LED顯示屏動態顯示技術與實現

摘 要

文介紹了一種LED顯示屏動態顯示技術的設計方案，其原理是利用AT89C51單片機控制顯示屏，使其具有動態顯示功能，并能通過上位計算機向單片機輸送控制信號及修改顯示內容，控制顯示屏的循環次數、顯示方式。上位計算機還可通過標準的RS232/485轉換模塊以實現對顯示系統的遠程控制。

【關鍵詞】單片機 LED顯示屏 動態顯示 遠程控制

隨著信息產業的高速發展，LED以其發光效率高、使用壽命長、組態靈活、色彩鮮艷以及對室 內外環境適應能力強等優點直觀、準確傳播信息，成為現代信息化社會 的一個閃亮標志。近年LED顯示屏已廣泛應用于工礦企業、學校、商場、店鋪、公共場所等進行圖文顯示、廣告宣傳、信息發布等，成為平板顯示的主流產品。

1 LED顯示屏動態顯示系統設計方案

在本設計系統中，上位機采用一臺標配的計算機，下位機由AT89C51單片機及其外圍輔助電路組成，其間通過RS-232C串行通信方式交換上位機下發的操作控制命令，并返回下位機的工作狀態。為了實現串口控制LED顯示屏動態顯示，因RS-232信號電平與單片機的串口TTL電平不一樣，所以PC機與單片機之間的通信接口電路必須經過電平轉換。芯片MAX232正好可以完成這個功能。同時單片機要對接收到的控制信號進行檢測，然后再通過驅動電路對點陣的行列進行驅動，繼而控制點陣顯示屏做出相應的顯示。

2 顯示系統方案框架圖及可實現功能

顯示系統方案框架圖見圖1。

控制命令由操作員通過計算機上的控制程序或軟件發送，通過R232接口傳達給單片機 AT89C51，由AT 89C51從字庫里調出要顯示的漢字或字符，再經驅動電路使對應的字符或漢字顯示在 LED顯示板上。

3 硬件設計

硬件設計的核心是單片機電路和動態顯示電路。

3.1 單片機控制電路的設計

圖2為AT89C51單片機基本電路。供應單片機+5V工作電壓，接上12MHz石英振蕩器作為時鐘電路，RESET按鈕提供系統重置電路。同時由于PC串行口是RS232形式的，與TTL電平的電氣標準不同，因此PC機的信號必須經過MAX232電位轉換芯片，該芯片接收器將TIA/EIA-232-F電平轉換成TTL/CMOS電平，發送器將TTL/CMOS電平轉換成TIA/EIA-232-F電平。而對于一般的雙向通信，只需使用串行輸入RXD，串行輸出TXD和地線GND，與89C51串行口連接，就可確保輸出信號正確。

3.2 LED顯示屏動態驅動電路的設計

3.2.1行動態驅動電路模塊

行動態驅動電路如圖3所示，由單片機的輸入輸出口生成數據信號，而51單片機的灌電流（1.6mA左右）和拉電流（-10mA）很小無法直接驅動二極管，所以必須經過驅動器才能驅動點陣二極管。由于系統是16*16點陣顯示屏，因此剛好可以利用P0和P2口共16個輸入輸出口來生成數據信號，再經過16個驅動器三極管并列分別驅動16*16點陣顯示屏的16行線。

3.3.2電路參數計算選擇

一條行線上有16個LED，因采用的是動態掃描方式進行顯示，每一個LED以7.5mA電流計算，那么瞬時流經電路的電流為16x7.5mA=120mA，驅動管選用9012可滿足要求。由于VCC接+5V，而三極管處于開關狀態下其集電極與發射極之間的壓降約為0.3V，又發光二極管的壓降為0.7V，從而集電極電阻的阻值選用（5V-0.3V-0.7V）/0.12A=33Ω。因51單片機灌電流約為1.6mA，同時為了使三極管工作在開關狀態下，所以在此電路中I/O口輸出必須接4.7K的限流電阻。

