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LED点阵模块显示屏灰度设计 LED点阵模块显示屏灰度设计 PAGE / NUMPAGES LED点阵模块显示屏灰度设计 LED 点阵模块显示屏灰度设计 云上光电 LED 大屏幕 led 点阵块具有亮度高、发光均匀、可靠性好、拼装方便等优点，能构成各种尺寸的显 示屏。目前， led 显示屏已被广泛应用于文字显示并取得了很好的效果，但是大部分仅能显 示滚动的文字信息而不能显示图像， 并且还存在系统复杂等缺点。 本文提出了一种主从式 单 片机 的 LED 显示屏解决方案，该设计方案利用 AVR 单片机自身的 FLASHROM 和 RAM ， 外部无需任何存储电路，电路结构简单。该系统实现了图像的 16 阶灰度显示，可广泛用于 商场、车站等公共场合。 1 AVR 单片机简介 AVR 单片机是增强型内置 FLASH 的 RISC(ReducedInstructionSetCPU) 精简指令集高速 8 位单片机，硬件采用哈佛 (Harward) 结构，达到一个时钟周期可以执行一条指令，绝大部分指 令都为单周期指令。 支持在系统编程 ISP，其中 MEGA 系列还支持在应用编程 IAP 。内置的 FLASH 程序存储器可擦写 1000 次以上，给用户的开发生产和维护带来方便。可擦写 10 万次的 E2PROM ，为掉电后数据的保存带来方便。 AVR 单片机有丰富的片内资源，如 RTC ， WATCHDOG ，AD 转换器， PWM ，USART ，SPI，TWI 接口等， I／ O 口功能强、驱动能力 强。 系统整体设计方案 LED 显示系统主要由 3 部分构成： PC 上位机图像文字转换与数据发送单元、主控单元以及显示子模块。 上位机完成把图像和文字转换成为显示屏的显示码，控单元选用具有 32kB 片内 FLASHROM 和 2kB 存储器。如果要存储更多的显示信息，可以选用具有  并且把显示信息发送到主控单元上。 主片内 RAM 的 AT-mega32 单片机， 没有外挂 64kB 片内 FLASHROM 的 AT-mega64 或者具有 128kB 片内 FLASHROM 的 AT-megal28，也可以外挂存储器来增大存储能力。主控单元主要完成对显示数据的滚动和分割处理，然后通过异步串行口发送到每个子模块中。 每个显示子模块用 4 片 8×8 单色点阵块拼成 1 个 16×16 的点阵屏，用一片 ATMEGA8 完成扫描动态显示。 主控单元与显示子模块的数据通信采用标准的异步串口格式，每帧数据包括 1 个起始位， 8 个数据位， 1 个地址／数据标示位， 1 个停止位共 11 位。数据传输码率为 625kb ／ s，字节 传输速率为 56.8kB ／ s。每个子模块由 256 个 LED 构成，实现 16 阶灰度每个 LED 需要 4b 空间，因此每个显示子模块全屏数据量为 128B ，外加 1B 的寻址字节共 129B 。主控单元更 新显示子模块的显示内容时， 对所有子模块按地址逐个发送显示数据， 更新完所有子模块数 据后，再发送一个特殊的地址字 0xFF 作为控制字，使所有子模块同时更新显示数据，这样 可以避免当屏幕较大， 显示子模块数量较多时各子模块画面更新不同步的问题。 对本设计中 完成的 6×4 个显示子模块而言，由于通讯速率限制，画面更新速度最高可达 56800／ (129 ×24+1)=18.34 帧／ s，由于主控单元还要完成全屏数据的分割和显示内容的移动控制， 所以其实际帧数低于上述值，不过用于普通的图片显示已经可以达到要求。 现场应用中，可以不需要 PC 上位机，只需把要显示的信息存储在主控单元，即可通过主控 单元中的按键来选择显示的内容及方式， 可循环显示， 文字信息还可以上下左右滚屏显示。 系统硬件设计 该系统由两部分硬件电路组成：主机板电路和子模块显示驱动电路。 3.1 主机板电路 主机板电路十分简洁，由 ATmega32 组成的最小系统和 RS232，RS485 接口电路组成。 主机板上的数据由异步串行口发送到各个子模块中， 为了在提高传输速度和距离的情况下仍 能够保证数据传输的可靠性，主机板上发出的信息转换成为 RS485 信号，采用带屏蔽层的 同轴电缆传输到 LED 子模块上。转换所用接口芯片为 MAX485 ，该芯片工作于 5V 电压下， 最高传输速度可达到 2.5Mb ／s，传输距离可达 l200m 。采用带屏蔽层的同轴电缆可以降低 传输过程中产生的信号干扰。 在需要从 PC 上位机下载数据到 FLASHROM 时，通过 MAX232 芯片实现 ATmega32 和 PC 机的通信。 3.2 子模块显示驱动电路 子模块显示驱动电路由 RS4