【正文】 +3V的信號作為邏輯“0”，高到3V的信號 作為邏輯 “1”12 / 47（2）傳輸電纜長度：由 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在碼元畸變小于 4%的情況下，傳輸電纜長度應(yīng)為 50 英尺，其實這個 4%的碼元畸變是很保守的，在實際應(yīng)用中，約有 99%的用戶是按碼元畸變 1020%的范圍工作的，所以實際使用中最大距離會遠(yuǎn)超過 50 英尺。即：邏 輯“1”，5— 15V ；邏輯“0” +5 — +15V 。RS232C提供了單片機(jī)與單片機(jī)、單片機(jī)與PC 機(jī)之間串行數(shù)據(jù)通信的標(biāo)準(zhǔn)接口。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備（ DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”，用于計算機(jī)與計算機(jī)之間，計算機(jī)與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)通信。常用的串口通信接口有基于RS232的串口，基于RS422的串口和基于RS485的串口，這三種接口所用的協(xié)議，接口的物理特性，所達(dá)到的最大傳輸距離都不相同，而一般的PC機(jī)都自帶有兩個基于 RS232的串口，若采用其他兩類接口則還需要相應(yīng)的轉(zhuǎn)換裝置，而本設(shè)計的重點不在于此，使用RS232接口也能滿足此設(shè)計的要求，因此本設(shè)計采用RS232 串口。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，模塊與模塊之間的信號線數(shù)量較少，使得控制更加方便、靈活，模塊簡單，能有效減少系統(tǒng)的開發(fā)周期與開發(fā)成本，完全的模塊化設(shè)計也能增強(qiáng)系統(tǒng)的可擴(kuò)充性和可維護(hù)性。由于本課題的目的是要開發(fā)一個公交車載的 LED 顯示系統(tǒng)，它是一個實際科研課題的子系統(tǒng)，此子系統(tǒng)分到的 CPU 端口資源極其有限，又基于以上兩種解決方案的優(yōu)缺點，本課題采用 ARM7 作為系統(tǒng)的控制核心，為了節(jié)約有限的 CPU 端口資源，且因為 LED 屏的文字和數(shù)字的顯示數(shù)據(jù)傳輸要求并不是很高，故 ARM 與 LED 屏之間的通信采用串口傳輸，所使用的協(xié)議是 RS232 串口通信協(xié)議。該系統(tǒng)不僅能顯示文字信息，而且也能完美支持視頻的顯示。該方案的優(yōu)點有： 用可編程邏輯器件來完成電路功能，不僅能夠滿足 LED 大屏幕系統(tǒng)高速圖像數(shù)據(jù)傳輸對速度的要求，改善了電路性能，而且增加了電路設(shè)計的靈活性，設(shè)計中可以根據(jù)實際應(yīng)用的需求靈活修改相應(yīng)硬件描述語言程序，而不需要修改電路硬件設(shè)計，縮短了設(shè)計周期，降低了成本。上位機(jī)與下位機(jī)之間的通信采用標(biāo)準(zhǔn)的RS232 或 RS485 計算機(jī)數(shù)據(jù)串行通訊方式。上位機(jī)PC 串口通信 ARM主控芯片 掃描驅(qū)動 電路LED顯示屏圖 系統(tǒng)原理圖該方案的基本原理如下：該系統(tǒng)主要由三部分組成：PC 機(jī)，顯示控制電路和 LED 顯示屏構(gòu)成，PC 機(jī)在控制中作為上位機(jī)，用于對下位機(jī)的控制和管理。目前一般采用的方案是基于 ARM 的控制和基于 CPLD 的驅(qū)動的模式。[7][8]10 / 47缺點主要有：硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計需要較多的控制信號線，占用單片機(jī)較多端口，從而造成端口資源的浪費；且該方案一般只能用于簡單的文字和數(shù)字的顯示，不能用于視頻的顯示。當(dāng)行、列驅(qū)動信號分別加載到 LED 點陣上時，就可將要顯示的信息在 LED 屏上顯示出來。然后總線驅(qū)動器對傳過來的驅(qū)動信號分兩路，一路傳到行驅(qū)動電路，一路傳到列驅(qū)動電路，在常見的顯示驅(qū)動電路設(shè)計中,列控制一般采用串入并帶鎖存的移位寄存器如 74HC595 ,將數(shù)據(jù)打入鎖存器中,使寄存器各引腳呈現(xiàn)與鎖存器相同的狀態(tài)來選中需要點亮的列。