本實(shí)用新型涉及LED顯示屏領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

LED點(diǎn)陣電子顯示屏是集微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)于一體的大型顯示屏系統(tǒng)。它以其色彩鮮艷，動(dòng)態(tài)范圍廣，亮度高，壽命長，工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)而成為眾多顯示媒體以及戶外作業(yè)顯示的理想選擇。同時(shí)也可廣泛應(yīng)用到軍事、車站、賓館、體育、新聞、金融、證券、廣告以及交通運(yùn)輸?shù)仍S多行業(yè)。

LED顯示屏是利用發(fā)光二極管點(diǎn)陣模塊或像素單元組成的平面式顯示屏幕。由于它具有發(fā)光率高、使用壽命長、組態(tài)靈活、色彩豐富以及對(duì)室內(nèi)外環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在國外得到了廣泛的應(yīng)用。目前也有公開的文獻(xiàn)和在售產(chǎn)品以AT89C51作為主控制模塊，但是在精度和可靠性方法，仍存在問題，需要改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是實(shí)現(xiàn)一種以AT89C51作為主控制模塊、電路結(jié)構(gòu)精簡、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的LED點(diǎn)陣顯示屏。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：基于AT89C51單片機(jī)的LED點(diǎn)陣顯示屏，所述AT89C51單片機(jī)輸出顯示信息至驅(qū)動(dòng)控制電路，所述驅(qū)動(dòng)控制電路輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)至LED屏顯示電路，所述AT89C51單片機(jī)的引腳18、引腳19和引腳20連接時(shí)鐘電路，所述時(shí)鐘電路由一個(gè)12M的晶振和兩個(gè)30P 的小電容組成，所述AT89C51單片機(jī)的引腳40、引腳31和引腳20連接復(fù)位電路，所述復(fù)位電路由22UF的電容和1K的電阻及1N4148二極管組成。

LED屏內(nèi)設(shè)有溫度傳感器，所述溫度傳感器信號(hào)輸出端連接AT89C51單片機(jī)的引腳1。

所述AT89C51單片機(jī)電源輸入端接5V電源，電源電路在AT89C51單片機(jī)的 VCC和地之間接一個(gè)電容，且電容要緊靠單片機(jī)安裝。

所述AT89C51單片機(jī)的信號(hào)輸入端連接RS232遠(yuǎn)程通信單元。

所述AT89C51單片機(jī)經(jīng)I2C總線連接AT24C256存儲(chǔ)單元。

本實(shí)用新型以單片機(jī)AT89C51作為控制器來實(shí)現(xiàn)LED點(diǎn)陣顯示屏系統(tǒng)，電路結(jié)構(gòu)精簡、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、降低了控制部分的制作成本，能夠有效提高產(chǎn)品性能。

附圖說明

下面對(duì)本實(shí)用新型說明書中每幅附圖表達(dá)的內(nèi)容作簡要說明：

圖1為AT89C51單片機(jī)引腳排列圖；

圖2為AT89C51最小系統(tǒng)框圖；

圖3為顯示驅(qū)動(dòng)電路示意圖；

圖4為溫度測量模塊接口電路示意圖；

圖5為時(shí)鐘模塊AT89C51晶振電路示意圖；

圖6為復(fù)位電路示意圖；

圖7主控制單元和輔助控制單元模塊示意圖。

具體實(shí)施方式

AT89C51是一種低電壓、高性能CMOS8位微控制器，片內(nèi)含4Kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器和128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，AT89C51采用高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU)和Flash存儲(chǔ)單元，其強(qiáng)大的功能為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。基于以上理由，選擇AT89C51。

AT89C51具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：兼容MCS-51內(nèi)核單片機(jī)，4KB可在線編程 Flash存儲(chǔ)器，128×8bit內(nèi)置RAM，ROM三級(jí)加密模式，32位可控I/O引腳，2個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，2個(gè)16位的時(shí)鐘源，6個(gè)中斷源，1 個(gè)全雙工UART串行接口。圖1是AT89S51各個(gè)引腳排列圖。

如圖1所示，AT89C51管腳說明:

VCC:供電電壓。

GND:接地。

PO口:PO口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng) P1口的管腳第一次寫入1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，PO口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，PO輸出原碼，此時(shí)PO外部必須被拉高。

P1口:P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向1/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。

P2口:P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。

P3口:P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL 門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流(ILL)這是由于上拉的緣故。

P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示:

