LED显示屏系统的设计 - 音频/视频/显示 - 电子工程师俱乐部

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<strong>引言</strong>

传统的LED显示屏由于一次投资大，远程控制功能差使得使用范围受到很大的限制，特别是需要远距离大范围多点应用LED显示屏则成本和维护费用则更高。利用现代化大工业中采用的远程数据传输和远程控制技术，将位于各个地区的LED显示屏实现远程控制，该技术依托公共电话线路就可以实现对显示屏显示内容的远程更新。将该技术应用在己经建设好的LED显示屏上，则将LED显示屏的日常维护管理由专业的人员(公司)远程操作。减少的维护管理费用，而原来使用的软件以及管理模式需要改变就可以实现远程控制功能，这也可以使用在显示屏需要移动的场所。该技术由于采用远程控制，其位于现场的显示屏可以根据功能、位置选择不同的型号。各种型号的LED显示屏都可以由远程计算机进行不同内容的更新，可以预见，在一个地区采用一台计算机控制近百台显示屏实现内容即时更新，就是实现了信息流的快速传递，减少了过去传统的人流、物流和工作流，使得信息传播更加迅速，从而为社会带来巨大的经济效益。

<strong>1 系统整体设计方案</strong>

主要对传统的文字型的LED显示屏进行研究，了解其工作原理以及运行管理模式，软件控制方法以及控制计算机与LED显示屏控制器的硬件连接方式。为远程控制软件的编程创造有利条件。

(1)上位机通信软件设计

根据传统的LED显示屏系统的工作原理以及建立的运行控制模式，编程在计算机上使用的专用软件，进行数据的收发，实现采用调制解调器的远程数据传输方式。

(2)接口板硬件电路设计

接口板是解决位于公共电话线的一端的计算机与公共电话线另一端的调制解调器连接的问题。是在LED显示屏现场使用，与原控制器通过RS-232相连，在硬件上有调制解调器配合的问题，也有数据接受和发送问题，其核心技术就是采用单片机控制调制解调器和用于数据转换MAX232，以及数据转存的RAM。使系统能正常运行的核心部位是单片机。

(3)单片机通信软件设计

该程序是应用在接1：3板上的一个单片机，实现单片机与远程计算机进行数据通信，单片机作为下位机，而计算机作为上位机，通过公共电话线接受的数据准确的传输到原来的控制器上，完成实现数据传输功能，达到远程控制LED显示屏内容更新的目的。

(4)单片机显示软件设计

显示软件是用于控制LED显示屏显示的单片机程序，通过程序的控制我们才能实现汉字和图片等在LED显示屏上面的正常显示。此外，通过编程我们还可以实现不同的显示效果。系统整体设计方案如图1所示。


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2010-3-31 12:01:50 上传
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图1系统的整体设计方案．

在设计中利用PC机通过RS-232将数据通过调制解调器调制后传送到电话线上，利用现有的电话网将调制后的数据进行传输，在另一端的调制解调器进行接收并解调，然后再经过MAX232将电乎转化成单片机所能支持的TTL电平后，由单片机进行数据的接收，从而完成上下位机之间的通信。还可以用相反的方法将单片机接收到的数据经过一定的算法处理后传回上位机，在上位机接收到数据后，便可以进行判断出数据传输过程中是否出现错误。如果出现错误的话，将重新发送数据，直到所有数据发送正确为止。

LED显示屏主要包括：单片机、接口板驱动电路、点阵显示模块组成的显示屏等器件。LED显示屏设计的核心部分在扫描方式以及数据输出形式的选择，在此次设计中采用“动态扫描法并行输出数据”的方法。

<strong>2 串口通信程序的设计</strong>

2．1上位机通信软件的设计

上位机控制界面旨在提供—个良好的人机交互界面，用于简单方便地给下位机传送数据，并起到监控整个系统运行状态的作用。所以，要求该软件操作简单直观，具有灵活性、功能要求实用。