3.3.3列動態選通電路模塊

列動態選通電路由集成電路74HC154構成，74HC154是4線-16線高性能存儲器的譯碼器。當兩個選通輸入G1 和G2 為低時， 它可將4 個二進制編碼的輸入譯成16 個互相獨立的輸出之一。本設計的行選通電路用51單片機P1口的P1.1-P1.4位輸出的二進制編碼經4/16線譯碼器74LS154譯碼后生成16條列選通信號線，再經過驅動對應的列線。

4 軟件系統設計

4.1 動態顯示處理系統軟件設計思想

本設計的動態顯示處理系統采用AT89C51單片機匯編語言編寫。采用12M晶振，串行口定義為8 位異步串行通信口，波特率由定時器T1所確定，為9600。主程序部分主要進行T1定時器初值設置，還有串口中斷控制字的設置和各個存儲器的初始化等。子程序部分實現的功能是：接收計算機串口發送過來的數據；單片機對接收到的按鍵標志位進行掃描；單片機根據相應的按鍵情況轉向相應的分支進行處理各個功能模塊分別為串口中斷、停止狀態、移動顯示模塊、逐字顯示模塊。

4.2 動態顯示控制系統軟件設計思想

動態顯示軟件控制系統平臺采用Visual Basic編程，計算機要跟單片機之間實現通信，VB所實現的功能主要是：首先要通過按鍵發送顯示方式標志位，通知單片機做好接收控制數據的準備；其次等到按下啟動的按鍵之后就把真正要控制點陣顯示屏的數據傳送給單片機。另外，VB實現PC機與單片機的串行通信，還結合了兩種不同的通信處理方式：一、事件驅動方式；二、CommEvent屬性值查詢方式。同時還有滾動字幕、實時時鐘、菜單等功能，使控制界面不再單調，簡單。

5 結語

本系統用單片機控制LED顯示屏動態顯示，可以對顯示內容進行實時控制，從而實現如閃動、滾動、打字等多種動態顯示效果，顯示內容也可以即時修改。另外，通過標準的RS232/485轉換模塊還可以實現對顯示系統的遠程控制。

參考文獻

[1] 諸昌鈴.LED顯示屏系統原理及工程技術[M].成都：電子科技大學出版社，2008.

[2] 何立民.單片機應用技術選編[M].北京：北京航空航天大學出版社，2010.

[3] 張毅坤.單片微型計算機原理及應用[M].西安：西安電子科技大學出版社，2010.

[4] 胡漢才.單片機原理機器接口技術[M].北京：清華大學出版社，1996.

[5]電腦編程技巧與維護雜志社.Visual Basic編程技巧典型案例解析[M].北京：中國電力出版社.189-192

[6]范逸之.陳文元.Visual Basic與RS-232串行通信控制[M].北京：清華大學出版社， 2002（06）：54-110.

作者簡介

楊偉藝（1980-）男，大學本科學歷?，F供職于富順光電科技股份有限公司。

作者單位

富順光電科技股份有限公司 福建省漳州市 363000endprint

摘 要

文介紹了一種LED顯示屏動態顯示技術的設計方案，其原理是利用AT89C51單片機控制顯示屏，使其具有動態顯示功能，并能通過上位計算機向單片機輸送控制信號及修改顯示內容，控制顯示屏的循環次數、顯示方式。上位計算機還可通過標準的RS232/485轉換模塊以實現對顯示系統的遠程控制。

【關鍵詞】單片機 LED顯示屏 動態顯示 遠程控制

隨著信息產業的高速發展，LED以其發光效率高、使用壽命長、組態靈活、色彩鮮艷以及對室 內外環境適應能力強等優點直觀、準確傳播信息，成為現代信息化社會 的一個閃亮標志。近年LED顯示屏已廣泛應用于工礦企業、學校、商場、店鋪、公共場所等進行圖文顯示、廣告宣傳、信息發布等，成為平板顯示的主流產品。

1 LED顯示屏動態顯示系統設計方案

在本設計系統中，上位機采用一臺標配的計算機，下位機由AT89C51單片機及其外圍輔助電路組成，其間通過RS-232C串行通信方式交換上位機下發的操作控制命令，并返回下位機的工作狀態。為了實現串口控制LED顯示屏動態顯示，因RS-232信號電平與單片機的串口TTL電平不一樣，所以PC機與單片機之間的通信接口電路必須經過電平轉換。芯片MAX232正好可以完成這個功能。同時單片機要對接收到的控制信號進行檢測，然后再通過驅動電路對點陣的行列進行驅動，繼而控制點陣顯示屏做出相應的顯示。

