摘要：最近几年，信息化的发展已在各个领域都有一定的地位，而单片微型计算机以其体积较小而功能应用广泛使用较方便等良好的特点，而已经逐步涉足各行各业的实际使用中。而LED（Light Emitting Diode）由于其发光时效率较高并且使用周期较长，另外对室内外的环境影响适应能力较强，并且传播信息准确无误,故此在单片机的使用中发挥着举足轻重的作用，利用其能够将电能转化为可见光的特点而向人们传输着各种信息及其处理结果。因此，LED显示驱动电路对单片机系统的完善必不可少。
　　关键词：单片机；LED显示；驱动电路；广泛应用
　　中图分类号：TP391.43 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2012) 06-0000-02
　　单片机（Single-chip microcomputer）就是单片微型计算机，它是比较典型的嵌入式微控制器。单片机起初是用于工业的控制领域中，后来为了使更多的专业人士和学生以及爱好者更好的掌握单片机这种较为先进的技术，单片机开发板就应运而生了。
　　一、单片机的介绍
　　单片微型计算机是由芯片内部的专用处理器衍化发展而产生的。最早期的单片机只有8位单片机和4位单片机，其中最成功的要数是INTEL的8031单片机了，后来在8031的基础上研发了直到现在都还依然被广泛使用的MCS51系列单片机系统。后来，由于工业领域的进步已经不满足于8位单片机而出现了16位，但是由于其性价比不是很理想而未得到广泛的使用。九十年代以后由于电子产品的消耗逐渐提高，单片机的技术也相应的有了很大提高。伴随着INTELi960系列以及后来的ARM系列被广泛应用，32位单片机快速的代替了16位单片机的先进的地位而广泛的进入了主流市场。在32位单片机的广泛使用的影响和压力下传统的8位单片机在性能方面也有了质的飞跃，普遍比八十年代时的单片机提高了将近数百倍。单片机比芯片内部的专用处理器更适用于嵌入式系统中，所以广泛应用于手机和电话以及家用电器和电子玩具等诸多设备中。其实单片机还可以称作单片微控制器，因为它相当于一个微型的计算机，但是和真正的计算机相比，单片机缺少I/O等设备。单片机产生于二十世纪七十年代年，经历了SCM（单芯片微机）、MCU（微控制单元）、SoC（系统级芯片）三个阶段的发展，是有由运算器、控制器、存储器以及输入输出设备构成的。单片机的特点主要可以归纳为集成度较高、结构简单、可靠性高和处理功能强等。现今，常用的单片机主要有STC单片机（STC公司研发的基于8051内核的新一代增强型单片机，具有加密性好，抗干扰能力强等优点）、PIC单片机（由MICROCHIP公司研发的有较强的模拟接口的芯片，其他特点还有功耗低、体积小等）、EMC单片机（很大部分与PIC 8位单片机相互兼容的抗干扰性较差的单片机）和PHLIPIS 51LPC系列单片机、HOLTEK单片机等。而我国开始使用单片机是在二十世纪八十年代，到了二十世纪九十年代是单片机技术已经相当成熟。纵观单片机的发展历程，未来的单片机会向着功能、性能和速度越来越高而功耗越来越低的方向发展。
　　二、LED显示电路的概述
　　LED（发光二极管）全称 Light Emitting Diode，是一种可以将电能直接变化为可见光的半导体固体发光器件，LED是由Ⅲ-Ⅳ族的化合物，例如砷化镓、磷化镓、磷砷化镓等半导体物质制成而LED的核心就是PN结。其实利用半导体发光原理制成的LED诞生于1960年初，而在1964年就已出现了红色的发光二极管，随之黄色的发光二极管也相应问世。但是直到最近十几年蓝的发光二极管和绿色发光二极管才研究成功。日本Nichia公司于1996年成功的研发出了白色发光二极管。LED利用它特有的特点诸如省电并且响应速度较快，而被广泛应用于精密的照明领域，例如交通灯、信号灯等。而LED显示电路通常情况下采用80C51单片机，利用三组电容组成时钟振荡电路，而通常情况下80C51单片机并行口的输出驱动电流会较大，所以为保证LED灯有足够的亮度，LED数码管必须采用亮度较高的器件。其实LED显示电路还可以采用其他C51系列的单片机，LED显示电路一般采用动态显示方式，由74LS248译码芯片（为了节省I/O资源）以及74LS138译码器共同组成。常用的LED显示驱动电路有并行译码方式、串并行转换方式和显示驱动接口芯片方式等。
　　三、基于单片机的LED显示终端设计
　　上述已经提及了常用的LED显示驱动电路的几种方式（并行译码方式、串并行转换方式和显示驱动接口芯片方式），以下对这几种方式将逐一介绍。
　　第一：并行译码方式
　　例如右图中的LED显示电路中的单片机为单片机89C2051，图中的P1.0～P1.3将并行将4位BCD码数据进行输出。经过7段LED显示驱动电路CD4511的译码后而驱动LED进行显示。并行译码方式虽然简捷便利，但是所用单片机的口线较密集，故此利用率较差，因而不太被广泛使用。
　　第二：串并行转换方式
　　左图中的LED显示电路中的单片机为单片机89C2051，其串口驱动数码管的LED显示电路，该显示电路的串口在方式0，74LS164是一个8位串入并出的移位寄存器，其职能是将收集RXD输出的串行数据并将其转换为并行信号。与并行译码方式相比之下，串并行转换方式将所使用的单片机的口线一定程度上减少了许多，除此之外除了可以让LED数码管显示BCD码还可以让其显示其他字符，但是比较局限的是，若要想使其显示位数较多时，仍然需要使用较多口线。
　　通过上述介绍的几种常用的LED显示驱动电路进行全方面对比，并行译码方式电路最简单，但是资源的利用率较差，并行转换方式在小型系统中由于资源利用率较少而有很强的优势。
　　四、单片机的LED显示应用前景
　　LED大屏幕基本显示模块的设计
　　（一）基本显示模块的构成
　　大屏幕必须能显示汉字。通常一个汉字的点阵单元数是8×8的倍数，比如16×16、24×24、32×32等，因而一个汉字至少需要4片8×8点阵单元。为了组装方便，以4个汉字为一个显示单位作成一个线路板。4个汉字需要16片8×8点阵单元，对应需要16片MAX7219驱动。根据上面的分析，多片MAX7219不能采用级联的方法，须采用片选的方法，因而也就需要16条片选线。采用1片74LSl54译码，正好译出16条线作为16片MAX7219的片选信号。至此，一个基本的显示模块需要16片8×8点阵单元、16片MAX7219驱动器和1片74HCl54译码器，组成一个4个汉字的基本显示模块。当需要更大的显示面积时，只需要增加基本显示模块即可。
　　（二）基本模块的级联
　　由于所用的MAX7219都只并接在串行总线上，所以在设计基本显示模块线路板时，对串行总线设计一个入口和一个出口。级联时，两个基本显示模块用两根电线连接起来即可。再来考虑74HCl54的级联。由于每个基本显示模块上都有一片74HCl54，多个基本显示模块上的74HCl54必须能区别开来。当级联模块数目较多时，必须考虑总线的驱动。因此，在每个基本显示输入口，再增加一片总线驱动器74HC244。至此，一个基本的显示模块就完全做好了，而对外的连线只有2根串行总线、4根译码数据输入线及1根译码使能控制线，而6根总线是相互级联的，只有一根译码使能控制线须单独连接。这种设计是模块化设计，根据用户的需要扩展起来非常方便；而且，每个基本显示模块都是自刷新的，单片机一旦送完显示数据，就不需要再管刷新的事了。
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