基于51單片機IAP技術(shù)的LED顯示屏控制系統

　　LED顯示屏由于其具有耗電少、使用壽命長(cháng)、成本低、亮度高、故障少、視角大、可視距離遠等特點(diǎn)，已經(jīng)成為新一代的信息傳播媒體工具。LED與LCD相比較最突出的特點(diǎn)是，亮度高、成本低且屏幕尺寸可根據現場(chǎng)情況用標準LED單元板拼制。按安裝位置可分為室外、半室外和室內；按顏色可分為單色、雙基色和彩色；按發(fā)光二極管點(diǎn)距可分為φ5.0、φ3.75及φ3.0等。本文以市場(chǎng)上常見(jiàn)的室內雙色LED單元板為控制對象，說(shuō)明基于單片機IAP技術(shù)的LED顯示屏控制系統工作原理以及數據組織方法。

1 雙色LED單元板硬件組成及工作原理

　　常見(jiàn)的室內雙色LED單元板電路框圖如圖1(a)所示。其中行掃描電路由2片74HC138(3-8譯碼器)構成的4-16譯碼器加上多個(gè)4953(MOS管)組成的，掃描方式為1／16。上下半屏分別由2組用74HC595串行移位寄存器實(shí)現紅色、綠色顯示數據的列輸入，在圖1(a)所示的64×32標準LED單元板中，每組串行移位寄存器中有8個(gè)74HC595級聯(lián)，4組共用了32個(gè)74HC595。74HC595內部電路框圖如圖1(b)所示。所有4組74HC595的控制信號RCK、SCK、EN全部接在一起。74HC595的控制信號和4組串行移位寄存器的輸入以及行掃描控制信號A、B、C、D構成整個(gè)LED單元板的輸入；74HC595的控制信號經(jīng)驅動(dòng)后和4組串行移位寄存器的輸出以及行經(jīng)過(guò)驅動(dòng)的掃描控制信號A、B、c、D構成整個(gè)LED單元板的輸出，用于級聯(lián)下一個(gè)LED單元板的輸入。雙色LED單元板等效電路框圖如圖1(c)所示。

2 LED顯示控制系統的硬件組成及工作原理

　　LED顯示控制系統的硬件組成如圖2所示。從表面上看是一個(gè)普通的單片機簡(jiǎn)單應用，實(shí)際上在設計此系統時(shí)已經(jīng)考慮了很多硬件、軟件及硬軟件配合的因素。首先在使用51單片機的前提下，用其串行口方式0似乎可以利用單片機發(fā)出的移位脈沖將8位數據送入74HC595中，但要實(shí)現圖2中8位數據的同時(shí)輸入必須加其他的輔助芯片，而且在縮短數據傳輸時(shí)間上沒(méi)有什么好處。其次，采用FPGA、CPLD等可編程芯片設計成專(zhuān)用硬件電路與單片機接口可大幅度提高數據傳輸的速度，但成本也將同步大幅度提高。

　　在圖2所示的系統中采用了以下的設計理念：①由P0口同步輸出8位字型點(diǎn)陣數據。②用P3.6產(chǎn)生SCK信號，軟件中相應使用“MOVX@R0，A”指令，在形成SCK信號的同時(shí)減少指令的字節數。③由P2.0至P2.3輸出行掃描信號，軟件中將A、B、C、D存放在DPH的低4位中。④RCK和EN分別由P3.4、P3.5控制。⑤SST89E516單片機的串行口與PC機通信。利用該單片機的IAP功能下載顯示所需的字型數據和控制程序。

3 LED顯示控制系統的數據組織及軟件優(yōu)化

　　LED顯示控制系統的數據組織如圖3所示。從圖2可以得到圖3(a)所示的從正面看過(guò)去顯示行與顯示數據位以及顏色的對應關(guān)系。為了提高數據的讀取速度，將顯示數據按掃描行進(jìn)行連續排列，可得到圖3(b)所示的存儲單元與掃描行、存儲單元數據位及顏色的關(guān)系。

　　具體編程時(shí)可按下列步驟進(jìn)行：①將準備掃描的行地址送P2口的低4位中。②將DPTR指向待顯示行相應存儲單元的首地址。③以DPTR為指針，使用“MOXCA，@A+DPTR”讀顯示數據，并將顯示數據送P0口。④通過(guò)P3.6產(chǎn)生SCK，同時(shí)DPTR加1。⑤重復②、③、④直到一行數據顯示完畢，通過(guò)P3.4產(chǎn)生RCK將通過(guò)移位寄存器移入的一行數據顯示。⑥重復②、③、④、⑤直到15行數據全部顯示完畢。⑦重復①～⑥刷新顯示。