高速SoC在双基色LED屏中的应用

发布时间:2022-04-16 17:31:22 来源:亚盈app下载网址 作者:亚盈体育平台手机app

  型MCU,具有64个数字I/O 引脚,片内集成了1个CAN2.0B控制器。其主要特性有: (1)高速流水线)全速非侵入式的在系统调试接口(片内) 64 KB(C8051F040/1/2/3/4/5)可在系统编程的Flash存储器,(4K+256)B的片内RAM,寻址空间为64 KB的外部数据存储器接口和硬件实现的SPI、SMBus/I2C和两个UART串行通信接口,片内集成看门狗定时器和VDD监视器和温度传感器,具有时钟振荡器的C8051F04x系列器件,是真正能独立工作的片上系统。所有模拟和数字外设均可由用户固件使能/禁止和配置。Flash存储器还具有在系统重新编程能力,可用于非易失性数据存储,并允许现场更新8051固件。每个MCU都可在工业温度范围(-45℃~+85℃)工作, 工作电压为2.7 V~3.6 V。端口I/O、RST和JTAG 引脚都允许5 V 的输入信号电压。

  当向LED器件施加正向电压时,流过的电流使其发光。因此,LED的驱动问题就转化为如何使PN结处于正向偏置的问题。为了控制它的发光强度,还要解决其正向电流的调节问题。驱动方法分为直流驱动、恒流驱动和脉冲驱动。

  直流驱动是最简单的驱动方法。LED的工作点由电源电压、串联电阻和LED器件的伏安特性共同决定。这种驱动方式适合LED器件较少、发光强度恒定的情况。

  LED器件的正向特性较陡,加上器件的分散性,使得在同样电源电压和同样限流电阻的情况下,各器件的正向电流并不相同,从而引起发光强度的差异。若对LED器件进行恒流驱动,只要恒流值相同,发光强度就比较接近。晶体管的输出特性具有恒流特性,因此可用晶体管驱动LED。

  利用人眼的视觉惰性,采用LED器件重复通断电的方式使之点亮,就是脉冲驱动方式。脉冲驱动主要应用于扫描驱动和占空比驱动两个方面。扫描驱动主要目的是节约驱动,简化电路。占空比控制的目的是调节器件的发光强度,用于图像显示中的灰度控制。在实际应用中往往是两方面组合在一起使用。

  目前普遍采用的是串行控制驱动方式,就是将显示的数据通过串行方式送入点驱动电路,多采用4953+74HC595作为驱动。

  256 B双色LED屏主要由32块8×8 LED模块、32片74HC595、8片4953、2片74HC245和2片74HC138组成。LED屏按其电路分为接口电路、驱动电路、译码电路和列数据电路。现对接口电路数据线作介绍。

  CK:74HC595串行数据移位信号,上升沿将数据存入驱动模块中的串行寄存器;

  ST:74HC595数据锁存信号,上升沿将串行数据存入并行数据寄存器,同时屏体显示更新;

  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8 bit的串入并出的移位寄存器和一个8 bit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。

  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ABC 3条信号线 bit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。

  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18 ms)时,人眼才不会感觉到闪烁。对于64×32 LED来说,处理1 B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22.118 4 MHz,时钟周期为0.045 ?滋s,C8051F040 70%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。

  C8051F040控制LED的主程序流程图如图2所示,显示程序流程图如图3所示。

  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。

400-677-3888