基于CH451芯片的LED显示系统的设计

摘要：CH451芯片可以动态驱动64位LED点阵或者8位数码管，具有速度快、功耗小、操作简单等特点，可以很方便地通过1线或者可以级联的4线串行接口与单片机等交换数据。本文介绍这种芯片的特点和使用方法，并给出软硬件的设计实例。
关键词：LED点阵；串行接口；单片机

0 引言
    LED点阵显示是集微电子技术、计算机技术、信息处理于一体的新型显示方式。由于其具有寿命长、动态范围广、工作稳定可靠、低功耗和快速的时间响应等优点，成为众多显示媒体中的佼佼者，是户外作业显示理想的选择。用CH451芯片驱动LED点阵有以下特点：速度快，功耗小，动态显示扫描控制，直接驱动64位LED点阵，可以软件控制LED的亮度，以减小功耗。CH451可以通过1线或者可以级联的4线串行接口与单片机等控制器交换数据。CH451的串行接口是由硬件实现的，控制器可以频繁地通过串行接口进行高速操作，而绝对不会降低CH451的工作效率。用它设计的电路，不仅软硬件设计简单，而且功耗低，响应速度快，驱动能力强，占用的I／O口线较少，是一种性价比高、应用灵活的设计方案。

1 CH451的使用说明

    CH451内部具有8个8位的数据寄存器，用于保存8个字数据，分别对应于CH451所驱动的8组每组8个的发光二极管，并且支持数据寄存器中的字数据左移、右移、左循环、右循环，并且支持各数码管的独立闪烁控制，在字数据左右移动或者左右循环移动的过程中，闪烁控制的属性不受影响。CH451具有硬件实现的高速4线串行接口，包括4根信号线：串行数据输入线DlN、串行数据时钟线DCLK、串行数据加载线LOAD、串行数据输出线DOUT。DIN用于提供串行数据，高电平表示位数据1，低电平表示位数据0，串行数据输入的顺序是低位在前，高位在后。DCLK用于提供串行时钟，CH451在其上升沿从DIN输入数据，在其下降沿从DOUT输出数据。CH451内部具有12位移位寄存器，在DCLK的上升沿，DIN上的位数据被移入移位寄存器的最高位寄存器，以此类推，原次低位数据移入最低位寄存器，在该上升沿后的第一个下降沿，原次低位数据从DOUT输出。CH451允许DCLK引脚的串行时钟频率大于10MHz，从而可以实现高速串行输入输出。LOAD用于加载串行数据，CH451在其上升沿加载移位寄存器中的12位数据，作为操作命令分析并处理。CH451可以动态驱动8×8的LED点阵，点阵的所有列通过串接的限流电阻R1连接CH451的列驱动引脚SEGO～SEG7，点阵的所有行分别由CH451的DIG0～DIG7引脚进行驱动。串接限流电阻R1的阻值越大则段驱动电流越小，数码管的显示亮度越低，R1的阻值一般在60Ω至400Ω之间，在其它条件相同的情况下，应该优先选择较大的阻值。

2 软硬件设计实例
2．1 硬件电路
    图2是用AT89C52与CH45l接口设计的显示面板电路。

    Pl口的P1．5、P1．6、P1．7用来控制LED点阵的显示，分别接到LOAD、DIN和DCLK脚。4个8×8LED阵列组成16×16的点阵屏模块，如果要显示一个汉字，只要将32字节的点阵数据通过8次48位的加载字数据命令送给CH451就可以了。因为是4个CH451级联，所以每个操作命令都必须是48位数据，最后由LOAD信号线输出上升沿通知所有的CH451加载各自的命令数据。
2．2 显示驱动程序
    定义数组存放显示数据，CPU复位后，调用CH451 Write函数对CH451进行写命令、数据操作。
    写12bit控制字函数：

3 结论
    从以上例子可以看出，用CH45l设计LED点阵驱动电路，硬件和软件的设计都不存在复杂的技术问题，特别是软件设计。在I／O口线较为紧张的情况下，这不失为一种解决方案。具有很好的性价比。