本科生毕业论文
高了。
电源上位机单片机系统译码电路驱动电路单片机系统译码电路驱动电路单片机系统译码电路驱动电路LED点阵模块LED点阵模块LED点阵模块
图3-11 由子系统构建大屏幕LED显示屏
在实际应用中通常采用内部扩展和外部级连联合使用的方法来构建大屏幕LED显示屏幕。即增加单个显示系统显示屏幕大小的同时又将单个的显示系统级连。详细硬件原理图见附录1。
21
本科生毕业论文
第4章 系统软件设计
4.1 程序设计
系统软件采用C语言编写，按照模块化的设计思路设计。首先分析程序所要实现的功能，程序要实现串口通信，静态显示，动态显示三大功能。其功能结构如图2-4所示。通信程序接收上位机数据，交给主程序处理再通过控制程序选择不同的显示程序进行显示。
主程序的工作流程如图4-1所示：
开 始 中断开始 系统初始N 从显示数组读取数据到显示寄存RI=1? Y N 起始位？ Y 调用相应显示程接收显示数据及控制命令 读取显示控制命令选择显示将显示数据移入显示数组将控制命令赋值给控制字符 中 断 返 回
图4-1 主程序流程图
程序开始时首先必须对单片机进行初始化，其中初始化的内容包括：中断优先级的设定，中断初始化，串行通信时通信方式的选择和波特率的设定，各IO口功
22
本科生毕业论文
能的设定等。初始化完成后程序进入待机状态等待中断的发生，该程序中主要用到了两个外部中断源和串行中断。外部中断源由按键的电平变化触发，外部中断主要功能是选择LED点阵显示屏的控制方式是由按键控制还是上位机控制和显示状态是静态显示还是动态显示。串行中断包括发送中断和接收中断都是由软件触发。中断产生后由预先初始化时设定跳转执行中断子程序。中断程序设定了LED点阵显示屏所要显示的内容和显示的方式，最后执行的是各种显示程序。按照设定的方式和内容显示出所需要的内容。
4.2 显示程序的设计
4.2.1 LED显示屏的显示方式
LED点阵屏显示方式主要由静态显示和动态扫描显示两种。
对静态显示来说，每一个发光二极管都需要一套驱动电路，一帧画面输入以后便可一劳永逸地显示，除非我们改变了显示内容，需要重新输出新的点阵数据．这种方式系统原理相对简单一些，但所需的译码驱动装量很多，引线多而繁杂，不便于大屏幕的制造，成本高，其可靠性也较低．
另一种动态扫描显示是把整个LED屏幕分成若干部分，每一幅画面的显示是显示完一部分后，又显示第二部分……直到显示完最后一部分又重新开始显示第一部分，重复循环进行．在重复扫描速度足够快的情况下，我们看到的就是一幅稳定的画面．也就是说采用动态扫描显示需要不断进行画面的刷新．在这种方式下其显示驱动电路可重复利用，引线也大大减少，从而使硬件成本降低，且屏幕上的发光二极管轮流发光，使用时的耗电量大大降低．大屏幕的制造、维护要容易许多，可靠性也增加了．
两种显示方式的比较再结合51单片机IO口数量有限的原因决定采用动态扫描的方式进行显示。
动态扫描分为行扫描和列扫描两种方式区别在于选通端和数据输入端分别是行还是列。在该显示系统中扫描显示的工作原理如图4-2所示，先选通列然后再从行送入对应列的数据，这样从第1列到第16列循环往复，只要切换的速度足够的快利用人眼的延时特性就可以看见一幅稳定的画面。
23
本科生毕业论文
选通第1列选通LED第1列16×16LED按数据导通相应行从数据中读取第1列对应的行数据选通第2列选通LED第2列16×16LED按数据导通相应行从数据中读取第2列对应的行数据选通第16列选通LED第16列16×16LED按数据导通相应行从数据中读取第16列对应的行数据 读取所需要显示的数据至显示寄存器图4-2 扫描显示程序原理图
4.2.2 点阵数据表达方式
该显示系统的显示数据采取纵向取模方向正向的数据存储方式如图4-3，
图4-3 点阵数据原理图
即数据是纵向的，一个像素对应一个位。8个像素对应一个字节，字节的位顺
24
本科生毕业论文
序是上高下低，比如从上到下8个点的状态是“*-----*-”(*为黑点，-为白点)，则转换的字模数据是0x82(B1000_0010)。如图(4-3)所示，一幅16×16的点阵画面点阵数据按照B1B2B3……B31B32存储。所以一幅画面的数据量为32字节。画面显示时选通的第i列对应的数组元素为第i和i+16个元素[16]。 4.2.3 显示程序的设计
显示程序分为静态显示程序、左移显示、右移显示、上移显示、下移显示五种种显示方式。其中上下左右移动程序都调用了静态显示程序为子程序。静态显示程序流程图如图4-4所示：
开 始 初 始 化
读取显示数依次选通列，行74LS164的CLOCK端置低，锁存器禁止输出 对应行数组元素与0X01相与，相与结果写入单片机端口输出 数组元素右移一位，对应74LS164 CLOCK端置高 右移次数是否为8？ Y 锁存器允许输出 N 图4-4 静态显示程序流程图
显示采用的是列扫描的显示方式，选通一列后按照列与数据元素的对应关系第
25