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用可编程器件实现LED显示屏的硬件扫描控制

发布时间:

2003 年 9 月 第 24 卷第 5 期

襄樊学院学报 Journal of Xiangfan University

Sept.,2003 Vol.24 No.5

用可编程器件实现 LED 显示屏的硬件扫描控制
沈鸿星
(襄樊职业技术学院 信息技术系,湖北 襄樊 441021)    摘要:LED 显示屏的设计一般采用单片机控制,文章介绍了应用可编程器件实现显示部分硬 件扫描控制的一种方法,从而能够将软件处理与硬件扫描分离开来,使得软件设计更为方便灵活.   关键词:可编程器件;单片机;LED 显示屏   中图分类号:TP334.4    文献标识码:A    文章编号:1009-2854(2003)05-0071-04 

LED 大屏幕显示屏可广泛应用于商场、车站、机场、银行、证券市场、工业控制等许多场合,作为广 告 宣 传 和 信 息 传 递 之 用.  设计上一般采用单片机控制,但其设计的关键在于是否能够实现显示部分的硬件 扫 描 控 制 , 从 而 能 给 单 片 机 留 出 更 多 的 资 源 来 进 行 数 据 的 通 信 、 处 理 以 及 实 现 各 种 特 殊 显 示 效 果, 让 系 统 在软件设计上更为方便灵活 [ 1 ] .    

1 LED 显示屏的系统设计
我 们 设 计 了 如 图 1 所 示 的 LED 大屏幕显示系统,该系统由可编程器件独立完成 LED 点 阵 的 显 示 扫 描 控制,直接将显示缓存中的内容映射到 LED 屏 幕 上 显 示 , 而 单 片 机 则 负 责 数 据 通 信 和 对 显 示 缓 存 内 容 的 更 新 处 理.  显示缓存采用双页切换的方式,单片机对其中的一页进 行 数 据 处 理 时 , 不 影 响 另 一 页 的 显 示 , 处理完毕即可将该页切换至显示,从而让单片机有足够的时间进行数据处理,来实现各种显示效果.  图 1 中间部分为接口板,使用两片静态存储芯片 6116 作为显示缓存,这样一块接口板可映射显示 256 块 8*8 的 单 色 LED 点 阵 块 , 合 64 个 16*16 的点阵汉字,采用多块接口板即可实现较大面积的单色 LED 显 示 屏 , 扩充组合相当方便灵活.    
数 据 地 址 切 换 电 路 显 存 页 (1) 6116 显 存 页 (2) 6116 数 据 地 址 切 换 电 路 地 址 发生器 LED 点阵 数 据

单片机 主控板

 

显示                                                          地 址

 

接 口 电 路

扫描

图 1 LED 显示屏的系统结构图 

2 单色 LED 点阵单元显示驱动板的硬件设计
单 色 LED 点阵大屏幕显示屏采用分块扫描方式,整个大屏由单元块组合而成,各单元之间相互独立, 每 单 元 可 实 现 16 块(8*8) 的 单 色 LED 点阵块的显示(相当于 4 个 16*16 的点阵汉字) 由 一 片 可 编 程 器 ,

