基于51單片機(jī)IAP技術(shù)的LED顯示屏控制系統(tǒng)

　　LED顯示屏由于其具有耗電少、使用壽命長、成本低、亮度高、故障少、視角大、可視距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)，已經(jīng)成為新一代的信息傳播媒體工具。LED與LCD相比較最突出的特點(diǎn)是，亮度高、成本低且屏幕尺寸可根據(jù)現(xiàn)場情況用標(biāo)準(zhǔn)LED單元板拼制。按安裝位置可分為室外、半室外和室內(nèi)；按顏色可分為單色、雙基色和彩色；按發(fā)光二極管點(diǎn)距可分為φ5.0、φ3.75及φ3.0等。本文以市場上常見的室內(nèi)雙色LED單元板為控制對象，說明基于單片機(jī)IAP技術(shù)的LED顯示屏控制系統(tǒng)工作原理以及數(shù)據(jù)組織方法。

1 雙色LED單元板硬件組成及工作原理

　　常見的室內(nèi)雙色LED單元板電路框圖如圖1(a)所示。其中行掃描電路由2片74HC138(3-8譯碼器)構(gòu)成的4-16譯碼器加上多個(gè)4953(MOS管)組成的，掃描方式為1／16。上下半屏分別由2組用74HC595串行移位寄存器實(shí)現(xiàn)紅色、綠色顯示數(shù)據(jù)的列輸入，在圖1(a)所示的64×32標(biāo)準(zhǔn)LED單元板中，每組串行移位寄存器中有8個(gè)74HC595級聯(lián)，4組共用了32個(gè)74HC595。74HC595內(nèi)部電路框圖如圖1(b)所示。所有4組74HC595的控制信號RCK、SCK、EN全部接在一起。74HC595的控制信號和4組串行移位寄存器的輸入以及行掃描控制信號A、B、C、D構(gòu)成整個(gè)LED單元板的輸入；74HC595的控制信號經(jīng)驅(qū)動(dòng)后和4組串行移位寄存器的輸出以及行經(jīng)過驅(qū)動(dòng)的掃描控制信號A、B、c、D構(gòu)成整個(gè)LED單元板的輸出，用于級聯(lián)下一個(gè)LED單元板的輸入。雙色LED單元板等效電路框圖如圖1(c)所示。

2 LED顯示控制系統(tǒng)的硬件組成及工作原理

　　LED顯示控制系統(tǒng)的硬件組成如圖2所示。從表面上看是一個(gè)普通的單片機(jī)簡單應(yīng)用，實(shí)際上在設(shè)計(jì)此系統(tǒng)時(shí)已經(jīng)考慮了很多硬件、軟件及硬軟件配合的因素。首先在使用51單片機(jī)的前提下，用其串行口方式0似乎可以利用單片機(jī)發(fā)出的移位脈沖將8位數(shù)據(jù)送入74HC595中，但要實(shí)現(xiàn)圖2中8位數(shù)據(jù)的同時(shí)輸入必須加其他的輔助芯片，而且在縮短數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間上沒有什么好處。其次，采用FPGA、CPLD等可編程芯片設(shè)計(jì)成專用硬件電路與單片機(jī)接口可大幅度提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，但成本也將同步大幅度提高?BR>

　　在圖2所示的系統(tǒng)中采用了以下的設(shè)計(jì)理念：①由P0口同步輸出8位字型點(diǎn)陣數(shù)據(jù)。②用P3.6產(chǎn)生SCK信號，軟件中相應(yīng)使用“MOVX@R0，A”指令，在形成SCK信號的同時(shí)減少指令的字節(jié)數(shù)。③由P2.0至P2.3輸出行掃描信號，軟件中將A、B、C、D存放在DPH的低4位中。④RCK和EN分別由P3.4、P3.5控制。⑤SST89E516單片機(jī)的串行口與PC機(jī)通信。利用該單片機(jī)的IAP功能下載顯示所需的字型數(shù)據(jù)和控制程序。

3 LED顯示控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織及軟件優(yōu)化

　　LED顯示控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織如圖3所示。從圖2可以得到圖3(a)所示的從正面看過去顯示行與顯示數(shù)據(jù)位以及顏色的對應(yīng)關(guān)系。為了提高數(shù)據(jù)的讀取速度，將顯示數(shù)據(jù)按掃描行進(jìn)行連續(xù)排列，可得到圖3(b)所示的存儲(chǔ)單元與掃描行、存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)位及顏色的關(guān)系。

　　具體編程時(shí)可按下列步驟進(jìn)行：①將準(zhǔn)備掃描的行地址送P2口的低4位中。②將DPTR指向待顯示行相應(yīng)存儲(chǔ)單元的首地址。③以DPTR為指針，使用“MOXCA，@A+DPTR”讀顯示數(shù)據(jù)，并將顯示數(shù)據(jù)送P0口。④通過P3.6產(chǎn)生SCK，同時(shí)DPTR加1。⑤重復(fù)②、③、④直到一行數(shù)據(jù)顯示完畢，通過P3.4產(chǎn)生RCK將通過移位寄存器移入的一行數(shù)據(jù)顯示。⑥重復(fù)②、③、④、⑤直到15行數(shù)據(jù)全部顯示完畢。⑦重復(fù)①～⑥刷新顯示。