基于AVR單片機的LED顯示屏應用設計

　　系統軟件設計包括上位機軟件的設計、主機板AT-mega32程序設計、顯示子模塊ATmega8程序設計3部分。

　　上位機軟件完成圖像和文字的編輯，通過計算機串行接口把顯示數據傳送到主機板上。主機板接收上位機的數據并通過內部Boot Loader區的程序進行FLASH ROM內顯示數據的自更新。主機板把顯示數據進行分割處理后發送給每個子模塊，并且完成顯示數據的上下、左右滾屏處理。子模塊通過軟件調制脈沖占空比的方法，實現16階灰度圖像顯示。

　　4.1 上位機軟件設計

　　上位機軟件使用VB開發，主要完成圖像的取點、線性補償和點陣數據生成。首先將圖像文件轉換為96×64分辨率、256階色深的單色灰度圖像，由于使用占空比驅動的LED其占空比／亮度為對數特性，所以需加入指數特性調整為線性之后才能交付顯示系統進行顯示。其計算公式為Dout=15×(Din／255)n。n為比例系數，經實際顯示校對后確定為1.35，同時通過該公式完成從256階灰度到16階灰度的轉換。通過MSComm控件實現PC機與主機板的通信。

　　4.2 主機板ATmega32程序設計

　　主機部分軟件主要分為按鍵響應處理，顯示數據分割和分割后的數據發送3部分。其中顯示數據的分割占最主要的地位，同時顯示內容的滾屏移動也包括在這部分中。按鍵響應使用外中斷響應，配合定時器TO進行去抖處理后置位按鍵有效標志，在主程序中檢查該按鍵有效標志并進行響應處理。

　　4.3 顯示子模塊程序設計

　　顯示子模塊的軟件分為數據接收和動態刷新顯示2部分。由于子模塊要實現16階灰度的表現，而且還需要實現足夠高的刷新速率以避免產生閃爍現象，所以對刷新顯示部分的速度要求較高。本設計采用的方案為：全屏(每個子模塊為16行×16點／行)刷新分為16份時間片，每份時間片實現一行的掃描。而每行的時間片又分為15個子時間片，其中灰度為最暗的點點亮0個子時間片，灰度為最亮的點點亮15個時間片，由此實現占空比為0／15～15／15共16個級別的平均電流控制，從而實現16階的灰度顯示。通過：MEGA8片內定時器T2，每個子時間片取得52μs的掃描時間，15個子時間片構成一個單行掃描的時間片(52 μs×15=780μs)，16個單行掃描時間片又構成一次全屏的掃描(780 μs×16=12.48 ms)，則刷新頻率約為80 Hz，在最高亮度下也可以保證不出現行閃的現象。

5 結 語

　　本文提出的基于AVR單片機的LED顯示屏已應用于現場，AVR單片機的看門狗功能使得系統穩定可靠。由于本設計是主從式的解決方案，具有可擴展性，并且采用ISP功能給電路板的調試和系統的維護帶來了很大的方便。實踐證明，本系統可以方便地顯示各種字體的文字信息及16階灰度的圖像，畫面清晰、性能穩定、操作簡便，具有很好的應用價值。