基于單片機的LED顯示系統

杜永博 樊躍新 王文博 段欣宇

摘要：本系統以STC15F2K60S2系列單片機作為中心控制器，LED顯示屏可以顯示時刻，日期及溫度。選擇WIFI模塊、USB存儲模塊為此次PC機與單片機的通信方式，選用Lab VIEW為上位機軟件。本設計在顯示文字的基礎上增添溫度、時間顯示功能。可應用于廣告宣傳，公共場所信息提示等領域，具有操作簡單、可靠性高、可隨時更改顯示內容等優點，具有廣闊前景。

關鍵詞：單片機；LED顯示屏；LabVIEW；WIFI通訊

伴隨互聯網的日新月異。在這數字化信息時代里，人們對顯示設備創新的關注度大大提升。縱覽科技成長過程，技術的不斷進步，最終LED顯示屏憑借亮度高、壽命長、視角大、節能環保、屏幕可大可小、容易與計算機接口、 安裝簡易等優異性能脫穎而出。 其在LED 指示燈、LED 顯示屏、照相機閃光燈和手機鍵盤以及LCD背光源等領域被廣泛應用，其自身特點使它在顯示屏產業占有一定的市場。

1 系統整體設計

該系統工作方式為上、下位機共同合作完成。其原理結構設計如圖1所示。上機位選用PC機，下位機選用STC15F2K60S2系列單片機為核心控制部件。根據不同需求下位機可以時鐘控制器、溫度傳感器來用于實時信息收集。上、下位機之間采用RS232轉RS485來實現相互通信。可以滿足遠距離數據通信，且可靠性較高。

此次設計選用戶外雙基色顯示屏為本系統LED顯示屏，屏幕尺寸為兩塊16*16的點陣拼接而成。此顯示屏是基于具有超高處理速度，超低功耗，穩定性能的STC15F2K60S2單片機為主要控制元件，采用的動態掃描方式是行掃描列驅動，所用芯片分別為74HC154和DS12887芯片。使用低功耗、外圍接口簡單、精度高、工作穩定的DS12887芯片，來實時顯示時間及日期。同時使用超小體積，超高精度，良好抗干擾能力、可精確傳感溫度的DS18B20溫度傳感器，顯示溫度。

2 PC 機與單片機的通信方式

PC機的串口是RS232J接口標準，而單片機的串口則為TTL電平，可見二者的邏輯狀態完全不同，因此實現PC機與單片機間數據傳遞和控制溝通是極為重要的。通常實驗室里大部分單片機與PC機均采用串口通訊，本設計針對于用戶設計，串口通訊對于用戶體驗的友好度略低，因此本系統采用無需連線的WIFI通訊和輕巧便利的USB 通訊。

2.1 WIFI通信

本設計采用超低功耗的nRF24LE1無線模塊，STC15F2K60S2單片機通過RS232接口與WIFI轉串口模塊串口實現通訊的硬件接口電路.PC機發送數據信號，通過PC機的無線網卡發送WIFI信號，nRF24LE1模塊接收該信號并將此信號轉成串口信號，通過單片機RS232接口傳給單片機，單片機接收到數據作相應處理后沿反過程傳回到PC機。

2.2 USB 存儲模塊

本系統為方便用戶選用了支持低功耗模式的CH375 USB存儲模塊。用戶使用時無需編寫復雜的USB驅動程序，首先僅需將PC機中所需的數據保存在U盤里，其次在控制板上插上該U盤，便可以將想傳送的數據發送到單片機上。CH375模塊易開發與實現，可非常便捷的使數據傳輸系統由RS232總線轉到USB總線，同時USB集各種優越性能于一身這必將使此類接口電路在數據傳輸中得到更廣泛的應用。

3 上位機整體設計

本系統選用Lab VIEW作為上位機軟件。Lab VIEW憑借其宏大的信息收集功能、清晰明了的獨特圖形化編輯語言、完整的整體成為了此次設計上位機系統首選的因素，并在編程研發期間解決了大量耗時的弊端，從而很大程度提高了工作效率。我們在此基礎上進行漢字字模的提取，初始化Lab VIEW串口進行數據發送和接收。最終可以完成上位機控制單片機，到單片機控制顯示屏的目的。

4 結語

在這個顯示系統飛速成長的時代，琳瑯滿目的設計讓用戶不知從何挑選起。于是本文以服務用戶為前提設計了一款具備文字顯示功能外還可以實現實時顯示時間、日期、溫度等功能的LED顯示屏。本文詳細介紹了此設計的上、下位機組成結構，行掃描列驅動、時鐘系統的芯片選用，以及PC 機與單片機的WIFI、USB通信方式和上位機軟件Lab VIEW的選用。本系統為用戶提供了人性化的操作環境，同時可應用于廣告宣傳，公共場所信息提示和基本文字顯示等領域。具有操作簡單，高可靠性，可隨時更改顯示內容等優點，前景廣闊。

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