基于Labview與單片機(jī)的LED電子屏幕

黃宏巍

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，LED電子顯示屏越來(lái)越廣泛的用于碼頭，車(chē)站，股票交易所以及生活小區(qū)中顯示文字。其主要原理是用單片機(jī)控制發(fā)光二極管的導(dǎo)通從而實(shí)現(xiàn)顯示。LED電子屏幕作為一項(xiàng)高科技產(chǎn)品其具有美觀大方，內(nèi)容靈活，而且還可以顯示各種圖形文字，因此在很多方面被廣泛的使用。本文設(shè)計(jì)制作的是由89C51控制的LED智能顯示器，通過(guò)與PC機(jī)串行通訊連接實(shí)現(xiàn)智能顯示。本系統(tǒng)是由單片機(jī)89C51對(duì)LED發(fā)光二極管所組成的屏幕實(shí)現(xiàn)控制，并通過(guò)RS232芯片與PC機(jī)進(jìn)行通訊。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī);電子顯示屏;設(shè)計(jì)

一、Labview簡(jiǎn)介

近年來(lái)，信息技術(shù)持續(xù)發(fā)展，無(wú)線通信技術(shù)進(jìn)入到了人們生活和工作的方方面面。智能家居、工業(yè)自動(dòng)化控制以及工業(yè)遠(yuǎn)程遙測(cè)領(lǐng)域?qū)o(wú)線數(shù)據(jù)通信技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越多。應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)必須具有高可靠性和很強(qiáng)的抗電磁干擾性。而藍(lán)牙技術(shù)有著技術(shù)復(fù)雜、距離近、組網(wǎng)規(guī)模小、成本居高不下等種種缺陷，于是一種新的低功耗、短距離、低復(fù)雜度、低成本、低傳輸速率的無(wú)線通信技術(shù)Labview應(yīng)運(yùn)而生，其名字來(lái)源于蜜蜂所特有的交流方式，他們?cè)诎l(fā)現(xiàn)食物時(shí)會(huì)通過(guò)Labview對(duì)方食物的方位和距離等信息，并將信息通過(guò)逐個(gè)相傳的方式傳遞開(kāi)去。Labview是一種低功耗個(gè)域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，基于標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展而來(lái)，該標(biāo)準(zhǔn)定義了短距離、低數(shù)據(jù)傳輸速率無(wú)線通信所需要的一系列通信協(xié)議。

二、控制系統(tǒng)硬件電路與軟件設(shè)計(jì)

1、硬件部分。本系統(tǒng)是由單片機(jī)89C51對(duì)LED發(fā)光二極管所組成的屏幕實(shí)現(xiàn)控制的系統(tǒng)。整個(gè)屏幕有16行80列，可用于顯示5個(gè)漢字或4個(gè)字和2個(gè)數(shù)字。其中分為兩個(gè)部分：控制部分和顯示部分。

（1）控制部分?？刂撇糠质且詥纹瑱C(jī)AT89C51為中心的，同時(shí)74LS244、看門(mén)狗、8051、計(jì)數(shù)器、EEPROM等組成。（1）51單片機(jī)的基本組成。本裝置采用MCS-51芯片作為控制器，其性?xún)r(jià)比高。HMOS工藝的MCS-51單片機(jī)有40引腳，雙列直插式封裝（DIP），有的還采用方型封裝。（2）看門(mén)狗813。由于單片機(jī)都需要復(fù)位電路，對(duì)復(fù)位電路的基本要求是：在單片機(jī)上電時(shí)能可靠復(fù)位，在下電時(shí)能防止程序亂飛，導(dǎo)致EEPROM中的數(shù)據(jù)被修改;另外，單片機(jī)系統(tǒng)在工作時(shí)，由于干擾等因數(shù)的影響，有可能出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象導(dǎo)致單片機(jī)系統(tǒng)無(wú)法正常工作。MAXIM公司推出的MAX813L剛好能夠滿足這些要求。MAX813L是一種體積小、功耗低、性?xún)r(jià)比高的帶看門(mén)狗和電源監(jiān)控功能的復(fù)位芯片;它使用簡(jiǎn)單、方便，它所提供的復(fù)位信號(hào)為高電平，因而是應(yīng)用于復(fù)位信號(hào)為高電平場(chǎng)合的單片機(jī)系統(tǒng)的理想芯片。（3）EEPROM芯片24LC01。24LC01的作用是將AT89C51中的一些固定的數(shù)據(jù)，特別是一些在斷電后應(yīng)保存而不能遺失的數(shù)據(jù)存入24LC01中去。保證下一次有電時(shí)數(shù)據(jù)完好性。（4）開(kāi)關(guān)元件。開(kāi)關(guān)部分是由芯片74LS244和電阻以及開(kāi)關(guān)元件組成，其的主要作用是用于輸入外部的信號(hào)，其中P2.0到P2.4是控制輸入信號(hào)的，當(dāng)P2.0到P2.4檢查到有輸入信號(hào)說(shuō)就會(huì)啟動(dòng)AT89C51中的程序使其按照我們先前所設(shè)計(jì)的功能所運(yùn)行。當(dāng)以上的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)通過(guò)程序可以進(jìn)行判斷，從而執(zhí)行相應(yīng)的程序。

