基于双机控制的LED大屏幕动态显示系统

第 22卷第 l期 2005年 1月 河 北 工 业 科 技 Hebei Journal of Industnal Science and Technology VoI．22．NO．1 Jan．2005 文章编号：1008—1534(2005)01—0017-03 基于双机控制的 LED大屏幕动态显示系统 甄 然 ，梁宏伟 ，杜深慧 ，闫彩红 (1．河北科技大学电气信息学院，河北石家庄 050054；2．河北科技 大学人 事处，河北石家庄 050018) 摘 要：介绍了一种由PC机与单片机双机控制的 LED大屏幕显示系统的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 。PC机编辑 显示内容，由汉字多点阵字模提取子程序生成汉字点阵，以串行方式发送字模信 息和控制信息， 80C51单片机接收来 自上位机的数据并存储于 RAM，经转码子程序将显示 内容转换为合适的形式 输出给 LED大屏幕，实现动态循环显示。 关键词：LED大屏幕；单片机 ；串行通信 中图分类号：TP368．1 文献标识码 ：A Complementary of a LED large。。screen dynamic display system using PC and single。。chip microcomputer ZHEN Ran ，LIANG Hong—wei。，DU Shen-hui ，YAN Cai—hong (1．College of Electric Engineering and Information Science。Hebei University of Science and Technology．Shijiazhuang Hebei 050054，China；2．Personnel Department，Hebei University of Science and Technology，Shijiazhuang Hebei 050018。China) Abstract：This study represents on a design method of a LED large-screen display system controlled by PC and single-chip mi． crocomputer．Messages are ed ited in PC and turned into dot matrix by Chinese abstraction of matrix lattice program，then dot matrix information and control information are communicated in serial mode．Data from PC are received by 80C5 1 Single-chip M icrocomputer and stored in RAM．Then the data displayed are converted into another representation form which is appropri· ate for LED large-screen via transforming code program．Therefore，dynamic cyclic display has been achieved． Key words：LED large-screen；single-chip microcomputer；serial communication LED显示屏作为现代信息显示的重要媒体，具 有色彩亮丽、功耗低、使用成本低 、发光响应快等特 点，因而在金融、证券、机场 、商业、广告宣传 、国防军 事等许多领域得到广泛应用。 本文介绍了一种用 PC机和单片机技术来实现 LED大屏幕显示 的设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。该系统采用动态扫 描技术实现整屏显示。 收稿 日期 ：2003—12—23；修回日期：2004—04—28 责任编辑 ：李 穆 作者简介t甄 然(1971一)，女，河北安国人，硕士，讲师，主要从 事 自动控制方面的研究。 1 系统设计方案的选择 对于 LED显示屏，既可采用单机控制，也可采 用多机控制，单机控制时要求显示内容必须事先固 化在单片机 EPROM 中，因此其内容不易修改，且 单片机硬件开销很大 ；而多机控制方案 ，数据传输迅 速可靠，既可存储 固定 内容，又可随机输入显示 内 容，进行现场编辑 ，适合于显示 内容多变的场合 ，而 且多机时单片机的外围电路简单 ，可靠性高。