摘要：LED多功能顯示屏系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)掃描的方法，以STC89C58RD+單片機(jī)作為主控芯片，利用自制的紅外遙控器無線下載信息到主機(jī)顯示。顯示屏由1 024只高亮發(fā)紅光二極管構(gòu)成的16x64點(diǎn)陣組成，行掃描電路采用74HC154譯碼器芯片驅(qū)動(dòng)，列掃描電路用8塊74HC595驅(qū)動(dòng)，紅外遙控發(fā)射頭采用一體化紅外收發(fā)器。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字、字母、漢字等信息的動(dòng)靜態(tài)顯示，和PC機(jī)串口通信來更新顯示信息，系統(tǒng)還可通過遙控器鍵盤遠(yuǎn)距離進(jìn)行信息的上下左右移動(dòng)及顯示內(nèi)容的更新。
關(guān)鍵詞：STC89C58RD+單片機(jī)；LED顯示屏；紅外遙控；串行通信；行列掃描

0 引言
    隨著計(jì)算機(jī)及相關(guān)的微電子、光電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，LED顯示屏以其可靠性高、使用壽命長、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、性價(jià)比高的特點(diǎn)，迅速成長為平板顯示的主流產(chǎn)品。
    目前大多數(shù)的LED點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)自帶字庫，顯示和動(dòng)態(tài)效果(主要是顯示內(nèi)容的滾動(dòng))的實(shí)現(xiàn)依靠硬件掃描驅(qū)動(dòng)，該方法雖然比較方便，但顯示內(nèi)容不易及時(shí)更新，而且當(dāng)LED顯示屏安裝到戶外時(shí)，不能對其進(jìn)行有效的控制。室內(nèi)顯示屏通過數(shù)據(jù)線控制，很不方便。
    設(shè)計(jì)圍繞多功能LED顯示屏進(jìn)行，顯示方式有上下左右移動(dòng)，利用PC機(jī)進(jìn)行顯示內(nèi)容的實(shí)時(shí)控制更新。系統(tǒng)使用紅外發(fā)射、接收器構(gòu)成的遙控電路，遙控接收器通過對紅外光接收并識別，判斷控制操作，來完成整個(gè)紅外遙控發(fā)射、接收過程，可以方便地更新顯示內(nèi)容，更換顯示方式，使設(shè)計(jì)更具實(shí)用性和操作控制的方便性。

1 總體設(shè)計(jì)方案
    LED顯示屏多采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式。掃描顯示的原理是基于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，各顯示行(列)輪流顯示，只要刷新頻率不小于24 f／s，人眼感覺到的將是完整連續(xù)的圖像。
    紅外遙控是以紅外線作為載體來傳送控制信息的，紅外線發(fā)射頭采用紅外發(fā)光二極管，這樣遙控發(fā)射器易于小型化且價(jià)格低廉。采用數(shù)字信號編碼和二次調(diào)制方式，不僅可以實(shí)現(xiàn)多路信息的控制，增加遙控功能，提高信號傳輸?shù)目垢蓴_性，減少誤動(dòng)作，而且功耗低，不會(huì)產(chǎn)生信號串?dāng)_，反應(yīng)速度快，傳輸效率高，工作穩(wěn)定可靠等。單片機(jī)采用STC89C58RD+，儲(chǔ)存數(shù)據(jù)量比STC89C52大，晶振用22．114 8 MHz，以提高刷新的頻率使顯示更穩(wěn)定。P0口輸出行信號經(jīng)74HC154譯碼后，產(chǎn)生行選通信號送入顯示屏的行進(jìn)行輪流顯示。單片機(jī)P2口與8位移位寄存器74HC595相連。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2 硬件電路設(shè)計(jì)
2．1 16x64 LED點(diǎn)陣屏
    系統(tǒng)顯示屏用16行、64列的高亮白5 mm LED發(fā)紅光二極管搭建成。每行64個(gè)LED的陽極相連成行線并引出，16行16個(gè)接口作為共陽行線接口端，方便與行驅(qū)動(dòng)模塊連接，實(shí)現(xiàn)行的定位和掃描；每列16個(gè)LED的陰極相連并引出，每8條列線組成一個(gè)接口，方便與列驅(qū)動(dòng)模塊相接，實(shí)現(xiàn)寄存器數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與掃描，從而搭建成顯示屏系統(tǒng)。部分點(diǎn)陣屏電路如圖2所示。

2．2 主控與掃描驅(qū)動(dòng)電路
    主控電路以STC89C58RD+芯片為核心，外接復(fù)位電路、時(shí)鐘電路及串口下載線接口電路(RS 232通信接口)，用于LED顯示系統(tǒng)和電腦的通信，通信方式為10位的異步通信，在線下載便于程序更新，有利于系統(tǒng)的維護(hù)。
    掃描驅(qū)動(dòng)電路由行和列驅(qū)動(dòng)組成。LED顯示屏一共16行，用一片74HC154對16行LED進(jìn)行譯碼選擇，經(jīng)過TIP127放大并轉(zhuǎn)換成高電平，從而選通行線。
    列掃描驅(qū)動(dòng)采用并行數(shù)據(jù)串行傳輸?shù)姆桨?，?shù)據(jù)鎖存器用74HC595。64列用8塊74HC595芯片來驅(qū)動(dòng)，8塊74HC595是首尾相連，前面一塊74HC595的移位輸出連接到下一塊74HC595輸入，第一塊74HC595的串行數(shù)據(jù)輸入端與單片機(jī)數(shù)據(jù)輸出端相連接，其中前2塊74HC595連接如圖3所示。

