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1、摘要 在在研究现现有LEED显示示屏电路路的基础础上，提提出一种种基于IIAP单单片机传传送8位位串行显显示数据据的LEED显示示控制系系统。给给出与基基于该控控制系统统的数据据组织方方法相应应的硬件件电路。以以2566644点阵双双色LEED显示示屏为例例说明其其如何实实际应用用。同时时给出相相应的软软件源程程序；并并对LEED显示示屏的数数据组织织和硬件件电路设设计进行行一些初初步探讨讨。 关关键词 LEDD显示屏屏单片机机IAPP技术控控制系统统 LEDD显示屏屏由于其其具有耗耗电少、使使用寿命命、成本本低、亮亮度高、故故障少、视视角大、可可视距离离远等特特点，已已经成为为新一代代的信息
2、息传播媒媒体工具具。LEED与LLCD相相比较最最突出的的特点，亮亮度高、成成本低且且屏幕尺尺寸可根根据现场场情况用用标准LLED单单元板拼拼制。按按安装位位置可分分为室外外、半室室外和室室内；按按颜色可可分为单单色、双双基色和和彩色；按发光光二极管管点距可可分为500、33755及330等等。本文文以市场场上常见见的室内内双色LLED单单元板为为控制对对象，说说明基于于单片机机IAPP技术的的LEDD显示屏屏控制系系统工作作原理以以及数据据组织方方法。 1 双双色LEED单元元板硬件件组成及及工作原原理 常常见的室室内双色色LEDD单元板板电路框框图如图图1(aa)所示示。其中中行扫描描电路
3、由由2片774HCCl388(38译码码器)构构成的44166译码器器加上多多个49953(MOSS管)组组成的，扫扫描方式式为116。上上下半屏屏分别由由2组用用74HHC5995串行行移位寄寄存器实实现红色色、绿色色显示数数据的列列输入，在在图1(a)所所示的664332标准准LEDD单元板板中，每每组串行行移位寄寄存器中中有8个个74HHC5995级联联，4组组共用了了32个个74HHC5995。 744HC5595内内部电路路框图如如图1(b)所所示。所所有4组组74HHC5995的控控制信号号RCKK、SCCK、EEN全部部接在一一起。774HCC5955的控制制信号和和4组串串行移
4、位位寄存器器的输入入以及行行扫描控控制信号号A、BB、C、DD构成整整个LEED单元元板的输输入；774HCC5955的控制制信号经经驱动后后和4组组串行移移位寄存存器的输输出以及及行经过过驱动的的扫描控控制信号号A、BB、C、DD构成整整个LEED单元元板的输输出，用用于级联联下一个个LEDD单元板板的输入入。双色色LEDD单元板板等效电电路框图图如图11(c)所示。2 LED显示控制系统的硬件组成及工作原理 LED显示控制系统的硬件组成如图2所示。从表面上看是一个普通的单片机简单应用，实际上在设计此系统时已经考虑了很多硬件、软件及硬软件配合的因素。首先在使用51单片机的前提下，用其串行口方
5、式O似乎可以利用单片机发出的移位脉冲将8位数据送入74HC595中，但要实现图2中8位数据的同时输入必须加其他的辅助芯片，而且在缩短数据传输时间上没有什么好处。其次，采用FPGA、CPLD等可编程芯片设计成专用硬件电路与单片机接口可大幅度提高数据传输的速度，但成本也将同步大幅度提高。 在图2所示的系统中采用了以下的设计理念：由P0口同步输出8位字型点阵数据。用P36产生SCK信号，软件中相应使用“MOVXR0，A”指令，在形成SCK信号的同时减少指令的字节数。由P20至P23输出行扫描信号，软件中将A、B、C、D存放在DPH的低4位中。RCK和EN分别由P34、P35控制。SST89E516单
6、片机的串行口与PC机通信。利用该单片机的IAP功能下载显示所需的字型数据和控制程序。 3 LED显示控制系统的数据组织及软件优化 LED显示控制系统的数据组织如图3所示。从图2可以得到图3(a)所示的从正面看过去显示行与显示数据位以及颜色的对应关系。为了提高数据的读取速度，将显示数据按扫描行进行连续排列，可得到图3(b)所示的存储单元与扫描行、存储单元数据位及颜色的关系。 具体体编程时时可按下下列步骤骤进行：将准备备扫描的的行地址址送P22口的低低4位中中。将DPPTR指指向待显显示行相相应存储储单元的的首地址址。以DPPTR为为指针，使使用“MMOXCCA，A+DDPTRR”读显显示数据据，