用VB编写的串口调试助手软件．它操作界面简单明了，而且功能也很齐全，支持常用的300~115200bps波特率，能设置校验、数据位和停止位，能以ASCII码和十六进制码接收或发送任何数据或字符(包括中文)，可以任意设定自动发送周期，并能将接收数据保存成文本文件。能发送任意大小的文本文件，串口调试助手的操作界而如图2所示。


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2010-3-31 12:01:51 上传
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图2串口调试助手界面

2．2下位机通信程序的设计

单片机方面的通信软件应有以下模块组成：用于接收上位机发送来的点阵文字字码数据，将其先暂时存放到外部RAM内，准备供显示程序使用。并且还要向上位机发送数据进行校验看接收到的数据是否有错。在这里采用的是将接收到的数据再发送到上位机，当上位机的接收数据与发送数据不一样的时候，就需要上位机从新进行数据的发送，直道发送完全正确。程序的流程图如图3所示。


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2010-3-31 12:01:51 上传
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图3下位机通信流程图

<strong>3 控制系统的显示程序设计</strong>

LED显示屏显示程序所要实现的功能主要是将存在外部RAM里的字码读取到单片机内部，然后通过单片机的PO口送显示屏，在扫描信号的配合下，完成显示内容的正确显示。

这里程序还实现了不同的显示效果的控制，主要的显示效果有：整个屏幕静态显示内容、按列从左向右逐列地显示内容进行移动、按行从上到下逐行地显示内容进行移动以及左移、上移等。

3．1静态显示程序设计

这里采用的是列扫描方法，所以扫描第一列的时候，P0口通过两块74LS273要分别将第一列的字码分两个字节送到相应的位；接下来扫描指针指向下一列，字码偏移量加一，即指向下一列的字码，P0口再将对应的字码送到相应的位进行显示；依次下去当最后一列显示过后，扫描指针还原到第一列，字码偏移量还原为零。这样继续循环显示下去，就可以实现一行文字的静止显示了。

下面为静态显示的部分程序：

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3．2画面上移程序的设计

左移程序要实现的功能是将整屏显示内容一列一列向左移动，其主要原理为：首先将显示内容显示在大屏幕上；然后将显示内容原来第二列的显示内容送到第一列进行显示，第n列的显示内容送到第n-1列进行显示；这样便完成了显示内容左移一列的效果。依次类推，将显示内容移动128次后整屏显示内容便移动完成了。然后呢，我们通过循环程序便可以实现显示内容的循环左移了。

3．3画面上移程序的设计

上移程序的功能是实现整屏显示内容逐行地向上移动，其工作原理是：扫描方式不做改变，只是在送到显示屏进行显示之前要对显示的数据进行处理一下，即在整屏内容显示完一次后，第二次扫描显示的时候，扫描每列都要将字码进行左移一位，然后送显示屏进行显示，这样就可以实现这屏内容上移一位。同样的方法用16次后整屏显示内容移动完毕。加上循环程序便可以循环上移了。

以上介绍了左移程序和上移程序的设计方法。右移程序和左移程序的原理相同，下移程序和上移程序的原理一样，因而在这里就不做过多的解释了。

<strong>4 结束语</strong>

本文作者创新点在于该控制系统控制电路简单实用，利用这种方法我们还可以将显示屏在行和列得方向上都进行扩展，由于结构简单、软件编程方便、价格低廉等特点，这种单色屏在一些要求不是很高的场合具有较强的竞争力。随着LED显示屏技术的口臻成熟，彩色问步屏也已经得到了广泛的应用，这必将使人们的生活变得更丰富多彩并为参与各种社会活动带来极大的方便。

在此次系统设计与调试的过程中，除了进行硬件电路以及软件程序的设计外，还用到了一个优秀的仿真软件PROTEUS。对于本系统而言，它既可以仿真显示屏的工作，而且还可以仿真串口通信那部分的工作。

各种型号的LED显示屏都可以由远程计算机进行不同内容的更新，可以预见在显示集中的行业可以带来数万甚至数十万元的经济效益。


作者：刘增环，范慧贤  来源：《微计算机信息》(嵌入式与SOC)2009年第25卷第1-2期