LED顯示屏控制系統(tǒng)

陳潔

LED顯示屏是一種較為流行的顯示媒體。相對應(yīng)其他顯示媒體，LED顯示屏有更高的亮度和更好的畫面展示。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)計等相關(guān)研究，提出LED顯示屏控制系統(tǒng)的方案設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】LED顯示屏 AVR單片機 控制系統(tǒng)

LED顯示屏應(yīng)用于交通指示、戶內(nèi)外廣告、信息播報、門面招牌、舞臺背景等多個領(lǐng)域。當(dāng)前LED顯示屏的控制系統(tǒng)大致分為兩個類別。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)計方案。通過對控制系統(tǒng)設(shè)計原理和控制的系統(tǒng)軟件設(shè)計研究兩個方面的研究，能夠有效制定出一套供用戶自主使用的的LED顯示屏控制系統(tǒng)。

1 LED顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計原理

1.1 AVR單片機

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

1.2 控制系統(tǒng)工作原理

AVR單片機作為主控制器，是要以以DS1302時鐘芯片和16M的外置晶振來提供準(zhǔn)確時間標(biāo)準(zhǔn)。其最大的優(yōu)勢就是方，且便校準(zhǔn)時間。在此系統(tǒng)設(shè)計中，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多個通用寄存器。在運行時，指令能夠在1h周期之內(nèi)，同時訪問兩個獨立的寄存器。運行賴以較為強大的信號功率，該系統(tǒng)中的信號功率增強主要是通過74HC245存儲器實現(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)對數(shù)據(jù)的播放格式。在用戶使用過程中即可對顯示內(nèi)容及格式進(jìn)行自主編輯。

1.3 控制系統(tǒng)方案設(shè)計

LED顯示屏的控制系統(tǒng)是由由計算機、RS 232通訊電路、控制電路和LED點陣電路構(gòu)成的。系統(tǒng)在運行時，用戶可通過上機位對圖像文字進(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)用戶需求進(jìn)行。此外，控制電路的設(shè)計要保證能夠完成顯示數(shù)據(jù)的滾動和分割處理的任務(wù)。運行時，要發(fā)送到全部單元板之中。單元板一般采用16×32單色點陣塊拼成的點陣屏這種陣屏能夠通過對電路的控制，準(zhǔn)確顯示單元板顯示內(nèi)容。

控制系統(tǒng)設(shè)計的一個重要理論是要在子模塊數(shù)據(jù)更新之后，設(shè)計具有特殊地址字的0XFF最為控制字。能夠保證單元板對數(shù)據(jù)顯示進(jìn)行實時更新。

2 LED顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計方案

2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1.1 主控制器設(shè)計

本設(shè)計選用AVR8位CMOS的 Atmega32的微控制器。這種控制器的主要優(yōu)勢是有比較寬泛的指令集和單時的周期指令執(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)有讀寫編輯功能。共有32個通用I/0口線和32個通用寄存器，而且具有看門狗定時器以及一個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

單元板顯示電路的設(shè)計要根據(jù)示驅(qū)動電路情況。通過RS232轉(zhuǎn)換電路和子模塊地址標(biāo)識電路達(dá)成運行。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單片機的異步串行完成的。此外，單元板模塊地址標(biāo)識要注意采用8位并進(jìn)串出芯片74HC595和8位撥碼開關(guān)，以保證系統(tǒng)的正常運行。實際上LED顯示屏控制系統(tǒng)子模塊容納沒有定量。基于該系統(tǒng)的設(shè)計，子模塊容納量應(yīng)在230左右。設(shè)計要保證16階灰度顯示，以此保證LED點陣能夠進(jìn)行正常的掃描驅(qū)動。除此以外，還要保證單片機掃描速度有所保障。

2.2 上位機程序設(shè)計

上位機軟基設(shè)計是LED顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計的重點。用戶通過上位機能夠?qū)︼@示屏進(jìn)行實際操控。設(shè)計人員應(yīng)該設(shè)計一款簡易操作的上位機軟件，提供圖像和文字編輯服務(wù)。具體可將顯示數(shù)據(jù)提出，并利用計算機的串行接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，具體可傳輸?shù)娇刂瓶ㄉ稀Ｖ螅刂瓶ǜ鶕?jù)得到的上位機數(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)的自動更新。進(jìn)而實現(xiàn)了上位機操控要求。此外控制卡還可以把顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行分割處理，通過單元板完成相關(guān)處理工作。

2.3 下位機程序設(shè)計

下位機軟件主要包括兩個功能，一個是通信功能，另一個是顯示功能。一般情況下，顯示功能所使用的工作方式是通過動態(tài)掃描，進(jìn)而對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的串口數(shù)據(jù)信息，與計算機實現(xiàn)聯(lián)系。進(jìn)而可進(jìn)行實時的通信和數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。

2.4 交互界面設(shè)計

上機位軟件和下機位軟件都離不開交交互界面的支持，比如上位機軟件可通過可視化編程程序?qū)崿F(xiàn)可視化管理、編輯。再設(shè)計時，應(yīng)保證保證滿足圖像的線性補償和圖像取點正常的生成。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)動和亮度對數(shù)特性，保證LED顯示屏能夠正常顯示。保證圖像的清新程度。和圖像顏色的真實度。在設(shè)計時可在顯示之前對其指數(shù)特性進(jìn)行針對性的調(diào)整。

4 結(jié)論

總之，通過對LED顯示屏控制系統(tǒng)的設(shè)計和分析，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)域的運用，對于LED屏幕大小要求也會不同，當(dāng)屏幕越大，數(shù)據(jù)傳輸量和信息量就越大，對控制系統(tǒng)的要求也會隨之增多。因此對于LED顯示屏控制系統(tǒng)的設(shè)計和研究應(yīng)該不斷加深，需要設(shè)計人員設(shè)計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)的實用性。

參考文獻(xiàn)

[1]李愛國.模塊化LED電子大屏幕的設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機應(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

北京金時佰德技術(shù)有限公司 北京市 100096endprint