P3口管腳備選功能

P3.0RXD(串行輸入口)

P3.1TXD(串行輸出口)

P3.2(外部中斷0)

P3.3(外部中斷1)

P3.4TO(記時(shí)器0外部輸入)

P3.5T1(記時(shí)器1外部輸入)

P3.6(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)

P3.7(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)

P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接受一些控制信號(hào)。

RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。

ALE/PROG:當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是:每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE 只有在執(zhí)行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。

外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)將不出現(xiàn)。

當(dāng)保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器(OOOOH-FFFFH)，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源。

XTAL 1:反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。

XTAL2:來自反向振蕩器的輸出。

單片機(jī)的最小化系統(tǒng)是指單片機(jī)能正常工作所必須的外圍元件，主要可以分成時(shí)鐘電路和復(fù)位電路，我們采用的是AT89C51芯片，它內(nèi)部自帶4K的FLASH 程序存儲(chǔ)器，一般情況下，這4K的存儲(chǔ)空間足夠我們使用。單片機(jī)的時(shí)鐘電路有一個(gè)12M的晶振和兩個(gè)30P的小電容組成，它們決定了單片機(jī)的工作時(shí)間精度為1微秒。復(fù)位電路由22UF的電容和1K的電阻及1N4148二極管組成，這樣在滿足單片機(jī)可靠復(fù)位的前提下降低了復(fù)位引腳的對(duì)地阻抗，可以顯著增強(qiáng)單片機(jī)復(fù)位電路的抗干擾能力。二極管的作用是起快速泄放電容電量的功能，滿足短時(shí)間多次復(fù)位都能成功。

如圖2所示，LED顯示屏控制系統(tǒng)以AT89C51為控制器，采用RS-232通信標(biāo)準(zhǔn)，可顯示漢字、字符、數(shù)字或單色圖片。系統(tǒng)采用ATMEL公司新推出的AT89C51 作為主控芯片，由單片機(jī)完成與PC機(jī)的通訊，同時(shí)完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、循環(huán)顯示等。系統(tǒng)能脫機(jī)運(yùn)行，具有結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、顯示刷新速度快、成本低等特點(diǎn)。

理想的LED驅(qū)動(dòng)方式是采用恒壓、恒流方式，但驅(qū)動(dòng)器的成本會(huì)增加。其實(shí)每種驅(qū)動(dòng)器都有優(yōu)點(diǎn)和缺陷，根據(jù)產(chǎn)品的要求和應(yīng)用場合，合理選用LED驅(qū)動(dòng)方式，精確設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路成為關(guān)鍵。

本實(shí)用新型，顯示驅(qū)動(dòng)電路選用74HC595芯片。74HC595是帶鎖存輸出的8 位串行移位寄存器，其中SI是串行數(shù)據(jù)的輸入端；VCC、GND分別是電源和地； RCK是儲(chǔ)存寄存器的輸入時(shí)鐘，SCK是移位寄存器的輸入時(shí)鐘，SCLR是移位寄存器的輸入清除，QˊH是串入數(shù)據(jù)的輸出，G是對(duì)輸入數(shù)據(jù)的輸出使能控制，QA～ QH是串入數(shù)據(jù)的并行輸出端。74HC595是串行輸入并行輸出的8位移位寄存器，而移位寄存器是由D觸發(fā)器構(gòu)成的。在本設(shè)計(jì)中，16×16點(diǎn)陣顯示屏有16列，所以需要16個(gè)D觸發(fā)器構(gòu)成的移位寄存器，通過兩片74HC595芯片的級(jí)聯(lián)構(gòu)成控制16列的移位寄存器輸出端是8位并行緩存器具有鎖存功能。如圖3所示。由于CLK、LOAD端相連，而數(shù)據(jù)線分開，這樣在同一脈沖下，行列的數(shù)據(jù)可以同時(shí)進(jìn)行傳入，行列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后，啟動(dòng)LOAD信號(hào)使所有數(shù)據(jù)同時(shí)輸出并鎖存，這樣的設(shè)計(jì)較之傳統(tǒng)方法提高了4倍的速度，占用I/O口少。

