依次对各行进行扫描(把该行与电源的一端接通)。另一方面，根据各列锁存的数据，确定相应的列驱动器是否将该列与电源的另一端接通。接通的列，就在该行该列燃亮相应的LED；未接通的列所对应的LED熄灭。当一行的扫描持续时间结束后，该行燃亮的LED也就熄灭；下一行又以同样的方法进行显示。全部各行都扫过一遍之后(一个扫描周期)，又从第一行开始下一个周期的扫描。只要一个扫描轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就不容易感觉出闪烁现象，就能看到显示屏上稳定的图形了。而且动态扫描方式功耗低，硬件成本低，每个LED都不是连续工作，因而还有利于延长LED的使用寿命。
2．3．2 数据传输方案
采用扫描方式进行显示时，显示数据通常存储在单片机的存储器中，按8位一个字节的形式顺序排放。显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去，这就存在一个显示数据传输方式的问题。从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并行方式或串行方式。显然，采用并行方式时，从控制电路到列驱动器的线路数量大，相应的硬件数目多。当列数很多时，并行传输的方案是不可取的。
采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。但是，串行传输过程较长，数据要经过并行到串行和串行到并行两次变换。首先，单片机从存储器中读出的8位并行数据要通过并串变换，按顺序一位一位地输出给列驱动器。与此同时，列驱动器中每一列都把当前数据传向后一列，并从前一列接收新数据，一直到全部列数据都传输完为止。只有当一行的各列数据都已传输到位之后，这一行的各列才能并行地进行显示。这样，对于一行的显示过程就可以分解列数据准备（传输）和列数据显示两个部分。对于串行传输方式来说，列数据准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下，留给行显示的时间就太少了，以至影响到LED的亮度。
解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的方法。即在显示本行各列数据的同时，准备下一行的列数据。为了达到重叠处理的目的，列数据的显示就需要具有锁存功能。
经过上述分析，可以归纳出列驱动器电路应具备的主要功能。对于列数据准备来说，它应能实现串入并出的移位功能；对于列数据显示来说，应具有并行锁存的功能。这样，本行已准备好的数据打入并行锁存器进行显示时，串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。图2-1为显示屏电路实现的结构框图。
列驱动器 单片机 电源 行驱动器 LED显示点阵 4 图2-1 显示屏电路框图
第三章 关键电路设计
由于图文屏的控制电路采用单片机方案，控制功能的实现应在硬件和软件两方
面进行折中。单片机及相应软件，主要负责存储（或生成）显示数据、安排控制信号的定时与顺序等。但是单片机的接口数量少，驱动能力不强，必须扩展一定的硬件电路，才能满足显示屏的需要。系统硬件部分电路大致上可以分成稳压电源、单片机系统及外围电路、列驱动器电路、行驱动器电路和LED显示屏电路五部分。
3．1 电源设计
稳压电源的功能是把来自电网的220V交流电压转变为所需的、稳定的直流电压。它由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图3-1所示：
+ 电 源 + 整 流 + 滤 波 + 稳 压 + u1 u2 u3 uI U0 _ 变压器 _ 电 路 _ 电 路 _ 电 路 _
（a）稳压电源的组成框图
u1 u2 u3 uI U0 0 t 0 t 0 t 0 t 0 t
（b）整流与稳压过程 图3-1 稳压电源的组成框图及整流与稳压过程 根据要求所确定的稳压电源的电路形式如图3-2所示。图中变压器T将来自电网的220V交流电压变换为整流电路所需要的7.5V交流电压，再经整流电桥（4个二极管）D1将交流电压变换成脉动的直流电压，随后电解电容器C1将脉动直流电压中的大部分纹波加以滤除，以得到较为平滑的直流电压。为了得到改善的纹波电压，再将直流电压通过电容C2，然后经集成稳压器IC1稳压，在输出端得到稳定的5V直流电压。这时，在输出端接上电容C3，用以滤除输出端的高频信号，改善负
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载的瞬态响应，最后即可得到所需的、稳定的直流电压。电路最后接入的发光二极管用做电源指示灯。
IC178051VCCVout31GND2VinS+_SW R1100ΩT4D12C11000uC2104C3104220V～7.5VBRIDGED23LED 图3-2 电源电路图 3．2 单片机系统及外围电路
3．2．1 单片机的选择
单片机采用89C51或其兼容系列的芯片进行控制，它负责控制整个电路以及相
应的程序的运行、以及给屏体电路部分发送命令。这里我们选择了内含4K字节Flash的AT89C51，因为我们只需要显示特定的图形和文字，无需庞大的字库，因此4K Flash已经可以满足字库储存的需求，不需要扩展外存储器。
3．2．2 AT89C51芯片介绍
AT89C51
AT89C51是美国ATMEL公司生产的8位Flash ROM单片机。其最突出的优点是片内ROM为Flash ROM，可擦写1000次以上，应用并不复杂的通用ROM写入器就能方便的擦写，读取也很方便，价格低廉，具有在片程序ROM二级保密系统。因此可灵活应用于各种控制领域。AT89C51包含以下一些功能部件：
（1）一个8位CPU ；
（2）一个片内振荡器和时钟电路； （3）4KB Flash ROM ； （4）128B 内RAM；
