基于CH451芯片的LED顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：CH451芯片可以動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)64位LED點(diǎn)陣或者8位數(shù)碼管，具有速度快、功耗小、操作簡單等特點(diǎn)，可以很方便地通過1線或者可以級(jí)聯(lián)的4線串行接口與單片機(jī)等交換數(shù)據(jù)。本文介紹這種芯片的特點(diǎn)和使用方法，并給出軟硬件的設(shè)計(jì)實(shí)例。
關(guān)鍵詞：LED點(diǎn)陣；串行接口；單片機(jī)

0 引言
    LED點(diǎn)陣顯示是集微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理于一體的新型顯示方式。由于其具有壽命長、動(dòng)態(tài)范圍廣、工作穩(wěn)定可靠、低功耗和快速的時(shí)間響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，成為眾多顯示媒體中的佼佼者，是戶外作業(yè)顯示理想的選擇。用CH451芯片驅(qū)動(dòng)LED點(diǎn)陣有以下特點(diǎn)：速度快，功耗小，動(dòng)態(tài)顯示掃描控制，直接驅(qū)動(dòng)64位LED點(diǎn)陣，可以軟件控制LED的亮度，以減小功耗。CH451可以通過1線或者可以級(jí)聯(lián)的4線串行接口與單片機(jī)等控制器交換數(shù)據(jù)。CH451的串行接口是由硬件實(shí)現(xiàn)的，控制器可以頻繁地通過串行接口進(jìn)行高速操作，而絕對(duì)不會(huì)降低CH451的工作效率。用它設(shè)計(jì)的電路，不僅軟硬件設(shè)計(jì)簡單，而且功耗低，響應(yīng)速度快，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，占用的I／O口線較少，是一種性價(jià)比高、應(yīng)用靈活的設(shè)計(jì)方案。

1 CH451的使用說明

    CH451內(nèi)部具有8個(gè)8位的數(shù)據(jù)寄存器，用于保存8個(gè)字?jǐn)?shù)據(jù)，分別對(duì)應(yīng)于CH451所驅(qū)動(dòng)的8組每組8個(gè)的發(fā)光二極管，并且支持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器中的字?jǐn)?shù)據(jù)左移、右移、左循環(huán)、右循環(huán)，并且支持各數(shù)碼管的獨(dú)立閃爍控制，在字?jǐn)?shù)據(jù)左右移動(dòng)或者左右循環(huán)移動(dòng)的過程中，閃爍控制的屬性不受影響。CH451具有硬件實(shí)現(xiàn)的高速4線串行接口，包括4根信號(hào)線：串行數(shù)據(jù)輸入線DlN、串行數(shù)據(jù)時(shí)鐘線DCLK、串行數(shù)據(jù)加載線LOAD、串行數(shù)據(jù)輸出線DOUT。DIN用于提供串行數(shù)據(jù)，高電平表示位數(shù)據(jù)1，低電平表示位數(shù)據(jù)0，串行數(shù)據(jù)輸入的順序是低位在前，高位在后。DCLK用于提供串行時(shí)鐘，CH451在其上升沿從DIN輸入數(shù)據(jù)，在其下降沿從DOUT輸出數(shù)據(jù)。CH451內(nèi)部具有12位移位寄存器，在DCLK的上升沿，DIN上的位數(shù)據(jù)被移入移位寄存器的最高位寄存器，以此類推，原次低位數(shù)據(jù)移入最低位寄存器，在該上升沿后的第一個(gè)下降沿，原次低位數(shù)據(jù)從DOUT輸出。CH451允許DCLK引腳的串行時(shí)鐘頻率大于10MHz，從而可以實(shí)現(xiàn)高速串行輸入輸出。LOAD用于加載串行數(shù)據(jù)，CH451在其上升沿加載移位寄存器中的12位數(shù)據(jù)，作為操作命令分析并處理。CH451可以動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)8×8的LED點(diǎn)陣，點(diǎn)陣的所有列通過串接的限流電阻R1連接CH451的列驅(qū)動(dòng)引腳SEGO～SEG7，點(diǎn)陣的所有行分別由CH451的DIG0～DIG7引腳進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。串接限流電阻R1的阻值越大則段驅(qū)動(dòng)電流越小，數(shù)碼管的顯示亮度越低，R1的阻值一般在60Ω至400Ω之間，在其它條件相同的情況下，應(yīng)該優(yōu)先選擇較大的阻值。

2 軟硬件設(shè)計(jì)實(shí)例
2．1 硬件電路
    圖2是用AT89C52與CH45l接口設(shè)計(jì)的顯示面板電路。

    Pl口的P1．5、P1．6、P1．7用來控制LED點(diǎn)陣的顯示，分別接到LOAD、DIN和DCLK腳。4個(gè)8×8LED陣列組成16×16的點(diǎn)陣屏模塊，如果要顯示一個(gè)漢字，只要將32字節(jié)的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)通過8次48位的加載字?jǐn)?shù)據(jù)命令送給CH451就可以了。因?yàn)槭?個(gè)CH451級(jí)聯(lián)，所以每個(gè)操作命令都必須是48位數(shù)據(jù)，最后由LOAD信號(hào)線輸出上升沿通知所有的CH451加載各自的命令數(shù)據(jù)。
2．2 顯示驅(qū)動(dòng)程序
    定義數(shù)組存放顯示數(shù)據(jù)，CPU復(fù)位后，調(diào)用CH451 Write函數(shù)對(duì)CH451進(jìn)行寫命令、數(shù)據(jù)操作。
    寫12bit控制字函數(shù)：

3 結(jié)論
    從以上例子可以看出，用CH45l設(shè)計(jì)LED點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)電路，硬件和軟件的設(shè)計(jì)都不存在復(fù)雜的技術(shù)問題，特別是軟件設(shè)計(jì)。在I／O口線較為緊張的情況下，這不失為一種解決方案。具有很好的性價(jià)比。