LED顯示屏驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，與所用控制系統(tǒng)相配合，通常分為動(dòng)態(tài)掃描型驅(qū)動(dòng)及靜態(tài)鎖存型驅(qū)動(dòng)二大類。以下就動(dòng)態(tài)掃描型驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)為例為進(jìn)行分析：動(dòng)態(tài)掃描型驅(qū)動(dòng)方式是指顯示屏上的4行、8行、16行等n行發(fā)光二極管共用一組列驅(qū)動(dòng)寄存器，通過行驅(qū)動(dòng)管的分時(shí)工作，使得每行LED的點(diǎn)亮?xí)r間占總時(shí)間的1/n，只要每行的刷新速率大于50Hz，利用人眼的視覺暫留效應(yīng)，人們就可以看到一幅完整的文字或畫面。常規(guī)型驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)一般是用串入并出的通用集成電路芯片如74HC595或MC14094等作為列數(shù)據(jù)鎖存，以8050 等小功率NPN三極管為行驅(qū)動(dòng)，而以達(dá)林頓三極管如TIP127等作為行掃描管。如動(dòng)態(tài)掃描型驅(qū)動(dòng)方式是指顯示屏上的4行、8行、16行等n行發(fā)光二極管共用一組列驅(qū)動(dòng)寄存器，通過行驅(qū)動(dòng)管的分時(shí)工作，使得每行LED的點(diǎn)亮?xí)r間占總時(shí)間的1/n，只要每行的刷新速率大于50Hz，利用人眼的視覺暫留效應(yīng)，人們就可以看到一幅完整的文字或畫面。常規(guī)型驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)一般是用串入并出的通用集成電路芯片如74HC595或MC14094等作為列數(shù)據(jù)鎖存，以8050等小功率NPN三極管為列驅(qū)動(dòng)，而以達(dá)林頓三極管如TIP127等作為行掃描管。如以單色點(diǎn)陣、16行×64列為一個(gè)基本單元，則需用8片74HC595、16個(gè)行掃描管，其工作原理為：將八片74HC595級(jí)連，共用一個(gè)串行時(shí)鐘CLK及數(shù)據(jù)鎖存信號(hào) STR。當(dāng)?shù)谝恍行枰@示的數(shù)據(jù)經(jīng)過8×8＝64個(gè)CLK時(shí)鐘后將全部移入74HC595 中，此時(shí)產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)鎖存信號(hào)STR，使數(shù)據(jù)鎖存在74HC595的后級(jí)鎖存器中，同時(shí)由行掃描控制電路產(chǎn)生信號(hào)使第一行掃描管導(dǎo)通，相當(dāng)于第一行LED的正端都接高平，顯然第一行LED管子的亮、滅取決于74HC595中所鎖存的信號(hào)；在第一行LED管子點(diǎn)亮的同時(shí)，在74HC595中移入第二行需要顯示的數(shù)據(jù)，隨后將其鎖存，并同時(shí)由行掃描控制電路將第一行掃描管關(guān)閉而接通第二行，使第二行LED管子點(diǎn)亮……以此類推，當(dāng)?shù)谑袙呙柽^后再回到第一行，只要掃描速度足夠高，就可形成一幅完整的文字或圖像。

如圖4所示，溫度測量傳感器采用DALLAS公司DS18B20的單總線數(shù)字化溫度傳感器，測溫范圍為-55℃～125℃，可編程為9位～12位A/D轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率達(dá)到0.0625℃，采用寄生電源工作方式，CPU只需一根口線便能與 DS18B20通信，占用CPU口線少，可節(jié)省大量引線和邏輯電路。

單片機(jī)是一個(gè)超大規(guī)模的集成電路，集成電路內(nèi)有成千上萬個(gè)晶體管，要使單片機(jī)正常運(yùn)行，就必須為其提供能量使其工作在相應(yīng)的狀態(tài)。單片機(jī)需要一個(gè)5V電源，電源電路需要在單片機(jī)的VCC和地之間接一個(gè)電容，且此電容要緊靠單片機(jī)安裝，以濾除電源的紋波。本實(shí)用新型中電源模塊采用78L05三端集成穩(wěn)壓器,其固定電壓為5V，可以和其它功率轉(zhuǎn)移器件一起構(gòu)成大電流的穩(wěn)壓電源,如可驅(qū)動(dòng)輸出電流高達(dá)100毫安的穩(wěn)壓器.其卓越的內(nèi)部電流限制和熱關(guān)斷特性使之特別適用于過載的情況。

78L05的特性如下：

三端穩(wěn)壓器

輸出電流可達(dá)到100mA

無需外接元件

內(nèi)部熱過載保護(hù)

