书写式LED点阵显示屏的设计

2 电路设计
基于上述原理分析，各部分电路设计如下。
2．1 微控制器单元设计
单片机应用简单，软件编程灵活，因而采用单片机作为系统的控制器，具体选用MCS-51系列AT89S52作为本系统的核心器件。AT89S52指令执行速度达到1MIPS，平均指令执行时间在1～2 μs，能够满足本系统的应用需要。同时，该型号单片机具有功能强大的位操作指令，采用Flash工艺制作，具有ISP线上编程功能，大大方便系统的调试，程序的存储空间达8kB，I／O口均可按位寻址为设计任务打下基础。微控制器单元包括单片机、晶振电路、复位电路。复位电路由RC充电网络构成，选用10μF极性电容和1kΩ电阻，开机上电时在电容负极性端产生至少2
个机器周期的高电平输入RST完成复位。为了定时准确，晶振电路选12MHz，可产生精确到μs级的时隙，方便定时操作。另外，本系统通过I ／O口驱动按键用于清屏操作。
2．2 X／Y轴扫描逻辑单元
通常LED点阵显示屏采用74LS595进行扫描驱动，每片可驱动8列，驱动32列需要4片，同时每列数据串行输入，逻辑电路移位造成速度过低。因此，本设计中采用4片74LS373锁存器对LED点阵X轴方向进行列扫描，将LED点阵显示屏作为外部RAM驱动，以MOVX指令对总线操作一次完成一列扫描，指令执行占用2个机器周期，对于12MHz晶振，在2 μs刷新一次列扫描数据，可保证每点点亮48 μs，达到书写流畅的要求。本设计中将74LS373的锁存控制端EA和LE轮流锁存来使各4个8位LED点亮或熄灭。
采用2片4-16译码器74LS154对LED点阵在Y轴方向进行行扫描。对两片74LS154轮流输入控制信号来实现对每一行的轮流显示控制，可大大简化控制难度，提高扫描速度。由于所选用的LED最大电流为10mA，而74LS154最大灌电流为14mA，正常工作下全屏显示需要同时输入32个LED的电流，因此设计中以74LS154控制三级管8550的通断来泄流，三极管8550集电极电流可达到100mA，以其发射极接LED的阴极。