基于单片机的LED数字大屏幕显示系统

　　1 引言

　　LED显示屏是八十年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体，应用越来越广泛。ATMEGA16L单片机是一款基于AVRRISC的、低功耗CMOS8位单片机，具有16K字节的自编程FLASH,512字节的EEPROM,1K字节的SRAM,通过AVR单片机来控制LED的显示，结构简单，应用灵活，并且易于扩展。

　　2 系统设计原理

　　2.1 编码设计

　　编码设计有两个过程：字库提取以及字模编码转换。字库的提取涉及到的两个字库文件，一个为ASC16,专门存放ASCII编码;另一个为HZK16,专门存放汉字字库编码。要提取字库，首先要对它进行初始化，即打开字库。然后根据一个字符提取它相应的编码。首先取出字符的内码后(注意区分单字节和双字节的内码)，接着通过内码得到该字符对应的字模的编码在ASCII或HZK16内的偏移量，最后就可以根据这个地址在文件中的偏移位置找到相应的字模编码，我们可以通过这个公式来计算：

　　在ASCII中，偏移量=(内码的低地址)*16,

　　在HZK16中，偏移量=((内码的高地址-161)*94+(内码的低地址-161))*32。

　　此时得到的字模编码不是最终所要的编码(单字节数据如英文是按8*16点阵来显示，而双字节数据时如汉字是按16*16点阵来显示的)。这里统一使用8*16点阵，这就需要对其转换。下图左表格表示的是汉字编码在字库内存放顺序，右表格表示的是经过转换过后的编码存放顺序。编码转换过程如图1所示：

　　2.2 矩阵转换移位算法

　　矩阵转换移位算法目的就是如何把这些原始的数据转换成串行的数据，以便把数据正确的输入到74HC595。原始的数据必须要对其转换。下面为它的算法实现。

　　2.3 上位机和下位机的通信

　　上位机和下位机的通信主要是通过RS232接口进行的，对于上位机的数据传输的速率为9600bps。为了便于数据的传输和接收，可以给要传输数据的前后加上标志位。如果数据发送量大，在发送数据时还可采用线程的方式来发送。而下位机接收数据则可采用单片机内全双工的通用异步收发器(UART)来进行。

　　UART有中断和查询两种工作方式，UART初始化需要设置相关几个控制寄存器，我们可以把UART几个控制寄存器的初始化情况表示出来：

　　UCR=0x00设置波特率时要先关闭UARTUBRR=0x33设置波特率为9600bpsUCR=0xD8打开串口：

　　8位数据UART如何接收和发送数据通过数据寄存器UDR完成。UDR虽然只有一个地址，但是在物理上分离了二个寄存器，一个用于发送，一个用于接收。对于数据的接收和发送采用中断的方式，其中断向量为12,即是interrupthandleruart0_rx_isr:12。接收和发送方式如下：