基于單片機(jī)的LED顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　這里討論YL在實(shí)際顯示區(qū)域的坐標(biāo)沒有多大意義，只須注意YL在當(dāng)前顯示塊的相對(duì)坐標(biāo)，NL=YL％(Bw·Sw)就是YL在當(dāng)前顯示塊的相對(duì)縱坐標(biāo)，則相對(duì)坐標(biāo)為(NL，YL)。動(dòng)態(tài)顯示的基礎(chǔ)是靜態(tài)顯示，靜態(tài)顯示以從特定行顯示一屏為特征，當(dāng)顯示屏從第YL行開始顯示信息時(shí)，因?yàn)橐粔K顯示區(qū)域有Sw·Dw個(gè)數(shù)據(jù)，則YL所在塊顯示數(shù)據(jù)的起始地址為：

　　一塊顯示區(qū)域分為Sw個(gè)區(qū)，則YL所在的分區(qū)記作：

　　一區(qū)存放有Dw個(gè)顯示數(shù)據(jù)，所以YL所在分區(qū)地址與所在塊起始地址之間的相對(duì)偏移地址為(YL％Sw)·Dw。所以，只要知道了顯示信息的起始行坐標(biāo)，就能得到顯示數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)地址。

　　NL=YL／(Bw·Sw)，這里記i=NL／Sw(0≤i≤7)，表示顯示信息跨越兩個(gè)數(shù)據(jù)塊時(shí)需要選擇的數(shù)據(jù)位數(shù)。存儲(chǔ)器輸出16位數(shù)據(jù)[D0，D1，…，D15]后，從Di位控制選擇連續(xù)的8位數(shù)據(jù)[Di，Di+1，…，D7，…，D7+i]輸出到顯示屏。當(dāng)數(shù)據(jù)從一個(gè)字節(jié)的Di位開始輸出16位時(shí)，如[Di，Di+1，…，D7，…，D15，D0，…，Di-1]，前面8位在當(dāng)前顯示是多余的幾位數(shù)據(jù)，后面8位數(shù)據(jù)[D8+i，…，D15，D0，…，Di-1]正好是要輸出到顯示屏的8位數(shù)據(jù)。當(dāng)這16位數(shù)據(jù)串行輸出到一個(gè)8位的移位寄存器中時(shí)，移位寄存器剛好可以容納高8位數(shù)據(jù)，并將其輸出顯示。之后各列數(shù)據(jù)的輸出情況同樣如此，不需要額外的指令或電路來對(duì)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇輸出。只是在每行第一列數(shù)據(jù)輸出前，通過單片機(jī)模擬i個(gè)時(shí)鐘脈沖輸出到存儲(chǔ)器，讓輸出數(shù)據(jù)產(chǎn)生錯(cuò)位，使數(shù)據(jù)從Di位開始輸出。另外，當(dāng)顯示信息剛好是A、B、C、D塊中的某一塊時(shí)，無須產(chǎn)生模擬脈沖對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇，而是直接將數(shù)據(jù)輸出顯示。通過分析可知，SPI模塊剛好具有這個(gè)功能，通過單片機(jī)額外模擬i個(gè)時(shí)鐘脈沖，輸出到串行存儲(chǔ)器的時(shí)鐘信號(hào)端，可以使數(shù)據(jù)錯(cuò)位，從指定的某一位Di開始輸出。當(dāng)顯示信息跨越Sw-1區(qū)間時(shí)，如果一場(chǎng)顯示還沒有完畢，內(nèi)存地址應(yīng)返回到Y(jié)L所在塊的起始地址，并從起始地址開始輸出顯示數(shù)據(jù)，單片機(jī)模擬的脈沖數(shù)i也相應(yīng)發(fā)生變化。

