基于单片机的LED显示系统

杜永博 樊跃新 王文博 段欣宇

摘要：本系统以STC15F2K60S2系列单片机作为中心控制器，LED显示屏可以显示时刻，日期及温度。选择WIFI模块、USB存储模块为此次PC机与单片机的通信方式，选用Lab VIEW为上位机软件。本设计在显示文字的基础上增添温度、时间显示功能。可应用于广告宣传，公共场所信息提示等领域，具有操作简单、可靠性高、可随时更改显示内容等优点，具有广阔前景。

关键词：单片机；LED显示屏；LabVIEW；WIFI通讯

伴随互联网的日新月异。在这数字化信息时代里，人们对显示设备创新的关注度大大提升。纵览科技成长过程，技术的不断进步，最终LED显示屏凭借亮度高、寿命长、视角大、节能环保、屏幕可大可小、容易与计算机接口、 安装简易等优异性能脱颖而出。 其在LED 指示灯、LED 显示屏、照相机闪光灯和手机键盘以及LCD背光源等领域被广泛应用，其自身特点使它在显示屏产业占有一定的市场。

1 系统整体设计

该系统工作方式为上、下位机共同合作完成。其原理结构设计如图1所示。上机位选用PC机，下位机选用STC15F2K60S2系列单片机为核心控制部件。根据不同需求下位机可以时钟控制器、温度传感器来用于实时信息收集。上、下位机之间采用RS232转RS485来实现相互通信。可以满足远距离数据通信，且可靠性较高。

此次设计选用户外双基色显示屏为本系统LED显示屏，屏幕尺寸为两块16*16的点阵拼接而成。此显示屏是基于具有超高处理速度，超低功耗，稳定性能的STC15F2K60S2单片机为主要控制元件，采用的动态扫描方式是行扫描列驱动，所用芯片分别为74HC154和DS12887芯片。使用低功耗、外围接口简单、精度高、工作稳定的DS12887芯片，来实时显示时间及日期。同时使用超小体积，超高精度，良好抗干扰能力、可精确传感温度的DS18B20温度传感器，显示温度。

2 PC 机与单片机的通信方式

PC机的串口是RS232J接口标准，而单片机的串口则为TTL电平，可见二者的逻辑状态完全不同，因此实现PC机与单片机间数据传递和控制沟通是极为重要的。通常实验室里大部分单片机与PC机均采用串口通讯，本设计针对于用户设计，串口通讯对于用户体验的友好度略低，因此本系统采用无需连线的WIFI通讯和轻巧便利的USB 通讯。

2.1 WIFI通信

本设计采用超低功耗的nRF24LE1无线模块，STC15F2K60S2单片机通过RS232接口与WIFI转串口模块串口实现通讯的硬件接口电路.PC机发送数据信号，通过PC机的无线网卡发送WIFI信号，nRF24LE1模块接收该信号并将此信号转成串口信号，通过单片机RS232接口传给单片机，单片机接收到数据作相应处理后沿反过程传回到PC机。

2.2 USB 存储模块

本系统为方便用户选用了支持低功耗模式的CH375 USB存储模块。用户使用时无需编写复杂的USB驱动程序，首先仅需将PC机中所需的数据保存在U盘里，其次在控制板上插上该U盘，便可以将想传送的数据发送到单片机上。CH375模块易开发与实现，可非常便捷的使数据传输系统由RS232总线转到USB总线，同时USB集各种优越性能于一身这必将使此类接口电路在数据传输中得到更广泛的应用。

3 上位机整体设计

本系统选用Lab VIEW作为上位机软件。Lab VIEW凭借其宏大的信息收集功能、清晰明了的独特图形化编辑语言、完整的整体成为了此次设计上位机系统首选的因素，并在编程研发期间解决了大量耗时的弊端，从而很大程度提高了工作效率。我们在此基础上进行汉字字模的提取，初始化Lab VIEW串口进行数据发送和接收。最终可以完成上位机控制单片机，到单片机控制显示屏的目的。

4 结语

在这个顯示系统飞速成长的时代，琳琅满目的设计让用户不知从何挑选起。于是本文以服务用户为前提设计了一款具备文字显示功能外还可以实现实时显示时间、日期、温度等功能的LED显示屏。本文详细介绍了此设计的上、下位机组成结构，行扫描列驱动、时钟系统的芯片选用，以及PC 机与单片机的WIFI、USB通信方式和上位机软件Lab VIEW的选用。本系统为用户提供了人性化的操作环境，同时可应用于广告宣传，公共场所信息提示和基本文字显示等领域。具有操作简单，高可靠性，可随时更改显示内容等优点，前景广阔。

参考文献：

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