LED矩陣顯示器可以顯示文本、圖形、動(dòng)畫，具有很高的靈活性，你可以在顯示地鐵、公路或街邊廣告牌上看到它們。下面英銳恩單片機(jī)開發(fā)工程師們分享了使用PIC單片機(jī)制作的LED矩陣顯示器，該LED矩陣顯示器為8行40列排列的320個(gè)LED，使用的單片機(jī)為PIC16F1847單片機(jī)，它通過(guò)串行端口（或使用USB-UART接口的USB）從PC接收數(shù)據(jù)，并借助五個(gè)74HC595移位寄存器在LED矩陣上顯示。

一、基于PIC單片機(jī)的LED矩陣顯示器原理及電路圖

在本方案中，五個(gè)8×8方形LED顯示模塊以線性方式排列，以構(gòu)建一個(gè)8行X 40列的顯示矩陣。我在該方案中使用的LED顯示模塊是Futurlec的NFM-12883AS。它們是共行陰極型，這意味著每行中所有LED的陰極都相互連接。因此，每行引腳應(yīng)從該行中的八個(gè)LED吸收電流。所有5個(gè)模塊的相似行引腳進(jìn)一步連接在一起，并饋送到ULN2803 IC的輸出接收器，該IC由8個(gè)達(dá)林頓陣列組成?，F(xiàn)在，ULN2803的每個(gè)輸出引腳都是該特定行中40個(gè)（= 8×5）LED的接收器。由于ULN2803可以每個(gè)引腳吸收高達(dá)500 mA的電流，因此每個(gè)LED的電流被限制為500/40 = 12.5 mA。

LED的陽(yáng)極端子可通過(guò)列引腳訪問(wèn)，由于用的是行掃描技術(shù)，所以每個(gè)列引腳只需要為一個(gè)LED提供電流，也就是說(shuō)一次在該列中只有一行處于活動(dòng)狀態(tài)。這些列由40位串行并行并行輸出的輸出驅(qū)動(dòng)，該輸出是通過(guò)級(jí)聯(lián)五個(gè)74HC595 IC來(lái)構(gòu)建的。74HC595器件是一個(gè)8位串行輸入和并行/串行輸出移位寄存器，串行輸出功能允許級(jí)聯(lián)多個(gè)74HC595器件。從工程學(xué)的角度來(lái)看，74HC595可能不是列驅(qū)動(dòng)器的理想選擇，因?yàn)樗鼈儾⒉淮蛩銥長(zhǎng)ED提供電流。但是過(guò)去的一些實(shí)驗(yàn)表明，它們可以驅(qū)動(dòng)LED合理地點(diǎn)亮，因此可以用作此類LED矩陣顯示器方案中的列驅(qū)動(dòng)器。

在方案中使用的單片機(jī)是增強(qiáng)型中檔8位PIC系列的PIC16F1847。它使用內(nèi)部時(shí)鐘源（啟用PLL）以32 MHz運(yùn)行。PORTB通過(guò)ULN2803達(dá)林頓對(duì)陣列為各個(gè)行（陰極）提供接地路徑，而RA0，RA1和RA2引腳用于控制級(jí)聯(lián)移位寄存器的Data，SH_CP和ST_CP線。PIC16F1847的引腳8和7是UART通信的默認(rèn)引腳。他們進(jìn)入U(xiǎn)SB-UART模塊與PC進(jìn)行串行通信。PC上運(yùn)行的串行終端程序可用于將字符數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機(jī)，單片機(jī)將接收到的信息保存到其內(nèi)部EEPROM中。

二、本方案使用的單片機(jī)開發(fā)軟件

這個(gè)方案的固件是使用mikroC Pro for PIC編譯器開發(fā)的。該程序使用8×5字節(jié)（= 320位）的數(shù)組（Buffer [8][5]）存儲(chǔ)顯示像素信息，每一位對(duì)應(yīng)一個(gè)LED。用戶可以使用串行終端程序?qū)⑾腜C發(fā)送到顯示板。我在Windows上使用Termite 2.9程序。發(fā)送的信息將保存到PIC的內(nèi)部EEPROM中。前兩個(gè)EEPROM位置保留用于數(shù)據(jù)輸入標(biāo)志和消息中的字符數(shù)。以下步驟詳細(xì)描述了該方案的固件如何運(yùn)行：

1.電源打開。PIC單片機(jī)初始化端口，并監(jiān)聽其串行端口。它會(huì)顯示一條消息“你準(zhǔn)備好輸入了嗎？Y/N到串行端口，并且該消息顯示在PC串行終端應(yīng)用程序窗口中。用戶有3秒的時(shí)間發(fā)送字符“Y”。否則，單片機(jī)會(huì)繼續(xù)并顯示預(yù)存儲(chǔ)的消息。從右向左滾動(dòng)顯示該消息。單片機(jī)和PC之間的串行通信速度為115200 bps。

2.如果用戶發(fā)送“ Y”，則單片機(jī)等待輸入數(shù)據(jù)。單片機(jī)讀取傳入的字節(jié)，直到接收到“?！保@表示PC發(fā)送的最后一個(gè)字符字節(jié)。然后，單片機(jī)將1寫入EEPROM位置0x00，并保存在EEPROM位置0x01接收的字節(jié)數(shù)。接收到的字符從0x02開始順序保存到EEPROM順序位置。

3.接下來(lái)，單片機(jī)將字符數(shù)據(jù)從EEPROM加載到RAM中，并從右向左滾動(dòng)顯示在LED矩陣上。每個(gè)字符都映射到其圖形字體，該圖形字體作為靜態(tài)數(shù)組保存在程序存儲(chǔ)器中。

三、源代碼附件

LED矩陣顯示器方案源代碼.zip

以上就是英銳恩單片機(jī)開發(fā)工程師分享的使用PIC單片機(jī)制作LED矩陣顯示器的方法。英銳恩專注單片機(jī)應(yīng)用方案設(shè)計(jì)與開發(fā)，提供8位單片機(jī)、16位單片機(jī)、32位單片機(jī)。