因此 ， 笔者采用了PC机和单片机双机控制方案，由PC机 进行编辑、修改 ，确定要显示的内容 ，然后通过串行 通讯发送给单片机 ，由单片机进行控制显示，这样， 不仅满足了显示的需要 ，同时也将 PC机从显示工 维普资讯 http://www.cqvip.com l8 河 北 工 业 科 技 第 22卷 作中解放出来，提高了微机的利用率，并使单片机的 功能得以充分发挥，提高了性价比Ⅲ。该系统整体 框图见图 1。 图 1 系统整体框 图 Fig．1 Diagram of system construction 2 硬件设计方法和实现 2．1 LED显示屏 大屏幕中的汉字 以 16×16 LED点阵显示，每 块 16×16点阵用 4块 LMD 14088 BEG 8×8矩阵 板组成，采用共阴极结构，每行阴极连在一起作行扫 描端。由于本系统显示屏共 20个字，分两行显示 ， 所以有 32行，160列 LED，32×160—5 120，共需 80 片 LED矩阵板。 利用 16×16点阵可以显示 8 192个 国标一、二 级汉字、字母及符号。常见的汉字均可用 32个字节 的点阵信息 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示 ，以“信”字为例(见图 2)，把黑方格 记为“1”，空白格记为“0”，并将 1例一8列作为第 1 个字节 ，9例一16列作为第 2个字节 ，只要从第 1行 一 直记到第 16行 ，就得到如下“信”字的 16组编码： 0440H ，0820H ，13FEH ，2000H ， 61FCH ，A000H ，2IFCH ，2000H ， 2000H ，2IFCH ，2104H ，2104H ， 2104H 。21FCH ．2000H 。0000H 。 图2 “信”的发光管的点阵图 Fig．2 Dot—matrix diagram of“信 ” 对 5×7点阵字符可移至左上角，现假定右边空 ll列 ，则字母 B可表示如下(见图 3)。 其 编 码 为 F000H，4800H ，4800H，7000H， 4800H ，4800H ，F000H 。 2．2 扫描与驱动电路 图 3 “B”的发光管的点阵图 Fig．3 Dot-matrix diagram of“B” 图 4 扫描 与驱动 电路 方框 图 Fig．4 Block diagram of scanning and driving circuit 如图 4所示 ，由于本屏显示为 160列，因此利用 串行方式进行输出，由 80C51的 P1．6，P1．7两端模 拟 I。C总线 ，P1．6用作 SCL线，P1．7用作 SDA 线 ；外部使用 20片 74HC164对数据进行串人并出 处理。当 160列数据发送完成后锁存，使数据得以 保持输出。LED显示屏单独送人列数据后，并不能 点亮显示屏 ，还需要在相应 的行扫描电路 中选相应 的行。图 4中使用两 片 CD4514译码器对 LED显 示屏的 32行进行扫描选 中。本系统 中先发送完 160列数据后 ，再选中相应的行，经驱动电路点亮该 行 ，顺序逐行扫描，前 16行扫描完毕 ，选中下片扫描 后 16行，由 P1．4端作两片 CD4514的片选信号， PI．4—0时选中上片，PI．4—1时选中下片[2]。 驱动电路的作用是实现电流放大，避免由于器 件输出端电流太大而损坏器件。TTL电路输出端 电流一般小于 2o mA，而每个发光二极管的正常发 光电流约为 12 mA，为实现统一的行扫描，必须给 每个行输人端提供至少 12×160一1．92 A的电流， 故行驱动采用电流为 4 A的 MC1413达林顿管阵 列。LED点阵的每一列输人端电流至少 96 mA，列 驱动采用电流为 1 A的 8550 PNP型三极管。考虑 74HC164输出的高电平约为 3．2 V，故加到发光管 上的电源为电压 3．2 V 时需串联约 i00 Q的电阻， 此电阻可统一串到 LED点阵行输人电路里；另外 ， 必须在三极管基极 回路里串人适 当电阻，以防止损 坏三极管。经实验确定选用 47 kQ电阻。行列驱动 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 1期 甄 然等 基于双机控制的 LED大屏幕动态显示系统 和 LED点亮单元电路见图 5。当行接高电平、列接 低电平时，2个三极管都导通 ，发光管点亮，其他情 况时，发光管不亮，通过选择发光管点亮来显示汉 字Ⅲ 。 