通常的解決方案是這樣： 單片機(jī)總 線 驅(qū) 動 器行驅(qū)動電路LED 點陣列驅(qū)動電路圖 單片機(jī)對 LED 的控制顯示示意圖該解決方案的控制流程如下：首先由單片機(jī)發(fā)出要在 LED 顯示屏上顯示的文字?jǐn)?shù)據(jù)信息以及相應(yīng)的控制信息到總線驅(qū)動器。 結(jié)合本設(shè)計實際應(yīng)用，因為要用作公交車的報站顯示，所以要求有高亮度，高壽命，更廣的可視角度的特點，故本設(shè)計選用 LED 屏。而有機(jī) LED 顯示幕（OLED）的單個元素反應(yīng)速度是 LCD 液晶屏的 1000 倍，在強(qiáng)光下也可以照看不誤，并且適應(yīng)零下 40 度的低溫。LED 與 LCD 的功耗比大約為 10:1，而且更高的更新速率使得LED 在影像方面有更好的性能表現(xiàn)，能提供寬達(dá) 160176。一個半導(dǎo)體照明燈具正常情況下可以使用長達(dá) 50 年。以其作為光源，在同樣亮度下耗電量僅為普通白熾燈的 1/810。2 品質(zhì)高：由于光譜中沒有紫外線和紅外線，故沒有熱量，沒有輻射，屬于典型的綠色照明光源。 LED 顯示屏的優(yōu)點LED 顯示與傳統(tǒng)顯示方式相比有如下幾個優(yōu)點：：光譜幾乎全部集中于可見光頻率，效率可以達(dá)到 80%90%。(3)直流驅(qū)動。LED 顯示屏是將發(fā)光燈按行按列布置的，驅(qū)動時也就按行按列驅(qū)動。由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象不能低與 24HZ 每秒，故采用該驅(qū)動方法時，驅(qū)動頻率不能小于24 次每秒。采用這種驅(qū)動方式需要對以下兩個方面進(jìn)行考慮脈沖電[3]8 / 47流的幅值和其重復(fù)頗率。常見的 LED 器件的驅(qū)動方式有 :直流驅(qū)動，脈沖驅(qū)動和掃描驅(qū)動。 LED 顯示屏的驅(qū)動原理由 LED 器件的發(fā)光原理可知，只要在 LED 器件上加上足夠的正向電壓，那么流過它的電流就會使它發(fā)光，這就是 LED 器件的驅(qū)動。對動態(tài)掃描顯示而言，P 越大驅(qū)動電路就越少，成本也就越低，引線也大大減少，更有利于高密度顯示屏的制造。屏幕顯示可分為靜態(tài)顯示和動態(tài)掃描顯示兩種。當(dāng)需要顯示相關(guān)的文字時就只要點亮相應(yīng)的 LED 燈管的正極加高電壓，在負(fù)極加低電壓即可。7 / 472 LED 顯示系統(tǒng)的基本原理 LED 顯示屏 LED 顯示屏的顯示原理無論是單個 LED（發(fā)光二極管）還是 LED 七段碼顯示器（數(shù)碼管） ，都不能顯示字符（含漢字）及更為復(fù)雜的圖形信息，主要是因為它們沒有足夠的信息顯示單位。給出控制LED顯示的各子程序的流程圖，以及個別程序的詳細(xì)程序。給出系統(tǒng)各模塊的詳細(xì)電路圖。給出了系統(tǒng)設(shè)計方案，和重要芯片及元器件的選型。該部分對組成系統(tǒng)的各部分及其原理進(jìn)行了介紹。綜述LED顯示屏與LED 顯示屏控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢。本設(shè)計的最終目標(biāo)是設(shè)計出一個基于 ARM7 的 LED 點陣式顯示屏的顯示控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對信息的滾動顯示。即使各地都建立了交通控制中心，大多只是實現(xiàn)了監(jiān)視功能，而遠(yuǎn)沒有發(fā)揮控制功能的效應(yīng)。總體水平與發(fā)達(dá)國家有較大差距，特別是大多數(shù)城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理，道路功能不完善，道路系統(tǒng)不健全。本設(shè)計是智能公交管理系統(tǒng)的一個項目分支，中國是一個經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的發(fā)展中[5]6 / 47國家，改革開放以來，城市化與汽車化發(fā)展十分迅猛。此外，在 LED 的應(yīng)用市場上面，也存在產(chǎn)品種類、品種等方面的制約，尤其是在家庭照明領(lǐng)域，由于存在的技術(shù)不足，使得無法進(jìn)行規(guī)模普及應(yīng)用。