袁　華，趙　越，王玉泰濟南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，山東濟南　　250022

LED動態(tài)廣告屏的設(shè)計

袁華，趙越，王玉泰
濟南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，山東濟南250022

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

關(guān)鍵詞單片機；LED；顯示屏

0　引言

社會經(jīng)濟的繁榮帶動了各種產(chǎn)業(yè)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(yè)顯然是一個非常龐大而且有不錯效果的廣告?zhèn)髅椒绞?。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(dá)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(jìn)步，已發(fā)展成為重要的現(xiàn)代信息發(fā)布媒體手段并得到了廣泛應(yīng)用。由LED構(gòu)成的廣告屏相比于其他類型的信息傳播系統(tǒng)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(jié)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?，F(xiàn)今，我國已經(jīng)進(jìn)入快速發(fā)展的信息時代，雖然LED行業(yè)有著巨大的潛力和不錯的發(fā)展前景，但也認(rèn)識到國內(nèi)與世界先進(jìn)水平相比在相關(guān)技術(shù)方面還有著差距。因此本系統(tǒng)的實現(xiàn)對LED技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用有著一定的實用價值和意義。

1　系統(tǒng)總體框架與硬件系統(tǒng)設(shè)計

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

控制系統(tǒng)是總體系統(tǒng)中極為主要的組成。作為核心控制部分，開發(fā)員編寫的程序?qū)懭牒蠼?jīng)過它的處理，進(jìn)而控制顯示屏的工作。本設(shè)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(shè)備發(fā)送指令，進(jìn)行控制，以達(dá)到顯示的目的。

圖1中，通信體系是電腦將數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示支配體系的渠道。

1）并行通信。

并行通信中數(shù)據(jù)的各位是同時進(jìn)行傳送的通信方式。這種方式數(shù)據(jù)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(yuǎn)途傳播。

2）串行通信。

串行通信中數(shù)據(jù)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(yuǎn)的距離。通常采用硬件來進(jìn)行數(shù)據(jù)模式間的切換。該硬件電路一般采用通用異步收發(fā)傳輸器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通常稱作UART。本設(shè)計選擇串行通訊方法。

如圖1，系統(tǒng)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(qū)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(fā)出脈沖。LED又稱為發(fā)光二極管。本設(shè)計需要大小為16×128的點陣屏，采用發(fā)光二極管組成的點陣模塊進(jìn)行拼接，通常有8×8、16×16等幾種。同時為達(dá)到節(jié)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(shè)計LED屏幕選由8×8類型的模塊共32個組合。同時，設(shè)計中必須對單片機的I/O口實行擴充數(shù)量。因為單片機的低電平端口相當(dāng)于是上不具有驅(qū)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(xì)的系統(tǒng)硬件設(shè)計方案如圖2所示。整個體系包含時鐘、復(fù)位、鍵盤掃描控制以及單片機屬于核心控制部分；發(fā)光二極管驅(qū)動電路、點陣屏幕屬于展示部分。

2　系統(tǒng)軟件設(shè)計與程序流程圖

單片機系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計確定后，軟件的設(shè)計以硬件電路為基礎(chǔ)，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(shè)計中采用了輕觸開關(guān)來進(jìn)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(tǒng)環(huán)境進(jìn)行初始化，設(shè)置定時器的中斷，總的中斷，啟用中斷工作等，同時進(jìn)行對子程序的調(diào)用。

3）控制程序主要是向列驅(qū)動電路發(fā)送控制數(shù)據(jù)，因為行驅(qū)動是對屏幕一行一行的進(jìn)行掃描，列驅(qū)動由單片機發(fā)送的質(zhì)指令進(jìn)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(jìn)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(xiàn)8個字的字模先發(fā)送，然后是后面8個字，依次類推。

系統(tǒng)總程序的流程圖如圖3所示。第一步是對系統(tǒng)運行環(huán)境的初始化；接下來整個系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入顯示狀態(tài)，本設(shè)計中默認(rèn)的初始顯示方式是上顯模式，根據(jù)需要可以按下其他的按鍵進(jìn)行模式切換。

3　調(diào)試與仿真結(jié)果

在行驅(qū)動電路中，可能會出現(xiàn)電流通過譯碼器流出不足以驅(qū)動如此多的LED模塊，使電路處于沒有電平的狀態(tài)。因此設(shè)計在行驅(qū)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(wěn)定顯示。系統(tǒng)經(jīng)過硬件和軟件調(diào)試后，得到了較好的動態(tài)演示效果，截取效果圖如圖4所示。

4　結(jié)論

本設(shè)計實現(xiàn)了一個基于單片機的LED的出租車廣告屏的系統(tǒng)。廣告屏上所顯示的內(nèi)容可以通過寫入單片機的程序來進(jìn)行控制，而且能夠?qū)崿F(xiàn)多種顯示模式，得到了較好的動態(tài)顯示效果。

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中圖分類號G2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號1674-6708（2015）141-0083-02