基于Labview與單片機的LED電子屏幕

黃宏巍

摘要：隨著科學技術(shù)的發(fā)展，LED電子顯示屏越來越廣泛的用于碼頭，車站，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控制發(fā)光二極管的導通從而實現(xiàn)顯示。LED電子屏幕作為一項高科技產(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)計制作的是由89C51控制的LED智能顯示器，通過與PC機串行通訊連接實現(xiàn)智能顯示。本系統(tǒng)是由單片機89C51對LED發(fā)光二極管所組成的屏幕實現(xiàn)控制，并通過RS232芯片與PC機進行通訊。

關(guān)鍵詞：單片機;電子顯示屏;設(shè)計

一、Labview簡介

近年來，信息技術(shù)持續(xù)發(fā)展，無線通信技術(shù)進入到了人們生活和工作的方方面面。智能家居、工業(yè)自動化控制以及工業(yè)遠程遙測領(lǐng)域?qū)o線數(shù)據(jù)通信技術(shù)的應(yīng)用也越來越多。應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場的無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)必須具有高可靠性和很強的抗電磁干擾性。而藍牙技術(shù)有著技術(shù)復雜、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、低復雜度、低成本、低傳輸速率的無線通信技術(shù)Labview應(yīng)運而生，其名字來源于蜜蜂所特有的交流方式，他們在發(fā)現(xiàn)食物時會通過Labview對方食物的方位和距離等信息，并將信息通過逐個相傳的方式傳遞開去。Labview是一種低功耗個域網(wǎng)標準，基于標準發(fā)展而來，該標準定義了短距離、低數(shù)據(jù)傳輸速率無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

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

（1）控制部分?？刂撇糠质且詥纹瑱CAT89C51為中心的，同時74LS244、看門狗、8051、計數(shù)器、EEPROM等組成。（1）51單片機的基本組成。本裝置采用MCS-51芯片作為控制器，其性價比高。HMOS工藝的MCS-51單片機有40引腳，雙列直插式封裝（DIP），有的還采用方型封裝。（2）看門狗813。由于單片機都需要復位電路，對復位電路的基本要求是：在單片機上電時能可靠復位，在下電時能防止程序亂飛，導致EEPROM中的數(shù)據(jù)被修改;另外，單片機系統(tǒng)在工作時，由于干擾等因數(shù)的影響，有可能出現(xiàn)死機現(xiàn)象導致單片機系統(tǒng)無法正常工作。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、性價比高的帶看門狗和電源監(jiān)控功能的復位芯片;它使用簡單、方便，它所提供的復位信號為高電平，因而是應(yīng)用于復位信號為高電平場合的單片機系統(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。保證下一次有電時數(shù)據(jù)完好性。（4）開關(guān)元件。開關(guān)部分是由芯片74LS244和電阻以及開關(guān)元件組成，其的主要作用是用于輸入外部的信號，其中P2.0到P2.4是控制輸入信號的，當P2.0到P2.4檢查到有輸入信號說就會啟動AT89C51中的程序使其按照我們先前所設(shè)計的功能所運行。當以上的開關(guān)導通時通過程序可以進行判斷，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)動放大器構(gòu)成。用來制LED圖文顯示屏的基本器件是發(fā)光二極管點陣模塊，一般來說，它是8X8點陣的，設(shè)計制作一定尺寸的LED圖文顯示屏，需要若干個點陣模塊及相應(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)計和生產(chǎn)成本。在設(shè)計中我們使用了20片LED顯示塊，其中每2塊為一個單元用于控制半個漢字或1個數(shù)字。其中每個LED顯示塊單元中的上下的列輸入是相連。

2、軟件設(shè)計與實現(xiàn)

（1）主程序。在軟件設(shè)計實現(xiàn)的過程中，我們根據(jù)硬件的設(shè)計原理將軟件設(shè)計成了幾個功能的模塊。P2處理功能模塊、電可擦除串行存儲器讀寫功能模塊、畫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)字字模在程序存儲器中的實現(xiàn)功能。

（2）畫面顯示程序。由硬件的設(shè)計我們知道，畫面的顯示是由串行口送出每一行所要顯示的字模，經(jīng)過595進行轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)，同時需要一個時鐘信號送給161，161輸出的數(shù)據(jù)再經(jīng)過138譯碼成相應(yīng)行地址點亮需要點亮的點。在軟件的設(shè)計中，先產(chǎn)生一個低電平讓161復位并產(chǎn)生一個高電平使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)存儲器40H和41H為首地址移出數(shù)字第一行的兩個字節(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)功能不是很復雜，為了使程序?qū)崿F(xiàn)不至于很復雜，功能實現(xiàn)可靠，根據(jù)要求，對顯示內(nèi)容進行人工控制，采用對P2定時查詢的方式實現(xiàn)人機對話。對話內(nèi)容有四點在硬件上采用了P2的低4位。

（4）電可擦除串行存儲器讀寫程序。由于在本次程序設(shè)計應(yīng)用中，需要對顯示屏的顯示內(nèi)容進行掉電保護。就需要采用一片EEPROM芯片對當前顯示內(nèi)容（0～30）進行保存。需要保存一個字節(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模擬串行總線進行數(shù)據(jù)傳輸。

基于單片機的顯示屏控制器的設(shè)計進行了簡單描述，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，LED電子屏幕在很多方面被廣泛的使用，因此對于它的研究也具有現(xiàn)實的意義。

參考文獻：

[1]李秀忠.大屏幕LED 電子屏控制系統(tǒng)設(shè)計[J]. 現(xiàn)代電子技術(shù)，2019（ 19） ： 18.

[2]丁向榮，陳崇輝. 單片微機原理與接口技術(shù)： 基于STC15W4K32S4 系列單片機[M]. 北京： 電子工業(yè)出版社，2019： 16.