LED屏幕顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

摘要：本文設(shè)計(jì)了一個(gè)8×8點(diǎn)陣LED顯示屏的顯示系統(tǒng)，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(shè)計(jì)了LED屏幕顯示系統(tǒng)的電路原理圖，顯示的字符的取模，以及軟件流程設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)實(shí)際的LED屏幕類型及電路連接設(shè)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(tǒng)數(shù)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(cè)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(shè)計(jì)中只能顯示英文和數(shù)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(shù)據(jù)端，陰極端為選通端，當(dāng)數(shù)據(jù)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(shè)計(jì)思路分析

對(duì)由8×8點(diǎn)陣構(gòu)成的L E D顯示屏而言，一般數(shù)據(jù)端連接微處理器的8位并行數(shù)據(jù)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(fù)用方式實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示效果。選通方式一般有兩種：獨(dú)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(dāng)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(shè)計(jì)，是演示一種循環(huán)移位顯示效果，上電后，Atmega16首先對(duì)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(shè)計(jì)

8×8點(diǎn)陣LED顯示屏系統(tǒng)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(jī)的數(shù)據(jù)端口、選通端口、中斷端口進(jìn)行LED的控制設(shè)計(jì)。

在LED顯示系統(tǒng)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(dú)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(hào)。Atmega16不需附加其的驅(qū)動(dòng)線路，軟件atmega16具有直接驅(qū)動(dòng)的能力。顯示屏系統(tǒng)電路圖如圖3所示。

原理圖中，用單片機(jī)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(xiàn)LED與單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)與控制信號(hào)交換。圖3中Y1為單片機(jī)的晶體振蕩器，它與電容C2、C3共同組成了單片機(jī)的外部振蕩電路;而電容C1與單片機(jī)的RESET端口形成了單片機(jī)的復(fù)位電路。

設(shè)計(jì)完硬件電路圖，需要再對(duì)單片機(jī)芯片進(jìn)行程序的編輯和設(shè)計(jì)，配合軟件程序功能的運(yùn)行，才能完整實(shí)現(xiàn)LED屏幕顯示系統(tǒng)功能。

4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本節(jié)對(duì)LED屏幕顯示系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。

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(zhuǎn)換成實(shí)際的顯示數(shù)據(jù)，這個(gè)過(guò)程可以通過(guò)Pcto LCD 2002軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，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(guī)格為8×8點(diǎn)陣，同時(shí)設(shè)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(shù)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(diào)整T/C0的周期來(lái)調(diào)節(jié)LED屏幕的顯示亮度。