（5）可寻址64KB的外ROM和外RAM控制电路； （6）两个16位定时/计数器； （7）21个特殊功能寄存器 ； （8）4个8位并行I/O口；
（9）一个可编程全双工串行口 ；
（10）5个中断源，可设置成2个优先级。
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AT89C51单片机一般采用双列直插DIP封装，共40个引脚，图3-3为其引脚排列图。40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制各I/O引脚。
一． 电源
Vcc——芯片电源，接+5V；GND——接地端。 二． 时钟
XTAL1、XTAL2——晶体振荡电路反相输入端和输出端。
U1
140P1.0VCC 239P1.1P0.0 338P1.2P0.1437 P1.3P0.2536P1.4P0.3 635P1.5P0.4734 P1.6P0.5833AT89C51P0.6P1.7 932RST/VPDP0.71031 P3.0/RxDEA/Vpp1130P3.1/TxDALE/PROG 1229P3.2/INT0PSEN1328 P3.3/INT1P2.71427P3.4/T0P2.6 1526P3.5/T1P2.51625 P3.6/WRP2.41724P3.7/RDP2.3 1823XTAL2P2.21922 XTAL1P2.12021GNDP2.0
图3-3 AT89C51引脚图
三． 控制线
控制线共有4根，其中3根是复用线。所谓复用线是指具有两种功能，正常使用时是一种功能，在某种条件下是另一种功能。
1．ALE/PROG——地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲。
（1）ALE功能：用来锁存P0口送出的低八位地址。
AT89C51在并行扩展外存储器时，P0口用于分时传送低8位地址和数据信号，且均为二进制数。当ALE信号有效时，P0口传送的是低8位地址信号；ALE信号无效时，P0口传送的是低8位地址信号。在ALE信号的下降沿，锁定P0口传送的内容，即低8位地址信号。
需要指出的是，当CPU不执行访问外RAM指令，ALE以时钟振荡频率1/6的固定频率输出，因此ALE信号也可作为外部芯片CLK时钟或其他需要。但是，当CPU执行MOVX指令时，ALE将跳过一个ALE脉冲。
（2）PROG功能：片内EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。
2．PSEN ——外ROM读选通信号。
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PSEN可作为外ROM89C51读外ROM时，每个机器周期内PSEN两次有效输出。
芯片输出允许OE的选通信号。在读内ROM或读外RAM时，PSEN无效。 3．RST/VPD——复位/备用电源。
（1）正常工作时，RST端为复位信号输入端，只要在该引脚上连续保持两个机器周期以上高电平，AT89C51芯片即实现复位操作，复位后一切从头开始，CPU从0000H开始执行指令。
（2）VPD功能：在VCC掉电情况下，该引脚可接上备用电源，由VPD向片内RAM供电，以保持片内RAM中的数据不丢失。
4．EA/VPP——内外ROM选择/片内EPROM编程电源。
（1）EA功能：正常工作时，EA为内外ROM选择端。AT89C51单片机ROM寻址范围为64KB，其中4KB在片内，60KB在片外。当EA保持高电平时，先访问内ROM，但当PC值超过4KB时，将自动转向执行外ROM中的程序。当EA保持低电平时，则只访问外ROM，不管芯片内有否内ROM。
（2）VPP功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚用于施加编程电源。
四． I/O引脚
AT89C51有P0、P1、P2、P3 4个8位并行I/O端口，共32个引脚。
P0口是一组8位漏级开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能以吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写1时，又可作高阻抗输入端用。在访问外部程序和数据存储器时，它是分时多路转换的地址（低8位）/数据总线，在访问期间激活了内部的上拉电阻。在Flash编程时，P0端口接收指令字节；而在验证程序时，则输出指令字节。验证时，要求外接上拉电阻。
P1 口是带内部上拉电阻的双向I/O口，向P1口写入1时P1口被内部上拉为高电平，可用作输入口。当作为输入脚时被外部信号拉低的P1口会因为内部上拉而输出一个电流。Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。
P2 口是带内部上拉电阻的双向I/O口，向P2口写入1时P2口被内部上拉为高电平可用作输入口，当作为输入脚时被外部拉低的P2口会因为内部上拉而输出电流。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器(例如执行MOVX @DPTR指令)时，P2口送出高8位地址数据，当使用8位寻址方式(MOVX@RI)访问外部数据存储器时，P2口发送P2特殊功能寄存器的内容，在整个访问期间不改变。Flash编程和程序校验时，P2也接收高位地址和一些控制信号。
P3 口是带内部上拉电阻的双向I/O口，向P3口写入1时P3口被内部上拉为高电平可用作输入口，当作为输入脚时被外部拉低的P3口会因为内部上拉而输出电流。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的是它的第二功能，如表3．1所示：
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