1、引言

　　LED 點陣電子顯示屏是集微電子技術、計算機技術、信息處理技術于一體的大型顯示屏系統。它以其色彩鮮艷，動態范圍廣，亮度高，壽命長，工作穩定可靠等優點而成為眾多顯示媒體以及戶外作業顯示的理想選擇。同時也可廣泛應用到軍事、車站、賓館、體育、新聞、金融、證券、廣告以及交通運輸等許多行業。

　　目前大多數的LED點陣顯示系統自帶字庫。其顯示和動態效果（主要是顯示內容的滾動）的實現主要依靠硬件掃描驅動，該方法雖然比較方便，但顯示只能按照預先的設計進行。而實際上經常會遇到一些特殊要求的動態顯示，比如電梯運行中指示箭頭的上下移動、某些智能儀表幅值的條形顯示、廣告中廠家的商標顯示等。這時一般的顯示系統就很難達到要求。

　　另外，由于受到存儲器本身的局限，其特殊字符或圖案也往往難以顯示，同時顯示內容也不能隨意更改。本文提出一種利用PC機和單片機控制的LED顯示系統通訊方法。該方法可以對顯示內容（包括漢字和特殊圖符）進行實時控制，從而實現諸如閃動、滾動、打字等多種動態顯示效果。該方法同時還可以調節動態顯示的速度，同時用戶也可以在PC機上進行顯示效果的預覽，顯示內容亦可以即時修改。另外，通過標準的RS232／485 轉換模塊還可以實現對顯示系統的遠程控制。

2、系統硬件設計

　　本系統主要的硬件設計是下位機單片機的顯示 控制部分。而上位機（PC機）與單片機顯示控制部分的接口為標準RS232通訊方式。若需實現遠程監控，只需增加RS232／485轉換模塊即可，該部分已有成熟的電路設計，故不再詳細敘述。

　　具體的LED顯示屏控制電路如圖1所示。整個電路由單片機89C52、點陣數據存儲器6264、列驅動電路ULN2803、行驅動電路 TIP122、移位寄存器4094及附屬電路組成。該電路所設計的電子屏可顯示10個漢字，需要40個8×8 LED點陣模塊，可組成16×160的矩形點陣。由于AT89C52僅有8k存儲空間，而顯示的內容由PC機控制，因此不可能預先把需要顯示的內容做成點陣存在單片機中，而只能由PC機即時地把所需顯示的點陣數據傳給單片機并存入緩沖區6264。

　　該電路的顯示采用逐行掃描方式。工作時，由單片機從緩沖區取出第一行需要顯示的20字節點陣數據，再由列點陣數據輸入端P1．2口按位依次串行輸入至列移位寄存器，其數據輸入的順序與顯示內容的順序相反。然后置行點陣選通端P1．3為1，即置行移位寄存器的D為高電平，STR使能（所有4094的OE 引腳接＋5V電平），從而使列移位寄存器中的數據同時并行輸出以選通該行。經延時一段時間后再進行下一行點陣數據的顯示。需要注意的是，每次只能選通一行數據，即要通過不斷的逐行掃描來實現漢字或字符的顯示。

3、顯示與控制的設計

　　在筆者設計的PC機控制多單片機顯示系統中，用PC機實現的主要功能包括單片機顯示子系統的選擇，顯示方式選擇（包括靜態、閃動、滾動、打字等），滾動方向選擇（包括上下滾動和左右滾動），動態顯示速度調節（即文字閃動頻率、滾動速度、打字顯示速度等），顯示內容輸入及顯示預覽等。單片機一般通過 RS232／485串行接收PC機發出的顯示指采用定時器中斷方式進行行掃描，每次中斷顯示一行，定時中斷時間為1．25ms，這樣整屏的刷新率為 50Hz，因而無閃爍感。

　　實現動態顯示速度調節的方法通常是改變定時器的中斷時間，但是當顯示速度很慢的時候，該方法容易使整屏的刷新率降低，從而使顯示內容出現閃爍。因此，本設計采用一種“軟定時”方法，即在程序中命名一變量作為“軟定時器”，以用來設定兩次動態顯示的時間間隔。在對定時中斷調用計數時，如果調用次數達到設定值，則改變顯示內容。為保證能夠正常顯示，“軟定時器”的設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，可將軟定時器的設定值定在大于30ms。如此循環計數，即可實現動態顯示。“軟定時器”的設定值可以通過上位機PC機來改變，這樣既可實現 LED動態顯示的速度調節，又可保持顯示內容的流暢和無閃爍感。

　　3．1單片機動態顯示控制

　　以上提到的靜態、閃動、滾動和打字等4種顯示方式，實際上是單片機定時中斷程序進行行掃描處理的不同方法。下面將分別說明如何實現這4種顯示方式。

　　靜態顯示只需在定時中斷處理程序中從顯示緩沖區調入相應的一行顯示數據，然后選中該行即可實現該行的顯示，如此循環，便可顯示整個內容。閃動顯示與此類似，不同的是要間隔一個“軟定時器”的定時時間，在行掃描時，行移位寄存器的D端打入的全為0，可使得整屏不顯示，以確保黑屏時間與顯示時間相等，從而實現漢字或圖符的閃動顯示。 　　

　　滾動顯示要求需要顯示的內容每隔一定時間向指定方向（這里以從右向左為例）移動一列，這樣顯示屏可以顯示更多的內容。為此，需要在下次移動顯示之前對顯示緩沖區的內容進行更改，從而完成相應點陣數據的移位操作。具體操作方法是： 　　

　　設置一個顯示緩沖區（如圖2所示），該區應包括兩部分：一部分用來保存當前LED顯示屏上顯示的10個漢字點陣數據；另一部分為點陣數據預裝載區，用來保存即將進入LED顯示屏的1個漢字的點陣數據。滾動指針始終指向顯示屏的最右邊原點。當滾動指針移動到需要顯示的點陣數據存儲區的第1個漢字的首地址時，顯示緩沖區LED顯示區為空白，而預裝載區已保存了第1個待顯示漢字的點陣數據。當需要滾動顯示時，則可在接下來的掃描周期的每個行掃描中斷處理程序中，將對顯示緩沖區的相應行點陣數據左移一位，同時更改顯示緩沖區的內容。（需要注意的是，要確保該操作能在1．25ms的中斷時間內完成。這里89C52采用22MHz晶振，實驗證明可以實現該操作）。這樣，在一個掃描周期后，整個漢字將左移一列，而顯示緩沖區的內容也同時更改。由于預裝載區保存了1個漢字點陣數據，即16×16點陣，所以當前顯示緩沖區的內容只能移動16列。當下一個滾動到來時，滾動指針將移動到點陣數據存儲區的下一個漢字的首地址，并在預裝載區存入該漢字的點陣數據。然后重復執行上述操作便可實現滾動顯示。特殊字符或圖形的顯示與此類似，這里不再贅述。