基于Labview與單片機的LED電子屏幕

黃宏巍

摘要：隨著科學技術的發展，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中顯示文字。其主要原理是用單片機控制發光二極管的導通從而實現顯示。LED電子屏幕作為一項高科技產品其具有美觀大方，內容靈活，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智能顯示。本系統是由單片機89C51對LED發光二極管所組成的屏幕實現控制，并通過RS232芯片與PC機進行通訊。

關鍵詞：單片機;電子顯示屏;設計

一、Labview簡介

近年來，信息技術持續發展，無線通信技術進入到了人們生活和工作的方方面面。智能家居、工業自動化控制以及工業遠程遙測領域對無線數據通信技術的應用也越來越多。應用于工業現場的無線數據傳輸技術必須具有高可靠性和很強的抗電磁干擾性。而藍牙技術有著技術復雜、距離近、組網規模小、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Labview應運而生，其名字來源于蜜蜂所特有的交流方式，他們在發現食物時會通過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標準，基于標準發展而來，該標準定義了短距離、低數據傳輸速率無線通信所需要的一系列通信協議。

二、控制系統硬件電路與軟件設計

1、硬件部分。本系統是由單片機89C51對LED發光二極管所組成的屏幕實現控制的系統。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中的數據被修改;另外，單片機系統在工作時，由于干擾等因數的影響，有可能出現死機現象導致單片機系統無法正常工作。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，因而是應用于復位信號為高電平場合的單片機系統的理想芯片。（3）EEPROM芯片24LC01。24LC01的作用是將AT89C51中的一些固定的數據，特別是一些在斷電后應保存而不能遺失的數據存入24LC01中去。保證下一次有電時數據完好性。（4）開關元件。開關部分是由芯片74LS244和電阻以及開關元件組成，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計的功能所運行。當以上的開關導通時通過程序可以進行判斷，從而執行相應的程序。

（2）顯示部分。顯示部分主要是由LED顯示模塊、譯碼器、鎖存器和驅動放大器構成。用來制LED圖文顯示屏的基本器件是發光二極管點陣模塊，一般來說，它是8X8點陣的，設計制作一定尺寸的LED圖文顯示屏，需要若干個點陣模塊及相應的控制電路。LED圖文顯示屏尺寸不同，相應的硬件電路設計就不同，這使得LED圖文顯示屏系統的生產不規范，也增加了設計和生產成本。在設計中我們使用了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、軟件設計與實現

（1）主程序。在軟件設計實現的過程中，我們根據硬件的設計原理將軟件設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、以及漢字字模和數字字模之外，還有芯片初始化功能模塊、數字字模處理功能模塊、以及漢字字模和數字字模在程序存儲器中的實現功能。

（2）畫面顯示程序。由硬件的設計我們知道，畫面的顯示是由串行口送出每一行所要顯示的字模，經過595進行轉換成并行數據，同時需要一個時鐘信號送給161，161輸出的數據再經過138譯碼成相應行地址點亮需要點亮的點。在軟件的設計中，先產生一個低電平讓161復位并產生一個高電平使595呈現高阻態（即不允許顯示），然后利用R1、R2從數據存儲器40H和41H為首地址移出數字第一行的兩個字節一一送給串行口寄存器并一一等待到送完。

（3）P2處理程序。由于主程序實現功能不是很復雜，為了使程序實現不至于很復雜，功能實現可靠，根據要求，對顯示內容進行人工控制，采用對P2定時查詢的方式實現人機對話。對話內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。由于在本次程序設計應用中，需要對顯示屏的顯示內容進行掉電保護。就需要采用一片EEPROM芯片對當前顯示內容（0～30）進行保存。需要保存一個字節的內容，就采用1KB的EEPROM 24LC01B，AT89C51為主控器件，24LC01B為從器件。串行口已經被用作字模輸出，則采用P1.0、P1.1、P1.2模擬串行總線進行數據傳輸。

基于單片機的顯示屏控制器的設計進行了簡單描述，隨著科學技術的發展，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實的意義。

參考文獻：

[1]李秀忠.大屏幕LED 電子屏控制系統設計[J]. 現代電子技術，2019（ 19） ： 18.

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