單片機STC12C5616 的外部時鐘選擇22. 118 4 MHz,便于串行口波特率的精確控制; 引腳P3. 0和P3. 1為UART 接口，通過通信接口芯片MAX232 芯片實現(xiàn)控制卡和PC 機之間的通信連接; 引腳P2. 0 ~ P2. 3為4 位數(shù)據(jù)線，該數(shù)據(jù)線一方面連接存儲器SST26VF016B 的4 位數(shù)據(jù)口，另一方面通過74HC245 驅(qū)動后連接到LED 單元板輸出接口的數(shù)據(jù)線上。 在控制卡上設計有2 個單色LED單元板輸出接口，接口J1 使用數(shù)據(jù)線D0和D1,接口J2 使用數(shù)據(jù)線D2和D3; 引腳P1. 7為SPI 時鐘輸出，SPI 時鐘輸出線同時連接到串行Flash 存儲器SST26VF016B 和LED 單元板的時鐘輸入; 引腳P1. 4為串行Flash 存儲器SST26VF016B 的片選信號; 引腳P3. 5為LED 單元板的數(shù)據(jù)鎖存信號; 引腳P3. 7為LED 單元板的使能信號輸出; 引腳P1. 0 ~P1. 3為LED 單元板的行選擇信號輸出; J1 和J2 連接頭用來連接顯示屏在高度方向上的LED 單元板，以符合門頭屏64 點高度要求。

該電路的設計可以靈活地在單片機、串行存儲器和LED 單元板相互之間實現(xiàn)3 種不同的數(shù)據(jù)訪問模式，分別是：

(1) 單片機和存儲器之間的正常訪問。

由圖3 可以看出，單片機STC12C5616 和串行Flash 存儲器SST26VF016B 之間的連接是參照數(shù)據(jù)手冊進行連接的，可以實現(xiàn)正常的數(shù)據(jù)存取，同時該數(shù)據(jù)也會進入LED 單元板上的移位寄存器緩沖區(qū)，但只要LED 單元板上的數(shù)據(jù)鎖存RCK 沒有得到有效信號，進入LED 單元板的數(shù)據(jù)是不顯示出來的無效數(shù)據(jù)。

(2) 單片機和LED 單元板之間數(shù)據(jù)通信。

將單片機引腳P1. 4置高電平，即將串行Flash存儲器的使能端無效，這時存儲器的數(shù)據(jù)端口呈高阻狀態(tài)，單片機和LED 單元板之間數(shù)據(jù)通信就不會受到存儲器數(shù)據(jù)口的影響，可以將單片機的數(shù)據(jù)正常輸出到LED 單元板上。

(3) 存儲器和LED 顯示屏之間的數(shù)據(jù)傳輸。

首先采用第( 1) 種模式，單片機先向串行存儲器輸出命令字、存儲地址和虛擬字節(jié)，然后將單片機的數(shù)據(jù)口P2. 0 ~ P2. 3全部置高電平，通過SPI 時鐘從串行存儲器讀取顯示數(shù)據(jù)，同時以DMA方式進入LED 單元板，當讀取完一行數(shù)據(jù)后，在LED單元板上的數(shù)據(jù)鎖存端RCK 上產(chǎn)生有效信號，就可以顯示該行數(shù)據(jù)。 當采用這種模式時，一定要將單片機STC12C5616 的引腳P2. 0 ~ P2. 3設置為弱上拉模式。

4 超長LED 顯示屏顯示程序設計

在1 /16 單色LED 顯示屏硬件電路設計中，74HC595 采用直通方式連接。 根據(jù)直通方式特點，預先對單色顯示數(shù)據(jù)進行優(yōu)化組織，將組織后的顯示數(shù)據(jù)預先存放在串行Flash 存儲器SST26VF016B 中。 如圖4 所示，單片機輸出顯示每行數(shù)據(jù)時按輸出數(shù)據(jù)→送移位脈沖→地址加1的順序重復進行，顯示完一行后，RCK 鎖存顯示，通過ABCD 切換行選通線。

圖4 1 /16 掃描單色F3. 75 或F5. 0 單元板( 64 × 32 點) 連接方式。

以LED 顯示屏的水平方向點數(shù)為4 096 點為例，其顯示一幀數(shù)據(jù)的程序代碼如下：

woid Display( unsigned long begin_Addr)

{

unsigned char Ln

,Bv = 1;

unsigned int Data_Length,Lw = 4096;

unsigned long Addr;

Data_Length = Bv* Lw

) ;

for ( Ln = 0; Ln 16; Ln + + )

{

Addr = Begin_Addr + Ln* Data_Length;

CS = 0;

SendSQI_Byte( 0x0B) ; / /送讀命令

/ /送3 個字節(jié)地址

SendSQI_Byte( ( Addr 》 16) 0xff) ;

SendSQI_Byte( ( Addr 》 8) 0xff) ;

SendSQI_Byte( ( Addr0xff) ;

SendSQI_Byte( ( 0xff) ; / /送虛字節(jié)

P2 = P2 |0x0f;

SPCTL = 0xd0; / /允許SPI 接口

SPDAT = 0xff; / /啟動第1 次SPI 發(fā)送

Data_Length = ( Data_Length 》 3) - 1;

while( Data_Length! = 0)

{ / /SPI 時鐘每次傳輸8 個脈沖

while( ( SPSTAT0x80) == 0) ;

SPSTAT = 0x80; / /清接收標志

SPDAT = 0xff; / /啟動SPI 發(fā)送

Data_Length -- ;

}

while( ( SPSTAT0x80) == 0) ;

SPSTAT = 0x80; / /清接收標志

SPCTL = 0x90; / /禁止SPI 接口

CS = 1; /* disable devicce * /

EN = 0;

RCK = 1; RCK = 0;

PI = ( ( P10xf0) | Ln

) ;

EN = 1;

}

}

在設計程序時，僅在換行時關(guān)閉顯示屏，避免它產(chǎn)生余輝，其余時間都點亮。 在該程序中，Bv為數(shù)據(jù)線在垂直方向使用595 的組數(shù); Lw為LED 顯示屏水平方向像素點數(shù); Ln為當前LED 顯示屏顯示數(shù)據(jù)行號。 當顯示數(shù)據(jù)時，采用存儲器和LED 顯示屏的數(shù)據(jù)輸出模式，單片機先向串行存儲器輸出讀數(shù)據(jù)命令字0x0B,然后輸出24 位地址和虛擬字節(jié)，再使單片機數(shù)據(jù)口輸出高電平，就可以根據(jù)LED 顯示屏的長度輸出SCK 脈沖。 送完一行數(shù)據(jù)后，禁止SPI 接口，RCK 鎖存信號有效，切換至下一行，按重復步驟繼續(xù)輸出顯示數(shù)據(jù)。

5 測試

經(jīng)過測試后，顯示屏顯示正常，沒有抖動情況，使用邏輯分析儀測試了其刷新率，如圖5( b) 所示，信號A 的電平寬度表示顯示1 行所需要的時間，其寬度為1. 036 16 ms,顯示1 幀的時間為16 ×1. 036 16 ms≈16 ms,所以LED 顯示屏的刷新率為1 /16 ms = 62. 5 Hz. 而當LED 顯示屏的刷新率大于50 次/s 時，就可以滿足設計要求，故本設計能夠滿足正常顯示要求。 通過測試SCK 信號，如圖5( a)所示，可以看出SCK 信號每8 個脈沖1 組，每組之間的時間間隔僅為570 ns,該時間主要消耗在判斷SPI 數(shù)據(jù)傳輸完成標志和循環(huán)控制上。

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