蘇州高等職業(yè)技術學校 倪麗惠

LED顯示屏屬于一種全新型的電子產品，目前得以廣泛應用，甚至在我們意識不到的時候，LED顯示已經成為了我們日常生活的一部分。我們周圍有很多不同的地方，比如機場、大型商場、運動場和廣告牌，每天都可以看到它們，本文主要討論的是基于GPRS與STC單片機的LED顯示屏控制系統(tǒng)設計，希望能對LED顯示屏的發(fā)展設計提供一些幫助。

1 傳統(tǒng)電子顯示屏

傳統(tǒng)電子顯示屏的內容由PC機通過數(shù)據(jù)線發(fā)送，傳動信息不方便并且只適用于短距離信息的傳送，不到1km，實際使用時可能不止這點距離，所以在使用時多有不便；選擇脫機屏不方便進行信息管理與存儲，需要更換芯片，會造成不必要的人力物力的浪費；選擇連機屏雖然方便進行實時監(jiān)控和管理，但是通信線的費用比較高，一般和信息顯示屏與上位機的距離成正比，所以也是一個很令人頭疼的問題。

1.1 傳統(tǒng)電子顯示屏的控制方式

根據(jù)不同需求，人們根據(jù)不同的控制方式對LED平面系統(tǒng)進行開發(fā)，以往的包含有以下幾點：（1）單片機控制：操作相對比較簡單，同時費用低廉，然而對內容修改和顯示方法的編輯較為麻煩，使用起來不是很便利；（2）計算機控制：功能性較強，主要依賴于計算機強大的軟件功能，方便編輯，還可以進行數(shù)據(jù)的儲存處理，但是成分費用高，并且不便于日常的維護；（3）紅外遙控：控制起來較為靈活，并且不受機器限制，然而沒有辦法從本質上對LED屏幕予以有效控制。

顯示屏系統(tǒng)主要由計算機、控制電路和LED屏三部分組成，如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)LED屏控制系統(tǒng)

1.2 傳統(tǒng)的實現(xiàn)方式存在的問題

（1）數(shù)據(jù)通信問題

傳統(tǒng)的顯示屏發(fā)展中遇到的主要問題就是數(shù)據(jù)的傳輸問題，由于便于操作，且成本低，但是抗干擾性差，通訊效率低，尤其是傳輸率相對較低。目前，在數(shù)據(jù)傳輸領域當中網(wǎng)絡以及無線傳輸是當中的熱點，在局域網(wǎng)當中最為常見的就是以太網(wǎng)，其成本較為低廉，可靠性高，但是不足之處為維護性相對較差，同時鋪設距離相對比較高。

（2）可維護性問題

因為受到通信方式所帶來的限制，對LED屏幕以及計算機的控制還有著較高的要求，一臺計算機只可以控制一個顯示屏，還需要專人進行監(jiān)管，人力成本高，同時按照具體情況對控制方案進行設計，對施工現(xiàn)場的員工需求較大，因此，可以表明，目前的LED屏幕在控制系統(tǒng)這一方面的不足，為了能夠將上述不足予以有效解決，主要采取GPRS進行解決。

2 基于GPRS與STC單片機的LED顯示屏控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)可分為視頻處理器和視頻控制系統(tǒng)兩大部分，分別是硬件和軟件。

如圖2所示，本系統(tǒng)主要由GPRS模塊、單片機模塊和LED顯示屏模塊三個部分組成。

圖2 硬件設計框圖

2.1 GPRS模塊

GPRS的模塊短信收發(fā)和無線上網(wǎng)的功能，實現(xiàn)LED屏數(shù)據(jù)的無線傳輸。

（1）系統(tǒng)方案設計

無線LED廣告發(fā)布系統(tǒng)主要分為三個部分，用戶端對通信與顯示端當中的數(shù)據(jù)發(fā)送予以負責，CPRS模塊采集相關數(shù)據(jù)以后，由單片機進行控制，同時予以檢驗以及審核，而且將采集到的信息利用串口發(fā)送到屏幕當中予以顯示。如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)方案框圖

（2）系統(tǒng)軟件實現(xiàn)

軟件一共分為兩個部分，其中包括有PC端以及顯示端，GPRS模塊驅動層等，上層函數(shù)如果想要真正予以實現(xiàn)必須要利用底層函數(shù)，進而完成整個傳送數(shù)據(jù)。

