基于單片機的LED顯示屏文字控制設計

中國醫科大學 王 研

1.LED顯示屏功能

LED顯示屏以其超大畫面、超強視覺、亮度高、壽命長以及靈活多變的顯示方式等優勢，成為目前國際上使用廣泛的顯示系統。隨著信息產業的高速發展，LED顯示作為信息傳播的一種重要手段，已廣泛應用于金融證券、銀行利率、商業廣告、文化娛樂等室內外需要進行服務內容和服務宗旨宣傳的公眾場所。顯然，LED顯示已成為現代化和信息化社會的一個重要標志。有著巨大的社會效益和豐厚的經濟效益。研究利用單片機控制LED的文字顯示對于學習單片機的基本原理和程序設計具有重要的作用和意義。

圖1 設計總體框圖

圖2 AT89S51單片機PDIP40封裝外形圖及最小應用系統電路

2.LED顯示屏顯示漢字原理

根據國際標準字庫的要求，每一個漢字由16行16列的點陣組成，即國標漢字庫中的每一個字均由256個點陣來表示。我們可以把每一個點理解為一個象素，而把每一個字的字形理解為一幅圖像。事實上這個漢字屏不僅可以顯示漢字，也可以顯示在256象素范圍內的任何圖形。通過字庫軟件可自動生成十六進制數據的漢字代碼。把內碼數據復制到程序中由計算機傳給單片機，再經單片機內部程序的控制將接收到的漢字內碼轉換成16*16的點陣結構，然后就可以送到在LED顯示屏上動態顯示了。

3.設計思路

根據LED顯示屏顯示漢字的基本原理，設計出系統框圖。由于單片機的總線為8位，一個字需要拆分為2個部分，所以需要兩個存儲器存放。

其中PC機用于查詢漢字內碼，并把內碼傳給接口芯片，由接口芯片完成從RS232向TTL電平的轉換。AT89S51單片機完成圖形顯示方式將漢字內碼向點陣結構的轉化。要顯示的相鄰兩幀內容存放至存儲器3，4中。存儲器1用于存放單片機接收的漢字內碼。存儲器2用于存放漢字庫的點陣結構。存儲器3用于存放要顯示的顯示的相鄰兩幀內容的第一幀。存儲器4用于存放要顯示的顯示的相鄰兩幀內容的第二幀。硬件掃描電路可編程器件完成動態掃描。LED顯示模塊將顯示存儲器3或4的內容。

4.硬件電路組成

本文中應用到的電路包括AT89S51芯片、74LS373地址鎖存器、74LS245雙向總線緩沖器、74LS157四位二選一電路、HM6264存儲器、EPROM29FO4O存儲器以及LED點陣模塊。

其中由Atmel公司推出的AT89S51芯片，與MCS51單片機指令集兼容，時鐘頻率為O～33MHz，采用32個可編程輸入/輸出引腳和2個16位定時/計數器，內部包含用作程序存儲器的4KB的基于FLASH技術的只讀存儲器。

74LS373地址鎖存器的作用是將單片機送往各存儲器的地址進行鎖存。74LS245雙向總線緩沖器起選擇地址作用。4LS157電路芯片用于分離計數器和單片機向存儲器3或存儲器4發送的地址。74LS138譯碼器可以在不同的時間讓需要工作的存儲器的片選信號有效。存儲器6264用于存放單片機送來的漢字內碼和轉換后的點陣結構。EPROM AM29O4O-9O/BUA(32)存放經過轉換后的漢字點陣。LED顯示屏采用16×16像素矩陣模塊。

5.顯示屏顯示控制程序設計

通過程序控制LED畫面，可以形成上移、下移、左平移、右平移等多種顯示方式。由于篇幅所限，本文只討論顯示屏上移滾動顯示方式的實現。編程語言采用C語言。

首先計算機把要顯示的信息轉換成和LED對應的點陣數據及地址，然后通過接口電路將其送到掃描板的寫入地址及數據產生器中。寫入地址及數據產生器產生要寫入存儲器的數據及地址。讀地址產生器產生存儲器的讀出地址。掃描控制電路把存儲器中的數據送到顯示屏上，并同時產生時鐘信號、鎖存信號及行掃描信號。

下面只給出接收緩沖區字符存入存儲器1的過程及代碼以供讀者參考。

圖3 文字上移滾動設計流程圖

內碼由串口輸入到緩存r_buf，CPU往存儲器1順序存放所有字的內碼（每個字2個字節）。設一個一維字符數組mdata[Ox ffff]和指向數組的指針變量*hz。把指針指向數組首部hz=&mdata[O]，把從串口輸入的所有字的內碼依次存入數組mdata[]當中。

6.總結

本文從理論上闡述了使用單片機控制LED電子顯示屏顯示漢字的基本原理，并給出了LED屏幕文字向上滾動的設計與實踐方案。此方案已在筆者的測試機上通過。雖然電路比較簡單，但是其整個過程已經包涵了單片機的基本理論和LED顯示屏電路的基本原理和基本程序，只要擴展單片機的IO接口，并增加一些相關芯片，就能設計出更大面積、更復雜的LED顯示屏。因此本文對研究單片機原理和LED的顯示原理及應用具有一定的理論和實踐參考價值。

[1]李朝青.單片機原理及接口技術[M].北京航空航天大學出版社,2005(第三版).

[2]錢珊珠.微型計算機原理及應用[M].國防工業出版社,2008,5(第一版).

[3]馬忠梅.單片機的C語言應用程序設計[M].北京航空航天大學出版社,2007(第四版).

[4]譚浩強,張基溫.C語言程序設計教程[M].高等教育出版社,2006,8(第3版).