专利名称:由单片机实现的led显示屏点阵系统的制作方法
技术领域:
本实用新型涉及电子领域,尤其涉及一种由单片机实现的LED显示屏点阵系统。
背景技术:
目前LED显示屏的发展迅速,很多应用都采用模块化标准化,但LED显示屏的应用领域千变万化,比如应用在公共场合的LED显示屏往往需要实时地显示日期时间等信息。 但是,现有的LED显示屏点阵系统一般由FPGA芯片或者ARM芯片的高端处理器实现,成本较高,因而市场急需一种仅仅由廉价的单片机实现的LED显示屏点阵系统。中国实用新型专利号为“ZL200920316999. 5”,名称为“一种LED显示屏”的专利文件中公开了一种LED显示屏,包括单片机、电源电路、时钟电路、复位电路、驱动电路和 16*16LED点阵显示器。该LED显示屏中利用单片机的输出端与点阵显示器阳极驱动电路和阴极驱动电路分别连接,这样的连接方式驱动16*16LED点阵显示器时占用的I/O 口较多, 需要使用到多引脚的较昂贵的高端单片机,不利于节省成本。
实用新型内容本实用新型主要解决的技术问题是提供一种由单片机实现的LED显示屏点阵系统,采用廉价的单片机来驱动点阵显示器,显著节省成本。为解决上述技术问题,本实用新型采用的一个技术方案是提供一种由单片机实现的LED显示屏点阵系统,包括单片机模块、行选通驱动模块、多个列选通驱动模块和LED 点阵显示屏模块;所述单片机模块的第一组I/O 口与行选通驱动模块的输入端连接,行选通驱动模块的输出端与LED点阵显示屏模块的行驱动输入端连接;多个列选通驱动模块的输入端并联,并与所述单片机模块的第二组I/O 口连接,多个列选通驱动模块的输出端与 LED点阵显示屏模块的列驱动输入端分别连接;所述单片机模块还具有多个使能控制端, 每个列选通驱动模块均具有使能受控端,单片机模块的一个使能控制端与一个列选通驱动模块的受控端连接。其中,所述系统还包括日期时间信号采集模块,所述日期时间信号采集模块与所述单片机模块的第三组I/O 口连接。其中,所述系统还包括温度信号采集模块,所述温度信号采集模块与所述单片机模块的第四组I/O 口连接。其中,所述日期时间信号采集模块为DSU887控制芯片。其中,所述温度信号采集模块为DS18B20控制芯片。其中,所述行选通驱动模块为74LS138控制芯片,列选通驱动模块为74HC573控制
-H-· I I心片。本实用新型的有益效果是区别于现有技术的由单片机实现的LED显示屏点阵系统驱动LED点阵显示器时占用的I/O 口较多,需要使用到多引脚的较昂贵的高端单片机,不利于节省成本的缺陷,本实用新型采用行选通控制芯片和列选通驱动模块分别驱动LED点阵显示器,且可以使用多块列选通驱动模块接入到同一组I/O 口利用选通扫描的方式来实现I/O 口复用,这样能够显著降低I/O 口的数量,能够采用廉价的单片机来驱动点阵LED显示器,节省成本。
图1是本实用新型由单片机实现的LED显示屏点阵系统实施例的方框图;图2是本实用新型由单片机实现的LED显示屏点阵系统实施例的读写控制时序图;图3是本实用新型由单片机实现的LED显示屏点阵系统实施例的电路连接示意图。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果,以下结合实施方式并配合附图详予说明。请参阅图1,本实用新型的由单片机实现的LED显示屏点阵系统,包括单片机模块 10、行选通驱动模块11,列选通驱动模块12和LED点阵显示屏模块13 ;所述单片机模块10 的第一组I/O 口与行选通驱动模块11的输入端连接,行选通驱动模块11的输出端与LED 点阵显示屏模块13的行驱动输入端连接;多个列选通驱动模块12的输入端并联,并与所述单片机模块10的第二组I/O 口连接,多个列选通驱动模块12的输出端与LED点阵显示屏模块13的列驱动输入端分别连接;所述单片机模块10还具有多个使能控制端,每个列选通驱动模块12均具有使能受控端,单片机模块10的一个使能控制端与一个列选通驱动模块 12的受控端连接。本实用新型利用单片机模块10的使能控制端来实现单片机列驱动I/O 口的端口复用,即单片机的一组I/O 口可以驱动“I/O 口端子数*控制端数”个列驱动输入端子,这样节省I/O 口数量,降低成本。当然,利用使能控制端来实现单片机行驱动I/O端口的复用,是属于对本实用新型的等同替换,落入本实用新型的保护范围。