基于Labview与单片机的LED电子屏幕

黄宏巍

摘要：随着科学技术的发展，LED电子显示屏越来越广泛的用于码头，车站，股票交易所以及生活小区中显示文字。其主要原理是用单片机控制发光二极管的导通从而实现显示。LED电子屏幕作为一项高科技产品其具有美观大方，内容灵活，而且还可以显示各种图形文字，因此在很多方面被广泛的使用。本文设计制作的是由89C51控制的LED智能显示器，通过与PC机串行通讯连接实现智能显示。本系统是由单片机89C51对LED发光二极管所组成的屏幕实现控制，并通过RS232芯片与PC机进行通讯。

关键词：单片机;电子显示屏;设计

一、Labview简介

近年来，信息技术持续发展，无线通信技术进入到了人们生活和工作的方方面面。智能家居、工业自动化控制以及工业远程遥测领域对无线数据通信技术的应用也越来越多。应用于工业现场的无线数据传输技术必须具有高可靠性和很强的抗电磁干扰性。而蓝牙技术有着技术复杂、距离近、组网规模小、成本居高不下等种种缺陷，于是一种新的低功耗、短距离、低复杂度、低成本、低传输速率的无线通信技术Labview应运而生，其名字来源于蜜蜂所特有的交流方式，他们在发现食物时会通过Labview对方食物的方位和距离等信息，并将信息通过逐个相传的方式传递开去。Labview是一种低功耗个域网标准，基于标准发展而来，该标准定义了短距离、低数据传输速率无线通信所需要的一系列通信协议。

二、控制系统硬件电路与软件设计

1、硬件部分。本系统是由单片机89C51对LED发光二极管所组成的屏幕实现控制的系统。整个屏幕有16行80列，可用于显示5个汉字或4个字和2个数字。其中分为两个部分：控制部分和显示部分。

（1）控制部分。控制部分是以单片机AT89C51为中心的，同时74LS244、看门狗、8051、计数器、EEPROM等组成。（1）51单片机的基本组成。本装置采用MCS-51芯片作为控制器，其性价比高。HMOS工艺的MCS-51单片机有40引脚，双列直插式封装（DIP），有的还采用方型封装。（2）看门狗813。由于单片机都需要复位电路，对复位电路的基本要求是：在单片机上电时能可靠复位，在下电时能防止程序乱飞，导致EEPROM中的数据被修改;另外，单片机系统在工作时，由于干扰等因数的影响，有可能出现死机现象导致单片机系统无法正常工作。MAXIM公司推出的MAX813L刚好能够满足这些要求。MAX813L是一种体积小、功耗低、性价比高的带看门狗和电源监控功能的复位芯片;它使用简单、方便，它所提供的复位信号为高电平，因而是应用于复位信号为高电平场合的單片机系统的理想芯片。（3）EEPROM芯片24LC01。24LC01的作用是将AT89C51中的一些固定的数据，特别是一些在断电后应保存而不能遗失的数据存入24LC01中去。保证下一次有电时数据完好性。（4）开关元件。开关部分是由芯片74LS244和电阻以及开关元件组成，其的主要作用是用于输入外部的信号，其中P2.0到P2.4是控制输入信号的，当P2.0到P2.4检查到有输入信号说就会启动AT89C51中的程序使其按照我们先前所设计的功能所运行。当以上的开关导通时通过程序可以进行判断，从而执行相应的程序。

（2）显示部分。显示部分主要是由LED显示模块、译码器、锁存器和驱动放大器构成。用来制LED图文显示屏的基本器件是发光二极管点阵模块，一般来说，它是8X8点阵的，设计制作一定尺寸的LED图文显示屏，需要若干个点阵模块及相应的控制电路。LED图文显示屏尺寸不同，相应的硬件电路设计就不同，这使得LED图文显示屏系统的生产不规范，也增加了设计和生产成本。在设计中我们使用了20片LED显示块，其中每2块为一个单元用于控制半个汉字或1个数字。其中每个LED显示块单元中的上下的列输入是相连。

2、软件设计与实现

（1）主程序。在软件设计实现的过程中，我们根据硬件的设计原理将软件设计成了几个功能的模块。P2处理功能模块、电可擦除串行存储器读写功能模块、画面显示功能模块之外、以及汉字字模和数字字模之外，还有芯片初始化功能模块、数字字模处理功能模块、以及汉字字模和数字字模在程序存储器中的实现功能。

（2）画面显示程序。由硬件的设计我们知道，画面的显示是由串行口送出每一行所要显示的字模，经过595进行转换成并行数据，同时需要一个时钟信号送给161，161输出的数据再经过138译码成相应行地址点亮需要点亮的点。在软件的设计中，先产生一个低电平让161复位并产生一个高电平使595呈现高阻态（即不允许显示），然后利用R1、R2从数据存储器40H和41H为首地址移出数字第一行的两个字节一一送给串行口寄存器并一一等待到送完。

（3）P2处理程序。由于主程序实现功能不是很复杂，为了使程序实现不至于很复杂，功能实现可靠，根据要求，对显示内容进行人工控制，采用对P2定时查询的方式实现人机对话。对话内容有四点在硬件上采用了P2的低4位。

（4）电可擦除串行存储器读写程序。由于在本次程序设计应用中，需要对显示屏的显示内容进行掉电保护。就需要采用一片EEPROM芯片对当前显示内容（0～30）进行保存。需要保存一个字节的内容，就采用1KB的EEPROM 24LC01B，AT89C51为主控器件，24LC01B为从器件。串行口已经被用作字模输出，则采用P1.0、P1.1、P1.2模拟串行总线进行数据传输。

基于单片机的显示屏控制器的设计进行了简单描述，随着科学技术的发展，LED电子屏幕在很多方面被广泛的使用，因此对于它的研究也具有现实的意义。

参考文献：

[1]李秀忠.大屏幕LED 电子屏控制系统设计[J]. 现代电子技术，2019（ 19） ： 18.

[2]丁向荣，陈崇辉. 单片微机原理与接口技术： 基于STC15W4K32S4 系列单片机[M]. 北京： 电子工业出版社，2019： 16.