基于ATmega32单片机的LED显示屏的灰度设计与实现

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，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，SPI，TWI接口等，I／O口功能强、驱动能力强。

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。

4.3 显示子模块程序设计

显示子模块的软件分为数据接收和动态刷新显示2部分。由于子模块要实现16阶灰度的表现，而且还需要实现足够高的刷新速率以避免产生闪烁现象，所以对刷新显示部分的速度要求较高。本设计采用的方案为：全屏(每个子模块为16行×16点／行)刷新分为16份时间片，每份时间片实现一行的扫描。而每行的时间片又分为15个子时间片，其中灰度为最暗的点点亮0个子时间片，灰度为最亮的点点亮15个时间片，由此实现占空比为0／15～15／15共16个级别的平均电流控制，从而实现16阶的灰度显示。通过：MEGA8片内定时器T2，每个子时间片取得52μs的扫描时间，15个子时间片构成一个单行扫描的时间片(52 μs×15=780μs)，16个单行扫描时间片又构成一次全屏的扫描(780 μs×16=12.48 ms)，则刷新频率约为80 Hz，在最高亮度下也可以保证不出现行闪的现象。

5 结 语

本文提出的基于AVR单片机的LED显示屏已应用于现场，AVR单片机的看门狗功能使得系统稳定可靠。由于本设计是主从式的解决方案，具有可扩展性，并且采用ISP功能给电路板的调试和系统的维护带来了很大的方便。实践证明，本系统可以方便地显示各种字体的文字信息及16阶灰度的图像，画面清晰、性能稳定、操作简便，具有很好的应用价值。