內(nèi)部短路電流限制

78L05與橋式整流器構(gòu)成200W/5V的直流穩(wěn)壓電源電路如圖5所示。

與任何微處理器一樣，AT89C51的運(yùn)作是有節(jié)奏的，因此，就需要一個(gè)時(shí)鐘來控制CPU的運(yùn)行速度，步進(jìn)執(zhí)行各種操作。如圖6所示的時(shí)鐘電路即可以完成此種操作。

AT89C51單片機(jī)的P1.4,P1.5,P1.6和P1.7作為鍵盤輸入，其

控制功能介紹如下:

KEY1:顯示中文字符

KEY2:顯示英文字符

KEY3:將現(xiàn)行顯示的內(nèi)容(漢字或英文)進(jìn)行右移(也可左移，可以自行在程序中修改)顯示；

KEY4:將現(xiàn)行顯示的內(nèi)容(漢字或英文)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的顯示效果

由于鍵盤的電路和原理都比較簡單，而且本次鍵盤個(gè)數(shù)較少，未用到矩陣式鍵盤組合，因此在此對(duì)鍵盤的介紹將省略。

整個(gè)控制系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，上位機(jī)(PC機(jī))為了對(duì)控制系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行控制，必須在PC機(jī)和數(shù)字控制器系統(tǒng)之間建立信息交換渠道，也就是要構(gòu)造通信總線。總線是一組傳送規(guī)定信息的公共通道，有時(shí)亦稱為數(shù)據(jù)公路，通過它可以把各種數(shù)據(jù)和命令傳送到各自要去的地方?？偩€按照通用與否可以分為非標(biāo)準(zhǔn)型和標(biāo)準(zhǔn)型總線，標(biāo)準(zhǔn)總線一般是由國際計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)相關(guān)行業(yè)推薦的，有嚴(yán)格的電氣、握手連線規(guī)則的具有很強(qiáng)通用性的總線，如:RS-232-C, STD總線等，非標(biāo)準(zhǔn)總線，則是設(shè)計(jì)者為了設(shè)計(jì)方便，而為某個(gè)特定功能而設(shè)計(jì)的總線，該類總線一般沒有通用性，總線通信效果的好壞也和設(shè)計(jì)者的水平有很大的關(guān)系。

由于上位機(jī)采用PC機(jī)，PC機(jī)的總線接口都為標(biāo)準(zhǔn)總線接口，所以，上、下位機(jī)之間的通信必須采用標(biāo)準(zhǔn)總線。本系統(tǒng)中，大部分的計(jì)算都在下位機(jī)執(zhí)行，上、下位機(jī)的通信并不是非常繁忙，所以，設(shè)計(jì)時(shí)選用了通用的串行總線RS-232。 RS-232總線，設(shè)計(jì)簡單，連線方便，容易調(diào)試，在沒有調(diào)制解調(diào)器的情況下最大傳輸距離可以達(dá)到50英尺。在本系統(tǒng)中，通過串口需要傳輸給下位機(jī)控制信號(hào)，下位機(jī)也在設(shè)定的間隔時(shí)間向上位機(jī)傳遞其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在應(yīng)用中，由于 RS-232電平與TTL邏輯電平不同，上下位機(jī)之間的通信需要信號(hào)進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)換。設(shè)計(jì)串口通信模塊時(shí)，由于AT89C51單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和電腦之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。

圖6復(fù)位電路，由四部分組成：

1、或非門U1、U2與R1、R2、C3構(gòu)成高低電平相間的矩形波振蕩電路。

當(dāng)U3的輸出端Q＝H時(shí)，復(fù)位信號(hào)無效，當(dāng)Q＝L時(shí)，復(fù)位信號(hào)有效。復(fù)位信號(hào)有兩個(gè)，是為了適應(yīng)不同的CPU及接口芯片。

2、Vcc檢測電路。

U4與R3、R4、R5、Z1等構(gòu)成VCC檢測電路，只要Vcc<4.75V，那么比較器同相端電壓V2<2.5V，輸出V7＝L,U3的CLR＝L，則Q＝L，U5的輸出由U5的13腳決定，因該腳是矩形波信號(hào)，故經(jīng)取非后輸出也是矩形波信號(hào)，此時(shí)復(fù)位信號(hào)有效。