7、并将将显示数数据送PP0口。通过P36产生SCK，同时DPTR加1。重复、直到一行数据显示完毕，通过P34产生RCK将通过移位寄存器移入的一行数据显示。重复、直到15行数据全部显示完毕。重复刷新显示。 根据上述编程步骤，可以很容易编出显示第i行的子程序l。子程序1的第3行至第9行为循环体，送1字节的显示数据共需lO个机器周期，机器码的字节数为11。通过分析74HC595的SCK为上升沿有效，可用单片机的写信号(WR)来代替，故子程序l中的第5、6、7行3条指令可用“MOVXR0，A”一条指令来替换，实验表明样的替换是可靠的。显示第i行的子程序2为替换后的程序，送l字节的显示数据所需机器周期减为
8、9，机器码的字节数减为6。再对显示第i行的子程序2仔细分析后发现，在仅使用SST89E516内部64 KB的Flash存储器作为显示数据存储且不增加辅助电路的前提下，只有子程序2第7行“DJNZ RO，DP1”这条2个机器周期2字节指令，可以利用SST89E516内部64 KB的Flash存储器大的特点，直接简单的重复256次子程序2中第3、4、5、6行4条单字节指令，从而可以缩短2个机器周期的时间。这样送1字节的机器周期可以减少为7，但程序需要增加l KB。对64 KB的F1ash存储器来说，程序增加1 KB减少不了多少显示数据。与子程序1相比，子程序3速度提高了30。在图2所示12 MHz
9、晶振并利用SST89E516的倍速功能，其1个机器周期为O5s，在忽略其他数据处理时间的前提下，显示l屏完整数据所需时间近似为：(7O5s256列16行)=14336 ms(每秒近70帧)。实验表明：眼对LED显示屏开始感觉到闪烁大约为每秒55帧，即每帧时间18 ms。从图2、图1(c)和3个子程序可以看出，一帧显示数据在内存中的排列有以下几个特点：按扫描行扫描的先后顺序依次排列；在每一行按数据输出的先后顺序依次排列；通过硬件和软件的优化使每个显示数据输出的时间最短。4 基于于IAPP功能的的显示数数据传送送及PCC软件编编程 SSTT89EE5166单片机机可以实实现IAAP(IIn AAp
10、pllicaatioon PProggrammminng)是是由于它它将Fllashh存储器器分为22个块(区域)：bllockk0(664 KKB)和和bloockll(8 KB)。通过过IAPP指令的的切换可可以使程程序在这这2个块块中执行行，如程程序在bblocck0中中运行可可对blleckkl的数数据进行行改写，同同样在bblocck1中中运行可可对b11ockk0的数数据进行行改写。具具体使用用IAPP功能时时对SSST899E5116单片片机的22个块作作如下分分配：上电或或复位时时自动运运行bllockk1中的的IAPP程序，如如2s内内没有接接收到PPC机通通过串行行口发送送
11、的数据据传输指指令，则则开始运运行bllockkO中的的显示程程序。bloock00中的最最低8 KB用用于存放放显示程程序，其其余566 KBB用于存存放显示示数据。在blockO中运行IAP程序时利用SST89E516单片机128字节的小扇区擦除功能只擦除和改写blockO中56 KB 用于存放显示数据的区域，8KB存放显示程序的区域保持不变。在block0运行显示程序时单片机串行口监测来自PC机的复位命令，如有复位命令执行IAP指令使程序转移到block1块并运行blockl中的IAP程序修改显示数据。 PC软件编程采用VB。该程序可完成字型的提取以及显示数据的组织，生成Intel格式的
12、HEX文件，通过串行口下载到SST89E516单片机中。为了方便控制，自定义了8字节的显示指令集命令(1字节)+数表(7字节)，各种不同显示效果所需的参数，如起始地址、结束地址、每行的长度及显示时间等，指定其存放指令的参数表中。显示指令集存放在显示数据区的最开始l页256个存储单元中，底层单片机运行时根据显示指令可实现不同的显示效果，如画面的切换、定时、水平移动、垂直移动以及其他特殊显示效果。同样可通过IAP下载显示程序。 结语 通过大量的实践检验，本控制系统是非常可靠的，利用该控制系统制作的小型LED显示屏已达数十个，最长的已经运行了3年以上。在运行过程中也对该控制系统作了多方面的改进。例如，为了进一步提高显示速度可扩展外部RAM，即在子程序3的基础上去掉“CLR A”指令，使机器周期减为6个；采用指令为1个机器周期的单片机并提高晶振频率；利用有些51单片机(如DS89C450)具有DPTR自动加1的功能；外加用CPLD制成的硬件地址发生器等。但所有改进的措施都是以增加外部辅助电路或成本为代价的。本控制系统的价格按市价不超过30元，因此其在小型LED显示控制系统中有着广阔的应用前景。