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表3-1 74LS164工作参数
参数 高电平输入电压 低电平输入电压 高电平输出电压 低电平输出电压 时钟频率 最小值 2 标准值 最大值 单位 V V V V MHZ — — 3.2 0.2 — 0.8 -- 0.4 25 — 2.4 — 0 — 这就要求单片机的引脚输出的高低电平要在芯片的识别范围内，由于采用了列选通行传送显示代码的方法所以行译码电路上也加上了74L373锁存芯片。这就要求74LS164芯片的输出要满足锁存芯片的高低电平区分范围和频率要求。 3.3.2 锁存器74L373
由于74LS164芯片不具有锁存功能，所以在74LS164进行八位数据的串并转换时，串行数据的第一位会从QA依次移位到QH,第二位数据会从QA依次移位到QG，依次类推在八位数据转换完成之前74LS164芯片的输出会出现一段时间的乱序输出，这一结果会通过驱动电路表现在显示屏上。结果就是显示屏无序导通闪烁，不能显示所需内容。因此在串并转换完成前就需要74LS164的输出口不与驱动电路导通。所以选择锁存器74LS373来完成这一功能。
74LS373为八D锁存器(3S,锁存允许输入有回环特性)。373为三态输出的八D透明锁存器,共有54/74S373和54/74LS373两种线路结构形式当三态允许控制端OE为低电平时，O0~O7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当OE为高电平时，O0~O7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端LE为高电平时，O随数据D而变。当LE为低电平时，O被锁存在已建立的数据电平。
表3-2 74LS373工作参数表 参数 电源电压 输入高电平电压 输入低电平电压 输出高电平电压 输出低电平电压 最小值 4.75 2 额定值 5 最大值 5.25 单位 V V V mA mA — — — — — 0.8 －2.6 24 — — — 13
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由表与表比较可以看出，74LS164的输出条件与74LS373的输入条件相匹配，理论上可以实现锁存器对译码器的数据锁存。
3.4 驱动电路设计
3.4.1 行驱动电路设计
发光二极管，LED(Light Emitting Diodes)，即是在在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。 行驱动采用PNP三极管8550接法如图3-4示：
LED点阵屏阳极5V译码电路输出1K
图3-4 行驱动器件8550的接法
8550为PNP型三极管，内部结构如图3-5示。发射极e接5V电源，基极接译码信号输出端，集电极接输出驱动LED点阵屏。当译码器端口输出为低电平时，发射极与基极电势差为5V－v0基极中带负电的电子越过PN结扩散到发射区。发射极产生和电子扩散方向相反的电流，由于基极电子大量扩散到发射极集电极电子扩散到基极中形成了电流Ic。当译码器端口输出高电平时发射极与基极之间的电势差为5V－V0－VB，由于发射极与基极之间电势差的减少基极电子向发射极扩散的电子数量减少故集电极电流也随之减少。故8550在驱动电路中起到提供驱动电流和选通开关的作用。
5VPNPIe空穴电子空穴输出驱动LED屏v0译码器输出信号v0
图3-5 8550内部结构图
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3.4.2 列驱动电路设计
列驱动采用ULN2803。ULN2803是一种高电压大电流达林顿管阵列内部结构如图，该阵列中的八个NPN达林顿连接晶体管是低逻辑电平数字电路（如TTL,CMOS或PMOS）和大电流高电压的灯，继电器，打印机锤和其他类似负载间的接口的理想器件。广泛用于计算机，工业和消费类产品中。所有器件有集电极开路输出和用于瞬变抑制的续流箝位二极管。集电极输出功率可达50V×600mA[13]。
ULN2803作为列驱动执行的是列选的工作，当选通的列输入高电平时其对应的输输出低电平。相对应的输出取反，并能提供较大的灌电流来吸收行驱动流出进过显示屏后的电流。具体电路如图3-7所示。
图3-7 列驱动原理图
3.5 通信系统硬件设计
AT89S51单片机具有全双工串行UART通道，支持单片机进行数据的串行传输。除了单片机要与PC机制定通信协议，确定发送速率外还需要解决的问题就是信号电平问题。RS-232C标准规定了PC机发送数据总线TXD和接收数据总线RXD采用EIA电平，即传送数字“1”时传输线上的电平在－3～－15V之间；传送数字“0”时，传输线上的电平在＋3～＋15之间。但单片机串行口采用正逻辑TTL电平，即数字“1”时为＋5V数字“0”时为-5V，所以单片机与计算机不能直接相连进行通信必须将RS-232C与TTL电平进行转换[14]。
在通用的电平转换芯片中MAX232系列的芯片以集成度高，单＋5V电源工
作，只需外接5个小电容即可完成RS-232C与TTL电平之间的转换而成为单片机
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系统中的常用芯片。在该显示系统中，MAX232为通信系统中最重要的硬件组成部分[15]。电路如图3-8所示：
VCCC1104C210411P3.1 TX1012P3.0 RX91513455C1+C1-C2+C2-T1INT2INR1OUTR2OUTGNDT1OUTT2OUTR1INR2INVEEVDDVCC216104VCC147138C46104162738495D Connector 910111C3MAX232ACPE
图3-8 串口通信系统电路图
3.6 电源设计
在系统中MAX232、74LS164、74LS373、AT89S51都需要5V的供电电压，在系统开发过程中可以使用电脑USB供电。在实际的大屏幕LED显示屏设计中，用电脑USB供电明显不切实际。此时需要对民用的220V进行降压整流为5V直流电压为显示系统供电。电路图如图3-9所示。
图3-9 电源原理图
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