LED點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

在車站、商場(chǎng)、學(xué)校等一些需要發(fā)布多變的實(shí)時(shí)信息或進(jìn)行廣告宣傳的場(chǎng)所，黑板、紙張或是霓虹燈廣告牌這些傳統(tǒng)的媒介手段，不論是在顯示效果還是可修改性上都已無法滿足當(dāng)前的需求。而 LED點(diǎn)陣顯示屏具有耗電省、成本低、壽命長(zhǎng)、占用空間小以及能夠?qū)崟r(shí)顯示等特點(diǎn)，而且顯示內(nèi)容的信息量大，用戶可隨時(shí)任意自行編輯修改顯示內(nèi)容，因此，近年來已得到了廣泛應(yīng)用。
一、總體設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)采用了上位機(jī)——下位機(jī)的結(jié)構(gòu)構(gòu)建，上位機(jī)為 PC機(jī)，通過串行通信接口與下位機(jī)顯示系統(tǒng)進(jìn)行通信[1]，以實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示內(nèi)容的實(shí)時(shí)擦除、更新等操作；下位機(jī)系統(tǒng)主要包括單片機(jī)控制電路和顯示電路兩部分，漢字顯示采用 16x16點(diǎn)陣模式，通過單片機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)字符從右往左滾動(dòng)的動(dòng)態(tài)顯示效果?；究驁D如圖 1所示。

二、系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

2.1 MCU的選擇

　　MCU是整個(gè)下位機(jī)系統(tǒng)的核心部件，其性能和片內(nèi)資源很大程度上決定了該系統(tǒng)工作的靈活性、先進(jìn)性和穩(wěn)定性?；诖?，本系統(tǒng)選用了 STC公司生產(chǎn)的 STC89C55RD+增強(qiáng)型 51單片機(jī)。

　　STC89C55RD+單片機(jī)的指令系統(tǒng)、硬件結(jié)構(gòu)以及片內(nèi)資源與標(biāo)準(zhǔn)8052單片機(jī)完全兼容，采用DIP40封裝形式；支持的最高時(shí)鐘頻率為80M，能最大限度地提高M(jìn)CU的運(yùn)行速度；片內(nèi)包含大容量的20KBFLASH程序存儲(chǔ)器和1KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其內(nèi)部可用Data FLASH達(dá)58個(gè)扇區(qū)共29KB；具有在系統(tǒng)可編程（ISP）功能和在應(yīng)用可編程（IAP）功能，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程軟件升級(jí)，無需編程器，從而大大縮短開發(fā)復(fù)雜度，同時(shí)可節(jié)省購(gòu)買編程器的額外投入。

2.2 串行通信

　　系統(tǒng)上位機(jī)和下位機(jī)通過串行通信接口進(jìn)行聯(lián)系。 STC89C55RD+單片機(jī)內(nèi)部含有一個(gè)可編程的全雙工串行通信接口，即 RXD（P3.0）和TXD（P3.1），具有 UART的全部功能，該接口電路能同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。一般情況下只要通過RXD、TXD和GND三根線就可以實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)PC的串行通信，根據(jù)通信距離的遠(yuǎn)近，可以選擇RS232或RS485通信方式，由于本系統(tǒng)中顯示屏控制電路與上位機(jī)PC的距離較近，故選用了RS-232標(biāo)準(zhǔn)總線接口。具體電路圖如圖2所示。

2.3 驅(qū)動(dòng)及掃描電路

　　LED點(diǎn)陣選用8x8模塊，每 4塊排列成一個(gè)16x16的點(diǎn)陣，用于顯示一個(gè)漢字。點(diǎn)陣每一行的所有LED共陰極，每一列的所有LED共陽極。

　　因?yàn)閱纹瑱C(jī)I/O口的驅(qū)動(dòng)能力有限，所以每一行LED陰極通過一個(gè)三極管8550與電源相連，I/O口僅需要提供幾個(gè)毫安的灌入電流即可控制其通斷?？紤]到本系統(tǒng)可以同時(shí)顯示六個(gè)漢字，故每一列 LED的陽極都通過一個(gè)限流電阻和一個(gè)三極管8550與電源相連，當(dāng)六個(gè)漢字的同一行漢字字模（即12個(gè)字節(jié)）通過鎖存器74HC377并行送出后，由移位寄存器 74HC595輸出行選通信號(hào)，來點(diǎn)亮該行的LED，接著再送下一行數(shù)據(jù)，再選中下一行有效，直到16行全被掃描過一遍。至此，一幅完整的文字信息就顯現(xiàn)出來，然后按這種方式反復(fù)掃描，借助于程序的控制，即可實(shí)現(xiàn)信息從右至左的動(dòng)態(tài)顯示了。具體電路圖如圖3所示。

　　該系統(tǒng)的軟件主要實(shí)現(xiàn)的功能包括：上位機(jī)信息（或命令）的發(fā)送和下位機(jī)點(diǎn)陣顯示內(nèi)容及方式的控制兩部分。