LED工作原理介绍

2.3LED工作原理介绍

2.3.1LED列数据电路分析

LED屏主要由显示点阵以及行列驱动电路组成，显示点阵多采用64×32板组成。由于LED发光器件数目较多，通常采用扫描驱动方式。扫描驱动电路通常采用多行的同名列共用一套列驱动器。行驱动器的行连到电源的一端，列驱动器的列连到电源的另外一端，当行驱动选择第i行，列驱动器选择第j列时,相应的LED就点亮。控制电路主要负责有序地选通各行，在选通每一行之前还要把该行各列的数据准备好。采用扫描方式进行显示时，每行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个列驱动器。行译码器给出行有效信号，从第一行开始，按顺序依次对各行进行扫描。根据列锁存器的数据确定该列是否接通，接通的列就在该行点亮。当一行的持续扫描时间结束后，下一行又以同样的方法进行显示。每行都扫描一遍后，又从第一行开始下一个周期的扫描。只要扫描周期的时间比人眼闪烁临界时间短，就感觉不出数据的更替，这是编写软件的重要思想步骤。

LED显示屏采用74HC595作为列驱动电路，该芯片具备以下功能：具有8bit的串入并出的移位寄存器和一个8bit输出锁存器,移位寄存器和输出锁存器的控制各自独立,因此当第一行数据锁存到行线上时，其内部同时通过移位寄存器组织第二行数据，这使得行数据准备与显示可以同时进行。对于列准备数据，它具有串入并出的移位功能,对于列显示数据具有并行锁存的功能。

2.3.2LED行扫描电路分析

行扫描电路选用74HC138译码器，但由于该芯片驱动能力有限，因此在它的输出端再接上8片4953(每片可以驱动两行)以增强行驱动能力。138译码器ABC3条信号线可产生8bit输出信号,每次选通一片4953即可对应其中一行，如果此时对应列锁存输出数据到线上,则该行二极管导通，显示数据。

本文LED双色板采用16线扫描方式，用ABCD4条扫描线结合2片74HC138产生16线扫描信号。

3LED显示屏对单片机控制系统的要求

对于一个可正常显示且不闪烁的LED显示屏，其正常刷新频率理论上至少不能少于50场/s。但实测表明只有大于55场/s(一场扫描时间大约18ms)时,人眼才不会感觉到闪烁。对于64×32LED来说,处理1B的时间为70.3?滋s,平均指令条数为Tb/1.5=70.3/1.5=47条。C8051F040晶振频率为22.1184MHz，时钟周期为0.045?滋s，C8051F04070%的指令执行周期为1~2个时钟周期，故平均指令执行时间为2×0.045?滋s=0.9?滋s，满足LED显示控制要求。

4C8051F040与LED硬件电路

本电路采用C8051F040的P2口和P3口的高3位控制LED显示，其中P2口的高4位连接138译码器的4根地址信号线(ABCD),分别是P2.7接A、P2.6接B、P2.5接C、P2.4接D、P2.3接G1、P2.2接G2、P2.1接CK、P2.0接ST、P3.7接EN、P3.6接R1、P3.5接R2。时钟显示电路选用PCF8563P芯片，采用I2C总线控制方式，SDA和SCL分别接P1.3、P1.2。温度电路采用18B20芯片，采用单总线控制方式，SDA接P0.3。

5C8051F040控制LED软件介绍

(1)功能介绍

这显主要介绍C8051F040控制LED分屏显示日期、时间和温度。按照图1所示的硬件连接，行扫描软件地址可分配为0x00、0x80、0x40、0xc0、0x20、0xa0、0x60、0xe0、0x10、0x20、0x90、0x50、0xd0、0x30、0xb0、0x70、0xf0,编写程序时将根据以上地址进行行扫描。

(2)软件流程

(3)C8051F040源程序

C8051F040的源程序如下。

(1)系统时钟配置

voidSYSCLK_Init(void)

{inti=0;

SFRPAGE=CONFIG_PAGE;

OSCXCN=0x67;

for(i=0;i<3000;i++);

//Wait1msforinitialization

while((OSCXCN&0x80)==0);

CLKSEL=0x01;

OSCICN=0x00;}

(2)系统端口配置

voidPORT_Init()

{SFRPAGE=CONFIG_PAGE;

//stSFRpagebeforewritingtoXBR0=0x04

//允许UART0、RX、TX连到2个端口引脚XBR0=00000100P1MDOUT=0xf0;//推挽输出

P2MDOUT=0xff;

P3MDOUT=0xff;

P4MDOUT=0x00;//漏极开漏输出

P4|=0xff;//写1禁止低端输出驱动器

P0MDOUT|=0x01;//使能TX0作为推挽输出

XBR2=0x42;

}

(4)PCF8563与C8051F040的连接

(5)PCF8563初始化流程

(6)DS18B20与C8051F040的连接

(7)DS18B20测温系统

本文主要介绍了LED显示的工作原理、硬件电路组成以及对单片机控制系统的要求等,利用C8051F040的特有优势实现对LED的有效控制，可以直接驱动LED，不需要在控制板上再加一级总线驱动器，节约系统资源。本文还给出了具体部分软件流程图和源程序代码，可根据硬件连接图连接后正常显示运行。本文在LED显示屏的应用中具有一定的参考和应用价值。

（编辑：daisy）