5、6、7、8，依次類推。每一片的數(shù)據(jù)輸出端接到下一片的輸入端，數(shù)據(jù)從第1 片的輸入端串行輸入，在移位脈沖的作用下一位一位依序移入，經(jīng)過8 &TImes; 16 個脈沖，最先移入的數(shù)據(jù)位移到了第16 片的最低位（ 也是該片的輸出端） ，所有數(shù)據(jù)都移入后，就可顯示一板完整的內(nèi)容，按此規(guī)律即可進行顯示的軟件設計。如果顯示的字數(shù)多，拼接的LED 單元板就多，顯示一屏完整內(nèi)容所需的移位脈沖就多。這種顯示方式要求主控單片機有較高的指令執(zhí)行速度，否則就會有閃爍感。點陣單元板原理圖如圖2 所示。

　　圖2 點陣單元板原理圖

　　最小系統(tǒng)電路設計

　　系統(tǒng)對單片機時鐘的精度和溫度穩(wěn)定度都沒有特別要求，可以直接使用C8051F410 單片機內(nèi)部自帶的時鐘振蕩器，而無需外接振蕩器。使用時要注意的是，是芯片工作電源是從Vregin 引腳引入（ + 3. 3V） ，VDD 是內(nèi)部基準電壓輸出引腳，VIO 是I /O 口作為數(shù)字引腳時的電源輸入引腳。電路設計時必需在緊靠這3 個引腳的位置布上濾波和退耦電容（ 4. 7μ 和104p） .P1. 0~ P1. 3 是顯示屏的控制線CLK、SCLK、R 和OE; P1. 7、P0. 0 ~ P0. 2是字庫芯片控制線，采用SPI 接口; P2. 0 和P2. 1 是顯示屏的行掃控制線A 和B; P0. 4 和P0. 5 是串口通信線，與藍牙模塊連接。這12 根引腳都需配置為數(shù)字引腳。最小系統(tǒng)電路如圖3 所示。

　　圖3 C8051F410 單片機最小系統(tǒng)

　　系統(tǒng)總體電路

　　本系統(tǒng)以單片機C8051F410 作為MCU，外圍電路包括藍牙模塊、字庫芯片、LED 點陣屏和電源模塊，系統(tǒng)電路原理如圖8 所示。

　　圖8 系統(tǒng)原理圖。

　　編輯點評：系統(tǒng)實現(xiàn)了通過手機更新顯示屏顯示內(nèi)容的目的，方便又快捷。經(jīng)過一批用戶的使用，顯示性能和控制性能均較為穩(wěn)定。但是，在實際使用過程有部分手機不支持Unicode 字符集格式。本設計僅限于智能機通過記事本編輯顯示數(shù)據(jù)的傳送，而不同手機采用的記事本編輯軟件不盡兼容。
電子發(fā)燒友六月《嵌入式技術特刊》，更多優(yōu)質(zhì)內(nèi)容，馬上下載閱覽