3、R8、C1構(gòu)成延時(shí)電路。

當(dāng)Vcc>4.75V時(shí)，最初一段時(shí)間內(nèi)，因C1電壓不突變，故U3的CLR＝1，復(fù)位信號(hào)有效。這段時(shí)間是為了保證微機(jī)系統(tǒng)的晶振穩(wěn)定振蕩后才允許CPU工作

4、U3、R9、C2與PULSE IN構(gòu)成CPU運(yùn)行監(jiān)視單元，即WATCHDOG電路。

U3是一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路芯片，在電源正常后，引腳2、3為高電平，引腳1 為輸入信號(hào)PULSE IN。該信號(hào)由CPU提供，只要在時(shí)間T(T由R9、C2決定) 內(nèi)有負(fù)脈沖出現(xiàn)，則U3輸出Q端一直為高電平。此時(shí)或非門U5的輸出端一直為低電平，復(fù)位信號(hào)無效。若在時(shí)間T內(nèi)沒有負(fù)脈沖出現(xiàn)，則U3輸出Q端為低電平，U5的輸出由其此腳13決定，復(fù)位有效。在電源正常后CPU開始運(yùn)行，程序中具有這樣的功能：在時(shí)間T內(nèi)使PULSE IN產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，只要程序正常運(yùn)行，就不會(huì)產(chǎn)生復(fù)位。一旦當(dāng)CPU運(yùn)行脫離正常流程，則沒有負(fù)脈沖產(chǎn)生。在超過時(shí)間T后Q端變?yōu)榈碗娖?，?fù)位信號(hào)有效，使CPU重新接預(yù)定程序運(yùn)行。此電路雖然工作可靠，但電路比較復(fù)雜。

為了能將系統(tǒng)所設(shè)定的常數(shù)，如更新的站點(diǎn)信息，設(shè)定的定時(shí)顯示時(shí)間在系統(tǒng)掉電之后仍能恢復(fù)，在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮將常數(shù)保存起來。由于AT24C256單片機(jī)片內(nèi)沒有EEPROM，須采用外部擴(kuò)展方式。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，為了取得較大的系統(tǒng)余量，常采取存儲(chǔ)芯片AT24C256，按照16×16的點(diǎn)陣來算，可以存儲(chǔ)1000個(gè)字符，對(duì)于一個(gè)客車廣告屏屏來說容量已經(jīng)足夠。

AT24C256接口采用I2C總線接口方式。I2C總線是一種用于IC器件之間連接的二線制總線。連接總線的器件的輸出必須是集電極或漏極開路，以具有線“與”功能。I2C總線的數(shù)據(jù)傳送速率在標(biāo)準(zhǔn)工作方式下為100kbit/s，在快速方式下，最高傳送速率可達(dá)400kbit/s。它通過SDA(串行數(shù)據(jù)線)及SCL(串行時(shí)鐘線)兩根線和連在總線上的上位機(jī)進(jìn)行通信，并根據(jù)地址識(shí)別每個(gè)器件。采用I2C總線標(biāo)準(zhǔn)的單片機(jī)或IC器件，其內(nèi)部不僅有I2C接口電路，而且將內(nèi)部各單元電路按功能劃分為若干相對(duì)獨(dú)立的模塊，通過軟件尋址實(shí)現(xiàn)片選，減少了器件片選線的連接。CPU不僅能通過指令將某個(gè)功能單元電路掛

靠或摘離總線，還可對(duì)該單元的工作狀況進(jìn)行檢測，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件系統(tǒng)既簡單又靈活的擴(kuò)展與控制。

用PC機(jī)實(shí)現(xiàn)的主要功能包括單片機(jī)顯示子系統(tǒng)的(選擇顯示方式選擇，包括靜態(tài)、閃動(dòng)、滾動(dòng)、打字等)，滾動(dòng)方向選擇(包括上下滾動(dòng)和左右滾動(dòng))，動(dòng)態(tài)顯示速度調(diào)節(jié)(即文字閃動(dòng)頻率、滾動(dòng)速度、打字)，顯示速度等。顯示采用定時(shí)器中斷方式進(jìn)行行掃描，每次中斷顯示一行，定時(shí)中斷時(shí)間為1.25ms，這樣整屏的刷新率為50Hz，因而無閃爍感實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示速度調(diào)節(jié)的方法通常是改變定時(shí)器的中斷時(shí)間，但是當(dāng)顯示速度很慢的時(shí)候，該方法容易使整屏的刷新率降低，從而使顯示內(nèi)容出現(xiàn)閃爍。因此，本設(shè)計(jì)采用一種“軟定時(shí)”方法，即在程序中命名一個(gè)變量作為“軟定時(shí)器”，以用來設(shè)定兩次動(dòng)態(tài)顯示的時(shí)間間隔。在對(duì)定時(shí)中斷調(diào)用計(jì)數(shù)時(shí)，如果調(diào)用次數(shù)達(dá)到設(shè)定值，則改變顯示內(nèi)容。為保證能夠正常顯示，“軟定時(shí)器”的設(shè)定值必須大于整屏顯示周期。