区别于现有技术的由单片机实现的LED显示屏点阵系统驱动LED点阵显示器时占用的I/O 口较多,需要使用到多引脚的较昂贵的高端单片机,不利于节省成本的缺陷,本实用新型采用行选通控制芯片和列选通驱动模块12分别驱动LED点阵显示器,且可以使用多块列选通驱动模块12接入到同一组I/O 口利用选通扫描的方式来实现I/O 口复用,这样能够显著降低I/O 口的数量,能够采用廉价的单片机来驱动点阵显示器,节省成本。在一实施例中,所述系统还包括日期时间信号采集模块14,所述日期时间信号采集模块14与所述单片机模块10的第三组I/O 口连接。在一实施例中,所述系统还包括温度信号采集模块15,所述温度信号采集模块15 与所述单片机模块10的第四组I/O 口连接。在一实施例中,所述日期时间信号采集模块为DSU887控制芯片。在一实施例中,所述温度信号采集模块为DS18B20控制芯片。在一实施例中,所述行选通驱动模块11为74LS138控制芯片,列选通驱动模块12 为74HC573控制芯片。[0024]下面,以采用AT89S52单片机为控制核心、DSU887控制芯片为日期时间信号采集模块,DS18B20控制芯片为温度信号采集模块,74LS138控制芯片为行选通驱动模块11, 74HC573控制芯片为列选通驱动模块12为较优选的实施例来详述本实用新型的工作原理由单片机实现的LED显示屏点阵系统,包括硬件电路和软件设计两大模块,硬件设计以AT89S52单片机为核心,实用时钟芯片DSU887为显示屏提供精确的日期、时间信号,温度芯片DS18B20对显示屏工作所在环境的温度实时控制,LED点阵采用行选通列驱动的方式,行选通信号实用74LS138译码器实现各行的循环选通,列驱动则直接连接到单片机的I/O 口通过上拉电阻配合I/O 口上的信号有效的控制LED点阵,为了增加单片机接口的使用效率,使用多片锁存器74HC573以相同的方式连接到I/O 口(以两片74HC573为例, 将这两片74HC573芯片的D0-D7均连接到单单片机的P0~0-P0~7)通过选通扫描的方式实现单片机I/O 口的重复利用。AT89S52单片机有40个管脚,本实用新型一种由单片机实现的LED显示屏点阵系统采用直插式单片机,引脚分为两排每排20个引脚。其中包括4组I/O 口(Ρ(Γ0-Ρ(Γ7、 ΡΓ0-ΡΓ7、Ρ2~0-Ρ2~7、Ρ3~0-Ρ3~7)已经一些电源、中断、晶振借口,其I/O 口可以实现复用功能,使得单片机的使用功能不断增多。DS12887是一款实时时钟芯片,该芯片可以提供时间、日历、定时闹钟已经中断功能,该芯片可以自动切换到备用电源供电,即在工作的过程中由于电路故障等突发原因导致主电源无法供电,DS12887的备用电源提供其继续计时的能量,当主电源恢复供电时,该芯片向系统提供的时间并不会受到系统故障的不灵影响。此外该芯片还同时提供读操作和写操作,写操作可以对芯片中保存了的数据进行重新设置,增加了器件的灵活性。DS18B20作为一款稳定采集芯片其最大的优点在于它所采集的数据只需要一跟引线连接到单片机I/O 口,整个稳定采集过程中无需A/D以及D/A转换,而单片机只需要对其送来的信号以一定的时间间隔扫描显示即可,这样一来大大节约了单片机有限的I/O 口资源。74LS138和74HC573都具有选通功能,其中74LS138为3条线输入8条线输出,将 3条输入线接到单片机I/O 口就可以实现8路信号选通(当输入信号为000,001,010,011, 100,101,110,111,八种不同状态时分别选通8路输出线中的1路)74HC573就相当于一个开关同时控制八根线路的通道,而该开关就是其选通接口,当选通时74HC573的Q0-Q7等于 D0-D7,不选通时Q0-Q7保持上一组数据不受D0-D7的影响。参见图2及图3,本实施例中,首先实现时钟芯片DSU887与单片机的连接,将 DS12887的AD0-AD7连接到单片机的Ρ0~0-ρ(Γ7 口,_连接到单片机的P3~3、DS连接到
P3~7、R/W连接到Ρ3~6、斤连接到P3~4、AS连接到Ρ3~5。写数据过程如下当AS有高电
平变为低电平(位于AS的下降沿)获得地址,R/W的下降沿转换数据;当R/W的上升沿
