基于AVR單片機的LED顯示屏控制系統的研究

　　系統軟件設計包括上位機軟件的設計、下位機程序設計兩部分。

　　上位機軟件完成圖像和文字的編輯，通過計算機串行接口把顯示數據傳送到控制卡上。控制卡接收上位機的數據并通過內部Boot Loader 區的程序進行FLASH ROM 內顯示數據的自更新。控制卡把顯示數據進行分割處理后發送給每個單元板，并且完成顯示數據不同方式處理。

　　4. 1 下位機程序設計

　　下位機軟件設計分為兩大功能塊： 顯示部分和通信部分。顯示部分采用動態掃描的方式，實現對顯示屏要顯示的漢字、圖象、字符等數據信息進行傳輸控制以及顯示等功能。與PC 機的實時通信部分主要是利用單片機串口中斷接收和發送數據信息，實現與計算機的實時數據信息傳輸。程序可以實現與計算機的通信，可非常方便地任意修改所要顯示的漢字、圖像等； 并使顯示屏可按你選擇顯示方式進行漢字或表格顯示。設計程序的流程圖如圖2 所示。

圖2 系統程序流程圖

　　軟件系統采用模塊化結構，包括主程序、顯示子程序和串口中斷服務程序。主程序為順序結構，完成堆棧、中斷、串口的初始化設置后，循環調用顯示子程序，以及響應串行接收或發送中斷指令；顯示子程序從顯示緩沖區取出字模，輸出行選通信號至P0 口并通過一個通用邏輯陣列74HC00D 輸出，配合列掃描信號，進行動態掃描顯示； 中斷服務程序串口接收PC 機發送的漢字機內碼數據，實現與計算機實時通信。程序各部分的功能， 由各個模塊分別實現。程序模塊有： 串口初始化模塊、數據輸入模塊、漢字首地址計算模塊、取字模塊、顯示模塊和移動模塊。系統顯示流程圖如圖3 所示。

圖3 系統顯示流程圖

4. 2 人機交互界面的設計

　　上位機軟件使用可視化編程工具Visual Basic.NET 開發，主要完成圖像的取點、線性補償和點陣數據生成。首先將圖像文件轉換為96 × 64 分辨率、256 階色深的單色灰度圖像，由于使用占空比驅動的LED 其占空比/ 亮度為對數特性，所以需加入指數特性調整為線性之后才能交付顯示系統進行顯示。

　　通過MSComm 控件實現PC 機與單元板的通信。系統主界面如圖4 所示。

圖4 上位機主界面

　　5 結論

　　本系統設計著重于對單色屏的研究，對于灰度不同的真彩色LED 顯示屏的設計以及設備的驅動，有待于進一步的學習探討。而且本設計所用的控制卡只能控制顯示屏的單色顯示，如果能顯示雙色，甚至三色那就更方便了。LED 顯示屏可以顯示變化的數字、文字、圖形圖像，不僅可以用于室內環境還可以用于室外環境，具有投影儀、電視墻、液晶顯示屏無法比擬的優點。LED 甚至可以在信息指示燈、大屏幕顯示、液晶顯示（LCD） 的背照明等新技術中應用。它是未來智能交通系統的顯示手段之一。

　　由于LED 顯示屏的分析、設計與實際應用環境及應用目的有很大關系，所以對其控制系統的要求也是不同的。如果顯示屏的面積要求很大，屏幕顯示的信息量超大，那么要傳輸的數據量也隨之增大，如何設計出更理想的字模保存方法以及數據傳輸時的壓縮算法需要進一步的研究和探討。