陳潔

LED顯示屏是一種較為流行的顯示媒體。相對(duì)應(yīng)其他顯示媒體，LED顯示屏有更高的亮度和更好的畫(huà)面展示。而且使用壽命較高且成本較低。本文將根基控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等相關(guān)研究，提出LED顯示屏控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】LED顯示屏 AVR單片機(jī) 控制系統(tǒng)

LED顯示屏應(yīng)用于交通指示、戶(hù)內(nèi)外廣告、信息播報(bào)、門(mén)面招牌、舞臺(tái)背景等多個(gè)領(lǐng)域。當(dāng)前LED顯示屏的控制系統(tǒng)大致分為兩個(gè)類(lèi)別。一種是單色或雙基色的顯示屏控制器，另一種是全彩色顯示屏控制器。后者技術(shù)要求比前者要高。LED顯示屏的控制系統(tǒng)在不同的應(yīng)用要求中，有不同的設(shè)計(jì)方案。通過(guò)對(duì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理和控制的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)研究?jī)蓚€(gè)方面的研究，能夠有效制定出一套供用戶(hù)自主使用的的LED顯示屏控制系統(tǒng)。

1 LED顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

1.1 AVR單片機(jī)

AVR單片機(jī)使用廣泛，AVR單片機(jī)是內(nèi)置優(yōu)化的FLASH的RISC。能夠是簡(jiǎn)易指令集高速8位單片機(jī)，ACR單片機(jī)的硬件采用哈佛結(jié)構(gòu)，當(dāng)運(yùn)行過(guò)程中達(dá)到1h，就可以執(zhí)行一個(gè)單周期性的指令。AVR單片機(jī)支持系統(tǒng)編程。其內(nèi)部的FLASH程序儲(chǔ)存器較為先進(jìn)，最多可達(dá)擦寫(xiě)次數(shù)1000次以上。應(yīng)用起來(lái)較為方便。

1.2 控制系統(tǒng)工作原理

AVR單片機(jī)作為主控制器，是要以以DS1302時(shí)鐘芯片和16M的外置晶振來(lái)提供準(zhǔn)確時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。其最大的優(yōu)勢(shì)就是方，且便校準(zhǔn)時(shí)間。在此系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，寄存器和ALU是相互連接的，且ATMECA32的內(nèi)核擁有寬泛的指令集以及30多個(gè)通用寄存器。在運(yùn)行時(shí)，指令能夠在1h周期之內(nèi)，同時(shí)訪問(wèn)兩個(gè)獨(dú)立的寄存器。運(yùn)行賴(lài)以較為強(qiáng)大的信號(hào)功率，該系統(tǒng)中的信號(hào)功率增強(qiáng)主要是通過(guò)74HC245存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)的。一般情況下2片74HC595以上的移位寄存器就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的播放格式。在用戶(hù)使用過(guò)程中即可對(duì)顯示內(nèi)容及格式進(jìn)行自主編輯。

1.3 控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

LED顯示屏的控制系統(tǒng)是由由計(jì)算機(jī)、RS 232通訊電路、控制電路和LED點(diǎn)陣電路構(gòu)成的。系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，用戶(hù)可通過(guò)上機(jī)位對(duì)圖像文字進(jìn)行編輯轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的信息顯示碼通過(guò)RS232送到控制電路上。如果所用信息較多，要考慮增設(shè)外掛儲(chǔ)存器，或者采用先進(jìn)的64KB片內(nèi)FLASH ROM的AT2mega64。也可選擇128kB片內(nèi)FLASH ROM的AT2mega128，具體選擇要根據(jù)用戶(hù)需求進(jìn)行。此外，控制電路的設(shè)計(jì)要保證能夠完成顯示數(shù)據(jù)的滾動(dòng)和分割處理的任務(wù)。運(yùn)行時(shí)，要發(fā)送到全部單元板之中。單元板一般采用16×32單色點(diǎn)陣塊拼成的點(diǎn)陣屏這種陣屏能夠通過(guò)對(duì)電路的控制，準(zhǔn)確顯示單元板顯示內(nèi)容。

控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要理論是要在子模塊數(shù)據(jù)更新之后，設(shè)計(jì)具有特殊地址字的0XFF最為控制字。能夠保證單元板對(duì)數(shù)據(jù)顯示進(jìn)行實(shí)時(shí)更新。

2 LED顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1.1 主控制器設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)選用AVR8位CMOS的 Atmega32的微控制器。這種控制器的主要優(yōu)勢(shì)是有比較寬泛的指令集和單時(shí)的周期指令執(zhí)行。而且Atmega32的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)1 MIPS/MHz。[4]能夠高效率的完成系統(tǒng)處理工作。肩寬系統(tǒng)功耗。該控制系統(tǒng)有讀寫(xiě)編輯功能。共有32個(gè)通用I/0口線和32個(gè)通用寄存器，而且具有看門(mén)狗定時(shí)器以及一個(gè)SP串行端口，此外還配備了大量的節(jié)電設(shè)備，能夠最大程度上減輕系統(tǒng)耗能。

