琳 张进明 来源：《电子技术应用》

     摘要：针对现有的led大屏幕显示器需重复设计、成本高等问题，提出

     了一种模块化设计的led大屏幕显示器，可以实现灵活配置、脱机运行、特效显示等，并简要介绍了其硬件结构和软件功能。

     关键词：led

     大屏幕 模块 i2c总线

     led大屏幕显示器由于其醒目、内容灵活多变等特点，已经越来越多地应用于广告、信息发布、交通指示等公共场所，取得了良好效果。led显示屏主要分为数码显示和点阵显示两大数，本文只讨论点阵显示。目前的led显示屏基本上都是先由用户提出要求，生产厂这根据需要订做，每次都要重复设计电路和机械结构，造成资源浪费，而且若用户的需求改变，改动将十分困难。

     实际上不论显示屏的大小，其原理都是相同的，因此完全可以设计出一种标准化、模块化的led显示屏，会对不同的需要，只需要得意组合相应的模块即可。本文介绍的就是一种模块化的led显示屏，可以根据需要灵活改变大小，并可以脱离计算机独立运行，还可以实现如闪烁、滚动显示等特效。对整体式显示屏刷新率不足发生闪烁的常见问题，在这个设计中由于被分割成小模块，不再成为问题。

     1 基本原理

     基本的设计思路是把整个显示屏分成若干相同大小、相同功能的显示模块，而另外用一个中央控制模块控制，同步所有显示模块的运行，实现整体协调的显示。

     所以本系统主要由两部分组成：显示模块和控制模块。

     显示模块实际都是相同大小的小led驱动板，能够驱动led阵列，具有基本的显示功能，并可以接收来自控制模块的数据和命令，此外一些常用的显示效果如闪烁、滚动等也包括在显示模块中。现有国标点阵汉字库有16×16和24×24两种，考虑到软件编写的方便和硬件的能力，我们把显示模块作为16×16点阵大小。

     控制模块负责控制各显示模块，向各显示模块发送数据和命令。控制模块储存要显示的点阵数据信息，定时向各显示模块下传。控制模块上还带有小键盘和通用异步串行口，即可以用键盘操作，也可以用计算机控制，还可以用计算机更新控制模块内的数据。

     显示模块和控制模块之间用总线的方式连接，我们选用了i2c总线。

     整个系统的设计使用有很大的自由度：控制模块控制的显示模块数量可以改变，显示模块的排列方式也可以改变（如16个显示模块，既可以是2×8也可以是4×4），对同一块显示屏可以保存若干条件用信息分别显示，每条信息的点阵大小可以不同，超过屏幕大小的信息可以滚动显示出来。这样基本可以满足多种多样的需求。

     2 电路结构

     控制模块的原理如图1所示。

     采用pic16c73作为中央控制器。该单片机内置i2c接口、串行口，而且具有比较强的口线驱动能力（每根口线25ma），使用它可以简化很多外围电路。

     数据存储使用两片eeprom：x24256共提供64k字节的数据空间，可以反复擦除重定民，掉电数据不丢失。如果全部用来显示16×16点阵的汉字，可以显示2000个左右。数据存储器与各个显示模块共用i2c总线，依靠各自的地址区分究竟是存储器还是显示模块。

     小键盘外接4个限流电阻直接接到cpu的口线上，对键盘采用4×4扫描方式。

     控制模块与计算机的连接使用rs232串行口，用一片max202做电平转换。

     此外控制模块还带有一个光强度传感器，其作用是调节显示屏的亮度。由于白天和夜晚的环境光强差异很大，白天觉得合适的亮芳到了晚上可能会很刺眠，因此根据外界的光强使用这个传感器自动调节显示屏的度。这里使用的是ti公司的tls235光频转换元件。

     每个显示模块要驱动一块16×16的led阵列，由于单片机的口线数量少，使用静态显示是不可能的，这里使用了动态扫描显