LED屏幕顯示系統的設計與研究

摘要：本文設計了一個(gè)8×8點(diǎn)陣LED顯示屏的顯示系統，重點(diǎn)介紹了LED屏幕的動(dòng)態(tài)顯示方法，分別使用了兩個(gè)定時(shí)器來(lái)控制顯示屏的亮度及顯示字符的動(dòng)態(tài)移位速度。設計了LED屏幕顯示系統的電路原理圖，顯示的字符的取模，以及軟件流程設計。在系統的設計時(shí)，根據實(shí)際的LED屏幕類(lèi)型及電路連接設置，選擇了適合的陰極取模方式。

大屏幕顯示，在我們生活中越來(lái)越多被采用的，具有很好的體積小、方便簡(jiǎn)單、顯示效果佳、投入低等優(yōu)點(diǎn)。是我們不可或缺的產(chǎn)品。它可以通過(guò)屏幕讓你獲得，中英文、圖像和動(dòng)畫(huà)的顯示，逐漸的替代傳統數碼管CRT顯示器。

1.研究概述

LED顯示屏的研究采用屏幕為8×8的點(diǎn)陣顯示，側重于動(dòng)態(tài)處理方法，由于顯示屏幕的局限性，在此次的研究設計中只能顯示英文和數字。一個(gè)基本的LED屏幕由8行×8列點(diǎn)共64個(gè)LED組成，顯示屏有共陰和共陽(yáng)兩種連接方式。

每一列的所有L E D的陰極連接在一起，每一行的所有L E D的陽(yáng)極連接在一起。這樣每塊屏幕在外部具有8個(gè)陽(yáng)極和8個(gè)陰極，以共陰極LED屏幕為例，陽(yáng)極端為數據端，陰極端為選通端，當數據端為高電平而選通端為低電平時(shí)，交叉點(diǎn)的LED就被點(diǎn)亮。

2.設計思路分析

對由8×8點(diǎn)陣構成的L E D顯示屏而言，一般數據端連接微處理器的8位并行數據口，而選通端則逐一使能(選通)，選擇需要點(diǎn)亮的某一列，通過(guò)分時(shí)復用方式實(shí)現動(dòng)態(tài)顯示效果。選通方式一般有兩種：獨立選通和譯碼選通。

如果屏幕較小，處理器有足夠的I/O口可用，則可以每個(gè)I/O口連接一個(gè)選通端，如圖1所示;如果屏幕較大，或者處理器的I/O口不是非常豐富，則可以通過(guò)譯碼方式來(lái)選通，如圖2所示。例如當8片8×8點(diǎn)陣的LED組成一個(gè)8×128點(diǎn)陣的LED屏幕時(shí)，直接選通方式需要64個(gè)I/O口，而譯碼選通方式只需要6個(gè)I/O口。

本文研究的L E D屏幕顯示設計，是演示一種循環(huán)移位顯示效果，上電后，Atmega16首先對8×8點(diǎn)陣LED屏幕進(jìn)行自檢，依次點(diǎn)亮所有的LED,然后在LED屏幕上循環(huán)顯示“A LED TEST”字符。

3.硬件電路設計

8×8點(diǎn)陣LED顯示屏系統所需要的資源如表1所示。電路原理中，主要是利用Atmega16單片機的數據端口、選通端口、中斷端口進(jìn)行LED的控制設計。

在LED顯示系統中，用到一個(gè)8×8的顯示屏，所以采用8個(gè)選通I/O口，選通方式采用獨立選通方式。通過(guò)軟件Atmega16的I/O口來(lái)提供給選通的信號。Atmega16不需附加其的驅動(dòng)線(xiàn)路，軟件atmega16具有直接驅動(dòng)的能力。顯示屏系統電路圖如圖3所示。

原理圖中，用單片機的PA[70]端口去控制LED的D7-D0接口，用PD[70]去控制S7-S0接口，實(shí)現LED與單片機之間的數據與控制信號交換。圖3中Y1為單片機的晶體振蕩器，它與電容C2、C3共同組成了單片機的外部振蕩電路;而電容C1與單片機的RESET端口形成了單片機的復位電路。

設計完硬件電路圖，需要再對單片機芯片進(jìn)行程序的編輯和設計，配合軟件程序功能的運行，才能完整實(shí)現LED屏幕顯示系統功能。

4.系統軟件設計

本節對LED屏幕顯示系統進(jìn)行軟件設計。

4.1 顯示字模

8×8點(diǎn)陣LED屏顯示的字符需要通過(guò)取模的方式轉換成實(shí)際的顯示數據，這個(gè)過(guò)程可以通過(guò)Pcto LCD 2002軟件來(lái)實(shí)現，如圖4所示，Pcto LCD 2002是一種LCD字模生成軟件，同樣適合于為點(diǎn)陣LED屏幕進(jìn)行字模生成。

在這里選擇生成的英文字符的規格為8×8點(diǎn)陣，同時(shí)設置取模方式為陰極(點(diǎn)亮的位為1)、逐列式及順向(高位在前)。

4.2 顯示控制

顯示控制需要關(guān)注兩個(gè)方面：字符的正常顯示和字符的移位顯示。

字符的正常顯示原理同數碼管顯示一樣，為分時(shí)顯示方式。T/C0的定時(shí)中斷用來(lái)控制顯示掃描頻率，可以通過(guò)調整T/C0的周期來(lái)調節LED屏幕的顯示亮度。