摘要：针对现有的LED大屏幕显现器需重复规划、本钱高级问题，提出了一种模块化规划的LED大屏幕显现器，能够完结灵敏装备、脱机运转、特效显现等，并扼要介绍了其硬件结构和软件功用。
LED大屏幕显现器因为其夺目、内容灵敏多变等特色，现已越来越多地应用于广告、信息发布、交通指示等公共场所，取得了杰出作用。LED显现屏首要分为数码显现和点阵显现两大数，本文只评论点阵显现。现在的LED显现屏根本上都是先由用户提出要求，生产厂这依据需求订做，每次都要重复规划电路和机械结构，形成资源糟蹋，并且若用户的需求改动，改动将好不简略。
实践上不管显现屏的巨细，其原理都是相同的，因此彻底能够规划出一种标准化、模块化的LED显现屏，会对不同的需求，只需求满意组合相应的模块即可。本文介绍的便是一种模块化的LED显现屏，能够依据需求灵敏改动巨细，并能够脱离核算机独立运转，还能够完结如闪耀、翻滚显现等特效。对全体式显现屏改写率缺乏产生闪耀的常见问题，在这个规划中因为被分割成小模块，不再成为问题。
1 根本原理
根本的规划思路是把整个显现屏分红若干相同巨细、相同功用的显现模块，而别的用一个中心操控模块操控，同步一切显现模块的运转，完结全体和谐的显现。
所以本体系首要由两部分组成：显现模块和操控模块。
显现模块实践都是相同巨细的小LED驱动板，能够驱动LED阵列，具有根本的显现功用，并能够接纳来自操控模块的数据和指令，此外一些常用的显现作用如闪耀、翻滚等也包含在显现模块中。现有国标点阵汉字库有16×16和24×24两种，考虑到软件编写的便利和硬件的才能，咱们把显现模块作为16×16点阵巨细。
操控模块担任操控各显现模块，向各显现模块发送数据和指令。操控模块贮存要显现的点阵数据信息，守时向各显现模块下传。操控模块上还带有小键盘和通用异步串行口，即能够用键盘操作，也能够用核算机操控，还能够用核算机更新操控模块内的数据。
显现模块和操控模块之间用总线的方法衔接，咱们选用了I2C总线。
整个体系的规划运用有很大的自在度：操控模块操控的显现模块数量能够改动，显现模块的摆放方法也能够改动（如16个显现模块，既能够是2×8也能够是4×4），对同一块显现屏能够保存若干条件用信息别离显现，每条信息的点阵巨细能够不同，超越屏幕巨细的信息能够翻滚显现出来。这样根本能够满意多种多样的需求。
2 电路结构
操控模块的原理如图1所示。
选用PIC16C73作为中心操控器。该单片机内置I2C接口、串行口，并且具有比较强的口线驱动才能（每根口线25mA），运用它能够简化许多外围电路。
数据存储运用两片EEPROM：X24256共供给64K字节的数据空间，能够重复擦除重定民，掉电数据不丢掉。假如悉数用来显现16×16点阵的汉字，能够显现2000个左右。数据存储器与各个显现模块共用I2C总线，依托各自的地址区别究竟是存储器仍是显现模块。
小键盘外接4个限流电阻直接接到CPU的口线上，对键盘选用4×4扫描方法。
操控模块与核算机的衔接运用RS232串行口，用一片MAX202做电平转化。
此外操控模块还带有一个光强度传感器，其作用是调理显现屏的亮度。因为白日和夜晚的环境光强差异很大，白日觉得适宜的亮芳到了晚上或许会很刺眠，因此依据外界的光强运用这个传感器主动调理显现屏的度。这儿运用的是TI公司的TLS235光频转化元件。
每个显现模块要驱动一块16×16的LED阵列，因为单片机的口线数量少，运用静态显现是不或许的，这儿运用了动态扫描显现。考虑到改写速度的要素，运用16行扫描改写或许会有闪耀，所以运用8行扫描、32位数据的方法。
每条数据线每个时刻只对应一个发光单元，要求电流较小；而当显现屏全开的时分，8路共阳极扫描线将会对应32个发光单元，电流要求大，所以两头的驱动电路是别离规划的。数据线端运用TI公司的4片TPIC6B595。扫描端运用Allegro公司的两片2944。
