DIY LED点阵显示系统.doc

蒈DIYLED点阵显示系统羄近年来LED点阵技术发展迅猛,LED屏已经悄悄地在我们身边普及:使用场所涉及到证券市场、银行、机场、车站、商场等等,包括北京奥运会开幕式上的“巨幅画卷”也使用了巨大的LED显示屏。LED屏以其使用寿命长、环境适应能力强、亮度高、可视角大等优点受到用户的青睐。膂LED点阵对电子爱好者往往有着很大的吸引力,但是由于制作点阵屏接线过于麻烦,不具备制版条件的业余爱好者对此总是望而却步。笔者利用万用电路板焊接了一块32X16大小的LED屏,使用AT89S52型单片机对其进行控制。现将资料整理出来,与广大电子爱好者分享。莈 芇整体方案与硬件电路设计肄 薃本显示屏采用列扫描、直接送行显示码的方式工作,基本显示原理在后面的软件设计部分提及。分辨率为32X16的显示屏由8个共阳型LED点阵单元构成。共阳型LED点阵单元(8X8)的结构示意图如图1,由行输入高电平点亮。肀 羆 肃图1 LED点阵单元结构示意图羄 蒈图2是8个LED点阵单元级联的接线图。R1~R16是限流电阻,用来保护LED的安全;VT1~VT32是32只PNP型三极管,在这里起到开关的作用:通过控制B01~B32来使得在任何时刻只有唯一的列导通以点亮该列,当列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。聿 膃 膁图2 8个点阵单元的级联膀 螈其实图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。芃行驱动电路使用两片74HC245(图3),这是比较常用的驱动芯片,当DIR接高电平时,A端为输入、B端为输出。薂列扫描电路则利用了两片4-16线译码器74LS154(图4),U4、U5分别对应左、右屏。A、B、C、D为输入、Y0~Y15为输出。此外,还有CS1、CS2两根线分别使能左、右屏译码器,也就是使能左、右屏。CS1、CS2为低电平使能。羂图5是AT89S52单片机最小系统电路。薇 莃 羃图3 行驱动电路荿 莆 蒃图4 译码器扫描电路莄 肁 莈图5 单片机电路薃 蒀 蕿硬件制作膇 蚃LED屏在业余条件下的制作很麻烦,光8块LED点阵单元就有128根飞线。相信对于很多朋友来说动手焊这么多飞线还是第一次,包括笔者。所以,制作过程要求有足够的细心和耐心,千万不要急于求成,每天花点时间做,这样可以保证自己不会因疲倦而导致频繁出错。尽量做到零错误,否则检查起来会很麻烦。袁  羇该制作涉及到的元器件并不复杂,这里就不再细说。只是要强调一点:LED点阵单元的引脚排布并不像图1那么规则,不同规格不同型号便有区别。所以提醒大家购买LED点阵单元后,需结合所查资料和万用表确定其引脚排列。就笔者使用的LG12088BH型点阵单元的引脚排列如表1(仅供参考):节 蝿表1 LG12088BH型点阵单元的引脚排列(仅供参考)罿行(从上到下依次为)肆行1蚃行2蒁行3螈行4膆行5肄行6衿行7蒇行8芆引脚号螇9膇14袂8袂12膈1蚅7袅2羂5蕿列(从左到右依次为)莇列1蚄列2肂列3羀列4螄列5莃列6膂列7膆列8薆引脚号膁13节3薇4羄10膄6节11羈15蚆16羃 莂电路板选用双面万用电路板,具有较硬的材质也便于焊接走线。笔者使用了一大一小两块电路板,分为显示面板和背部译码器电路板两部分。荿  蒁笔者一直追求美观和制作工艺,虽然焊接较麻烦,但仍然没有采用“飞线一团糟”的焊接方式,较好地利用了细金属导线和质量较好的漆包线。螀图6是LED显示面板,驱动芯片和三极管已焊在该板上;图7是显示面板背面的连线方法:16根行线使用细金属丝贯穿整块电路板,然后用漆包线将各个点阵单元的行引脚连接至对应行线上,再用漆包线连接处于同一竖条上的点阵单元的列引脚,此时列线与行线成矩阵状。最后再焊接限流电阻、三极管基极电阻及相关排针。电阻、排针都置于显示面板反面(图8)。袆LED显示面板焊接完成后(图9),再在另一块板上焊好译码器电路(图10)。为实现译码器电路与显示面板的电气连接,笔者巧妙地利用了排针与排座(图11)。螅完工后的成品如图12所示。下面就可以使用AT89S52单片机对其进行控制了(图13),如果你还没有单片机系统板,那就得再加一加班了。薁 袇 薈图6 LED显示面板薄 蚁 芈图7 显示面板背面的连线肆 芃 蚆图8 焊接好限流电阻、三极管基极电阻及排针薃 蚂 羆图9 显示面板大功告成螆 羄 膀图10 译码器电路板聿 袅