LED動態廣告屏的設計

袁　華，趙　越，王玉泰濟南大學信息科學與工程學院，山東濟南　　250022

LED動態廣告屏的設計

袁華，趙越，王玉泰
濟南大學信息科學與工程學院，山東濟南250022

摘要本文實現了一個由51單片機作為核心控制器的LED點陣構成的出租車廣告屏系統。該系統可以顯示八個漢字或其他字符，同時可以實現多種顯示方式，具有操作簡單、壽命長、耗電量小等優點，實用性較強，仿真結果表明該系統可以穩定運行，具有較好的動態效果。

關鍵詞單片機；LED；顯示屏

0　引言

社會經濟的繁榮帶動了各種產業迅速成長，同時消息傳遞的方式也是各種各樣。而出租車這個載客行業顯然是一個非常龐大而且有不錯效果的廣告傳媒方式。出租車在不停的運動中通過后方的LED廣告屏可以把信息滲透到城市的每一個角落以達到信息傳遞的目的。LED顯示屏自在全球迅速興起后取得了長足的進步，已發展成為重要的現代信息發布媒體手段并得到了廣泛應用。由LED構成的廣告屏相比于其他類型的信息傳播系統如液晶顯示屏等有著更好的抗震性，耐冷熱性，耐腐蝕性，更適用于出租車尾部安裝，而且造價低有利于節省成本。在戶外廣告屏的采用上，無疑LED顯示屏是很好的選擇。現今，我國已經進入快速發展的信息時代，雖然LED行業有著巨大的潛力和不錯的發展前景，但也認識到國內與世界先進水平相比在相關技術方面還有著差距。因此本系統的實現對LED技術的進一步應用有著一定的實用價值和意義。

1　系統總體框架與硬件系統設計

出租車尾部的LED點陣顯示屏系統屬于戶外工作，需要很好的抗震性等，因此對顯示屏的質量有著很高的要求。通常為了便于給硬件系統電路保養，選用將總體的系統分為幾大模塊的方式設計。如圖1所示，根據系統的顯示功能將該系統分為兩大部分，分別是核心控制系統、顯示電路部分。

控制系統是總體系統中極為主要的組成。作為核心控制部分，開發員編寫的程序寫入后經過它的處理，進而控制顯示屏的工作。本設計已選定單片機作為中央控制器，寫入程序后通過各引腳向外圍設備發送指令，進行控制，以達到顯示的目的。

圖1中，通信體系是電腦將數據發送到顯示支配體系的渠道。

1）并行通信。

并行通信中數據的各位是同時進行傳送的通信方式。這種方式數據傳遞速率迅速，只是不足之處是需要的通訊線多、造價不低，不適宜遠途傳播。

2）串行通信。

串行通信中數據是一位一位按順序傳送的通信方式。它只需要幾根通信線就可以，但是傳送的速度很慢，卻可以傳送很遠的距離。通常采用硬件來進行數據模式間的切換。該硬件電路一般采用通用異步收發傳輸器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通常稱作UART。本設計選擇串行通訊方法。

如圖1，系統的展示部分包括一塊能夠展示八個字的LED屏幕和屏幕的行列驅動電路。因為單片機的I/O引腳有限。單片機與屏幕不可以中間不加任何芯片就相連。需要選擇添加I/O口的做法來增多單片機發出脈沖。LED又稱為發光二極管。本設計需要大小為16×128的點陣屏，采用發光二極管組成的點陣模塊進行拼接，通常有8×8、16×16等幾種。同時為達到節約檢修成本，選擇模塊面積比較小的來減小檢修的本錢。因此本設計LED屏幕選由8×8類型的模塊共32個組合。同時，設計中必須對單片機的I/O口實行擴充數量。因為單片機的低電平端口相當于是上不具有驅動能力。因此，該類電路還須要有功能（電流）放大作用。

在總體框架下，詳細的系統硬件設計方案如圖2所示。整個體系包含時鐘、復位、鍵盤掃描控制以及單片機屬于核心控制部分；發光二極管驅動電路、點陣屏幕屬于展示部分。

2　系統軟件設計與程序流程圖

單片機系統的硬件電路設計確定后，軟件的設計以硬件電路為基礎，分為主程序、鍵盤掃描控制程序、顯示模式程序、外部中斷。

1）本設計中采用了輕觸開關來進行控制終中斷，因顯示的模式不止一種，所以需要用刷新按鍵來切換。

2）主程序的功能除了對系統環境進行初始化，設置定時器的中斷，總的中斷，啟用中斷工作等，同時進行對子程序的調用。

3）控制程序主要是向列驅動電路發送控制數據，因為行驅動是對屏幕一行一行的進行掃描，列驅動由單片機發送的質指令進行高低電平輸出的控制。先輸入8個字的字模到595模塊，然后進行行行掃描。

4）顯示程序主要是描述這幾種顯示模式的原理，因為一屏幕可以顯示八個字，所以顯示程序的編寫是實現8個字的字模先發送，然后是后面8個字，依次類推。

系統總程序的流程圖如圖3所示。第一步是對系統運行環境的初始化；接下來整個系統已經進入顯示狀態，本設計中默認的初始顯示方式是上顯模式，根據需要可以按下其他的按鍵進行模式切換。

3　調試與仿真結果

在行驅動電路中，可能會出現電流通過譯碼器流出不足以驅動如此多的LED模塊，使電路處于沒有電平的狀態。因此設計在行驅動電路和LED顯示屏之間加上74HC04大功率放大器或者是三極管，通過放大電流以使LED屏可以穩定顯示。系統經過硬件和軟件調試后，得到了較好的動態演示效果，截取效果圖如圖4所示。

4　結論

本設計實現了一個基于單片機的LED的出租車廣告屏的系統。廣告屏上所顯示的內容可以通過寫入單片機的程序來進行控制，而且能夠實現多種顯示模式，得到了較好的動態顯示效果。

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中圖分類號G2

文獻標識碼A

文章編號1674-6708（2015）141-0083-02