收稿日期:2003-04-10 作者简介:沈鸿星(1967- ) ,男,湖北孝感人,襄樊职业技术学院信息技术系讲师。

沈鸿星:用可编程器件实现 LED 显示屏的硬件扫描控制

件来进行控制, 可通过单元的组合来实现各种大小尺寸的单色 LED 显 示 屏. 单元显示驱动板的部分线路 图 如 图 2 所 示 , 中 74LS154 用 于 点 阵 显 示 的 行 扫 描 控 制 , 图 驱动后面的 16 只 达 林 顿 三 极 管 实 现 16 行 的 扫 描 ; 74LS138 用 于 对 8 片 74LS374 的数据锁存控制,提供 74LS374 所 需 的 上 升 沿 数 据 锁 存 信 号 ;74LS374 实 现 单 色 LED 点 阵 显 示 的 数 据 锁 存 和 列 驱 动 (74LS374 的 输 出 短 路 电 流 最 大 Ios=-130mA, 以 驱 动 LED 点 阵 , 足 因 扫 描 时 LED 点 阵 每 次 只 有 一 行 导 通 , 对 列 来 说 只 需 驱 动 一 只 LED 二 极 管 ) 可 编 程 器 件 则 实 现 对 显 示 ; 缓 存 地 址 的 译 码 和 对 74LS138、74LS154 的时序控制,将显示缓存中的对应存储单元 的 内 容 映 射 到 该 LED 显示单元进行显示.

 

3 单色 LED 点阵单元显示驱动板的可编程器件的编程
以 GAL16V8 为 例,其输入信号为显示缓存地址信号的高 8 位 [A3:A10]和 时 钟 信 号 CLK,显示缓存被 分 为 16 个 区 域 , 分 别 对 映 16 行 的 点 阵 扫 描 , 地 址 信 号[A0:A10]的 形 成 是 通 过 对 时 钟 CLK 的 记 数 来 实 现 的 , 这 样 当 地 址 从[000H]增 加 到 [7FFH]即 可 实 现 显 示 缓 存 内 容 的 全 部 显 示 , 地 址 的 不 但 累 计 循 环 就 可 在 LED 屏 幕 上 显 示 出 稳 定 的 画 面 来 , 而 GAL16V8 则 通 过 对 地 址 的 译 码 将 相 应 的 显 示 缓 存 内 容 对 应 显 示 到 LED 点 阵 上 , 具 体 控 制 16 个 8*8 的 单 色 LED 点 阵 块. 下面是使用 ABEL 语 言 编 程 的 两 段 源 程 序 [2]( 去 掉 了测试部分) ,程序中将 GAL16V8 的输出逻辑宏单元 OLMC 配置成复合模式,MIDI=MIDO 为 中 间 信 号 , 用来解决器件内部乘积项不够的矛盾,LA、LB、LC 和 LD 用 来 控 制 16 行 的 扫 描 ,INH1 用 来 控 制 列 数 据 的锁存,INH2 用来解决行扫描切换时行间数据相互串扰的问题. 单元驱动板 1 的 GAL16V8 源程序: module LED_Drive ST1 device 'P16V8C'; MIDI,A10,A9,A8,A7,A6,A5,A4,A3,GND, GN,INH1,CLK,INH2,LA,LB,LC,LD,MIDO,VCC PIN 1,18,9,8,7,6,5,4,3,10, 11,12,2,13,17,16,15,14,19,20;
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ADDRESS0=[A6,A5,A4,A3]; ADDRESS1=[A7,A6,A5,A4,A3]; ADDRESS2=[A8,A7,A6,A5,A4,A3]; ADDRESS3=[A9,A8,A7,A6,A5,A4,A3]; ADDRESS4=[A10,A9,A8,A7,A6,A5,A4,A3]; EQUATIONS MIDO= (!A10&A4)#(!A10&A5)#(!A10&A6)#(!A10&A7)#(!A10&A8)#(!A10&A9)# (A10&!A3&!A4&!A5&!A6&!A7&!A8&!A9); !LA=(ADDRESS1>=^h01)&(ADDRESS1<^h11); !LB=(ADDRESS2>=^h01)&(ADDRESS2<^h21); !LC=(ADDRESS3>=^h01)&(ADDRESS3<^h41); !LD= (!A10&A3)#MIDI; INH2=(ADDRESS0==^h00)#(ADDRESS0==^h01); INH1=(ADDRESS0==^h1)&CLK; END 单元驱动板 2 的 GAL16V8 源程序:  …… EQUATIONS MIDO= (!A10&A4)#(!A10&A5)#(!A10&A6)#(!A10&A7)#(!A10&A8)#(!A10&A9)# (A10&!A4&!A5&!A6&!A7&!A8&!A9); !LA=(ADDRESS1>=^h02)&(ADDRESS1<^h12); !LB=(ADDRESS2>=^h02)&(ADDRESS2<^h22); !LC=(ADDRESS3>=^h02)&(ADDRESS3<^h42); !LD= MIDI; INH2=(ADDRESS0==^h01)#(ADDRESS0==^h02); INH1=(ADDRESS0==^h2)&CLK; END

