湖北民族學院信息工程學院 楊紫含 王傳璽 陸嬌陽 梁志浩 李欣威湖北民族學院 徐 建

基于STC89C52的LED圖文廣告屏設計

湖北民族學院信息工程學院 楊紫含 王傳璽 陸嬌陽 梁志浩 李欣威
湖北民族學院 徐 建

LED點陣屏是利用發(fā)光二極管點陣模塊組成的平面式顯示頻。它具有節(jié)能,亮度高,壽命長,視角大,支持軟件豐富等優(yōu)點,成為新一代信息傳播工具的主力軍,運用十分廣泛。采用AT89C52單片機為控制核心,列驅(qū)動電路由74HC595控制,行驅(qū)動電路由74HC154控制。用MAX232芯片實現(xiàn)RS232與TTL的電平轉(zhuǎn)換,上位機通過串口操作單片機模塊,該系統(tǒng)能通過與上位機的通訊隨時更換需要顯示的內(nèi)容,同時能通過芯片的控制實現(xiàn)溫度和時間的顯示,文字的滾動播放,以及文字的上下左右移動。

LED點陣屏;串口通訊;驅(qū)動;時鐘溫度芯片

1 引言

當網(wǎng)絡不再僅供計算機研究人員和政府機構(gòu)使用而面向全社會時,網(wǎng)絡的大眾化使商業(yè)、通訊、資料檢索等得到全面發(fā)展,同時信息化、廣告業(yè)的發(fā)展也帶動了LED顯示屏的出現(xiàn)[1]。LED顯示屏具有的節(jié)能特性使其獲得了更多的關注,隨著廣告業(yè)的飛速發(fā)展更是讓LED顯示屏成為繼電視、廣播、報、紙,雜志后的"第五大媒體"。從制作工藝,制作成本,用戶投資金額、大小等方面考慮,一款具有多功能顯示,操作簡便的顯示屏是很多用戶所需要的。

2 系統(tǒng)總體設計

圖1 系統(tǒng)總體框圖

圖3 驅(qū)動電路的連接圖

3 系統(tǒng)的硬件設計

3.1 串口通信

由于PC機串口為RS232標準接口,與輸入輸出均采用TTL電平的STC89C52單片機的接口規(guī)范上不一致,因此采用MAX232標準的RS232接口芯片,該芯片可以用單電壓(+5V)實現(xiàn)RS232接口邏輯"1"(-3V～15V)和邏輯"0"(+3V～15V)的電平轉(zhuǎn)換[2]。采用串行通訊,雖然傳輸速度慢,但只需一個信道,支持長距離傳輸。設置波特率后,就可以進行雙機通訊了(見圖2)。

3.2 驅(qū)動電路

驅(qū)動電路分為行驅(qū)動與列驅(qū)動。列驅(qū)動電路由串入并出移位寄存器構(gòu)成74HC595構(gòu)成,它自帶存儲寄存器和三態(tài)輸出的8位串行移位寄存器,而且獨立控制移位寄存器和輸出鎖存器,在顯示本列數(shù)據(jù)的同時傳送下一列數(shù)據(jù),可以實現(xiàn)重疊處理。行驅(qū)動電路選用74HC154譯碼器,接受4位高有效二進制地址輸入,并提供16個互斥的低有效輸出[3]?？紤]到直接用IO口控制整行LED燈的亮滅,需要較大的驅(qū)動電流,故使用UIN2803芯片,內(nèi)部是八重達林頓晶體管的陣列,輸出值可達500MA/50(見圖3)。

3.3 時鐘電路

DS1302是一種高性能,低功耗的實時時鐘芯片,采用SPI三線接口與微處理器進行通訊,可提供秒、分、時、日、星期、月和年等信息,具有閏年補償作用,并且還有軟件自動調(diào)整能力,功耗低,采用雙電源供電,在系統(tǒng)掉電的情況下時鐘繼續(xù)工作(見圖4)。

圖2 RS232的連接圖

圖4 時鐘電路

3.4 溫度測量電路

DS18B20采用單總線的接口方式與微處理器鏈接時僅需要一條口線就可以實現(xiàn)雙向通訊,多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的單線上,實現(xiàn)多點測溫,同時它的供電方式靈活,可以通過內(nèi)部寄生電路從數(shù)據(jù)線上獲取電源,當時序滿足時可以不接外部,使測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更趨于簡單,可靠性更高。

4 系統(tǒng)的軟件設計

軟件程序是控制系統(tǒng)最重要的部分,采用C語言編寫。主要分為兩大功能模塊:與上位機的通訊部分和LED屏的顯示部分。與P C機的通訊部分主要是利用串口中斷接收發(fā)數(shù)據(jù),實現(xiàn)與下位機的實時通訊。顯示部分采用動態(tài)掃描方式,對要顯示的漢字,數(shù)字,圖形等進行顯示及控制功能。

圖5 軟件系統(tǒng)整體框圖

4.1 顯示驅(qū)動部分的程序

單片機通過串口中斷接收PC機發(fā)送過來的數(shù)據(jù),暫時存放在接收緩沖區(qū),經(jīng)分析處理后放入數(shù)據(jù)存儲區(qū)保存起來,對數(shù)據(jù)的處理分析可以實現(xiàn)文字的上下左右移動,再依次從數(shù)據(jù)存儲器中取出數(shù)據(jù)放入顯示緩沖區(qū)中用于顯示。顯示數(shù)據(jù)時,由將顯示緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)送入74HC595鎖存,送出行掃描信號,選通所選行并延時,進行消隱,送入下一行的行選信號并重復以上過程,直至16行,完成一幀畫面。循環(huán)往復?？紤]到顯示屏是利用人眼的視覺暫停效果,要求整屏的刷新率需達60HZ以上[4]。對溫度,時間信息的讀取則有串口中斷完成,具體程序流程框圖如圖6、圖7所示。

圖6 顯示程序框圖

圖7 中斷程序框圖

4.2 通信部分

下位機一直處于監(jiān)聽狀態(tài),當有串口中斷時實現(xiàn)和上位機的通訊。

圖8 串口通訊流程圖

5 總結(jié)

本系統(tǒng)完成了LED點陣廣告屏的設計與制作,能夠?qū)崿F(xiàn)文字的各種顯示方式,以及溫度與時間的實時顯示。本廣告屏結(jié)構(gòu)簡單,成本低廉,可以根據(jù)需要選擇多種字幕的顯示效果,具有工作穩(wěn)定,字符清晰,分布靈活等特點。

[1]梁純,王軍?；贛CS-51單片機的LED點陣圖文顯示屏設計[J]。工礦自動化,2005,06:92-94.

[2]張仁朝。淺談MCS51單片機的LED點陣圖文顯示屏設計[J]。福建電腦,2009,07:144-145.

[3]李秀忠。大屏幕LED顯示屏控制系統(tǒng)設計[J]?，F(xiàn)代電子技術(shù),2012,19: 135-138.

[4]柴克謙,何浩,劉超?；?1單片機LED點陣屏控制系統(tǒng)設計[J]?？萍贾赂幌?qū)?2015,11:173.