行“1” 图 5 行列驱动和 LED点亮单元电路 Fig．5 Matrix drive and LED light-unit circuit 2．3 控制电路 控制电路用 于接收和存储 PC机传输来的数 据 ，并进行数据转化 ，将其转换成符合显示的形式 ， 然后控制在 LED屏上的显示。LED发光响应极 快，几乎没有余辉时间，其视觉度不仅取决于光点的 发光强度，还与亮暗占空 比有关。为了不引起视觉 疲劳，扫描频率要足够高，1 S内至少要扫描 50次 ， 所以 1屏所用时间最多为 2O ms，每行所用时间为 625 s。本系统采用了 32行复用的逐行扫描方式， 为了保证显示亮度，要求显示时间尽量长，也就意味 着数据传输时间尽量短，传输速度要快。据此，选用 主频 12 MHz的控制器，波特率为 12／12—1 MHz， 即传输 1个字节平均约需 8 s，传输完 1行需要 8 ×2×10=160 s，再加上程序中显示后的处理指令 时间 8 s，则每行点亮时间为 457 s，所以占空比 D 一 457／(2O 000—457)×100 =2．34 > 1 ，可 以 满足显示亮度的需要。 2．4 PC机与单片机通信电路 本系统中采用了双机控制的方法，由 PC机完 成编辑任务，80C51单片机控制显示，PC机把编辑 好的文件利用通信电路传给单片机，80C51根据接 收的内容对 LED屏进行显示控制，达到预期的控制 效果。实际应用中，大型 LED显示屏常置于户外， 与 PC机有一定距离，所 以在设计接 口时要考虑到 传输距离及其抗干扰能力 ，这里采用了异步串行通 信方式。由于 PC机中一般都有 RS一232C串行通信 接 口，但此串行接 口的传输距离只有 15 m左右，所 以需要转换成 RS-422A总线，以此提高系统的抗干 扰性和可靠性[4]。 3 软件设计 本系统软件有两大部分：主机编辑、通信程序和 80C51接收、转码及控制显示程序。 PC机利用 C十十语言编制程序，可以将用户输 入的要显示的汉字，转换为 自建小字库中的汉字字 模，然后利用串行口异步通信发送给单片机 。 单片机接收子程序用来接收 PC机传来的显示 数据，并存于片外 RAM 中为显示做准备。但从 PC 机接收的数据并不适合 LED屏显示，，因为 LED屏 每行的数据在发送时要经过移位寄存器串行发送 ， 数据方向和汉字点阵的方向相反，因此需转码。例 如：“信”字的 32字节点阵编码为 0440H ，0820H ，13FEH ，2000H ，61FCH ，A000H ，21FCH，2000H， 2000H ，21FCH ，2104H ，2104H ，2104H ，21FCH，2000H 。0000H 对 于 其 第 一 行，LED 显 示 编 码 格 式 应 为 0220H，而其第二行应为 0410H，依次类推，每一行 都应进行转换并存储，然后用单片机进行显示，显示 完毕后 ，如不接收新数据 ，可以对已有信息进行循环 显示 。 显示子程序的设计 ：本系统显示方式为整幅从 上到下显示 方法，译码 器首先选 中第 一行，然后 80C51从 RAM 中取 出第 一 行 显 示 数 据，通 过 74HC164将数据送往 LED屏上显示 出来。显示过 程分为出屏、显示和清屏 3个阶段。在出屏阶段，扫 描每一行并点亮后 ，每行有 457 s的点亮时间；在 显示阶段，据本屏的大小与字数，用 10 S左右足以 使读者看完，这一段时间由计数器 T1来完成，因为 每扫描 1屏需要 2O ms，因此 T1记 500次相当于显 示 了 10 S左右；500次 到后清屏 ，继续显示下面 内 容 。全部内容显示完后，判断是否重复显示，若是 ， 则重复显示；否则 ，80C51进入接收新信息状态。 4 总 结 本文所介绍的 由 PC机与单 片机双机控制 的 LED大屏幕显示系统具有以下优点 ：具有显示亮度 高、视角大 、视距远等特点；其电路简单，容易实现， 运行可靠性高 ，功能强大，既可显示 固定内容，又可 显示随机信息；系统通用性好，对不 同用户，只需修 改 EPROM 内容即可；接 口电路简单 ，联网能力强 ， 因此易于推广和使用。 参考文献： [1] 何立民．MCS-51系列单片机应用系统设计配置与接 口技术 [M]．北京；北京航空航天大学出版社，1999． [2] 邬宽明．单片机外围器件实用手册 ；数据传输接 口器件分册 [M]．北京 ：北京航空航天大学出版社，1998． [3] 邵 时．微机接口技术[M]．北京：清华大学出版社 ，2000． [4] 杨全胜．现代微机原理与接 口技术[M]．北京；电子工业出版 社 ，2002． 维普资讯 http://www.cqvip.com