2.1.2 單元板顯示電路設(shè)計(jì)

單元板顯示電路的設(shè)計(jì)要根據(jù)示驅(qū)動(dòng)電路情況。通過(guò)RS232轉(zhuǎn)換電路和子模塊地址標(biāo)識(shí)電路達(dá)成運(yùn)行。RS232轉(zhuǎn)換電路所使用的是MAX485作電平轉(zhuǎn)換。單元板的通信傳輸是通過(guò)單片機(jī)的異步串行完成的。此外，單元板模塊地址標(biāo)識(shí)要注意采用8位并進(jìn)串出芯片74HC595和8位撥碼開(kāi)關(guān)，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。實(shí)際上LED顯示屏控制系統(tǒng)子模塊容納沒(méi)有定量?；谠撓到y(tǒng)的設(shè)計(jì)，子模塊容納量應(yīng)在230左右。設(shè)計(jì)要保證16階灰度顯示，以此保證LED點(diǎn)陣能夠進(jìn)行正常的掃描驅(qū)動(dòng)。除此以外，還要保證單片機(jī)掃描速度有所保障。

2.2 上位機(jī)程序設(shè)計(jì)

上位機(jī)軟基設(shè)計(jì)是LED顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。用戶(hù)通過(guò)上位機(jī)能夠?qū)︼@示屏進(jìn)行實(shí)際操控。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該設(shè)計(jì)一款簡(jiǎn)易操作的上位機(jī)軟件，提供圖像和文字編輯服務(wù)。具體可將顯示數(shù)據(jù)提出，并利用計(jì)算機(jī)的串行接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，具體可傳輸?shù)娇刂瓶ㄉ?。之后，控制卡根?jù)得到的上位機(jī)數(shù)據(jù)，使用BOOT等程序，進(jìn)行進(jìn)行FLASH ROM內(nèi)顯示數(shù)據(jù)的自動(dòng)更新。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)操控要求。此外控制卡還可以把顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行分割處理，通過(guò)單元板完成相關(guān)處理工作。

2.3 下位機(jī)程序設(shè)計(jì)

下位機(jī)軟件主要包括兩個(gè)功能，一個(gè)是通信功能，另一個(gè)是顯示功能。一般情況下，顯示功能所使用的工作方式是通過(guò)動(dòng)態(tài)掃描，進(jìn)而對(duì)顯示屏的文字和圖像信息進(jìn)行傳輸控制。通信功能主要是軟件利用單片機(jī)的串口數(shù)據(jù)信息，與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)聯(lián)系。進(jìn)而可進(jìn)行實(shí)時(shí)的通信和數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。

2.4 交互界面設(shè)計(jì)

上機(jī)位軟件和下機(jī)位軟件都離不開(kāi)交交互界面的支持，比如上位機(jī)軟件可通過(guò)可視化編程程序?qū)崿F(xiàn)可視化管理、編輯。再設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證保證滿足圖像的線性補(bǔ)償和圖像取點(diǎn)正常的生成。圖像文件分辨率要作規(guī)范要求。圖像可為96×64分辨率的256階色深的單色灰度圖像。此外要考慮占空比驅(qū)動(dòng)和亮度對(duì)數(shù)特性，保證LED顯示屏能夠正常顯示。保證圖像的清新程度。和圖像顏色的真實(shí)度。在設(shè)計(jì)時(shí)可在顯示之前對(duì)其指數(shù)特性進(jìn)行針對(duì)性的調(diào)整。

4 結(jié)論

總之，通過(guò)對(duì)LED顯示屏控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析，能夠總結(jié)出：LED顯示屏的系統(tǒng)控制要求與其在實(shí)際應(yīng)用目的是有一定的聯(lián)系的，比如LED顯示屏在不同領(lǐng)域的運(yùn)用，對(duì)于LED屏幕大小要求也會(huì)不同，當(dāng)屏幕越大，數(shù)據(jù)傳輸量和信息量就越大，對(duì)控制系統(tǒng)的要求也會(huì)隨之增多。因此對(duì)于LED顯示屏控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究應(yīng)該不斷加深，需要設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出較為全面的字模保存方法，并完善數(shù)據(jù)傳輸?shù)膲嚎s算法等，以便繼續(xù)提高LED屏幕控制系統(tǒng)的實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)

[1]李?lèi)?ài)國(guó).模塊化LED電子大屏幕的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，1998，01（03）：17-21.

[2]褚 昌 晨.LED 顯 示 屏 系 統(tǒng) 原 理 及 工 程 技 術(shù)[M].成都： 電子科技大學(xué)出版社，2000.

作者單位

北京金時(shí)佰德技術(shù)有限公司 北京市 100096endprint