基于单片机的LED显示屏控制系统设计

NL=YL／(Bw·Sw)，这里记i=NL／Sw(0≤i≤7)，表示显示信息跨越两个数据块时需要选择的数据位数。存储器输出16位数据[D0，D1，…，D15]后，从Di位控制选择连续的8位数据[Di，Di+1，…，D7，…，D7+i]输出到显示屏。当数据从一个字节的Di位开始输出16位时，如[Di，Di+1，…，D7，…，D15，D0，…，Di-1]，前面8位在当前显示是多余的几位数据，后面8位数据[D8+i，…，D15，D0，…，Di-1]正好是要输出到显示屏的8位数据。当这16位数据串行输出到一个8位的移位寄存器中时，移位寄存器刚好可以容纳高8位数据，并将其输出显示。之后各列数据的输出情况同样如此，不需要额外的指令或电路来对输出数据进行选择输出。只是在每行第一列数据输出前，通过单片机模拟i个时钟脉冲输出到存储器，让输出数据产生错位，使数据从Di位开始输出。另外，当显示信息刚好是A、B、C、D块中的某一块时，无须产生模拟脉冲对数据进行选择，而是直接将数据输出显示。通过分析可知，SPI模块刚好具有这个功能，通过单片机额外模拟i个时钟脉冲，输出到串行存储器的时钟信号端，可以使数据错位，从指定的某一位Di开始输出。当显示信息跨越Sw-1区间时，如果一场显示还没有完毕，内存地址应返回到YL所在块的起始地址，并从起始地址开始输出显示数据，单片机模拟的脉冲数i也相应发生变化。

2 、LED显示屏控制系统设计

　　LED显示屏控制电路。为了提高数据输出效率，采用RAMtron公司的带SPI功能模块的VRS51L3074单片机。VRS51L3074的时钟频率为40 M-Hz，指令周期短，处理速度快，效率高；工作电压在3．3 V左右，但是可以兼容5 V。SST25VF016B是一款具有SPI接口的8引脚串行Flash。7 4LSl64为移位寄存器。

　　2.1 VRS51L3074的SPI功能模块

　　VRS51L3074的SPI时钟频率可以在SysClk／2～SysClk／10

24范围内调整，SPI时钟频率最高可以达到20MHz。当VRS51L3074作为SPI主机时，可以对SPI运行控制、配置和状态监控以及其他的一些工作环境进行设置。

　　配置寄存器SPICONFIG：主要对片选信号控制模式、SPI中断进行设置。

　　状态寄存器SPISTATUS：主要用于对SPI运行状态的监控。

　　传输字长寄存器SPISIZE：设置传输字长，本文设置为16位，即每次输出16位数据。

　　控制寄存器SPICTRL：对SPI时钟速率、时钟相位／极性、片选信号，以及SPI时钟频率进行设置。

　　数据寄存器SPIRXTX0～SPIRXTX3：用于对SPI接口32位收发缓冲器的访问，对数据寄存器执行写操作是将数据送入发送缓冲器中，对数据寄存器执行读操作是从接收缓冲器中取出收到的数据。SPI接口的发送和接收缓冲器都采用双缓冲结构，从硬件上减少数据冲突并提高数据传输效率。在主模式下对SPIRXTX0寄存器执行写入操作将启动SPI传输。当传输字各行长大于8时，应最后向SPIRXTX0寄存器写入。

　　向串行Flash输入控制信号和数据地址后，启动串行Flash传输数据，在SPI时钟驱动下输出显示数据，并且可以用单片机模拟串行Flash时钟信号控制任意位数据输出。

　　2.2 数据选择控制电路

　　LED显示屏控制系统如图3所示，VRS51L3074单片机内部自带精确的40 MHz振荡器，不需要外部晶振电路提供系统时钟。数据显示采用内存为16 Mb的SST25VF016B。双RAM技术输出显示数据的时候，是将两块RAM中相同地址的两个数据同时输出，所以，将两块RAM的显示数据存放在一块串行存储器中时，偶地址单元应存储RAM0的数据，奇地址单元存储RAMl的数据，数据输出时每次输出16位数据。串行存储器和单片机的工作电压都在3．3 V左右，但是VRS51L3074可以兼容5V，简化了控制电路。控制信号和显示数据在输出到寄存器74LS164和显示屏的时候，需要用74LVC07进行电平转换。

控制系统控制显示数据输出的流程为：

　　①将扫描线行地址通过P2端口的低4位送给LED显示屏。

　　②通过显示数据在显示区域中的位置，计算显示数据在存储器中的地址，并计算出数据选择的位数i。

　　③通过单片机P3．0口模拟移位脉冲，输出到串行Flash时钟信号，移位脉冲数由数据选择位数i决定。使输出数据产生错位，正确地选择输出显示数据。

　　④启动SPI读取显示数据，SPI传输字长设置为16位。模拟脉冲已经输出到串行Flash使数据产生了错位，输出16位数据[Di，Di+1，…，D7，…，D15，D0，…，Di-1]，输出到显示屏的数据[D8+i，…，D15，D0，…，Di-1]在高8位，经过移位刚好可以存放在移位寄存器中。每行第一个数据输出后，此行各列数据都直接输出。

　　⑤16位数据输出完毕后，通过P3.1脚产生一个SCK脉冲，将移位寄存器74LSl64中的数据输出移入到单元板的串行移位寄存器74HC595中。

⑥重复第④至⑤步，直