2 顯示系統方案框架圖及可實現功能

顯示系統方案框架圖見圖1。

控制命令由操作員通過計算機上的控制程序或軟件發送，通過R232接口傳達給單片機 AT89C51，由AT 89C51從字庫里調出要顯示的漢字或字符，再經驅動電路使對應的字符或漢字顯示在 LED顯示板上。

3 硬件設計

硬件設計的核心是單片機電路和動態顯示電路。

3.1 單片機控制電路的設計

圖2為AT89C51單片機基本電路。供應單片機+5V工作電壓，接上12MHz石英振蕩器作為時鐘電路，RESET按鈕提供系統重置電路。同時由于PC串行口是RS232形式的，與TTL電平的電氣標準不同，因此PC機的信號必須經過MAX232電位轉換芯片，該芯片接收器將TIA/EIA-232-F電平轉換成TTL/CMOS電平，發送器將TTL/CMOS電平轉換成TIA/EIA-232-F電平。而對于一般的雙向通信，只需使用串行輸入RXD，串行輸出TXD和地線GND，與89C51串行口連接，就可確保輸出信號正確。

3.2 LED顯示屏動態驅動電路的設計

3.2.1行動態驅動電路模塊

行動態驅動電路如圖3所示，由單片機的輸入輸出口生成數據信號，而51單片機的灌電流（1.6mA左右）和拉電流（-10mA）很小無法直接驅動二極管，所以必須經過驅動器才能驅動點陣二極管。由于系統是16*16點陣顯示屏，因此剛好可以利用P0和P2口共16個輸入輸出口來生成數據信號，再經過16個驅動器三極管并列分別驅動16*16點陣顯示屏的16行線。

3.3.2電路參數計算選擇

一條行線上有16個LED，因采用的是動態掃描方式進行顯示，每一個LED以7.5mA電流計算，那么瞬時流經電路的電流為16x7.5mA=120mA，驅動管選用9012可滿足要求。由于VCC接+5V，而三極管處于開關狀態下其集電極與發射極之間的壓降約為0.3V，又發光二極管的壓降為0.7V，從而集電極電阻的阻值選用（5V-0.3V-0.7V）/0.12A=33Ω。因51單片機灌電流約為1.6mA，同時為了使三極管工作在開關狀態下，所以在此電路中I/O口輸出必須接4.7K的限流電阻。

3.3.3列動態選通電路模塊

列動態選通電路由集成電路74HC154構成，74HC154是4線-16線高性能存儲器的譯碼器。當兩個選通輸入G1 和G2 為低時， 它可將4 個二進制編碼的輸入譯成16 個互相獨立的輸出之一。本設計的行選通電路用51單片機P1口的P1.1-P1.4位輸出的二進制編碼經4/16線譯碼器74LS154譯碼后生成16條列選通信號線，再經過驅動對應的列線。

4 軟件系統設計

4.1 動態顯示處理系統軟件設計思想

本設計的動態顯示處理系統采用AT89C51單片機匯編語言編寫。采用12M晶振，串行口定義為8 位異步串行通信口，波特率由定時器T1所確定，為9600。主程序部分主要進行T1定時器初值設置，還有串口中斷控制字的設置和各個存儲器的初始化等。子程序部分實現的功能是：接收計算機串口發送過來的數據；單片機對接收到的按鍵標志位進行掃描；單片機根據相應的按鍵情況轉向相應的分支進行處理各個功能模塊分別為串口中斷、停止狀態、移動顯示模塊、逐字顯示模塊。

4.2 動態顯示控制系統軟件設計思想

動態顯示軟件控制系統平臺采用Visual Basic編程，計算機要跟單片機之間實現通信，VB所實現的功能主要是：首先要通過按鍵發送顯示方式標志位，通知單片機做好接收控制數據的準備；其次等到按下啟動的按鍵之后就把真正要控制點陣顯示屏的數據傳送給單片機。另外，VB實現PC機與單片機的串行通信，還結合了兩種不同的通信處理方式：一、事件驅動方式；二、CommEvent屬性值查詢方式。同時還有滾動字幕、實時時鐘、菜單等功能，使控制界面不再單調，簡單。

