基于STC89C52的LED圖文廣告屏設(shè)計(jì)

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

基于STC89C52的LED圖文廣告屏設(shè)計(jì)

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

LED點(diǎn)陣屏是利用發(fā)光二極管點(diǎn)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(diǎn),成為新一代信息傳播工具的主力軍,運(yùn)用十分廣泛。采用AT89C52單片機(jī)為控制核心,列驅(qū)動(dòng)電路由74HC595控制,行驅(qū)動(dòng)電路由74HC154控制。用MAX232芯片實(shí)現(xiàn)RS232與TTL的電平轉(zhuǎn)換,上位機(jī)通過串口操作單片機(jī)模塊,該系統(tǒng)能通過與上位機(jī)的通訊隨時(shí)更換需要顯示的內(nèi)容,同時(shí)能通過芯片的控制實(shí)現(xiàn)溫度和時(shí)間的顯示,文字的滾動(dòng)播放,以及文字的上下左右移動(dòng)。

LED點(diǎn)陣屏;串口通訊;驅(qū)動(dòng);時(shí)鐘溫度芯片

1 引言

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)不再僅供計(jì)算機(jī)研究人員和政府機(jī)構(gòu)使用而面向全社會(huì)時(shí),網(wǎng)絡(luò)的大眾化使商業(yè)、通訊、資料檢索等得到全面發(fā)展,同時(shí)信息化、廣告業(yè)的發(fā)展也帶動(dòng)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(guān)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(bào)、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(jiǎn)便的顯示屏是很多用戶所需要的。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

圖1 系統(tǒng)總體框圖

圖3 驅(qū)動(dòng)電路的連接圖

3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

3.1 串口通信

由于PC機(jī)串口為RS232標(biāo)準(zhǔn)接口,與輸入輸出均采用TTL電平的STC89C52單片機(jī)的接口規(guī)范上不一致,因此采用MAX232標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口芯片,該芯片可以用單電壓(+5V)實(shí)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(gè)信道,支持長距離傳輸。設(shè)置波特率后,就可以進(jìn)行雙機(jī)通訊了(見圖2)。

3.2 驅(qū)動(dòng)電路

驅(qū)動(dòng)電路分為行驅(qū)動(dòng)與列驅(qū)動(dòng)。列驅(qū)動(dòng)電路由串入并出移位寄存器構(gòu)成74HC595構(gòu)成,它自帶存儲(chǔ)寄存器和三態(tài)輸出的8位串行移位寄存器,而且獨(dú)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(shí)傳送下一列數(shù)據(jù),可以實(shí)現(xiàn)重疊處理。行驅(qū)動(dòng)電路選用74HC154譯碼器,接受4位高有效二進(jìn)制地址輸入,并提供16個(gè)互斥的低有效輸出[3]。考慮到直接用IO口控制整行LED燈的亮滅,需要較大的驅(qū)動(dòng)電流,故使用UIN2803芯片,內(nèi)部是八重達(dá)林頓晶體管的陣列,輸出值可達(dá)500MA/50(見圖3)。

3.3 時(shí)鐘電路

DS1302是一種高性能,低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片,采用SPI三線接口與微處理器進(jìn)行通訊,可提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年等信息,具有閏年補(bǔ)償作用,并且還有軟件自動(dòng)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(shí)鐘繼續(xù)工作(見圖4)。

圖2 RS232的連接圖

圖4 時(shí)鐘電路

3.4 溫度測(cè)量電路

DS18B20采用單總線的接口方式與微處理器鏈接時(shí)僅需要一條口線就可以實(shí)現(xiàn)雙向通訊,多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的單線上,實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫,同時(shí)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(dāng)時(shí)序滿足時(shí)可以不接外部,使測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更趨于簡(jiǎn)單,可靠性更高。

4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

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(jī)的通訊部分和LED屏的顯示部分。與P C機(jī)的通訊部分主要是利用串口中斷接收發(fā)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)與下位機(jī)的實(shí)時(shí)通訊。顯示部分采用動(dòng)態(tài)掃描方式,對(duì)要顯示的漢字,數(shù)字,圖形等進(jìn)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(dòng)部分的程序

單片機(jī)通過串口中斷接收PC機(jī)發(fā)送過來的數(shù)據(jù),暫時(shí)存放在接收緩沖區(qū),經(jīng)分析處理后放入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)保存起來,對(duì)數(shù)據(jù)的處理分析可以實(shí)現(xiàn)文字的上下左右移動(dòng),再依次從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(shí),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(hào),選通所選行并延時(shí),進(jìn)行消隱,送入下一行的行選信號(hào)并重復(fù)以上過程,直至16行,完成一幀畫面。循環(huán)往復(fù)。考慮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(dá)60HZ以上[4]。對(duì)溫度,時(shí)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(jī)一直處于監(jiān)聽狀態(tài),當(dāng)有串口中斷時(shí)實(shí)現(xiàn)和上位機(jī)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(diǎn)陣廣告屏的設(shè)計(jì)與制作,能夠?qū)崿F(xiàn)文字的各種顯示方式,以及溫度與時(shí)間的實(shí)時(shí)顯示。本廣告屏結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(diǎn)。

[1]梁純,王軍。基于MCS-51單片機(jī)的LED點(diǎn)陣圖文顯示屏設(shè)計(jì)[J]。工礦自動(dòng)化,2005,06:92-94.

[2]張仁朝。淺談MCS51單片機(jī)的LED點(diǎn)陣圖文顯示屏設(shè)計(jì)[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(shè)計(jì)[J]。現(xiàn)代電子技術(shù),2012,19: 135-138.

[4]柴克謙,何浩,劉超?；?1單片機(jī)LED點(diǎn)陣屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]?？萍贾赂幌?qū)?2015,11:173.