LED显示屏系统电路设计详解 —电路图天天读（224）

　　针对LED 显示屏应用中存在的问题，给出了一种低成本、内容更新便捷的点阵LED 文字显示屏的方案。系统采用C8051F410(＄4.6768)作为MCU，利用蓝牙模块接收手机蓝牙传输的数据，并将数据通过单片机控制字库芯片进行字符集的转换、点阵代码的提取，进而由单片机控制点阵屏更新显示数据。

　　系统由带蓝牙功能的智能手机和LED 显示屏组成。其中，LED 显示屏由单片机、LED 点阵模块、字库芯片、蓝牙接收模块、5V 开关电源和3.3V 稳压电路组成，如图1 所示。系统工作过程是： 用户通过智能手机的记事本编辑“数据”，并经无线蓝牙发送到显示屏上的蓝牙接收模块。主控单片机读取蓝牙接收模块接收的“数据”并进行处理。“数据”由“ 控制命令”和“显示内容”构成，两部分数据用自定义特征符分隔开。“控制命令”用于对显示屏的亮度、显示内容移动速度和移动方向进行设置; 而单片机根据收到的“显示内容”的字符代码在字库芯片中找到相应的32 字节显示代码送点阵屏显示。

　　

　　图1 系统组成

　　LED 点阵屏工作原理

　　LED 点阵显示屏可按显示需要由若干块每块LED 单元板拼接而成。通用LED 单元板由2 位16 × 16 点阵LED 构成，尺寸为160* 320mm2.单元板的工作原理如下。

　　每板有16 行32 列，数据的显示采用传统的行列式扫描方式。通常为了减小闪烁，提高扫描速度，采用1 /4 扫描，即把16 行分为4 个4 行，每次同时选通4 个4 行中的同序对应行，这样扫描4 次即可完成16 行的扫描显示。其中列控制由74HC595(＄0.0880)承担，每块单元板上有16 片，每片分别控制4 行8 列的点阵小单元。行控制是由1 片译码器74LS138 承担，每次使单元板的4 个4 行的同序对应行选通。为了保证正常的电流驱动（ 亮度） ，74LS138 的输出经AMP4593 驱动放大。每块单元板有4 片，每片分别驱动4 行。16 片74HC595 接成级联方式，由于每4 行32 列需4 片74HC595， 16 行32 列就是16 片。设第一个4 行的4 片74HC595 序号为1、2、3、4，第二个4 行的4 片74HC595 序号为5、6、7、8，依次类推。每一片的数据输出端接到下一片的输入端，数据从第1 片的输入端串行输入，在移位脉冲的作用下一位一位依序移入，经过8 × 16 个脉冲，最先移入的数据位移到了第16 片的最低位（ 也是该片的输出端） ，所有数据都移入后，就可显示一板完整的内容，按此规律即可进行显示的软件设计。如果显示的字数多，拼接的LED 单元板就多，显示一屏完整内容所需的移位脉冲就多。这种显示方式要求主控单片机有较高的指令执行速度，否则就会有闪烁感。点阵单元板原理图如图2 所示。

　　

　　图2 点阵单元板原理图

　　最小系统电路设计

　　系统对单片机时钟的精度和温度稳定度都没有特别要求，可以直接使用C8051F410 单片机内部自带的时钟振荡器，而无需外接振荡器。使用时要注意的是，是芯片工作电源是从Vregin 引脚引入（ + 3. 3V） ，VDD 是内部基准电压输出引脚，VIO 是I /O 口作为数字引脚时的电源输入引脚。电路设计时必需在紧靠这3 个引脚的位置布上滤波和退耦电容（ 4. 7μ 和104p） .P1. 0~ P1. 3 是显示屏的控制线CLK、SCLK、R 和OE; P1. 7、P0. 0 ~ P0. 2是字库芯片控制线，采用SPI 接口; P2. 0 和P2. 1 是显示屏的行扫控制线A 和B; P0. 4 和P0. 5 是串口通信线，与蓝牙模块连接。这12 根引脚都需配置为数字引脚。最小系统电路如图3 所示。

　　

　　图3 C8051F410 单片机最小系统

　　系统总体电路

　　本系统以单片机C8051F410 作为MCU，外围电路包括蓝牙模块、字库芯片、LED 点阵屏和电源模块，系统电路原理如图8 所示。

　　

　　图8 系统原理图。

　　编辑点评：系统实现了通过手机更新显示屏显示内容的目的，方便又快捷。经过一批用户的使用，显示性能和控制性能均较为稳定。但是，在实际使用过程有部分手机不支持Unicode 字符集格式。本设计仅限于智能机通过记事本编辑显示数据的传送，而不同手机采用的记事本编辑软件不尽兼容。
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