5 結語

本系統用單片機控制LED顯示屏動態顯示，可以對顯示內容進行實時控制，從而實現如閃動、滾動、打字等多種動態顯示效果，顯示內容也可以即時修改。另外，通過標準的RS232/485轉換模塊還可以實現對顯示系統的遠程控制。

參考文獻

[1] 諸昌鈴.LED顯示屏系統原理及工程技術[M].成都：電子科技大學出版社，2008.

[2] 何立民.單片機應用技術選編[M].北京：北京航空航天大學出版社，2010.

[3] 張毅坤.單片微型計算機原理及應用[M].西安：西安電子科技大學出版社，2010.

[4] 胡漢才.單片機原理機器接口技術[M].北京：清華大學出版社，1996.

[5]電腦編程技巧與維護雜志社.Visual Basic編程技巧典型案例解析[M].北京：中國電力出版社.189-192

[6]范逸之.陳文元.Visual Basic與RS-232串行通信控制[M].北京：清華大學出版社， 2002（06）：54-110.

作者簡介

楊偉藝（1980-）男，大學本科學歷?，F供職于富順光電科技股份有限公司。

作者單位

富順光電科技股份有限公司 福建省漳州市 363000endprint

摘 要

文介紹了一種LED顯示屏動態顯示技術的設計方案，其原理是利用AT89C51單片機控制顯示屏，使其具有動態顯示功能，并能通過上位計算機向單片機輸送控制信號及修改顯示內容，控制顯示屏的循環次數、顯示方式。上位計算機還可通過標準的RS232/485轉換模塊以實現對顯示系統的遠程控制。

【關鍵詞】單片機 LED顯示屏 動態顯示 遠程控制

隨著信息產業的高速發展，LED以其發光效率高、使用壽命長、組態靈活、色彩鮮艷以及對室 內外環境適應能力強等優點直觀、準確傳播信息，成為現代信息化社會 的一個閃亮標志。近年LED顯示屏已廣泛應用于工礦企業、學校、商場、店鋪、公共場所等進行圖文顯示、廣告宣傳、信息發布等，成為平板顯示的主流產品。

1 LED顯示屏動態顯示系統設計方案

在本設計系統中，上位機采用一臺標配的計算機，下位機由AT89C51單片機及其外圍輔助電路組成，其間通過RS-232C串行通信方式交換上位機下發的操作控制命令，并返回下位機的工作狀態。為了實現串口控制LED顯示屏動態顯示，因RS-232信號電平與單片機的串口TTL電平不一樣，所以PC機與單片機之間的通信接口電路必須經過電平轉換。芯片MAX232正好可以完成這個功能。同時單片機要對接收到的控制信號進行檢測，然后再通過驅動電路對點陣的行列進行驅動，繼而控制點陣顯示屏做出相應的顯示。

2 顯示系統方案框架圖及可實現功能

顯示系統方案框架圖見圖1。

控制命令由操作員通過計算機上的控制程序或軟件發送，通過R232接口傳達給單片機 AT89C51，由AT 89C51從字庫里調出要顯示的漢字或字符，再經驅動電路使對應的字符或漢字顯示在 LED顯示板上。

3 硬件設計

硬件設計的核心是單片機電路和動態顯示電路。

3.1 單片機控制電路的設計

圖2為AT89C51單片機基本電路。供應單片機+5V工作電壓，接上12MHz石英振蕩器作為時鐘電路，RESET按鈕提供系統重置電路。同時由于PC串行口是RS232形式的，與TTL電平的電氣標準不同，因此PC機的信號必須經過MAX232電位轉換芯片，該芯片接收器將TIA/EIA-232-F電平轉換成TTL/CMOS電平，發送器將TTL/CMOS電平轉換成TIA/EIA-232-F電平。而對于一般的雙向通信，只需使用串行輸入RXD，串行輸出TXD和地線GND，與89C51串行口連接，就可確保輸出信號正確。

