DIYLED点阵显示系统.docx
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DIYLED点阵显示系统
DIYLED点阵显示系统
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。
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。
整体方案与硬件电路设计
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。
图1 LED点阵单元结构示意图
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。
图2 8个点阵单元的级联
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。
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。
图5是AT89S52单片机最小系统电路。
图3 行驱动电路
图4 译码器扫描电路
图5 单片机电路
硬件制作
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。
1.元器件选择
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）：
表1 LG12088BH型点阵单元的引脚排列（仅供参考）
行（从上到下依次为）
行1
行2
行3
行4
行5
行6
行7
行8
引脚号
9
14
8
12
1
7
2
5
列（从左到右依次为）
列1
列2
列3
列4
列5
列6
列7
列8
引脚号
13
3
4
10
6
11
15
16
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。
2.硬件制作图解
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。
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）。
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）。
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