PC段程序大部分為三線程結構，顯示端程序包括LED顯示程序以及GPRS模塊程序，當中前者包括串口通訊協(xié)議、程序以及處理效果，后者主要是把顯示緩存當中的內容輸送到驅動模塊的顯示屏當中。

2.2 單片機模塊

在處理器的選擇上，此單片機價格低廉、功能強大、使用簡單方便，并且RAM足夠大，而且內部的數(shù)據(jù)可以被儲存在FLASH中，即使遇到意外也不會導致數(shù)據(jù)丟失，十分便利。

（1）主要功能

單片機的功能大部分是把已有的屏顯示數(shù)據(jù)傳送到LED屏幕，并且利用串口發(fā)送AT指令，對GPRS模塊有無新的消息進行監(jiān)視，如果有，便會進入串口中斷，對數(shù)據(jù)采取相對應的處理措施。

（2）設計思路

一個電器設備的電路設計方法很重要，這決定著這個設備是否具有效果，能否對人們的工作起到幫助，所以工作人員在工具的電路設計上都尤為注意，這也是影響到設備質量的因素。而在單片機的LED顯示屏的控制電路設計環(huán)節(jié)中，就要更要注意其設計方法。它的顯示屏主要是由16×16點陣的組合模塊構成，有4個這樣的模塊，而每個模塊內又有4個8×8點陣的小模塊構成，因此用戶就可以根據(jù)實際的情況做出調整，可以進行擴展多個任意模塊。

（3）程序設計

當單片機的LED顯示屏控制電路設計方法和工作原理都了解后，就可以繪制控制程序的流程圖，編程后利用軟件進行調試就能產生目標代碼文件，這就是程序設計的主要內容。

2.3 優(yōu)缺點分析

優(yōu)點：（1）耗電量相對較少，有效節(jié)約能源，LED采取的低壓電壓，在公共場合較為適用；（2）應用壽命相對比較長，性能趨于穩(wěn)定，一共為十萬個小時；（3）成本相對比較低廉；（4）模組化射界，安裝以及維護相對較為便捷，可以帶電進行維護；（5）亮度相對較高，視角相對較大，可視距離相對較遠；（6）對環(huán)境不會造成污染，不存在金屬汞。

缺點：（1）亮度不足，有的LED顯示屏為追求高亮度，會加劇光污染的嚴重性；（2）LED色差問題。主要表現(xiàn)在難以保證LED顯示屏的色彩還原性和逼真性；（3）LED顯示控制芯片。由于芯片的技術還不是很成熟，所以還需要在研究開發(fā)方面投入更多的精力和資金；（4）散熱性。如果散熱系統(tǒng)沒有設計好將很可能導致集成電路工作出現(xiàn)問題，造成整個系統(tǒng)沒有辦法正常工作。

2.4 LED顯示屏的屏幕結構

LED顯示屏屏幕包含了幾個不同的組件，它們共同工作，把收到的信息內容內容帶給觀眾。和機動車一樣，它們也有不同的形狀和大小，但都有相同的基本部件。無論在室內外，LED顯示屏都是由獨立的LED顯示屏構成。發(fā)光二極管面板包括機架、電源、收發(fā)卡及LED模組。每一個模塊包括二極管、驅動IC和PCB。

發(fā)光二極管面板互相連接，產生相互連接的發(fā)光二極管?？刂婆_接收內容，并向LED面板發(fā)送信號。若來源內容和顯示的寬高比不同，則需要根據(jù)來源和控制器對內容進行調整。

小結：本文主要對傳統(tǒng)的顯示屏控制結構做出簡介，并在此基礎上對基于GPRS網(wǎng)絡與STC單片機的LED顯示屏的控制系統(tǒng)做出了簡述，分析了其優(yōu)缺點，該控制系統(tǒng)靈活簡單，并且制作成本低。LED顯示屏仍要經過很長一段時間的發(fā)展，例如在單片機的選擇方面，可以有更加靈活的選擇，已經有相關研究人員對此做出了研究闡述，相信在不遠的未來，隨著科學技術的不斷發(fā)展進步，LED顯示屏經過發(fā)展改善能得到更好的普及應用。