沿来领时把数据写入读出的地址上;读数据过程如下当AS有高电平变为低电平(位于AS 的下降沿)获得芯片地址,DS的下降沿转换数据;当DS的上升沿沿来领时把地址上的数据读出。DS18B20的2号管脚接入到单片机Ρ2~2,当系统启动时DS18B20就会根据环境的温度情况将实时温度信号送入到Ρ2~2 口,在系统设置之初就给环境设置一个正常的工作温度范围,当有DS18B20传输过来的温度高于正常工作范围时系统就会中断并提示错误。74HC573作为锁存器有8位输入8为输出还有1为选通信号引脚,当选通是 74HC573的输出有输入决定且输出等于输入,当不被选通是输出保持不变跟输入没有任何关系。本实用新型中采用2片74HC573芯片,分别将两片74HC573芯片的选通引脚连接到 P2~0和P2~l。74HC573的输入D0-D7连接到单片机Pl 口 (D0-D7分别接到ΡΓ0-ΡΓ7), LED点阵行驱动则连接到74HC573的输出端Q0-Q7,这是需要显示的信号可以通过Pl 口根据74HC573的选通状况对每一行进行驱动。74LS138译码器3线输入8线输出,输入分别连接到P2~3、P2~4、P2~5,输出则连接到LED点阵的跟行上,以某74LS138的各行连接到LED点阵的第1行到第8行为例,P2~3、 P2~4、P2"5为000时选通第一行,为001时选通第二行,为010时选通三行,为011时选通地四行,为100时选通第五行,为101时选通第六行,为110时选题那个第七行,为111时选通第八行。依次对第一行至第八行进行扫描选通,LED点阵的面积比较大的话可以选用多片74LS138芯片,在进行行选通时选择第一行意味着所有74LS138芯片的第一行均被选通, 所以当第一行到第八行依次被选通以后LED点阵系统中所有的LED都有被点亮过了。以上所述仅为本实用新型的实施例,并非因此限制本实用新型的专利范围,凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
权利要求1.一种由单片机实现的LED显示屏点阵系统,其特征在于包括单片机模块、行选通驱动模块、多个列选通驱动模块和LED点阵显示屏模块;所述单片机模块的第一组I/O 口与行选通驱动模块的输入端连接,行选通驱动模块的输出端与LED点阵显示屏模块的行驱动输入端连接;多个列选通驱动模块的输入端并联,并与所述单片机模块的第二组I/O 口连接, 多个列选通驱动模块的输出端与LED点阵显示屏模块的列驱动输入端分别连接;所述单片机模块还具有多个使能控制端,每个列选通驱动模块均具有使能受控端,单片机模块的一个使能控制端与一个列选通驱动模块的受控端连接。
2.根据权利要求1所述的由单片机实现的LED显示屏点阵系统,其特征在于所述系统还包括日期时间信号采集模块,所述日期时间信号采集模块与所述单片机模块的第三组 I/O 口连接。
3.根据权利要求1所述的由单片机实现的LED显示屏点阵系统,其特征在于所述系统还包括温度信号采集模块,所述温度信号采集模块与所述单片机模块的第四组I/O 口连接。
4.根据权利要求2所述的由单片机实现的LED显示屏点阵系统,其特征在于所述日期时间信号采集模块为DSU887控制芯片。
5.根据权利要求3所述的由单片机实现的LED显示屏点阵系统,其特征在于所述温度信号采集模块为DS18B20控制芯片。
6.根据权利要求1 5任一项所述的由单片机实现的LED显示屏点阵系统,其特征在于所述行选通驱动模块为74LS138控制芯片,列选通驱动模块为74HC573控制芯片。
专利摘要本实用新型公开一种由单片机实现的LED显示屏点阵系统,所述系统包括单片机模块、行选通驱动模块、多个列选通驱动模块和LED点阵显示屏模块;单片机模块的第一组I/O口与行选通驱动模块的输入端连接,行选通驱动模块的输出端与LED点阵显示屏模块的行驱动输入端连接;多个列选通驱动模块的输入端并联,并与单片机模块的第二组I/O口连接,多个列选通驱动模块的输出端与LED点阵显示屏模块的列驱动输入端分别连接;单片机模块有多个使能控制端,每个列选通驱动模块有使能受控端,一个使能控制端与一个列选通驱动模块的受控端连接。本实用新型多块列选通驱动模块接入到同一组I/O口利用选通扫描的方式来实现I/O口复用,节省成本。
文档编号G09G3/14GK202042157SQ20112004635
公开日2011年11月16日 申请日期2011年2月23日 优先权日2011年2月23日
发明者康敏武, 张春旺, 林洺锋, 王伟 申请人:深圳市洲明科技股份有限公司