3.2 LED顯示屏動態驅動電路的設計

3.2.1行動態驅動電路模塊

行動態驅動電路如圖3所示，由單片機的輸入輸出口生成數據信號，而51單片機的灌電流（1.6mA左右）和拉電流（-10mA）很小無法直接驅動二極管，所以必須經過驅動器才能驅動點陣二極管。由于系統是16*16點陣顯示屏，因此剛好可以利用P0和P2口共16個輸入輸出口來生成數據信號，再經過16個驅動器三極管并列分別驅動16*16點陣顯示屏的16行線。

3.3.2電路參數計算選擇

一條行線上有16個LED，因采用的是動態掃描方式進行顯示，每一個LED以7.5mA電流計算，那么瞬時流經電路的電流為16x7.5mA=120mA，驅動管選用9012可滿足要求。由于VCC接+5V，而三極管處于開關狀態下其集電極與發射極之間的壓降約為0.3V，又發光二極管的壓降為0.7V，從而集電極電阻的阻值選用（5V-0.3V-0.7V）/0.12A=33Ω。因51單片機灌電流約為1.6mA，同時為了使三極管工作在開關狀態下，所以在此電路中I/O口輸出必須接4.7K的限流電阻。

3.3.3列動態選通電路模塊

列動態選通電路由集成電路74HC154構成，74HC154是4線-16線高性能存儲器的譯碼器。當兩個選通輸入G1 和G2 為低時， 它可將4 個二進制編碼的輸入譯成16 個互相獨立的輸出之一。本設計的行選通電路用51單片機P1口的P1.1-P1.4位輸出的二進制編碼經4/16線譯碼器74LS154譯碼后生成16條列選通信號線，再經過驅動對應的列線。

4 軟件系統設計

4.1 動態顯示處理系統軟件設計思想

本設計的動態顯示處理系統采用AT89C51單片機匯編語言編寫。采用12M晶振，串行口定義為8 位異步串行通信口，波特率由定時器T1所確定，為9600。主程序部分主要進行T1定時器初值設置，還有串口中斷控制字的設置和各個存儲器的初始化等。子程序部分實現的功能是：接收計算機串口發送過來的數據；單片機對接收到的按鍵標志位進行掃描；單片機根據相應的按鍵情況轉向相應的分支進行處理各個功能模塊分別為串口中斷、停止狀態、移動顯示模塊、逐字顯示模塊。

4.2 動態顯示控制系統軟件設計思想

動態顯示軟件控制系統平臺采用Visual Basic編程，計算機要跟單片機之間實現通信，VB所實現的功能主要是：首先要通過按鍵發送顯示方式標志位，通知單片機做好接收控制數據的準備；其次等到按下啟動的按鍵之后就把真正要控制點陣顯示屏的數據傳送給單片機。另外，VB實現PC機與單片機的串行通信，還結合了兩種不同的通信處理方式：一、事件驅動方式；二、CommEvent屬性值查詢方式。同時還有滾動字幕、實時時鐘、菜單等功能，使控制界面不再單調，簡單。

5 結語

本系統用單片機控制LED顯示屏動態顯示，可以對顯示內容進行實時控制，從而實現如閃動、滾動、打字等多種動態顯示效果，顯示內容也可以即時修改。另外，通過標準的RS232/485轉換模塊還可以實現對顯示系統的遠程控制。

參考文獻

[1] 諸昌鈴.LED顯示屏系統原理及工程技術[M].成都：電子科技大學出版社，2008.

[2] 何立民.單片機應用技術選編[M].北京：北京航空航天大學出版社，2010.

[3] 張毅坤.單片微型計算機原理及應用[M].西安：西安電子科技大學出版社，2010.

[4] 胡漢才.單片機原理機器接口技術[M].北京：清華大學出版社，1996.

[5]電腦編程技巧與維護雜志社.Visual Basic編程技巧典型案例解析[M].北京：中國電力出版社.189-192

[6]范逸之.陳文元.Visual Basic與RS-232串行通信控制[M].北京：清華大學出版社， 2002（06）：54-110.

作者簡介

楊偉藝（1980-）男，大學本科學歷?，F供職于富順光電科技股份有限公司。

作者單位

富順光電科技股份有限公司 福建省漳州市 363000endprint