基于51單片機的LED顯示系統(tǒng)設(shè)計

引 言　　

最近，筆者在某工廠大型生產(chǎn)線上基于現(xiàn)場總線的物流呼叫系統(tǒng)項目中發(fā)現(xiàn)，由于所需要顯示的信息流比較大，用現(xiàn)有的基于AT89C51芯片組成的 LED顯示屏控制系統(tǒng)，由于受到微處理器的處理速度、體系架構(gòu)、尋址范圍、外圍接口資源等諸多限制，已難以在要求顯示較多像素、顯示內(nèi)容幀頻較高、動態(tài)顯示效果復(fù)雜的情況下，得到良好的動態(tài)視覺效果。針對以上情況，在利用現(xiàn)有資源的基礎(chǔ)上，重新設(shè)計和研制了一種全新的，由32位高性能ARM微處理器組成的LED顯示屏控制圖1系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)，并通過RS485接口與現(xiàn)場總線中的上位機進行實時數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的信息顯示。

1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)　　

該系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖1所示。圖1中,微處理器是AtmeEL公司生產(chǎn)的AT91M42800A，它采用基于ARM7TDMI內(nèi)核

的高性能32位RISC架構(gòu)的處理器,有著豐富的外圍接口資源。AT91M42800A有2個USART外圍接口，系統(tǒng)用USART0口和MAX485組成485接口電路，具體的接口電路如圖2所示。AT91M42800A還有2個SPI口，每個SPI口有4根片選信號，通過片選均可以支持外接15個設(shè)備。該系統(tǒng)的做法是將2個SPI口分別接到列驅(qū)動電路和行驅(qū)動電路上，并利用各自的2個片選信號CS0和CS1完成驅(qū)動電路的信號鎖存和允許輸出控制，SPI的CLK輸出作為驅(qū)動電路的時鐘信號輸入，工作頻率為4 MHz。　　

SRAM接口電路由2塊HY57V641620芯片并聯(lián)組成，HY57V641620是Hynix公司生產(chǎn)的4 Banks×1M×16位的SDRAM芯片,單片HY57V641620存儲容量為4組×16 M位（8 MB），支持自動刷新，16位數(shù)據(jù)寬度。為充分發(fā)揮32位CPU的數(shù)據(jù)處理能力，系統(tǒng)用2塊8 ns的HY57V641620組成32位SDRAM存儲器系統(tǒng)。Flash存儲器接口電路由1塊HY29LV160芯片組成。HY57V641620是Flash存儲器芯片，單片存儲容量為16 M圖2485接口電路、A6B595和A6276級聯(lián)電路原理圖位(2 MB)，8/16位數(shù)據(jù)寬度，本系統(tǒng)采用16位數(shù)據(jù)寬度的工作方式。具體的電路連接可參閱參考文獻(xiàn)[1]。　　

行驅(qū)動電路由Allegro公司的36片A6B595級聯(lián)組成，顯示屏背面每行數(shù)據(jù)線由串入并出移位寄存器A6B595級聯(lián)而成，A6B595片內(nèi)集成有MOS管構(gòu)成的驅(qū)動器，發(fā)光二極管足夠驅(qū)動發(fā)光。列驅(qū)動電路由Allegro公司的24片A6276級聯(lián)組成，A6276是16位帶鎖存的串入并出移位LED驅(qū)動芯片。A6B595和A6276級聯(lián)時引腳和聯(lián)接方法如圖2所示，電路都較為簡單（其中帶端口框標(biāo)的為AT91M42800A的相應(yīng)引腳）。其他詳細(xì)的性能資料，請查閱Atmel和Allegro公司的相關(guān)產(chǎn)品文檔[2，3]。AT91M42800A的SPI口均采用16位串行輸出工作方式，利用32位ARM處理器的高速性能，能夠充分提高數(shù)據(jù)傳輸速度。　

圖1系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