基于AVR單片機LED顯示屏的灰度設計與實現(xiàn)

4 系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)軟件設計包括上位機軟件的設計、主機板AT-mega32程序設計、顯示子模塊ATmega8程序設計3部分。

　　上位機軟件完成圖像和文字的編輯，通過計算機串行接口把顯示數(shù)據(jù)傳送到主機板上。主機板接收上位機的數(shù)據(jù)并通過內(nèi)部BootLoader區(qū)的程序進行FLASHROM內(nèi)顯示數(shù)據(jù)的自更新。主機板把顯示數(shù)據(jù)進行分割處理后發(fā)送給每個子模塊，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，實現(xiàn)16階灰度圖像顯示。

　　4.1 上位機軟件設計

　　上位機軟件使用VB開發(fā)，主要完成圖像的取點、線性補償和點陣數(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)動的LED其占空比／亮度為對數(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)進行顯示。其計算公式為Dout=15×(Din／255)n。n為比例系數(shù)，經(jīng)實際顯示校對后確定為1.35，同時通過該公式完成從256階灰度到16階灰度的轉(zhuǎn)換。通過MSComm控件實現(xiàn)PC機與主機板的通信。

　　4.2 主機板ATmega32程序設計

　　主機部分軟件主要分為按鍵響應處理，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，同時顯示內(nèi)容的滾屏移動也包括在這部分中。按鍵響應使用外中斷響應，配合定時器TO進行去抖處理后置位按鍵有效標志，在主程序中檢查該按鍵有效標志并進行響應處理。

4.3 顯示子模塊程序設計

　　顯示子模塊的軟件分為數(shù)據(jù)接收和動態(tài)刷新顯示2部分。由于子模塊要實現(xiàn)16階灰度的表現(xiàn)，而且還需要實現(xiàn)足夠高的刷新速率以避免產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象，所以對刷新顯示部分的速度要求較高。本設計采用的方案為：全屏(每個子模塊為16行×16點／行)刷新分為16份時間片，每份時間片實現(xiàn)一行的掃描。而每行的時間片又分為15個子時間片，其中灰度為最暗的點點亮0個子時間片，灰度為最亮的點點亮15個時間片，由此實現(xiàn)占空比為0／15～15／15共16個級別的平均電流控制，從而實現(xiàn)16階的灰度顯示。通過：MEGA8片內(nèi)定時器T2，每個子時間片取得52μs的掃描時間，15個子時間片構成一個單行掃描的時間片(52μs×15=780μs)，16個單行掃描時間片又構成一次全屏的掃描(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單片機的LED顯示屏已應用于現(xiàn)場，AVR單片機的看門狗功能使得系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。由于本設計是主從式的解決方案，具有可擴展性，并且采用ISP功能給電路板的調(diào)試和系統(tǒng)的維護帶來了很大的方便。實踐證明，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，具有很好的應用價值。
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