然而，我國目前 LED 產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域存在不足。由于人的眼睛最習(xí)慣和適宜白光照明，所以白光 LED 研發(fā)是當(dāng)前最前沿的技術(shù)，也是 LED 真正走向照明應(yīng)用的關(guān)鍵。作為光源，LED 優(yōu)勢體現(xiàn)在三個方面：節(jié)能、環(huán)保和長壽命。 [4]5 / 47Led controller Flash interfaceDMA Ethemet interfaceCH375 interfaceJTAG UARTNios Ⅱ處理器 Button PioOnchip memory SDRAM ControllerAvalon 總線LED 顯示屏CH375U 盤FlashDM9000主 機(jī)SDRAM 圖 基于 SOPC 的 LED 顯示系統(tǒng)的一般框圖 本課題的研究背景及意義在現(xiàn)代信息化社會的高速發(fā)展過程中，隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，數(shù)字化的多媒體內(nèi)容將在信息世界中占據(jù)主流，新型的顯示設(shè)備將代替?zhèn)鹘y(tǒng)電視機(jī)成為人們享受信息和多媒體內(nèi)容的中心。 USB 存儲設(shè)備中特定的文件信息。采 用 SO PC 技術(shù)，數(shù)字電路都在FPGA 內(nèi)實現(xiàn)，系統(tǒng)的硬件電路結(jié)構(gòu)比較簡單，主要是由一片 FPGA 芯片作為系統(tǒng)的核心，片外連接一片大容量的 SDRAM 用于程序運行和數(shù)據(jù)存儲。系統(tǒng)的性能和可靠性方面都有很大的改善。隨著對顯示質(zhì)量需求的不斷提高，數(shù)據(jù)量不斷增大，控制電路設(shè)計越來越復(fù)雜，致使控制成本較高，且系統(tǒng)穩(wěn)定性也有待提高。與傳統(tǒng)的模式相比，SOPC 的主要優(yōu)點是設(shè)計周期短，成本低，設(shè)計靈活。隨著工藝技術(shù)的發(fā)展與市場的需要，超大規(guī)模、高速、低功耗的 FPGA 不斷推出，并且被廣泛地應(yīng)用在高速、高密度的數(shù)字電路設(shè)計領(lǐng)域。起，設(shè)計者逐漸把以前由分立芯片實現(xiàn)的系統(tǒng)集成到一個芯片中，即 SOC(SystemonChip).SOC 是指在一個芯片中實現(xiàn)用戶定義的系統(tǒng)。 基于 SOPC 的 LED 顯示屏控制系統(tǒng)傳統(tǒng)的設(shè)計模式將各個芯片集成到一個 PCB 上，完成相應(yīng)的功能，產(chǎn)品的靈活性[3]4 / 47和系統(tǒng)性能都會受到一定程度的影響。這兩鐘方式的控制系統(tǒng)組成都差不多，外圍電路組成變化不大。該系統(tǒng)的一般框架如下：單 片 機(jī)列驅(qū)動行驅(qū)動 LED 屏 圖 基于單片機(jī)的 LED 顯示屏控制系統(tǒng)一般框圖基于單片機(jī)的 LED 控制系統(tǒng)按照單片機(jī)內(nèi)核的不同又可分為兩種情形：第一種，基于 51 系列單片機(jī)的 LED 顯示屏控制系統(tǒng)。下面分別簡介這兩個階段的基本特征。LED 顯示屏控制系統(tǒng)也隨之發(fā)展起來，并隨著技術(shù)的進(jìn)步幾經(jīng)更新。預(yù)計大型或超大型LED顯示屏的主流產(chǎn)品局面將會發(fā)生改變, 適合護(hù)服務(wù)行業(yè)特點和專業(yè)性要求的小型LED示屏?xí)休^大提高 , 而向信息服務(wù)領(lǐng)域的 LED顯示屏產(chǎn)品門類和品種體系將更加豐富部分潛在的市場需求和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)兴黄? 如公共交通、停車場、餐飲、醫(yī)院等綜合服務(wù)方面的信息顯示屏需求量將有更大的提高，大批量、小型化的標(biāo)準(zhǔn)系列LED顯示屏在LED顯示屏市場總量中將會占有多數(shù)份額。目前電子標(biāo)準(zhǔn)化研究所與LED 顯示屏專業(yè)委員會正在就標(biāo)準(zhǔn)體系和具體標(biāo)準(zhǔn)的建立組織力量進(jìn)行有關(guān)工作。