LED點(diǎn)陣式顯示屏發(fā)展到今天在朝著兩個方向發(fā)展,高端產(chǎn)品主要是全彩色顯示屏,它的控制系統(tǒng)多采用ARM、CPLD、FPGA等芯片,成本比較高,技術(shù)比較復(fù)雜,這類產(chǎn)主要應(yīng)用在戶外廣場等大型場所。低端產(chǎn)品主要是單色或者是雙基色以及帶有一定灰度的產(chǎn)品,這類產(chǎn)品一般成本不高,對價格極其敏感,主要應(yīng)用在室內(nèi)及其門面招牌等處。但隨著ARM芯片的普及,現(xiàn)在的人們在這類簡單的產(chǎn)品上也使用上了ARM芯片,(當(dāng)年51單片機(jī)流行時有這樣一名話:做一個與非門用51單片機(jī)比較簡單)這可能有一種技術(shù)跟風(fēng)的感覺吧。一顆ARM芯片最便宜的也要20塊左右吧,并且如果你用這種芯片和普通單片機(jī)沒有什么大的差別,如果用功能強(qiáng)一點(diǎn)的可能在50元左右吧,這樣整個LED點(diǎn)陣式顯示屏的控制系統(tǒng)成本就會比較高了,這對于一個2000元左右的小產(chǎn)品來說已經(jīng)是一個不容忽視的價格了。
本低成本的LED 顯示屏控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)采用STC89C52+SST39SF040+STC62WV256等硬件,在這一個硬件平臺上可以根據(jù)所控制顯示屏的大小更改相應(yīng)的硬件,如可以更改單片機(jī),存儲器等。下面對其設(shè)計(jì)原理加以解釋。
STC89C52單片機(jī)是宏晶科技的單片機(jī),該單片機(jī)與8051單片機(jī)相兼容,同時又有許多改進(jìn)之處,是一款增強(qiáng)型51單片機(jī)。它與原51單片機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn):1、單片機(jī)寫入程序無法讀出,使產(chǎn)口的保密性好。2、寬電壓,不怕電源抖動。3、溫度范圍寬,-40至85度。4、I/O口經(jīng)過特殊處理,抗干擾能力強(qiáng)。5、單片機(jī)內(nèi)部的電源供電系統(tǒng)經(jīng)過特殊處理。6、單片機(jī)內(nèi)部的復(fù)位電路特殊處理,不需要外部復(fù)拉電路。7、單片機(jī)內(nèi)部看門狗特殊處理,不怕程序跑飛。8、可選6時鐘周期/每機(jī)器周期工作模式,提高工作速度。9、可降低振蕩增益至原1/2。10、在系統(tǒng)編程,不再需要昂貴的仿真器和編程器。11、具有P4口,增加了IO的數(shù)量。12、速度快,晶振頻率可以達(dá)到80M,如果再使用6倍速,頻率相當(dāng)于普通8051的160M。使用起來更方便。具體使用方法可見其數(shù)據(jù)手冊。見本博客。
SST39SF040是一種擁有512K×8容量的FLASH芯片,它具有100000次的擦寫周期和100年的數(shù)據(jù)保存時間。它具有4K每頁的小容量頁面,可以頁面擦除和芯片擦除,使用起來更方便。具體使用方法見其數(shù)據(jù)手冊。見本博客。
STC62WV256具有寬范圍的工作電壓和32K×8的數(shù)據(jù)容量,其使用方法同一般RAM。詳見其數(shù)據(jù)手冊。見本博客。
通訊部分:做為一個LED 顯示屏控制系統(tǒng)的通訊應(yīng)該有兩個獨(dú)立的通訊端口,即兩個串口。而我選用的單片機(jī)只有一個串口,這就要相應(yīng)的把一個串口做為兩個串口來用,這樣會帶來任務(wù)竟?fàn)幒头峙涞膯栴},本設(shè)計(jì)中在外部設(shè)置了一個硬件開關(guān)用發(fā)兩個外部任務(wù)的切換,一個用于接收外部計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通訊用。一個用于向外部顯示屏發(fā)送數(shù)據(jù)用。硬件開關(guān)使用的是74HC125芯片,74HC125是三態(tài)輸出高有效四總線緩沖門,設(shè)計(jì)見本原理圖中的U6。與外部計(jì)算機(jī)通訊要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換,本設(shè)計(jì)本著低成本的設(shè)計(jì)原則測有采用232芯片,而是采用3極管進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換,只此一項(xiàng)即可節(jié)約成本4塊多錢。設(shè)計(jì)原理見圖中Q1和Q2部分。
顯示屏輸出部分:這一部分主要負(fù)責(zé)將從串口發(fā)出的數(shù)據(jù)完美的發(fā)送到顯示屏上,從一個串口發(fā)送數(shù)據(jù)要發(fā)送到顯示屏的每一行上,這就需要相應(yīng)的譯碼控制電路來完,一般情況下這一部分電路是分兩部分完成的,在控制部分只完成將數(shù)據(jù)線和時鐘線進(jìn)行分離,每分離出一對數(shù)據(jù)線和時鐘線可以控制顯示屏上的16行顯示代碼,而控制每一行的控制線的電路部分則放到顯示屏去做。所以這里主要介紹一下控制系統(tǒng)的控制部分。從單片機(jī)出來一對數(shù)據(jù)然后經(jīng)過4片74HC125將其分為8對數(shù)據(jù)線和控制線,這樣本控制系統(tǒng)就可以控制16×8高度的顯示屏。頁16行的譯碼線則只需要從控制系統(tǒng)上引出4根線即可,這4根線到顯示屏上后又會經(jīng)過譯碼電路譯成16選1行控制線。而向顯示屏引出的還有數(shù)據(jù)鎖存線和顯示屏顯示使能線。有了這些控制線和數(shù)據(jù)就可以控制整個顯示屏的顯示了。而本控制系統(tǒng)可以控制16×8高度1024點(diǎn)寬度的顯示屏。這一部分電路見原理圖中U5,U7,U8,U9,U10。
存儲部分:存儲部分又分為兩部分,一部分用于顯示代碼的存儲,一部分用于臨時顯示代碼的存儲。顯示代碼存儲器采用SST39SF040,這是一顆FLASH芯片,掉電后數(shù)據(jù)不丟失。按一個漢字32個字節(jié)進(jìn)行計(jì)算本系統(tǒng)可以存儲16384個漢字。臨時顯示代碼存儲器采用STC62C256存儲器,它是RAM芯片,數(shù)據(jù)掉電丟失,用于保存顯示當(dāng)時的數(shù)據(jù)。這一部分電路見原理圖中U2,U3,U4部分。
本控制系統(tǒng)還加入了時鐘芯片,可以用在有時間顯示要求的場所。
以上所用到的全部芯片為貼片封,以減小電路板的面積,降低硬件設(shè)計(jì)成本。
因?yàn)樘幪帍某杀究紤],所以本控制系統(tǒng)沒有一般系統(tǒng)豪化的硬件陣容。但麻闕雖小,五臟俱全,本控制系統(tǒng)同樣可以完成LED顯示屏控制的任務(wù)。