由于顯示屏每行顯示1.25ms，整屏顯示周期為20ms，考慮到余量的情況，可將軟定時(shí)器的設(shè)定值定在大于30ms。如此循環(huán)計(jì)數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示?！败浂〞r(shí)器”的設(shè)定值可以通過上位機(jī)PC機(jī)來改變,這樣既可實(shí)現(xiàn)LED動(dòng)態(tài)顯示的速度調(diào)節(jié)，又可保持顯示內(nèi)容的流暢和無閃爍感。以上提到的靜態(tài)、閃動(dòng)、滾動(dòng)和打字等4種顯示方式，實(shí)際上是單片機(jī)定時(shí)中斷程序進(jìn)行行掃描處理的不同方法。

下面將分別說明如何實(shí)現(xiàn)這4種顯示方式：

1、靜態(tài)顯示。

靜態(tài)顯示只需在定時(shí)中斷處理程序中從顯示緩沖區(qū)調(diào)入相應(yīng)的一行顯示數(shù)據(jù)，然后選中該行即可實(shí)現(xiàn)該行的顯示，如此循環(huán)，便可顯示整個(gè)內(nèi)容。

2、閃動(dòng)顯示。

閃動(dòng)顯示與此類似，不同的是要間隔一個(gè)“軟定時(shí)器”的定時(shí)時(shí)間，在行掃描時(shí)，行移位寄存器的D端打入的數(shù)據(jù)全為0，可使得整屏不顯示，以確保黑屏的時(shí)間與顯示當(dāng)然時(shí)間相等，從而實(shí)現(xiàn)漢字或圖符的閃動(dòng)顯示。

3、滾動(dòng)顯示。

滾動(dòng)顯示要求需要顯示的內(nèi)容每隔一定時(shí)間向指定方向這里以從右向左為例移動(dòng)一列，這樣顯示屏可以顯示更多的內(nèi)容。為此，需要在下次移動(dòng)顯示之前對(duì)顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容進(jìn)行更改，從而完成相應(yīng)點(diǎn)陣數(shù)據(jù)的移位操作。具體操作方法是：設(shè)置一個(gè)顯示緩沖區(qū)，該區(qū)應(yīng)包括兩部分，一部分用來保存當(dāng)前LED 顯示屏上顯示的漢字點(diǎn)陣數(shù)據(jù)；另一部分為點(diǎn)陣數(shù)據(jù)預(yù)裝載區(qū)，用來保存即將進(jìn)入LED顯示屏的1個(gè)漢字的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)。滾動(dòng)指針始終指向顯示屏的最右邊原點(diǎn)。當(dāng)滾動(dòng)指針移動(dòng)到需要顯示的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的第1個(gè)漢字的首地址時(shí)，內(nèi)容。需要注意的是，要確保該操作能在1.25ms的中斷時(shí)間內(nèi)完成(這里 AT24C256采用24MHz晶振實(shí)驗(yàn)證明可以實(shí)現(xiàn)該操作)。這樣，在一個(gè)掃描周期后，整個(gè)漢字將左移一列，而顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容也同時(shí)更改。由于預(yù)裝載區(qū)保存了1 個(gè)漢字點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，即16×16點(diǎn)陣，所以當(dāng)前顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容只能移動(dòng)16列。當(dāng)下一個(gè)滾動(dòng)到來時(shí)，滾動(dòng)指針將移動(dòng)到點(diǎn)陣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的下一個(gè)漢字的首地址，并在預(yù)裝載區(qū)存入該漢字的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)。然后重復(fù)執(zhí)行上述操作便可實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)顯示。特殊字符或圖形的顯示與此類似，這里不再贅述。

