LED顯示屏控制系統

陳潔

LED顯示屏是一種較為流行的顯示媒體。相對應其他顯示媒體，LED顯示屏有更高的亮度和更好的畫面展示。而且使用壽命較高且成本較低。本文將根基控制系統設計等相關研究，提出LED顯示屏控制系統的方案設計。

【關鍵詞】LED顯示屏 AVR單片機 控制系統

LED顯示屏應用于交通指示、戶內外廣告、信息播報、門面招牌、舞臺背景等多個領域。當前LED顯示屏的控制系統大致分為兩個類別。一種是單色或雙基色的顯示屏控制器，另一種是全彩色顯示屏控制器。后者技術要求比前者要高。LED顯示屏的控制系統在不同的應用要求中，有不同的設計方案。通過對控制系統設計原理和控制的系統軟件設計研究兩個方面的研究，能夠有效制定出一套供用戶自主使用的的LED顯示屏控制系統。

1 LED顯示屏控制系統設計原理

1.1 AVR單片機

AVR單片機使用廣泛，AVR單片機是內置優化的FLASH的RISC。能夠是簡易指令集高速8位單片機，ACR單片機的硬件采用哈佛結構，當運行過程中達到1h，就可以執行一個單周期性的指令。AVR單片機支持系統編程。其內部的FLASH程序儲存器較為先進，最多可達擦寫次數1000次以上。應用起來較為方便。

1.2 控制系統工作原理

AVR單片機作為主控制器，是要以以DS1302時鐘芯片和16M的外置晶振來提供準確時間標準。其最大的優勢就是方，且便校準時間。在此系統設計中，寄存器和ALU是相互連接的，且ATMECA32的內核擁有寬泛的指令集以及30多個通用寄存器。在運行時，指令能夠在1h周期之內，同時訪問兩個獨立的寄存器。運行賴以較為強大的信號功率，該系統中的信號功率增強主要是通過74HC245存儲器實現的。一般情況下2片74HC595以上的移位寄存器就能夠實現對數據的播放格式。在用戶使用過程中即可對顯示內容及格式進行自主編輯。

1.3 控制系統方案設計

LED顯示屏的控制系統是由由計算機、RS 232通訊電路、控制電路和LED點陣電路構成的。系統在運行時，用戶可通過上機位對圖像文字進行編輯轉換，將轉換后的信息顯示碼通過RS232送到控制電路上。如果所用信息較多，要考慮增設外掛儲存器，或者采用先進的64KB片內FLASH ROM的AT2mega64。也可選擇128kB片內FLASH ROM的AT2mega128，具體選擇要根據用戶需求進行。此外，控制電路的設計要保證能夠完成顯示數據的滾動和分割處理的任務。運行時，要發送到全部單元板之中。單元板一般采用16×32單色點陣塊拼成的點陣屏這種陣屏能夠通過對電路的控制，準確顯示單元板顯示內容。

控制系統設計的一個重要理論是要在子模塊數據更新之后，設計具有特殊地址字的0XFF最為控制字。能夠保證單元板對數據顯示進行實時更新。

2 LED顯示屏控制系統設計方案

2.1 系統硬件設計

2.1.1 主控制器設計

本設計選用AVR8位CMOS的 Atmega32的微控制器。這種控制器的主要優勢是有比較寬泛的指令集和單時的周期指令執行。而且Atmega32的數據吞吐率高達1 MIPS/MHz。[4]能夠高效率的完成系統處理工作。肩寬系統功耗。該控制系統有讀寫編輯功能。共有32個通用I/0口線和32個通用寄存器，而且具有看門狗定時器以及一個SP串行端口，此外還配備了大量的節電設備，能夠最大程度上減輕系統耗能。

2.1.2 單元板顯示電路設計

單元板顯示電路的設計要根據示驅動電路情況。通過RS232轉換電路和子模塊地址標識電路達成運行。RS232轉換電路所使用的是MAX485作電平轉換。單元板的通信傳輸是通過單片機的異步串行完成的。此外，單元板模塊地址標識要注意采用8位并進串出芯片74HC595和8位撥碼開關，以保證系統的正常運行。實際上LED顯示屏控制系統子模塊容納沒有定量。基于該系統的設計，子模塊容納量應在230左右。設計要保證16階灰度顯示，以此保證LED點陣能夠進行正常的掃描驅動。除此以外，還要保證單片機掃描速度有所保障。

2.2 上位機程序設計

上位機軟基設計是LED顯示屏控制系統設計的重點。用戶通過上位機能夠對顯示屏進行實際操控。設計人員應該設計一款簡易操作的上位機軟件，提供圖像和文字編輯服務。具體可將顯示數據提出，并利用計算機的串行接口進行數據傳輸，具體可傳輸到控制卡上。之后，控制卡根據得到的上位機數據，使用BOOT等程序，進行進行FLASH ROM內顯示數據的自動更新。進而實現了上位機操控要求。此外控制卡還可以把顯示數據進行分割處理，通過單元板完成相關處理工作。

2.3 下位機程序設計

下位機軟件主要包括兩個功能，一個是通信功能，另一個是顯示功能。一般情況下，顯示功能所使用的工作方式是通過動態掃描，進而對顯示屏的文字和圖像信息進行傳輸控制。通信功能主要是軟件利用單片機的串口數據信息，與計算機實現聯系。進而可進行實時的通信和數據傳輸服務。

2.4 交互界面設計

上機位軟件和下機位軟件都離不開交交互界面的支持，比如上位機軟件可通過可視化編程程序實現可視化管理、編輯。再設計時，應保證保證滿足圖像的線性補償和圖像取點正常的生成。圖像文件分辨率要作規范要求。圖像可為96×64分辨率的256階色深的單色灰度圖像。此外要考慮占空比驅動和亮度對數特性，保證LED顯示屏能夠正常顯示。保證圖像的清新程度。和圖像顏色的真實度。在設計時可在顯示之前對其指數特性進行針對性的調整。

4 結論

總之，通過對LED顯示屏控制系統的設計和分析，能夠總結出：LED顯示屏的系統控制要求與其在實際應用目的是有一定的聯系的，比如LED顯示屏在不同領域的運用，對于LED屏幕大小要求也會不同，當屏幕越大，數據傳輸量和信息量就越大，對控制系統的要求也會隨之增多。因此對于LED顯示屏控制系統的設計和研究應該不斷加深，需要設計人員設計出較為全面的字模保存方法，并完善數據傳輸的壓縮算法等，以便繼續提高LED屏幕控制系統的實用性。

參考文獻

[1]李愛國.模塊化LED電子大屏幕的設計與實現[J].計算機應用研究，1998，01（03）：17-21.

[2]褚 昌 晨.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，2000.

作者單位

北京金時佰德技術有限公司 北京市 100096endprint