大屏幕LED 點陣顯示系統(tǒng)

作者:陳君霞 黃躍華 甘 文

關鍵詞：LED 顯示屏，AT89S51，顯示系統(tǒng)

摘要：本文設計的點陣LED 顯示屏控制系統(tǒng)以AT89S51 單片機為基礎，采用靜態(tài)RAM 作為數(shù)據(jù)存儲器，利用串行接口實現(xiàn)與PC 機的數(shù)據(jù)傳輸?？蓪崿F(xiàn)漢字、字符及數(shù)字等內(nèi)容的顯示?？梢噪S時更新顯示的內(nèi)容。

1 引言

本文所設計的是一個同等灰度的單色LED 顯示屏控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)以AT89S51 為控制器，采用RS-232 通信標準，可顯示漢字、字符、數(shù)字或單色圖片。系統(tǒng)采用ATMEL 公司新推出的AT89S51 作為主控芯片，由單片機完成與PC 機的通訊，同時完成數(shù)據(jù)存儲、循環(huán)顯示等。系統(tǒng)能脫機運行，具有結構簡單、維護方便、顯示刷新速度快、成本低等特點。配合在線下載程序，隨時更新顯示的內(nèi)容,通過級連更改顯示屏面積的大小，使用起來非常方便。

2 LED 顯示屏系統(tǒng)的組成

2.1 原理框圖和硬件電路結構

顯示屏控制系統(tǒng)由顯示控制器和LED 點陣顯示屏組成?？刂葡到y(tǒng)的結構框圖如圖1 所示。主要由微處理器、通信電路、數(shù)據(jù)存儲器、顯示電路等組成。

2.2 AT89S51 芯片

本顯示系統(tǒng)采用ATMEL 公司新推出的AT89S51 作為主控芯片，AT89S51 擁有與INTEL 公司的8051 相同的內(nèi)核和引腳排列。表1 為AT89S51 的內(nèi)部功能表，AT89S51 除了具有8051 的全部功能外，還內(nèi)置了一些比較實用的功能部件。如AT89S51 內(nèi)部的程序存儲器是4KB 可擦寫的flashROM，下載程序代碼整個過程僅用幾秒鐘，使用起來非常方便。而8051 內(nèi)部的程序存儲器是4KB 的PROM，只能一次性寫入程序代碼，以后就無法修改。另外AT89S51 提供了一個ISP 下載接口。很適合用于單片機應用系統(tǒng)的設計或開發(fā)。

3 系統(tǒng)硬件電路的介紹

顯示屏控制器的硬件電路部分主要由三個部分組成：外部存儲器的擴展、串行通信接口和LED 點陣顯示驅(qū)動及接口電路。

一般來說要顯示的內(nèi)容比較多，所以必須要擴展外部數(shù)據(jù)存儲器。靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲器成本低、功耗小，讀寫速度快，我們使用二片靜態(tài)RAM62256 數(shù)據(jù)存儲器（共64KB）。把要顯示的內(nèi)容代碼全部存放到62256 里面。

62256 與單片機的接口電路如圖2 所示，顯示的內(nèi)容代碼通過串行接口下載到62256 中。串行通信接口電路如圖3 所示，通過MAX232E 跟 PC 機的串行口連接。LED 顯示驅(qū)動及接口電路如圖4 所示，控制信號通過緩沖器74LS245 后分兩路，一路由CD4515 譯碼后經(jīng)TIP127 驅(qū)動點陣的行；另一路由數(shù)據(jù)移位寄存器74HC595 驅(qū)動點陣的列。當多個顯示單元級聯(lián)時只需相應地把下一級輸入接到上一級的輸出即可。

圖3 AT89S51 與PC 機的通信電路

4 軟件程序

軟件程序是整個控制系統(tǒng)的核心部分。整個軟件設計主要分為兩大部分：顯示部分和通信部分。顯示部分采用動態(tài)掃描的方式，實現(xiàn)對顯示屏要顯示的漢字、圖像、字符等數(shù)據(jù)信息進行傳輸控制以及顯示等功能。程序中將數(shù)據(jù)存儲器分為三個區(qū)：顯示緩沖區(qū)、數(shù)據(jù)存儲區(qū)和接收緩沖區(qū)。單片機通過串口中斷接收PC 機傳來的數(shù)據(jù)，暫時存放在接收緩沖區(qū)，經(jīng)分析處理后按一定的規(guī)律放入數(shù)據(jù)存儲區(qū)保存起來，然后再根據(jù)顯示方式依次從數(shù)據(jù)存儲器中取出數(shù)據(jù)放入顯示緩沖區(qū)中用于顯示。顯示采用逐行掃描的方式，圖5 是顯示一屏字符的程序流程圖。與PC 機的實時通信部分主要是利用單片機串口中斷接收數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)與計算機的數(shù)據(jù)信息傳輸。其程序流程圖如圖6 所示。

通信部分的上位機軟件采用Visual Basic(簡稱VB)編程，使用VB 提供具有強大功能的通信控件MSCOMM，該控件可對串口狀態(tài)及串口通信的信息格式和協(xié)議進行設置，直接利用PC 機的串口發(fā)送數(shù)據(jù)。為實現(xiàn)單片機與PC 機的可靠通信，須保證雙方具有相同的數(shù)據(jù)格式和波特率。該軟件的使用比較簡單，如圖7 所示。使用時可以先用 Microsoft Word 處理好需要顯示的內(nèi)容（注意頁面設置的寬度跟LED 顯示屏的寬度應該相同），然后選擇編輯菜單里面的全選命令和復制命令，然后運行LED 顯示下載軟件V1.1。 在界面中選擇“來自剪貼板”按鈕，需要下載顯示的內(nèi)容即可在右邊的預覽框中顯示，檢查無誤后選擇合適的波特率和連接的串行通信口，按下“下載”按鈕，即可下載到顯示屏上顯示。需要修改或要顯示新的內(nèi)容時重復上述操作即可完成。使用起來非常方便。

5 結束語

本文設計的點陣LED 顯示屏控制系統(tǒng)以AT89S51 單片機為基礎，采用靜態(tài)RAM 作為數(shù)據(jù)存儲器，利用串行接口實現(xiàn)與PC 機的數(shù)據(jù)傳輸?？蓪崿F(xiàn)漢字、字符及數(shù)字等內(nèi)容的顯示?？梢噪S時更新顯示的內(nèi)容。使用起來非常方便。在系統(tǒng)設計中還兼顧了單片機的抗干擾能力，有效地提高了系統(tǒng)運行的可靠性?？芍苯舆\用于實際場合。