基于AVR單片機(jī)LED顯示屏的灰度設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括上位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)、主機(jī)板AT-mega32程序設(shè)計(jì)、顯示子模塊ATmega8程序設(shè)計(jì)3部分。

　　上位機(jī)軟件完成圖像和文字的編輯，通過計(jì)算機(jī)串行接口把顯示數(shù)據(jù)傳送到主機(jī)板上。主機(jī)板接收上位機(jī)的數(shù)據(jù)并通過內(nèi)部BootLoader區(qū)的程序進(jìn)行FLASHROM內(nèi)顯示數(shù)據(jù)的自更新。主機(jī)板把顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行分割處理后發(fā)送給每個(gè)子模塊，并且完成顯示數(shù)據(jù)的上下、左右滾屏處理。子模塊通過軟件調(diào)制脈沖占空比的方法，實(shí)現(xiàn)16階灰度圖像顯示。

　　4.1 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

　　上位機(jī)軟件使用VB開發(fā)，主要完成圖像的取點(diǎn)、線性補(bǔ)償和點(diǎn)陣數(shù)據(jù)生成。首先將圖像文件轉(zhuǎn)換為96×64分辨率、256階色深的單色灰度圖像，由于使用占空比驅(qū)動(dòng)的LED其占空比／亮度為對(duì)數(shù)特性，所以需加入指數(shù)特性調(diào)整為線性之后才能交付顯示系統(tǒng)進(jìn)行顯示。其計(jì)算公式為Dout=15×(Din／255)n。n為比例系數(shù)，經(jīng)實(shí)際顯示校對(duì)后確定為1.35，同時(shí)通過該公式完成從256階灰度到16階灰度的轉(zhuǎn)換。通過MSComm控件實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與主機(jī)板的通信。

　　4.2 主機(jī)板ATmega32程序設(shè)計(jì)

　　主機(jī)部分軟件主要分為按鍵響應(yīng)處理，顯示數(shù)據(jù)分割和分割后的數(shù)據(jù)發(fā)送3部分。其中顯示數(shù)據(jù)的分割占最主要的地位，同時(shí)顯示內(nèi)容的滾屏移動(dòng)也包括在這部分中。按鍵響應(yīng)使用外中斷響應(yīng)，配合定時(shí)器TO進(jìn)行去抖處理后置位按鍵有效標(biāo)志，在主程序中檢查該按鍵有效標(biāo)志并進(jìn)行響應(yīng)處理。

4.3 顯示子模塊程序設(shè)計(jì)

　　顯示子模塊的軟件分為數(shù)據(jù)接收和動(dòng)態(tài)刷新顯示2部分。由于子模塊要實(shí)現(xiàn)16階灰度的表現(xiàn)，而且還需要實(shí)現(xiàn)足夠高的刷新速率以避免產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象，所以對(duì)刷新顯示部分的速度要求較高。本設(shè)計(jì)采用的方案為：全屏(每個(gè)子模塊為16行×16點(diǎn)／行)刷新分為16份時(shí)間片，每份時(shí)間片實(shí)現(xiàn)一行的掃描。而每行的時(shí)間片又分為15個(gè)子時(shí)間片，其中灰度為最暗的點(diǎn)點(diǎn)亮0個(gè)子時(shí)間片，灰度為最亮的點(diǎn)點(diǎn)亮15個(gè)時(shí)間片，由此實(shí)現(xiàn)占空比為0／15～15／15共16個(gè)級(jí)別的平均電流控制，從而實(shí)現(xiàn)16階的灰度顯示。通過：MEGA8片內(nèi)定時(shí)器T2，每個(gè)子時(shí)間片取得52μs的掃描時(shí)間，15個(gè)子時(shí)間片構(gòu)成一個(gè)單行掃描的時(shí)間片(52μs×15=780μs)，16個(gè)單行掃描時(shí)間片又構(gòu)成一次全屏的掃描(780μs×16=12.48ms)，則刷新頻率約為80Hz，在最高亮度下也可以保證不出現(xiàn)行閃的現(xiàn)象。

5 結(jié)語

　　本文提出的基于AVR單片機(jī)的LED顯示屏已應(yīng)用于現(xiàn)場，AVR單片機(jī)的看門狗功能使得系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。由于本設(shè)計(jì)是主從式的解決方案，具有可擴(kuò)展性，并且采用ISP功能給電路板的調(diào)試和系統(tǒng)的維護(hù)帶來了很大的方便。實(shí)踐證明，本系統(tǒng)可以方便地顯示各種字體的文字信息及16階灰度的圖像，畫面清晰、性能穩(wěn)定、操作簡便，具有很好的應(yīng)用價(jià)值。
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