當(dāng)前的LED顯示屏行業(yè)，已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)異于以往的新高度，呈現(xiàn)出直插屏、表貼屏、COB等多種技術(shù)形式的LED顯示市場(chǎng)，甚至是隸屬于LED顯示領(lǐng)域的Microled顯示屏也“呼之欲出”，整個(gè)LED顯示行業(yè)表現(xiàn)出極大的生機(jī)與潛力。不斷發(fā)展與壯大的行業(yè)規(guī)模，以及巨大的發(fā)展空間，為這個(gè)行業(yè)里的每個(gè)從業(yè)者展示了機(jī)遇與挑戰(zhàn)，小間距的強(qiáng)勢(shì)應(yīng)用滲透，創(chuàng)意顯示的如雨后春筍，智能顯示來勢(shì)兇猛，LED顯示屏已經(jīng)迎來了高清以及多元化發(fā)展應(yīng)用的新常態(tài)，高品質(zhì)的LED顯示屏即是市場(chǎng)提出新的要求，也是行業(yè)適應(yīng)社會(huì)技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)話題。從主流的應(yīng)用層面上來講，當(dāng)前的LED顯示屏正朝著“精細(xì)”化的方向發(fā)展，以小間距LED顯示屏為代表的主流市場(chǎng)，已經(jīng)為我們呈現(xiàn)了LED顯示屏在高清顯示領(lǐng)域的一種可能，并不斷向各個(gè)應(yīng)用市場(chǎng)滲透，且走向戶外，傳統(tǒng)的LED直插屏的一部分市場(chǎng)不斷被擠壓，一部分表貼LED顯示屏憑借自身優(yōu)異的工藝與色彩特點(diǎn)，不斷在戶外顯示領(lǐng)域擴(kuò)張，并被市場(chǎng)不斷看好[1]。                                                                  

本次設(shè)計(jì)采用16×16點(diǎn)陣LED顯示器的驅(qū)動(dòng)電路，并編寫程序?qū)崿F(xiàn)在16×16點(diǎn)陣LED顯示器上的字符滾動(dòng)顯示。16×16點(diǎn)陣LED顯示器由4塊8×8點(diǎn)陣LED顯示器構(gòu)成。采用單片機(jī)并行端口方式實(shí)現(xiàn)對(duì)16×16點(diǎn)陣LED顯示器的驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字（0—9）或英文字符的滾動(dòng)顯示。

電路方面主要包括以下部分：

（a）設(shè)計(jì)單片機(jī)的最小系統(tǒng)（包括復(fù)位電路和外接的晶振電路），并確定相關(guān)元器件參數(shù)。

（b）采用動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)的方式，設(shè)計(jì)單片機(jī)并行端口與16×16點(diǎn)陣LED顯示器的驅(qū)動(dòng)電路，主要包括控制點(diǎn)陣LED行和列的連線。

（c）設(shè)計(jì)單片機(jī)與元器件之間的控制連線。

2.2 設(shè)計(jì)方案

采用AT89C51單片機(jī)采用動(dòng)態(tài)掃描的顯示方法輪流點(diǎn)亮，這樣掃描驅(qū)動(dòng)電路就可以實(shí)現(xiàn)多行的同名列共用一套驅(qū)動(dòng)器。把所有同行的發(fā)光管的陽極連在一起，把所有同列的發(fā)光管的陰極連在一起，先送出對(duì)應(yīng)第一行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)，然后選通第1行使其燃亮一定次數(shù)，然后熄滅；再送出第二行的數(shù)據(jù)，然后選通第2行使其燃亮相同次數(shù)，然后熄滅；以此類推，第16行之后，又重新燃亮第1行，掃描數(shù)據(jù)依次類推。當(dāng)次數(shù)足夠多時(shí)，由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，就能夠看到顯示屏上穩(wěn)定的數(shù)字。硬件電路由單片機(jī)復(fù)位電路、電源電路、外界晶振電路和16×16點(diǎn)陣LED顯示電路組成，其中復(fù)位電路、電源電路、外界晶振電路是讓單片機(jī)工作的正常需求。由于本次設(shè)計(jì)是16×16點(diǎn)陣LED顯示器并行端口驅(qū)動(dòng)，接線過多因而仿真部分采用網(wǎng)絡(luò)端口進(jìn)行連接。