近幾年業(yè)內(nèi)的發(fā)展，市場競爭在傳統(tǒng)產(chǎn)品條件下是以價格作為主要的競爭手段幾番價格回落調(diào)整達(dá)到基本均衡，產(chǎn)品質(zhì)量、系統(tǒng)的可靠性等將成為主要的競爭因素，這就對LED 顯示屏的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化有了較高要求。全彩色LED 顯示屏的廣泛應(yīng)用會是 LED顯示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個新的增長點。據(jù)不完全統(tǒng)計，世界上目前至少有150家廠商生產(chǎn)全彩屏，其中產(chǎn)品齊全，規(guī)模較大的公司約有30 家左右，主要分布在美國、歐洲、亞洲(日本、中國臺灣、中國大陸)。全彩色LED顯示屏將是LED 顯示屏的重要發(fā)展方向?；A(chǔ)材料的產(chǎn)業(yè)化，使LED全彩色顯示屏產(chǎn)品成本下降，應(yīng)用加快。進(jìn)入二十一世紀(jì)的示技術(shù)將是平板顯示的時代, LED顯示屏作為平板顯示的主導(dǎo)產(chǎn)品之一無疑會有更大的發(fā)展, 井有可能成為二十一世紀(jì)平板顯示的代表性主流產(chǎn)品。近幾年，在全彩色LED顯示屏256級灰度視頻控制技術(shù)、集群無線控制、多級群控技術(shù)等方面，均有居國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)水平的產(chǎn)品出現(xiàn)。國內(nèi)LED 廠商中，年產(chǎn)值上千萬的有20 余家在規(guī)模迅速發(fā)展的同時，產(chǎn)品技術(shù)也推陳出新，一直保持了在該領(lǐng)域內(nèi)比較先進(jìn)的水平。目前國內(nèi)主要LED 顯示屏制造廠商主要集中在華東、華北、華南區(qū)域。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國從事LED 顯示屏的各類企業(yè)約有 150 家，從業(yè)人員近萬人。LED顯示屏是八十年代后期全球迅速發(fā)展起來的新型信息顯示媒休, 它利用發(fā)光二極管構(gòu)成的點陣模塊組成像素組成大面積顯示屏幕, 以可靠性高、使用壽命長、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、價格性能比高、使用成本低等特點, 在短短的十來年中, 迅速成長為平板顯示的主流產(chǎn)品，在信息顯示領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞： LED顯示屏，控制系統(tǒng)，ARM ，LPC2294芯片，串口通信，RS232接口II / 47The LED display control system design and implementation based on ARMAbstractLED panel systems gains rapid development in the design,machine and application from niies went thorugh from single color and two colors to image LED a high technology production,LED panel can realize real time and sequential displaying textuer,graghic and images. LED panel has many special feature such as high reliability, long life,high performance, low cost, and more important high acclimatization. Moreover, with the technique of color panel perfect increasingly,LED panel is widely used in many fields. The coer techniqe for a LED panel is mainly centralized on its present,the majority of asynchronous display panel use the 8 or the 16 microcontrollers,because the processing speed, the system construction, the addressing scope, the periphery