【玩轉單片機系列001】 08接口雙色LED顯示屏驅動方式探索

　　前些日子，從淘寶上購得一塊08接口的雙色LED顯示屏（打算作個音樂頻譜顯示器），搗鼓了好幾天，終於搞清楚了其控制原理，在這裏作個總結，算是備忘吧。

 

1.LED顯示屏的掃描方式

　　LED顯示屏的掃描方式有靜態、1/二、1/四、1/八、1/16幾種。

這些掃描方式具體是什麼意思呢？咱們以1/16掃描方式爲例來講明。由於LED顯示屏是逐行刷新顯示的，因此在任意時刻咱們只能控制其任意一行的顯示，每次刷新顯示一行，16行爲一個掃描週期，這就是1/16掃描方式。固然了，一個掃描週期的時間必需要小於人眼視覺暫留的時間（約0.05秒到0.2秒），不然，人眼會觀察到LED顯示屏所呈現的畫面出現閃爍。

 

2.LED顯示屏的接口形式

　　LED顯示屏的接口形式有04接口、08接口、12接口幾種，這裏只介紹08接口。

　　08接口的管腳定義如圖1所示。

圖1 08接口管腳定義

　　其中，管腳LA、LB、LC、LD表示行信號；管腳R1、R2、G1、G2表示列信號；管腳EN表示使能信號；管腳SCK表示時鐘信號；管腳STB表示鎖存信號；管腳GND表示接地。

　　那麼，管腳LA、LB、LC、LD是如何來控制行信號，從而實現1/16掃描方式的。其實很簡單，這是經過兩個3-8譯碼器74HC138芯片來實現，經過這兩個芯片能夠實現以下的功能：

　　當管腳LD、LC、LB、LA的輸出分別爲0000時，LED顯示屏的第一行被選中；

　　當管腳LD、LC、LB、LA的輸出分別爲0001時，LED顯示屏的第二行被選中；

　　當管腳LD、LC、LB、LA的輸出分別爲0010時，LED顯示屏的第三行被選中；

　　......

　　當管腳LD、LC、LB、LA的輸出分別爲1111時，LED顯示屏的第十六行被選中。

　　如今，咱們已經知道如何經過08接口的四個行信號LA、LB、LC、LD來控制LED顯示屏的每一行了。將08接口的四個列信號都接地，循環給四個行信號輸入0000到1111，就能夠點亮整個LED顯示屏了。

　　可是要在LED顯示屏上顯示出漢字或是圖形，僅僅對行信號進行控制是遠遠不夠的，咱們還須要對列信號進行控制。

 

3.LED顯示屏的列驅動

　　LED顯示屏的列驅動使用了74HC595芯片，該芯片具備8位串行輸入、8位串行/並行輸出，8位鎖存功能。

　　對於64*32的LED顯示屏來講，由於其總共有64列，因此經過對8個74HC595芯片進行級聯，便可將其擴展爲64位串行輸入，64位並行輸出，從而實現對64列信號進行控制。

　　08接口中的管腳R1、R2、G1、G2就是用來輸入64位串行數據的。其中，R1、G1分別用來控制上半屏（16行）的紅、綠信號；R2、G2分別用來控制下半屏（16行）的紅綠信號。所以，對於64*32的雙色LED顯示屏來講，總共須要使用32個74HC595芯片。

　　顯然，當紅綠信號同時使能時（列信號低電平使能），就能夠控制LED顯示屏顯示出黃色來了。

　　如今，咱們已經知道LED顯示屏的列驅動原理，下一步就能夠編寫程序，讓LED顯示屏顯示出任意咱們想要的漢字或圖形了。

 

4.示例程序

　　瞭解了LED顯示屏的驅動原理以後，編寫單片機程序，利用08接口對其進行控制是很容易的。

　　程序的大體流程應該是這樣的：

　　（1）初始化單片機的GPIO引腳。

　　（2）設置08接口的使能信號EN。

　　（3）利用行信號選中第1行，移位串行輸入第1行的列信號數據，鎖存列信號，並行輸出顯示。

　　（4）利用行信號選中第2行，移位串行輸入第2行的列信號數據，鎖存列信號，並行輸出顯示。

　　（5）依次遍歷，直到第32行，並行輸出顯示爲止。

　　（6）循環進行3-5的過程。

　　以下的代碼示例了整個程序流程。

 1 void main(void)
 2 {
 3     int rowNumber = 0;                   //行序號
 4     int columnNumber = 0;                //列序號
 5 
 6     InitGPIO();                          //初始化單片機的GPIO引腳    
 7     LED_OE = 1;                          //使能信號
 8 
 9     while(1)                             //循環刷新顯示
10     {        
11         for(rowNumber=0; rowNumber<16; rowNumber++)                   //寫入上半屏的顯示內容
12         {
13               SetRowLight(rowNumber);                                 //行信號選擇
14 
15             for(columnNumber=0; columnNumber<8; columnNumber++)       //寫入列信號數據
16             {
17                 Write1ByteToFirstHalfScreen(FirstHalfScreenArray[rowNumber][columnNumber], 0xFF);
18             }
19 
20             LED_STB = 0;                                              //鎖存列信號
21             LED_STB = 1;
22         }
23             
24         for(rowNumber=0; rowNumber<16; rowNumber++)                   //寫入下半屏的顯示內容
25         {
26               SetRowLight(rowNumber);                                 //行信號選擇
27                                                                     
28             for(columnNumber=0; columnNumber<8; columnNumber++)       //寫入列信號數據
29             {
30                 Write1ByteToLowerHalfScreen(0xFF, LowerHalfScreenArray[rowNumber][columnNumber]);    
31             }
32                                                                    
33             LED_STB = 0;                                              //鎖存列信號
34             LED_STB = 1;
35         }                
36     }
37 }

　　其中，函數SetRowLight()用於控制行信號的選擇；函數Write1ByteToFirstHalfScreen()用於向上半屏寫入列信號數據；函數Write1ByteToLowerHalfScreen()用於向下半屏寫入列信號數據，二維數組FirstHalfScreenArray[16][8]和LowerHalfScreenArray[16][8]分別用於存儲列信號數據，該數據能夠經過漢字圖形取模軟件獲得。

　　例如，向二維數組FirstHalfScreenArray[16][8]和LowerHalfScreenArray[16][8]中分別放入個人郵箱「menlsh@163.com」的ASCII數據碼，就能夠獲得如圖2所示的顯示效果了。

圖2 LED顯示屏顯示效果示例