（2）顯示部分。顯示部分主要是由LED顯示模塊、譯碼器、鎖存器和驅(qū)動(dòng)放大器構(gòu)成。用來(lái)制LED圖文顯示屏的基本器件是發(fā)光二極管點(diǎn)陣模塊，一般來(lái)說(shuō)，它是8X8點(diǎn)陣的，設(shè)計(jì)制作一定尺寸的LED圖文顯示屏，需要若干個(gè)點(diǎn)陣模塊及相應(yīng)的控制電路。LED圖文顯示屏尺寸不同，相應(yīng)的硬件電路設(shè)計(jì)就不同，這使得LED圖文顯示屏系統(tǒng)的生產(chǎn)不規(guī)范，也增加了設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本。在設(shè)計(jì)中我們使用了20片LED顯示塊，其中每2塊為一個(gè)單元用于控制半個(gè)漢字或1個(gè)數(shù)字。其中每個(gè)LED顯示塊單元中的上下的列輸入是相連。

2、軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

（1）主程序。在軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，我們根據(jù)硬件的設(shè)計(jì)原理將軟件設(shè)計(jì)成了幾個(gè)功能的模塊。P2處理功能模塊、電可擦除串行存儲(chǔ)器讀寫(xiě)功能模塊、畫(huà)面顯示功能模塊之外、以及漢字字模和數(shù)字字模之外，還有芯片初始化功能模塊、數(shù)字字模處理功能模塊、以及漢字字模和數(shù)字字模在程序存儲(chǔ)器中的實(shí)現(xiàn)功能。

（2）畫(huà)面顯示程序。由硬件的設(shè)計(jì)我們知道，畫(huà)面的顯示是由串行口送出每一行所要顯示的字模，經(jīng)過(guò)595進(jìn)行轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)，同時(shí)需要一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)送給161，161輸出的數(shù)據(jù)再經(jīng)過(guò)138譯碼成相應(yīng)行地址點(diǎn)亮需要點(diǎn)亮的點(diǎn)。在軟件的設(shè)計(jì)中，先產(chǎn)生一個(gè)低電平讓161復(fù)位并產(chǎn)生一個(gè)高電平使595呈現(xiàn)高阻態(tài)（即不允許顯示），然后利用R1、R2從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器40H和41H為首地址移出數(shù)字第一行的兩個(gè)字節(jié)一一送給串行口寄存器并一一等待到送完。

（3）P2處理程序。由于主程序?qū)崿F(xiàn)功能不是很復(fù)雜，為了使程序?qū)崿F(xiàn)不至于很復(fù)雜，功能實(shí)現(xiàn)可靠，根據(jù)要求，對(duì)顯示內(nèi)容進(jìn)行人工控制，采用對(duì)P2定時(shí)查詢(xún)的方式實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。對(duì)話內(nèi)容有四點(diǎn)在硬件上采用了P2的低4位。

（4）電可擦除串行存儲(chǔ)器讀寫(xiě)程序。由于在本次程序設(shè)計(jì)應(yīng)用中，需要對(duì)顯示屏的顯示內(nèi)容進(jìn)行掉電保護(hù)。就需要采用一片EEPROM芯片對(duì)當(dāng)前顯示內(nèi)容（0～30）進(jìn)行保存。需要保存一個(gè)字節(jié)的內(nèi)容，就采用1KB的EEPROM 24LC01B，AT89C51為主控器件，24LC01B為從器件。串行口已經(jīng)被用作字模輸出，則采用P1.0、P1.1、P1.2模擬串行總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

基于單片機(jī)的顯示屏控制器的設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)單描述，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，LED電子屏幕在很多方面被廣泛的使用，因此對(duì)于它的研究也具有現(xiàn)實(shí)的意義。

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