4、打字顯示。

打字顯示要求漢字在顯示屏上按從左到右的順序一個(gè)個(gè)的出現(xiàn)，如同打字的效果。設(shè)計(jì)時(shí)可采用如下方法：首先將LED顯示屏對(duì)應(yīng)的顯示緩沖區(qū)全部清零，即LED顯示空白，然后每間隔一個(gè)“軟定時(shí)器”設(shè)定的動(dòng)態(tài)顯示時(shí)間，顯示緩沖區(qū)依次加入一個(gè)漢字點(diǎn)陣數(shù)據(jù)并進(jìn)行掃描顯示，這樣就可達(dá)到打字顯示的效果。

本系統(tǒng)采用的AT24C256單片機(jī)是新一代增強(qiáng)型8051單片機(jī)，用該單片機(jī)作為系統(tǒng)的中央控制單元，負(fù)責(zé)產(chǎn)生和控制掃描信號(hào)、讀出顯示緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)送給掃描驅(qū)動(dòng)電路，使LED點(diǎn)陣屏按照一定的要求顯示。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，顯示方式要具有掉電存儲(chǔ)功能，因此，在單片機(jī)外圍電路加上I2C總線的EEPROM，利用單片機(jī)外部中斷功能檢測出來所需要的顯示方式，并把它存儲(chǔ)在該EEPROM 內(nèi)，這樣，即使斷電顯示方式也仍然存儲(chǔ)在該EEPROM里面，單片機(jī)再重新讀取該EEPROM里面的內(nèi)容，也就是斷電前的顯示方式。大大豐富了系統(tǒng)功能，提高了系統(tǒng)的可操作性。利用該系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)靜態(tài)顯示、動(dòng)態(tài)顯示和定時(shí)顯示控制。DS1302為時(shí)鐘芯片，為顯示準(zhǔn)確的時(shí)間；DS18B02是溫度控制芯片，顯示車內(nèi)的溫度；AT24C256是容量為256Kbit的E2ROM，用來保存掃描方式的數(shù)據(jù)的信息，以及廣告信息和更新廣告信息等其它待顯示的信息。RS232通信模塊用來更新顯示信息和升級(jí)系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)由兩大模塊組成：主控制單元和輔助控制單元模塊，其框圖如圖7所示。

制造大屏幕時(shí)，首先要按照亮度指標(biāo)選擇LED或者顯示模塊，其次是根據(jù)選擇的產(chǎn)品紅、綠、藍(lán)顏色的亮度比來確定哪一種顏色為基準(zhǔn)，一般是將亮度比例低的一種作為亮度基準(zhǔn)，當(dāng)基準(zhǔn)的一種己經(jīng)達(dá)到最大亮度時(shí)，調(diào)整另外一種(雙色)或兩種(全彩)。顯示屏幕是雙色時(shí)，大多數(shù)情況下以綠色為基準(zhǔn)，調(diào)整紅色二極管的工作電流。一般是降低工作電流，以平衡顏色黃色為調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)，這樣就要減小整個(gè)顯示屏幕的亮度。顯示屏的顏色調(diào)整至最佳平衡狀態(tài)，則會(huì)使屏的亮度降低。如果顯示屏幕為了達(dá)到亮度要求，將每一種顏色都達(dá)到最大的亮度，那么就失去了顏色的平衡，例如:雙色屏幕的黃顏色偏紅，或者偏綠。

TTL輸出低電平約為0.4V，若作灌電流輸入，正常的最大灌入電流為35mA，當(dāng)超過此電流時(shí)，輸出低電平升高，隨著電流的增加，輸出低電平不斷升高，即有輸出電壓大于0.4V電路仍工作正常。在顯示掃描電路中，工作電流為20mA 可以滿足控制紅色的要求，因?yàn)榧t色LED的亮度比較高；綠色LED的工作電流要高于20mA，電流約在30-50mA之間，此時(shí)，74HC595的輸出電壓也要增加，其原因是74HC595有輸出電阻，而且是非線性變化。

掃描電路以動(dòng)態(tài)掃描、靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的方式工作。顯示屏的掃描頻率受到顯示模塊結(jié)構(gòu)的限制，每個(gè)模塊有8X8個(gè)LED，整個(gè)顯示屏模塊的行數(shù)據(jù)全部串聯(lián)，更新一次數(shù)據(jù)時(shí)間比較長，當(dāng)掃描頻率為100Hz時(shí)，整屏的亮度就會(huì)降低。若降低屏的掃描頻率，顯示亮度降低。實(shí)驗(yàn)證明，描掃頻率與顏色的關(guān)系比較小。

上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本實(shí)用新型具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。