LED点阵块具有亮度高、发光均匀、可靠性好、拼装方便等优点，能构成各种尺寸的显示屏。目前www.cechina.cn，LED显示屏已被广泛应用于文字显示并取得了很好的效果，但是大部分仅能显示滚动的文字信息而不能显示图像，并且还存在系统复杂等缺点。本文提出了一种主从式单片机的LED显示屏解决方案，该设计方案利用AVR单片机自身的FLASH ROM和RAM，外部无需任何存储电路，电路结构简单。该系统实现了图像的16阶灰度显示，可广泛用于商场、车站等公共场合。

　　1 AVR单片机简介

　　AVR单片机是增强型内置FLASH的RISC(ReducedInstruction Set CPU)精简指令集高速8位单片机，硬件采用哈佛(Harward)结构，达到一个时钟周期可以执行一条指令，绝大部分指令都为单周期指令。支持在系统编程ISP，其中MEGA系列还支持在应用编程IAP。内置的FLASH程序存储器可擦写1 000次以上，给用户的开发生产和维护带来方便。可擦写10万次的E2PROM，为掉电后数据的保存带来方便。AVR单片机有丰富的片内资源，如RTC，WATCHDOG，AD转换器，PWM，USART，SPICONTROL ENGINEERING China版权所有，

　　2 系统整体设计方案

　　LED显示系统主要由3部分构成：PC上位机图像文字转换与数据发送单元、主控单元以及显示子模块。

　　上位机完成把图像和文字转换成为显示屏的显示码，并且把显示信息发送到主控单元上。主控单元选用具有32 kB片内FLASH ROM和2 kB片内RAM的AT-mega32单片机，没有外挂存储器。如果要存储更多的显示信息，可以选用具有64 kB片内FLASH ROM的AT-mega64或者具有128 kB片内FLASH ROM的AT-megal28www.cechina.cn，也可以外挂存储器来增大存储能力。主控单元主要完成对显示数据的滚动和分割处理，然后通过异步串行口发送到每个子模块中。每个显示子模块用4片8×8单色点阵块拼成1个16×16的点阵屏，用一片ATmega8完成扫描动态显示。

　　主控单元与显示子模块的数据通信采用标准的异步串口格式，每帧数据包括1个起始位，8个数据位，1个地址／数据标示位，1个停止位共11位。数据传输码率为625 kb／s，字节传输速率为56.8 kB／s。每个子模块由256个LED构成，实现16阶灰度每个LED需要4 b空间，因此每个显示子模块全屏数据量为128 B，外加1 B的寻址字节共129 B。主控单元更新显示子模块的显示内容时，对所有子模块按地址逐个发送显示数据，更新完所有子模块数据后，再发送一个特殊的地址字0xFF作为控制字，使所有子模块同时更新显示数据，这样可以避免当屏幕较大，显示子模块数量较多时各子模块画面更新不同步的问题。对本设计中完成的6×4个显示子模块而言，由于通讯速率限制，画面更新速度最高可达56 800／(129×24+1)=18.34帧／s，由于主控单元还要完成全屏数据的分割和显示内容的移动控制，所以其实际帧数低于上述值，不过用于普通的图片显示已经可以达到要求。

　　现场应用中，可以不需要PC上位机，只需把要显示的信息存储在主控单元，即可通过主控单元中的按键来选择显示的内容及方式，可循环显示，文字信息还可以上下左右滚屏显示。

　　3 系统硬件设计

　　该系统由两部分硬件电路组成：主机板电路和子模块显示驱动电路。

　　3.1 主机板电路

　　主机板电路十分简洁，由ATmega32组成的最小系统和RS 232，RS 485接口电路组成。

　　主机板上的数据由异步串行口发送到各个子模块中，为了在提高传输速度和距离的情况下仍能够保证数据传输的可靠性，主机板上发出的信息转换成为RS 485信号，采用带屏蔽层的同轴电缆传输到LED子模块上。转换所用接口芯片为MAX485，该芯片工作于5 V电压下，最高传输速度可达到2.5 Mb／s，传输距离可达l 200 m。采用带屏蔽层的同轴电缆可以降低传输过程中产生的信号干扰。

　　在需要从PC上位机下载数据到FLASH ROM时，通过MAX232芯片实现ATmega32和PC机的通信。

　　3.2 子模块显示驱动电路

　　子模块显示驱动电路由RS 485转换电路、子模块地址标识电路和点阵驱动电路组成。RS 485转换电路和主机板中一样，同样采用MAX485作电平转换。

　　由于采用单片机的异步串行口进行多机通信进行数据传输控制工程网版权所有，每个子模块应该有和其位置相对应的地址标识。地址标识电路采用8位并进串出芯片74HCl65和8位拨码开关组成，因此本系统最多可以容纳255个子模块(地址OxFF作为更新子模块显示的控制字)。如果简单地通过软件内部的设定来决定各个子模块的地址控制工程网版权所有，每个AT-mega