2．3 紅外收發(fā)遙控電路
    紅外發(fā)射接收原理是：發(fā)射端輸入信號經(jīng)放大后送入紅外發(fā)射管發(fā)射，在接收端，接收管收到紅外信號后，由放大器放大處理還原成控制信號。按下某一個(gè)按鍵，單片機(jī)識別出該按鍵，同時(shí)單片機(jī)向接有紅外發(fā)射管的端口發(fā)射一定頻率的脈沖。該脈沖與38 kHz左右的載波脈沖進(jìn)行調(diào)制，然后將已調(diào)制的脈沖進(jìn)行緩沖放大，激勵(lì)紅外發(fā)光二極管將電能轉(zhuǎn)化為光能，使得紅外發(fā)光二極管發(fā)射出一定頻率的紅外線。當(dāng)接收控制系統(tǒng)接收到該紅外光后，由單片機(jī)內(nèi)定時(shí)／計(jì)數(shù)器得到該紅外光的頻率，然后將該頻率送往CPU，由CPU對該信號進(jìn)行解碼，識別出控制信號，從而對控制電路實(shí)施控制功能，完成整個(gè)遙控功能。

    系統(tǒng)采用一體化紅外接收頭HS0038，如圖4所示，1腳GND接電源地，2腳VCC接+5 V，3腳OUT為數(shù)據(jù)輸出端(TTL電平，反相輸出)，可直接與單片機(jī)相連。SE303是紅外發(fā)射二極管，當(dāng)P2．0=1時(shí)，三極管9013導(dǎo)通，SE303通電發(fā)射紅外線，實(shí)際上發(fā)射的是頻率為38 kHz的脈沖串。電路連接如圖4所示。

3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3．1 總體程序流程設(shè)計(jì)
    單片機(jī)開外部中斷，不斷查詢是否有紅外信號發(fā)射過來，若沒有接收到信號，單片機(jī)按照原來的預(yù)編入內(nèi)容進(jìn)行掃描，送給顯示屏顯示。否則，單片機(jī)接收數(shù)據(jù)，辨認(rèn)顯示方式，接收完畢后，更新顯示內(nèi)容。同理按照這種方式接收PC機(jī)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行更新顯示?？傮w程序
如圖5所示。

3．2 串行通信程序
    每當(dāng)向PC機(jī)客戶程序里輸入新顯示內(nèi)容并發(fā)送給單片機(jī)時(shí)，單片機(jī)就產(chǎn)生串行中斷，接受待顯示信息的機(jī)內(nèi)碼，然后再利用點(diǎn)陣字模信息提取程序得到點(diǎn)陣數(shù)據(jù)送到LED顯示屏顯示。單片機(jī)接受數(shù)據(jù)采用中斷的方式。串行中斷程序流程圖如圖6所示。

3．3 LED顯示程序
    LED顯示屏的顯示方式有靜止、上下滾屏、左右滾屏等多種方式，其程序流程如圖7所示。其中上下滾屏顯示程序類似，左右滾屏顯示程序類似，其他多花樣的顯示方式程序都是在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改動(dòng)而來的。

3．4 PC機(jī)客戶程序
    系統(tǒng)的PC機(jī)客戶程序用Visual Basic6．0進(jìn)行開發(fā)，主要利用其串行通信控件MSComm，其主要流程圖見圖8所示。

3．5 紅外遙控程序
3．5．1 發(fā)射程序設(shè)計(jì)
    因HS0038的紅外接收頻率為38 kHz，所以載波信號采用38 kHz方波。載波信號由子程序產(chǎn)生，方波周期t=26μs。該程序基于字節(jié)傳輸?shù)募t外遙控?cái)?shù)據(jù)格式，在發(fā)送字節(jié)的開始先通過單片機(jī)發(fā)送20個(gè)脈沖寬度(每個(gè)脈沖周期26μs)的高電平作為傳輸開始，接著發(fā)送8位數(shù)據(jù)(字節(jié)高位在前，低位在后)，最后發(fā)送10個(gè)脈沖寬度的低電平作為傳輸結(jié)束。其程序流程圖如圖9所示。

3．5．2 接收程序設(shè)計(jì)
    HS0038輸出的信號是解調(diào)后的反向信號，所以接收到的信號解碼時(shí)也要經(jīng)過反向才能與發(fā)送信號編碼一致。當(dāng)接收到同步幀后，進(jìn)入解碼部分，接收完一幀后，處理收到的數(shù)據(jù)并進(jìn)入下一次接收。解碼采用軟件抽樣判決，以15個(gè)脈沖為判決門限，在門限時(shí)刻讀得低電平時(shí)，即可判定為編碼‘1’；在門限時(shí)刻讀得高電平時(shí)，即可判定為編碼‘0’。解碼一位后，需等到下一位的高電平到來，再計(jì)數(shù)15個(gè)脈沖后，判斷讀得的電平是高還是低，進(jìn)行解碼。程序流程如圖10所示。

4 結(jié)語
    基于STC89C58RD+單片機(jī)控制的遙控LED點(diǎn)陣顯示屏設(shè)計(jì)，能很好地完成多功能顯示，通過紅外遙控對顯示內(nèi)容和顯示效果進(jìn)行實(shí)時(shí)無線遠(yuǎn)距離的操作控制，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字、字母、漢字等信息的動(dòng)靜態(tài)顯示，還可以和PC機(jī)通信，通過PC機(jī)串口對顯示信息進(jìn)行更新，傳輸給遙控器儲(chǔ)存，然后用遙控器可以方便地對顯示內(nèi)容進(jìn)行更新和變換顯示模式。