小议LED点阵电子显示屏系统的设计

摘 要：led点阵电子显示屏的制作比较简单，且安装比较方便。因此LED点阵显示屏已经广泛应用于各种各样的公共场合，例如公告牌、汽车报站牌和广告牌等。因此，有必要对LED点阵显示屏进行研究，文章主要对LED点阵电子显示屏的设计进行探讨。

关键词：LED；点阵；电子显示屏；设计

中图分类号：TN873 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）14-0112-02

LED显示屏是全球发展比较迅速的一种信息显示载体，它主要是运用发光的二极管所构成的由一个个点阵模块大面积组成的显示屏幕。这种显示屏的环境适应能力较强，使用的成本也比较低，最主要的是可靠性较高，性价比高，使用的寿命比较长等等，其实这些都是LED显示屏的一些特点，正是因为这些特点，使之成为一种主流的平板显示产品，并且得到了快速发展，在公共场合得到了广泛的应用。

1 LED显示屏的概念

LED显示屏主要是运用二极管所构成由大面积点阵模块所组成显示屏幕。它的显示方式其实就是控制半导体发光二极管的亮与灭。只不过是根据所要显示的视频、文字、录像、图形、动画以及图像等信息来选择相对应的二极管亮灭情况，这样就能够显示各种各样的信息了。目前已经推广到了国内外，而且非常受欢迎。

2 LED点阵显示屏

①用串行的方法显示。这种显示方式能够同时显示出来8个16×8点阵的字符、汉字或者数字，也可以显示出来4个16×16点阵汉字。点阵显示屏的每一个单元都是由驱动器74HC245、16个8×8的点阵LED显示模块、数据移位寄存器74HC595、行信号选择译码器74HC138以及行驱动器所组成的。单元显示屏主要可以接收到主控制电路板或者是前面一级传输下来的数据信息以及命令信息，然后再把这些数据信息以及命令信息传输到下一级的显示单元，但是必须要注意的是这些信息不能经过任何的改变。所以，这样显示屏就可以扩展到越来越多的显示单元，这样显示的内容就会越来越多。

这种显示方法在点阵显示屏系统里是非常常见的。而且所运用的器件都是常用的，很容易买得到。但是刷新的速度不快是它的一个非常严重的缺点。如果想通过该系统达到现实64列点阵，仅仅依靠51单片机是无法顺利实现的，而且会出现十分严重的停滞现象。同时，如果想实现对文字进行自由移动和转移的功能，上述问题的存在都会产生一定的影响。

②用并行的方法显示。要想控制LED点阵的64个列数，往往能够用锁存器的芯片来对IO口进行拓宽。这个方法中的8组双缓冲寄存器主要是由16片的锁存器74HC573组成的，驱动LED点阵的那8组列数，再通过4/16译码器74HC595扫描LED点阵的那16行。当每个数据都被顺利输送到LED点阵前，应当将这些数据进行分层传输，分别传送到第一级的74HC573，然后再输送到第二个74HC573中，这个过程能够确保所有的数据都能够被送到LED点真累中，能够有效的解决数据不同步而引起的显示不同步问题。由于数据传输过程中，并行的速度较快，所以就解决字符闪烁这样一个比较棘手的问题，而且很容易控制文字的左右移动。经过比较，还是第二种方法适合这个设计。

3 显示屏的控制部分

①单机的工作模式。如果想要对所有的功能进行同步控制，则需要一个单片机来进行控制，而这其中就包括了LED点阵显示屏的时间读取、刷新显示、温度检测、模式设定等。只用一个单片机来控制显示屏，已经减化了电路，实现软件的设计也就更容易了。但是，如果只用一片单片机就把所有的功能都集中在一起的话，会对其本身的处理能力造成一定的影响，进而会造成单片机CPU的内部资源无法满足运转的需要，造成系统的性能无法达到理想的状态。

②主从方式的工作模式。对于整个系统的控制都通过主从式的单片机来实现，通过一个单片机来实现对LED点阵的控制，通过另一个单片机来对系统进行温度的测量等工作。跟单机工作相比较，这种工作模式提高了单片机的处理能力，而且分工很明确，同时还提高了它的执行速度。

从以上分析可以看出，若要很好的把各种各样的性能指标都实现，设计应该运用主从工作模式。

4 硬件电路的设计

①系统主控器的电路。主控制器电路在单片机中以一个单独的小系统的形式存在，通过与扩展槽以及其他功能性电路的有效连接，通过对键盘的扫描来确定其工作模式，进而完成整个系统的操作。同时还包括了与上位机接口的电路、温度检测以及时间芯片的电路。

我们设计主要运用的是DS1302，它是个具有涓细电流充电能力的电路。而且它是用串行来传输数据的，这个个是主要的特点。如果电源发生掉线，则能够起到很好的保护作用，并且能够提供为电源充电的功能，该功能的实现主要是通过编程来进行的，而且能够对充电功能进行有效的控制，随时能够开始或者停止。DS18B20是一种数字温度传感器，并且是一线式的，它的工作电源可以运用寄生电源的方式产生，也可以从远端进行引入。

②点阵驱动和控制电路。这个电路主要就是要把单片机发出来的数据传输到点阵中，要想控制LED点阵里的那64个列线端，就要运用到IO口了，不过还是用锁存器来扩展的。这个设计中的8组双缓冲寄存器主要是由16片的锁存器74HC573组成的，驱动LED点阵的那8组列数，然后再用4/16译码器74HC595扫描LED点阵的那16行。在把每一行的数据给送到LED点阵前的时候，首先要先把这些数据分别的给送到第一级生物那个8个74HC573，然后再把锁脉冲给送到第二级的8个74HC573中，这样数据会一起被送到LED点阵列中。

5 软件的设计

系统软件的设计是整个控制系统设计的基础性部分，也是核心部分，其通过汇编语言来实现系统的运行。在软件系统中应当包括两个主要部分，即通信部分和显示部分。其中，显示部分一般使用自动扫描的方式，对于文字、图像等需要在显示屏中显示的内容，通过数据信息的方式扫描到系统中，与此同时，其与PC机相连接的部分，要通过单片机串联对数据进行接收和发送，以此来实现计算机数据的实时传递。在该程序中，将数据的存储器分为显示缓冲区、数据存储区和接收缓冲区三个部分。单片机将来自于PC的信息和数据，存放在接收缓冲区，在经过数据分析和处理后，按照其内部存在的规律分别放置在数据存储区进行保存，然后在根据显示系统的需要，按照顺序在显示缓冲区进行显示。各种显示方式的实现，主要是按照数据在存储区存储和显示的顺序来控制的，每一次数据从存储区提取出数据，首先进入到缓冲区，然后再根据不同的数据规律将其存放在不同的显示缓冲区，扫描显示时并不识别显示缓冲区中的数据、只是依次从显示缓冲区中取出数据由串行口向显示屏发送，并送出相应的锁存、消隐和行值信号，完成一次扫描。