基于EDA的LED屏下位机系统设计 (2008年)

为了开发LED信息显示屏系统,对LED单行显示屏下位机系统进行了研究,利用EDA软件PRO-TEUS建立了基于51单片机的硬件电路原理图,同时在KEIL环境下编写了相应的单片机通信和控制程序。经PROTEUS与KEIL的联合仿真和调试,证明了设计的可行性,开发出了包含从上位机接收字符信息并储存在下位机存储器中的串口通信部分和从存储器读出字符信息并显示的显示控制部分的显示屏下位机系统。 ### 基于EDA的LED屏下位机系统设计 #### 一、引言与背景 随着LED技术的发展，特别是亮度提升与能耗降低的技术进步，LED显示屏的应用领域日益广泛。同时，随着计算机技术和EDA（电子设计自动化）技术的发展，越来越多的电子系统设计开始依赖EDA工具。这些工具能够显著提高设计效率和可靠性，减少设计者的劳动强度和设计风险。 #### 二、EDA技术及主要工具软件简介 ##### 1. EDA技术概述 EDA技术是一种以计算机为平台，结合了电子技术、计算机技术和智能化技术最新成果的现代电子设计技术。该技术主要应用于电路设计、模拟仿真、PCB设计等多个方面，极大地提高了电子产品的设计效率。 ##### 2. 主要EDA工具软件介绍 - **Proteus**：Proteus是由英国Labcenter Electronics公司开发的一款EDA工具软件，具备原理图绘制、PCB设计以及电路仿真等功能。它的独特之处在于支持互动的电路仿真，可以直接在基于原理图的虚拟原型上进行编程和调试。 - **Keil μVision2**：Keil μVision2是一款专为51系列兼容单片机设计的集成开发环境，支持汇编、PLM和C语言编程。这款软件界面友好，易于学习和使用，可以与Proteus联合进行调试。 #### 三、LED显示屏下位机系统设计 ##### 1. 系统组成 LED显示屏系统通常由上位机和个人电脑（通常是PC机）以及下位机（通常是单片机或其他类型的微控制器如ARM、CPLD或FPGA）组成。其中，下位机是系统的核心，其性能直接影响整体系统的性能。 ##### 2. 设计方案选择 针对汉字显示的需求，有两种解决方案： - **方案一**：将汉字库的显示码存储在下位机中，上位机仅发送汉字编码，由下位机根据编码查找汉字显示码地址并进行显示。 - **方案二**：汉字编码到显示码的转换由上位机完成，通过串口通信发送显示码，下位机负责存储和控制显示。 考虑到汉字库对单片机来说体积较大且会增加电路复杂度和编程难度，而对上位机而言则较为简单，因此选择了方案二作为最终设计方案。 ##### 3. 硬件结构 - **核心组件**：8051单片机 - **其他组件**： - RS232接口：用于接收上位机传来的汉字显示码。 - RAM存储器：用于存储接收到的汉字显示码。 - 驱动控制阵列：用于控制LED点阵的显示。 - LED显示点阵：用于实际显示汉字信息。 #### 四、关键技术实现 ##### 1. 软件开发 使用Keil μVision2环境编写单片机的通信和控制程序，包括串口通信模块和显示控制模块。通过串口通信模块接收上位机发送的汉字显示码，并将其存储在RAM存储器中；显示控制模块则从RAM中读取显示码并控制LED点阵进行显示。 ##### 2. 仿真验证 利用Proteus和Keil μVision2的联合仿真功能，对硬件电路和软件程序进行验证。确保硬件电路正确无误并且软件程序能够按照预期执行各项功能。 #### 五、结论 本文介绍了如何利用EDA工具（Proteus和Keil μVision2）设计基于51单片机的LED显示屏下位机系统。通过对硬件电路的设计与软件程序的编写，成功实现了从上位机接收字符信息并显示的功能。此设计不仅展示了EDA技术在现代电子设计中的重要作用，也为LED显示屏的实际应用提供了参考。