單片機(jī)AT89C51內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-2所示，共有P0～P3四個(gè)這樣的并行口，特殊功能寄存器是P0～P3，它們實(shí)際上是4個(gè)八位鎖存器（每個(gè)I/O口一個(gè)），每個(gè)鎖存器附加有相應(yīng)的輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器就構(gòu)成了一個(gè)并行口。這P0～P3四個(gè)并行口，可提供32根I/O線直接驅(qū)動(dòng)16×16點(diǎn)陣LED顯示器。

外界晶振電路是單片機(jī)的心臟，它控制著單片機(jī)的工作節(jié)奏，其典型值為12MHZ。XTAL1、XTAL2引腳外界晶振和電容組成振蕩器。振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率主要由晶振頻率決定,C1和C2的作用有兩個(gè)：其一是使振蕩器起振，其二是對(duì)振蕩器的頻率ƒ起微調(diào)作用（C1、C2變大，ƒ變小），其典型值為30pF，振蕩器在加電以后月10ms開始起振，XTAL2輸出3V左右的正弦波，振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘送入單片機(jī)內(nèi)部[2]，如圖3-3所示。

本次設(shè)計(jì)采用上電復(fù)位電路，對(duì)于AT89C51的上電復(fù)位電路，只要在RST復(fù)位輸入引腳上接一電容至Vcc端，下接一個(gè)電阻到地即可。上電復(fù)位的工作過程是在加電時(shí)，復(fù)位電路通過電容加給RST端一個(gè)短暫的高電平信號(hào)，此高電平信號(hào)隨著Vcc對(duì)電容的充電過程而逐漸回落，即RST端的高電平持續(xù)時(shí)間取決于電容的充電時(shí)間。為了保證系統(tǒng)能夠可靠地復(fù)位，RST端的高電平信號(hào)必須維持足夠長的時(shí)間。在圖3-4的復(fù)位電路中，隨著Vcc電壓由0V增加到5V，電容C3的上極板電位隨之增加，電容的內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng)，使C3能吸引更多的電子通過R1到達(dá)下極板，從外面看就電流通過C3和R1入地。按電壓在隨著電流方向逐慚降低的原則，電流的出現(xiàn)會(huì)在R1端形成一大于0的電位。由于電容的充電逐漸飽和，所以電流會(huì)逐漸減小，電位也會(huì)逐漸減小。該電位的大小和持續(xù)的時(shí)間將直接影響到我們的系統(tǒng)能否上電復(fù)位。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求和硬件框圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖，如圖3-5所示。

AT89C51采用P0、P1端口縱向驅(qū)動(dòng)16×16點(diǎn)陣LED顯示器，P2、P3端口橫向驅(qū)動(dòng)16×16點(diǎn)陣LED顯示器，其中P0端口內(nèi)部沒有上拉電阻，不能輸出高電平，所以要接上拉電阻。由于本次設(shè)計(jì)為16×16點(diǎn)陣LED顯示器在這里采用4個(gè)8×8點(diǎn)陣LED顯示器。硬件系統(tǒng)元器件清單如下表3-1所示。

本次設(shè)計(jì)利用循環(huán)語句，外循環(huán)每次確定掃描時(shí)數(shù)組中該顯示的第一個(gè)數(shù)據(jù)且每次移動(dòng)一位，內(nèi)循環(huán)是在此基礎(chǔ)上的后16位，前8位在P2口輸出，后8位在P3口輸出，隨著每次循環(huán)次數(shù)增加，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)字的滾動(dòng)。程序流程圖如圖3-6所示。

全部程序見附錄