智能點(diǎn)陣電子顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要：該智能型點(diǎn)陣電子顯示屏基于串并轉(zhuǎn)換動(dòng)態(tài)掃描技術(shù)，以微控制器為核心，輔以必要外圍電路設(shè)計(jì)而成。系統(tǒng)主要由單片機(jī)控制、電子屏驅(qū)動(dòng)顯示、亮度調(diào)節(jié)、時(shí)鐘定時(shí)、語音提示和鍵控液晶輸出更新等模塊組成。用字模軟件生成字符代碼存入單片機(jī)系統(tǒng)，通過相應(yīng)的程序控制，利用串行輸出方式將數(shù)據(jù)送入顯示屏。顯示電路進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換后將數(shù)據(jù)送給各列，同時(shí)譯碼電路進(jìn)行行掃描驅(qū)動(dòng)，如此逐行掃描循環(huán)實(shí)現(xiàn)字符顯示。通過控制LED點(diǎn)亮?xí)r間，實(shí)現(xiàn)亮度連續(xù)可調(diào)，通過時(shí)鐘和溫度模塊實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溫度時(shí)間顯示。它實(shí)現(xiàn)了多機(jī)通信，主從機(jī)同時(shí)工作，實(shí)現(xiàn)主站控制多個(gè)地方的點(diǎn)陣顯示。

1 引 言

LED電子顯示屏是一種顯示文字、圖像等視頻信號(hào)的理想的公眾信息顯示媒體，在提高政府行政部門、企事業(yè)單位服務(wù)公眾的形象和服務(wù)檔次方面起到了良好的作用。本文設(shè)計(jì)的LED 電子顯示屏除具備電子屏的常規(guī)功能外，還進(jìn)行了設(shè)計(jì)，通過Internet對(duì)電子顯示屏進(jìn)行遠(yuǎn)程智能控制。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)以控制器AT89S52 為控制核心，基于RTX51實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，結(jié)合時(shí)鐘設(shè)計(jì)以及所需設(shè)計(jì)的外圍電路，完成LED驅(qū)動(dòng)、控制以及顯示。整個(gè)硬件設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

圖1 點(diǎn)陣電子屏設(shè)計(jì)硬件原理框圖

2. 1 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

單片機(jī)選用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S52單片機(jī)型，AT89S52是一種低功耗、高性能8位微控制器，片內(nèi)含有8 KB快閃可編程/擦除只讀存儲(chǔ)器，允許在線編程或采用通用的非遺失存儲(chǔ)編程器對(duì)程序存儲(chǔ)器重復(fù)編程。用戶既可以通過鍵盤來控制系統(tǒng)使用FlashROM （AT29C040A）預(yù)先存儲(chǔ)不同的演式樣式。MCU也可以使用R232 端口與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，由計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)功能，并進(jìn)一步借助Internet實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，使系統(tǒng)實(shí)時(shí)地顯示不同的LED樣式。

2. 2 LED顯示屏驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)

在本系統(tǒng)中，LED顯示屏采用雙管，雙基色顯示8×8點(diǎn)陣組成32行×64列顯示屏。寬大的顯示介面不但可以增加同一時(shí)間信息的顯示量，更增加了屏幕的可觀性，三色（紅、黃、綠）顯示，使顯示介面色彩不再單調(diào)。顯示的信息不再局限于文字，可以顯示較為簡(jiǎn)單的畫面，功能更為強(qiáng)大。寬大的顯示屏對(duì)驅(qū)動(dòng)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟾?。為提高器件的利用效率，本系統(tǒng)將顯示面分為A、B 2個(gè)區(qū)，每區(qū)有16片74 HC595,其中8片對(duì)每區(qū)8 ×8點(diǎn)陣的紅管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，另外8片驅(qū)動(dòng)黃燈。

2. 3 時(shí)鐘控制設(shè)計(jì)

時(shí)鐘控制模塊是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要組成部分，用來完成不同顯示樣式的計(jì)時(shí)以及系統(tǒng)時(shí)間的顯示功能。

