高效驱动12.1英寸LED点阵屏

LED（Light Emitting Diode）为发光二极管的简称，是一种能将电能转换成光能的器件，当电流通过的时候可以产生可视的光。每个LED点阵显示模块由16个8×8点阵LED组成，可以同时显示4个16×16点阵汉字。本章实例中采用红色共阳极高亮8×8点阵LED，其外观及引脚图如图12-1所示。

图12-1 8×8点阵LED外观及引脚

图12-1a为正面显示图，图12-1b为背面引脚图，共16个引脚，0～7为阳极引脚，分别对应LED点阵从上到下的8行，A～H为阴极引脚，分别对应从左到右的8列。只要其对应的行、列顺向偏压，即可使相应LED发亮。例如，想使最左上角LED点亮，则0脚接高电平，A脚接低电平即可。

LED显示器常用的工作方式有静态显示方式和动态显示方式。所谓静态显示，就是当显示器显示一个字符时，相应的发光二极管始终保持导通或截止，在显示的这个过程中，其状态是静止不变的，直到一个字符显示完毕，将要显示下一个字符时其状态才改变。而动态显示方式则不同，它在显示每一个字符的过程中，都是一位一位的轮流点亮要显示的各个位，这样反复循环。动态显示方式利用了人眼的视觉暂留性质。由于8×8点阵LED管脚设计的上述特点，使得要同时显示16（16×64点阵）行只能采用动态显示方式。利用串入并出移位寄存器将单片机串行数据转为并行输出，每隔很短一段时间一次扫描一行来进行显示。LED显示驱动原理图如图12-2所示。

图12-2 LED显示驱动原理图

电路中使用到了TPIC6B595和74HC595两种器件，分别用于将单片机传来的行扫描串行数据和行显示串行数据转换成并行输出，行扫描串行数据用来控制某一时刻应该点亮哪一行，行显示串行数据则是该行要显示的点阵数据。其工作原理是为在某一时刻选中一行，然后向74HC595输入该行要显示的点阵数据，从而点亮该行。在点亮很短一段时间（扫描16行时每行时间小于1ms）后熄灭该行，再选中下一行，同样输入显示数据并点亮，依此类推。当最后一行点亮后，回到第一行，如此循环，只要屏幕刷新率大于60Hz，人就会感觉是所有行都同时点亮了。(www.xing528.com)

TPIC6B595是TI公司推出的一种带功率驱动的8位移位寄存器芯片，该器件包括一个8位的串入、并出移位寄存器。TPIC6B595除具有移位寄存器595系列的逻辑功能外，其最大的特点是驱动功率大，可直接用做LED的驱动。

TPIC6B595器件的管脚如图12-3所示，其工作原理为在13脚串行移位寄存器时钟（SRCK）的上升沿作用下，串行输入数据从3脚（SERIN）输入到内部8位移位寄存器，再由12脚寄存器时钟（RCK）控制并行输出。当需要输出时控制9脚（/G）为高电平，这时8位并行输出数据就分别被送到8个DMOS管的栅极，即芯片DRAIN0～DRAIN7脚，由于这些MOS管是D沟道的，它的导通电阻只有50Ω，可以提供最大500mA的连续输入工作电流。因此，可用它直接驱动点阵LED。

图12-3 TPIC6B595引脚图

图12-2中的第一个TPIC6B595芯片的SEROUT脚与第二个芯片的SERIN脚相连，这样，前一个芯片移出的串行数据就会移入下一个芯片。在25℃的温度下，每一输出端的电流限制在500mA，电流的限制值随着结温的升高而降低以实现对器件的附加保护。

74HC595也是一个8位的串入、并出移位寄存器，串行数据在SCK时钟的上升沿进入存储寄存器中。74HC595功能和TPIC6B595相同，只是不带功率驱动。由于TPIC6B595每个并行输出管脚需要点亮一行最多64个LED，所以需要带功率驱动，而74HC595每个输出管脚一次只需要点亮1个LED，所以可以不用功率驱动。