显现模块与操控模块用I2C总线相连。因为显现模块的使命仅仅显现，所以不别的添加存储器，只需内部的RAM单元保存欲显现的点阵数据，并不停地扫描显现到LED阵列上。比如翻滚、闪耀等显现作用仅仅对显现数据做额定处理，如翻滚显现实践对应数据的移位操作。这些功用也编写在显现模块中，由操控模块发送指令激活这些功用。
此外需阐明的是，显现模块的驱动电路与LED阵列能够看作别离的两部分，只需在驱动电路的驱动才能范围内，能够运用发光单元不同的LED阵列，如1个发光单元仅为1个LED的小型显现牌或许1个发光单元包含5～7个LED的大型显现牌等。
3 软件规划
本体系的软件包含一个部分：显现模块、操控模块和PC机。
显现模块的软件首要包含扫描显现、特效处理和I2C通讯三部分。三显现模块CPU的RAM中拓荒出32字节作为显现缓冲区，扫描显现程序仅仅守时从显现缓冲区中取数据发往移动寄存器，并设置相对应的扫描线，完结一次扫描。扫描显现并不辨认缓冲区里的数据是什么。扫描是利用了人眼的图象停留作用，假如扫描频率到达60Hz以上，对扫描频率的动摇就不大灵敏了，所以这儿的扫描显现程序没有运用守时器中止，仅由循环完结。
特效处理是指对扫描缓冲区的数据做移位的操作，首要对应翻滚显现作用。翻滚时每次翻滚一个像素行或列，大部分数据现已存在于显现模块中，操控模块发送翻滚指令时联合国加两个字节（1行或1列）的新数据。因为运用的扫描方法是32×8的方法，因此数据寄存并非彻底线性，而有跳动存储的部分，加之字符翻滚显现有上下左右四个方向，要把新来的数据移入缓冲区并移出两字节的旧数据，因此需求比较繁复的RAM地址核算。
I2C通讯是PIC16C73内部硬件完结的功用，比较简略，只用中止就可完结。
显现亮度的调理功用是经过调理发光单元点亮时刻完结的。详细来讲，因为是扫描显现，每个发光单元最多只需1/8的时刻能够点亮，假如这1/8的时刻悉数点亮，其作用便是最大亮度，假如在这1/8的时刻内仍有部分时刻不亮，则整体的显现亮度就下降。显现模块从操控模块接纳环境亮度数据，调理这个点亮时刻的份额，以完结调理亮度的功用。
操控模块程序包含与显现模块的I2C通讯，与EEPROM的I2C通讯，与核算机的串行通讯，数据的地址核算，外界光强度检测几个部分。
两个I2C通讯部分和串行通讯由硬件支撑，比较简略。外界光强度传感器直接把光强转化成频率送入CPU，所以只需守时计数即可。比较杂乱的部分是数据的地址核算。因为本体系的自在度、数据运用索引的方法在EEPROM中存储，地址核算逻辑上简略但完结起来比较繁复，要对每个显现模块发送不同的内容。关于翻滚显现的状况则愈加杂乱。
假如是静态显现，则操控模块仅接纳到指令后传送一次数据就进入闲暇等候：假如是闪耀、翻滚等显现，则需求守时从EEPROM中取数据产生各显现模块。
PC机部分的程序首要是点阵修改功用和RS232通讯功用。点阵修改不只能够写各种字体的字符，还能够制作简略图形；RS232通讯不只包含一切能够用键盘完结的功用外，还能够直接在显现屏上显现图形而不用先保存到操控模块中，完结即时的信息发布。
本体系对常用的LED大屏幕显现装置作了规范化、模块化的有利测验，并已应用在交通状况显现场合，取得了杰出作用，证明该规划是合理可行的。因为规划时为运用保留了很大自在芳，使得它能够灵敏组合运用于各种不同需求的场合，而不用重复规划，有用节省了资源。因为开始本体系对应一个比较小的显现屏，怕以选用了I2C总线，假如要做相当大的显现零还能够换成RS485等总线，供给更大的扩展地步。此外根据这个规划思路，还能够进一步开发五颜六色LED大屏幕显现屏等产品。
