基于亚龙YL—236的32×16 LED点阵显示屏的设计

2023.03.28

李金娟

摘要：文章介绍了基于亚龙YL-236实验台的32×16点阵显示屏的硬件电路设计、电路驱动、软件设计，实现滚动显示16×16的汉字、8×16的数字、字母。具有结构简单，可控性好，方便实现的优点，具有一定的实际价值。

关键词：32×16点阵；74HC573；单片机

LED点阵显示屏是一种简单的汉字、数字、字母显示器，具有价廉、易于控制、使用寿命长等特点，可广泛应用于各种公共场合，如车站、码头、银行、学校、火车、公共汽车显示等。文章详细介绍了一种简单方便的32x16点阵LED显示屏的设计过程。

1 硬件系统设计

亚龙YL-236实验台32列×16行的点阵显示屏，由8个8×8行共阴点阵器组成。

一般说来，LED点阵显示屏有行共阳和行共阴两种类型，内部结构如图1所示。

本显示屏采用行共阴型LED显示屏，采取纵向扫描（即横向取模、字节倒序）、直接送横向显示码的方式工作，基本显示原理采用动态扫描显示。分辨率为32X16的显示屏由8个共阴型LED点阵单元构成。共阴型LED点阵单元（8X8）的结构示意图如图1（b），由行输入高电平点亮（在行驱动上加了ULN2803）。

8个LED点阵单元级联的电路原理，如图2所示。U1、U2分别锁存上半屏和下半屏数据，并由ULN2803反相缓冲驱动，U3-U6锁存数据并直接驱动LED显示。因为本显示屏采用行共阴LED，而行数据经过ULN2803反相缓冲驱动，所以行数据和列数据都是高电平点亮。通过控制U1（或者U2）选择上（或者下）半屏，通过控制U3-U6选择列，来使得在任何时刻只有唯一的行导通以点亮该行，当行切换的速度足够快时，由于人眼的视觉暂留现象，看上去整个屏都是亮的，这就是动态扫描的基本原理。

其实图2已经构成一块LED屏了，如果微处理器有足够大的驱动能力和足够多的I/O口，就可以直接驱动这块LED屏了。但是为了能用AT89S52单片机来控制它，我们需要再加一些驱动电路和译码电路，以提供足够的驱动能力以及简化与单片机的连接。

行驱动电路使用两片74HC573和两片ULN2803，74HC573是比较常用的驱动芯片，当LE接高电平时，D端为输入、Q端为输出。

列扫描电路则利用了四片74HC573，U3、U4、U5、U6分别对应列0、列1、列2、列3屏。U3、U4、U5、U6的LE端为高电平，D端为输入、Q端为输出。

本系统采用AT89S52单片机作控制器，整个电路主要由单片机控制及其接口电路、驱动显示电路、电源电路等部分组成。为了简化显示屏电路，降低成本，本系统在单片机部分不加字库存储器。而在PC机上编辑汉字和字符显示信息形成数组，通过keil软件编译生成hex文件，然后通过ISP下载线下载给单片机存储并进行显示处理。

2 LED点阵显示器的扫描驱动

LED显示屏驱动电路的设计应与所用控制系统相配合。驱动通常分为动态扫描型及静态锁存型驱动二大类。文章选用动态扫描型驱动电路。动态扫描型驱动方式是首先选中上半屏，先后往第0块、第1块、第2块、第3块的点阵上送横向取模字节倒序的数据，然后循环8次上半屏扫描完毕；再选中下半屏循环8次，这样子16行全部扫描完毕。只要每行的刷新速率大于50Hz，利用人眼的视觉暂留效应，人们就可以看到一幅完整的文字或画面。

编程过程中注意：

⑴向点阵发送数据时，首先将数据送总线D0-D7，然后给相关集成块发送锁存信号。当74HC573的LE（ROW0、ROW1、COL0、COL1、COL2、COL3）引脚为高电平时，D端数据被传送到其输出端Q。当LE为低电平，Q端数据被保持，不受D端影响。

⑵要点亮点阵LED，发送的行列数据都是高电平有效。

⑶行线数据是低位在上，列线数据是低位在前。

有两种扫描方式，即横向扫描和纵向扫描。扫描方式不同，取模的方式不同，字模数据不同，编程的方式也不同，结合具体的硬件电路还能够看到，显示的亮度不同。一般说来，结合亚龙YL-236实验台的点阵实际电路，选择横向取模，字节倒序，即纵向扫描的方式，这样亮度更亮一些。

先来看一下8×8行共阴点阵的横向扫描和纵向扫描方式，如图3所示。行和列数据都是高电平点亮。

本程序中汉字是16×16点阵，按照从左到右从上到下横向取模字节倒序的方式取模，取模过程如图4所示，右高位。

图4采用横向取模，字节倒序的方式进行取模，结构上左到右从上到下。那么生产的字模的表格为：从第一行开始，取左侧的8位，倒序读，0x20；接着取第一行右侧的8位，倒序读，0x01；接着取第二行左侧的8位，倒序读，0x20；接着取第二行右侧的8位，倒序读，0x01；接着取第三行左侧的8位，倒序读，0x20；……

取模之后的编码表如下：

//汉字字模表：北 //

// 汉字库：宋体16.dot 横向取模右高位，数据排列：从左到右从上到下 //

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////

unsigned char code tab[] = // 数据表

{

0x20，0x01，0x20，0x01，0x20，0x11，0x20，0x19，0x20，0x05，0x3E，0x03，0x20，0x01，0x20，0x01，

0x20，0x01，0x20，0x01，0x20，0x01，0x20，0x01，0x38，0x41，0x27，0x41，0x22，0x7E，0x00，0x00，

}；

3 软件系统设计

为了便于同时显示8×16的英文和16×16的汉字，把两种字模数组都存入同一个数组，统一按16字节一行，英文占一行，汉字占两行。同时，增加一个字符索引数组，以便查找它的字模。

索引字符串存到索引数组中，索引字符串中字符的序号与其在字模中的行号相同。查找一个字符在索引中的位置，就查到了相应字模行号。

本系统的软件设计流程图如图5所示，该显示程序以常用的左移为例来进行设计。

4 结语

经过实际应用证明，本显示屏可以作为信息显示装置。用于公共场所来进行信息显示，而且具有工作稳定、字符清晰、亮度适中等特点。若所显示的信息较为简单，也可直接将信息代码拷入单片机中，还可以通过外扩储存器的方式来增加显示的信息量。

[参考文献]

[1]雷林军.单片机控制装置安装与调试[M].北京：电子工业出版社，2011.