蘇州高等職業(yè)技術學校 吳榮娣

無線點陣LED顯示屏主要有發(fā)光二極管組成，在進行半導體二極管的像素點排列時，一塊顯示屏就需要幾十萬個像素點。LED電子顯示屏可以在屏幕上顯示出按照要求進行變化的數字、文字以及各種圖案，并且利用不同的材料產生的彩色像素點可以保證顯示屏完成色彩的還原，進而使得顯示對象更加清楚明了。在近幾年無線點陣LED顯示屏已經大范圍取代了傳統(tǒng)傳播媒介，以及額定電壓小、能耗好、壽命長、穩(wěn)定性高、耐久力強、亮度高等特點快速發(fā)展為傳播媒介當中的核心工具，并在信息顯示方面占據著關鍵位置。在當前的社會生活中，LED顯示屏已經滲透到了日常生產生活的方方面面，不僅應用到了人流量較大的車站、證券所、航班顯示、體育比賽賽程安排與計分，還在商場廣告宣傳、廠家新品發(fā)布當中得到了普遍使用。目前LED電子屏已經在現有基礎上朝著高發(fā)光頻率、高亮度、高耐久性的方向發(fā)展。本文基于單片機進行無線點陣LED顯示系統(tǒng)的設計，主要將總體設計劃分為三個部分，分別是單片機控制部分、LED顯示部分以及后續(xù)的無線通訊部分與無線遙控器，并在各個部分的設計過程當中始終以高效能與低成本兼顧作為基本目標，實現各對象在無線點陣LED屏幕當中的顯示操作。

1 無線點陣LED顯示系統(tǒng)構成

由圖1所示，基于單片機的無線點陣LED系統(tǒng)結構主要以51單片機作為核心，型號選擇為AT89S52。在該系統(tǒng)組成當中，單片機控制模塊的主要功能是以編程的形式進行屏幕數據信息的刷新，并對數據信息進行相關處理，這一模塊是單片機控制的LED顯示系統(tǒng)核心部分，因此設計過程十分重要。另外LED顯示模塊的主要功能是將控制模塊處理完成的數據信息在顯示屏當中進行顯示，主要利用了LED驅動電路的特點，并將LED點陣作為顯示工具。第三個模塊便是無線通訊以及無線遙控器，針對于這一模塊進行設計時，首先應明確其功能是將外部輸入數據同單片機的控制功能進行有效連接，實現兩個部分的正常通訊，以保障數據在單片機中順利輸入。

圖1 無線點陣LED顯示系統(tǒng)結構

2 無線點陣LED顯示系統(tǒng)硬件設計

若要將外部數據有效顯示到LED電子屏當中，首先要進行顯示對象的存儲，這一數據信息與圖片點陣保存在單片機的存儲器當中，而后再通過頻率為315MHz的公用無線頻道完成數據傳送的無線控制。進行數據信息顯示的過程可以劃分為兩個步驟，首先進行顯示對象的選擇，從存儲信息當中挑選出要進行LED顯示的圖片或文字，然后再使用同步接口SPI完成向單片機顯示模塊的輸送工作。對LED電子顯示屏進行無線控制的硬件系統(tǒng)設計，主要便可分為以下三個模塊。

2.1 單片機控制模塊設計

單片機的控制模塊在整個LED顯示系統(tǒng)當中屬于最核心的單元，在設計時選擇51系列單片機作為基本元器件，并執(zhí)行發(fā)送控制指令以及顯示內容的重要功能。因此單片機在控制模塊當中的作用十分關鍵，必須在51系列當中選擇一個最為合適的機型作為主要控制芯片進而投入使用，首要考慮的便是其編程功能以及單片機的人物執(zhí)行速度，為保障單片機在具備較強編程能力的同時還能夠對LED顯示屏進行快速掃描，本次硬件設計中選擇美國公司生產的AT89S52作為單片機控制單元的核心部件。單片機控制模塊結構圖如圖2所示。