4 彩色 LED 点阵单元显示驱动板的可编程器件的编程
彩 色 LED 点 阵 单 元 显 示 驱 动 板 的 硬 件 设 计 只 需 要 在 单 色 显 示 驱 动 板 的 基 础 上 , 作 少 许 变 动 , 将 74LS138 换 为 74LS154, 并 将 数 据 锁 存 器 74LS374 增 加 8 只 , 分 别 用 8 片 74LS374 对 应 彩 色 LED 点 阵 块 的 红 、 绿 LED. 这里仍以 GAL16V8 为例对其编程作出处理,对数据的锁存和行扫描控制加以调整,就可 以 实 现 彩 色 信 息 的 显 示. 下面是彩色 LED 点 阵 单 元 显 示 驱 动 板 的 GAL16V8 的 ABEL 源 程 序 ,因 硬 件 上 没 有大的改变,故其引脚的定义和单色 LED 点阵单元显示驱动板的一样. module CLED_Drive CT1 device 'P16V8C'; …… EQUATIONS MIDO=(!A10&A4)#(!A10&A5)#(!A10&A6)#(!A10&A7)#(!A10&A8)#(!A10&A9)# (A10&!A4&!A5&!A6&!A7&!A8&!A9)
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!LA=(ADDRESS1>=^h02)&(ADDRESS1<^h12); !LB=(ADDRESS2>=^h02)&(ADDRESS2<^h22); !LC=(ADDRESS3>=^h02)&(ADDRESS3<^h42); !LD= MIDI; INH2=(ADDRESS0==^h01)#(ADDRESS0==^h02)# (ADDRESS0==^h03); !INH1=(ADDRESS0==^h02) #(ADDRESS0==^h03)&CLK; END 由上面的源程序可以看出,应用可编程器件实现单色 LED 显 示 屏 的 扫 描 控 制 是 极 为 灵 活 方 便 的 , 对 于不同的显示单元只需改变程序中的少量数据重新编译即可,硬件电路无需改变.  

5 结束语
可 编 程 逻 辑 器 件具有结构灵活、集成度高、处理速度快、可靠性好等诸多优点,灵活应用它可以简化 电 路 设 计 、 降 低 成 本 、 提 高 系 统 的 可 靠 性 和 保 密 性[3]. 我 们 采 用 上 述 设 计 方 案 成 功 的 开 发 出 了 室 内 单 色 和 彩色大屏幕 LED 显示屏,静态画面稳定,动画效果流畅,运行相当稳定可靠. 上述方案中只需将 LED 点 阵 块 更 换 为 LED 数码管,对可编程器件的编程作出相应的调整,即可设计出文字和数字混合显示的大屏 幕显示屏,用于证券的行情显示或银行的利率显示. 参考文献:
[1] 孙涵芳,徐爱卿. MCS-51/96 序列单片机原理及应用[M]. 北京:北京航空航天大学出版社,1992.10. [2] 陈 赜,朱如琪. 在系统可编程技术实践教程[M]. 北京:科学出版社,2001.5. 勤. 新型数字逻辑器件 GAL[M]. 西安:西安电子科技大学出版社,1992.9. [3] 李红滨,钟

Using Programmable Device to Implement the Hardware Scan Control of LED Screen Display SHEN Hong-xing (Department of Information Technique, Xiangfan Vocational &Technical College, Xiangfan 441021,China) Abstract:This paper introduces a method of using programmable device to realize the hardware scan control of LED screen display, and it can separate the software programming from the hardware scan control and make the software design more convenient and free. Key words: Programmable device; Microcontroller; LED display screen

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