2 、LED顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　LED顯示屏控制電路。為了提高數(shù)據(jù)輸出效率，采用RAMtron公司的帶SPI功能模塊的VRS51L3074單片機(jī)。VRS51L3074的時(shí)鐘頻率為40 M-Hz，指令周期短，處理速度快，效率高；工作電壓在3．3 V左右，但是可以兼容5 V。SST25VF016B是一款具有SPI接口的8引腳串行Flash。7 4LSl64為移位寄存器。

　　2.1 VRS51L3074的SPI功能模塊

　　VRS51L3074的SPI時(shí)鐘頻率可以在SysClk／2～SysClk／10

24范圍內(nèi)調(diào)整，SPI時(shí)鐘頻率最高可以達(dá)到20MHz。當(dāng)VRS51L3074作為SPI主機(jī)時(shí)，可以對(duì)SPI運(yùn)行控制、配置和狀態(tài)監(jiān)控以及其他的一些工作環(huán)境進(jìn)行設(shè)置。

　　配置寄存器SPICONFIG：主要對(duì)片選信號(hào)控制模式、SPI中斷進(jìn)行設(shè)置。

　　狀態(tài)寄存器SPISTATUS：主要用于對(duì)SPI運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。

　　傳輸字長(zhǎng)寄存器SPISIZE：設(shè)置傳輸字長(zhǎng)，本文設(shè)置為16位，即每次輸出16位數(shù)據(jù)。

　　控制寄存器SPICTRL：對(duì)SPI時(shí)鐘速率、時(shí)鐘相位／極性、片選信號(hào)，以及SPI時(shí)鐘頻率進(jìn)行設(shè)置。

　　數(shù)據(jù)寄存器SPIRXTX0～SPIRXTX3：用于對(duì)SPI接口32位收發(fā)緩沖器的訪問，對(duì)數(shù)據(jù)寄存器執(zhí)行寫操作是將數(shù)據(jù)送入發(fā)送緩沖器中，對(duì)數(shù)據(jù)寄存器執(zhí)行讀操作是從接收緩沖器中取出收到的數(shù)據(jù)。SPI接口的發(fā)送和接收緩沖器都采用雙緩沖結(jié)構(gòu)，從硬件上減少數(shù)據(jù)沖突并提高數(shù)據(jù)傳輸效率。在主模式下對(duì)SPIRXTX0寄存器執(zhí)行寫入操作將啟動(dòng)SPI傳輸。當(dāng)傳輸字各行長(zhǎng)大于8時(shí)，應(yīng)最后向SPIRXTX0寄存器寫入。

　　向串行Flash輸入控制信號(hào)和數(shù)據(jù)地址后，啟動(dòng)串行Flash傳輸數(shù)據(jù)，在SPI時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)下輸出顯示數(shù)據(jù)，并且可以用單片機(jī)模擬串行Flash時(shí)鐘信號(hào)控制任意位數(shù)據(jù)輸出。

　　2.2 數(shù)據(jù)選擇控制電路

　　LED顯示屏控制系統(tǒng)如圖3所示，VRS51L3074單片機(jī)內(nèi)部自帶精確的40 MHz振蕩器，不需要外部晶振電路提供系統(tǒng)時(shí)鐘。數(shù)據(jù)顯示采用內(nèi)存為16 Mb的SST25VF016B。雙RAM技術(shù)輸出顯示數(shù)據(jù)的時(shí)候，是將兩塊RAM中相同地址的兩個(gè)數(shù)據(jù)同時(shí)輸出，所以，將兩塊RAM的顯示數(shù)據(jù)存放在一塊串行存儲(chǔ)器中時(shí)，偶地址單元應(yīng)存儲(chǔ)RAM0的數(shù)據(jù)，奇地址單元存儲(chǔ)RAMl的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)輸出時(shí)每次輸出16位數(shù)據(jù)。串行存儲(chǔ)器和單片機(jī)的工作電壓都在3．3 V左右，但是VRS51L3074可以兼容5V，簡(jiǎn)化了控制電路。控制信號(hào)和顯示數(shù)據(jù)在輸出到寄存器74LS164和顯示屏的時(shí)候，需要用74LVC07進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。