圖2 單片機控制模塊結構圖

該控制模塊除了完成于無線通訊模塊的聯(lián)系之外，還需要根據外部輸入數據進行對應圖片、文字或者數字的顯示，因此點陣數據信息必須從LED顯示系統(tǒng)當中完成掃描工作。由單片機控制模塊的結構圖來看，電源模塊向AT89S52單片機進行5V電壓的提供，無線通訊模塊通過I/O端口同單片機進行正常通訊連接，另外單片機同樣通過I/O端口完成其顯示模塊與同步串口SPI之間的連接。由于當前大型顯示設備不僅需要滿足工作時間較長的特點，顯示圖案變化的復雜性也需在設計階段嚴加重視，因此為提升單片機數據信息控制的穩(wěn)定程度，在LED顯示系統(tǒng)當中加入了看門狗芯片MAX813L，這一電路既具有復位功能，還具有電壓檢測功能，能夠有效增強單片機控制系統(tǒng)的可靠性。MAX813L芯片主要通過對電源電壓的工作情況進行監(jiān)測，若電源電壓下降到4.65V便可以完成復位。

由電路結構圖3所示，P0接口將4位并行數據輸出到4-16譯碼器當中，而串行數據從SPI接口直接輸出到串行轉并行芯片當中，P3口連接無線通訊模塊的中斷引腳，并利用P1接口進行按鍵碼的直接獲取。另外單片機的復位引腳直接同看門狗電路的RST引腳相連接，當電壓降至規(guī)定大小時系統(tǒng)即進行復位，以增強單片機控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

圖3 單片機芯片連接結構圖

2.2 LED顯示模塊設計

LED顯示模塊主要完成文字、圖片等數據信息的顯示工作，因此核心部件便是16×16點陣的單色顯示屏。該LED顯示屏通過對顯示系統(tǒng)進行掃描的形式進行圖像的顯示，由SPI接口以及片選電路實現與單片機控制模塊的有效連接。顯示模塊的設計原理為單片機控制模塊將16位數據信息利用SPI接口和片選設備直接輸送到顯示部分，再由串行轉并行芯片將串行數據轉化為并行數據進行鎖存，若顯示模塊選擇其中一行數據，則在LED顯示屏當中便顯示其中一行數據，并依次將16行數據顯示完畢。由于數據信息達到一定的幀數之后，人的視覺停留便會將顯示屏當中出現的數據信息組合成一幅完整的圖像，完成圖像信息在LED電子顯示屏當中的顯示。

2.3 無線通訊模塊和無線遙控器設計

該無線通訊模塊的組成結構分為發(fā)射以及接收部分，其中無線通訊電路的發(fā)射設備主要依賴于PT2262芯片執(zhí)行功能，而對應的接收模塊則需要采用編碼與解碼功能同時具備的芯片PT2272來進行無線接收。而無線遙控發(fā)射設備除上文應用的芯片之外，還需要外圍電路、按鍵以及發(fā)射天線。實現無線通訊的方式便是按下按鍵，由發(fā)射天線向外發(fā)射出包含有按鍵信息的電磁信號。

結語：LED顯示屏作為近年來快速發(fā)展起來的顯示媒介，具有超越傳統(tǒng)媒介的諸多優(yōu)點，例如工作功耗低、亮度高、變化靈活等，另外由于LED電子顯示屏在自主研發(fā)的大環(huán)境下成本已經大大降低，并且具備較遠的可視距離，因此其在室內與室外環(huán)境當中均具有非常廣泛的應用。我國的LED產業(yè)已經由多年前從外國進行相關芯片的購買轉變?yōu)榱俗灾餮邪l(fā)，并形成了從設計、生產、封裝到集成應用的產業(yè)鏈，顯示屏的抗靜電以及發(fā)光效率等問題已經取得了巨大突破，為國內微電子產業(yè)注入了源源不斷的動力。本文研制的無線點陣LED顯示系統(tǒng)由單片機進行驅動控制，進行數字、圖形、字母的顯示，可以有效應用于各大公共場合的實時信息發(fā)布之中，并利用無線通信部分完成信息內容的快速切換。