系統(tǒng)時(shí)間的顯示功能用來顯示當(dāng)前的時(shí)間和日期，允許手動(dòng)調(diào)節(jié)，通過計(jì)算機(jī)控制可實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行時(shí)間同步。時(shí)鐘控制模塊采用DS12C887 芯片，DS12C887的8位復(fù)用地址數(shù)據(jù)線AD0~AD7通過擴(kuò)展接到單片機(jī)的對(duì)應(yīng)端AD0~AD7.片選輸入端CS接單片機(jī)的Y5片選端，地址選通輸入腳AS接單片機(jī)的ALE端。

2. 4 遠(yuǎn)程信息控制設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程信息控制是該LED顯示屏設(shè)計(jì)的特色之一，在設(shè)計(jì)中采用智能家居控制的概念，通過RS232接口與計(jì)算機(jī)相連，上位機(jī)采用B /S架構(gòu)編寫Web應(yīng)用程序，與系統(tǒng)相連的本地機(jī)作為服務(wù)器，通過IIS （ Inter2net Information Service）在Internet上發(fā)布遠(yuǎn)程控制界面，應(yīng)用程序可以將遠(yuǎn)程用戶的命令傳輸給控制器，控制器同時(shí)將相應(yīng)信息和系統(tǒng)狀態(tài)反饋給用戶。

2. 5 鍵盤輸入模塊

在本系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了4 ×4 鍵盤模塊， 鍵盤通過82C79芯片進(jìn)行輸入， 82C79通過并行方式與單片機(jī)進(jìn)行連接（在AT 89S52中， AD0~AD7為并行接口） ,同時(shí)為了實(shí)時(shí)跟蹤鍵盤輸入，在系統(tǒng)中還加入了一塊串口液晶。

3 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)基于RTX51嵌入式系統(tǒng)。RTX51是應(yīng)用于MCU的一種多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，應(yīng)用在微控制器上，可大大提高系統(tǒng)的執(zhí)行效率和實(shí)時(shí)性。系統(tǒng)軟件利用Keil開發(fā)環(huán)境， Keil系列軟件具有良好的調(diào)試界面、優(yōu)秀的編譯效果和豐富的使用資料，方便快速生成所需。 hex文件。利用ISPlay進(jìn)行單片機(jī)軟件在系統(tǒng)可編程，方便快捷。點(diǎn)陣電子顯示屏控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程如圖2所示。

圖2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖

4 系統(tǒng)測(cè)試與分析

LED顯示屏亮度連續(xù)可調(diào)，通過按鍵控制各級(jí)別亮度。根據(jù)軟件編程，使用2個(gè)計(jì)時(shí)器0和1,設(shè)定計(jì)數(shù)器0 的定時(shí)周期為1 152 μs, 則其確定頻率f =（1 /1 152） ×106 = 868 Hz,保證屏幕的掃描頻率。定時(shí)器1控制行驅(qū)動(dòng)的選通時(shí)間，通過調(diào)節(jié)其計(jì)數(shù)數(shù)值i,而控制輸出的行驅(qū)動(dòng)選通方波信號(hào)的占空比，從而實(shí)現(xiàn)亮度控制， LED 的亮度調(diào)整可通過鍵盤來連續(xù)調(diào)節(jié)。占空比為： （1 152 - i） /1 152.測(cè)試采用WindowsXP系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)及示波器，系統(tǒng)存在的主要誤差是顯示不同等級(jí)LED時(shí)占空比不同，對(duì)LED指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，其結(jié)果如表1所示。測(cè)試結(jié)果顯示各級(jí)顯示效果良好，系統(tǒng)十分穩(wěn)定。

表1 LED測(cè)試指標(biāo)

5 結(jié) 語

該智能點(diǎn)陣電子顯示屏控制系統(tǒng)完全實(shí)現(xiàn)了不同樣式的LED演示、亮度連續(xù)可調(diào)、左右滾屏顯示、定時(shí)循環(huán)、實(shí)時(shí)時(shí)間顯示、PC機(jī)更新顯示信息、遠(yuǎn)程控制等功能，且經(jīng)過測(cè)試，系統(tǒng)穩(wěn)定性非常好，有廣泛的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。