摘 要： 本文给出无线通信LED显示屏的硬件设计，着 重介绍了LED点阵显示屏的驱动电路和无线 收发模块电路。
关键词： LED 显示屏；无线通信
引言
LED以其发光效率高、动态显示效果好、故障率
低、能耗少、使用寿命长、显示内容多样、显示方式丰
富、组态灵活、视觉效果好以及对室外环境适应性强
等优点，已经广泛应用在短小新闻报道、气象信息显
示以及车站、码头、机场、银行、体育馆、宾馆和大型
LED显示技术已经很成熟，但由于其显示和更新
信息往往采用和微机连接通信，故其应用范围受到了
限制。本系统采用无线通信更新信息，在室外和信息
更新频繁的场合有其显著的优点。无线数据通信方式
有许多种，常用的有红外数据通信、电力载波数据通
信、高频无线电数据通信。但是由于红外数据通信的
方向性和抗干扰性能力差，电力载波数据通信的抗干
扰能力也很差，所以相对来说，高频无线电数据通信
就是比较好的选择，在高频段，频率大于300MHz以上
时，干扰电波很少。
本系统框图如图1所示，电路由发射机电路(包括 串口电平转换电路、发射模块电路、 发射机电源电路)、接收机电路(包括 接收模块电路、模块电源电路、隔离 放大电路)、单片机系统电路、以及 显示驱动电路等几大模块组成。 该显示屏可显示8个点阵汉字， 硬件电路设计是该系统的核心，下面 详细介绍几个关键模块电路。
LED点阵显示屏的驱动控制电路
对于LED点阵显示屏来说，由于 有成百上千个独立的发光点需要驱 动，驱动电路的好坏，直接影响到整 个显示屏的显示效果，也影响到显示 屏的寿命。经比较，我们采用数据串 行传输方式，见图2。
一个行地址由4/16译码器译码 后输入到一个射极跟随器,当输出为 低电平时该行的发光二极管处于有效 状态，同时使用一条数组传送指令将列数据传送过来就完成了一行的显示。也就是说，当16行中的某一三
极管的基极加低电平时(平时是高电平)，这个三极管
就处于要导通的状态。那么在128列中，哪一列是低电
平，哪一列的LED发光二极管就导通发光,这样就完
成了一行的显示。但是有可能某一列的128个点都发
光，那么对于这一列的驱动三极管来说，是很大的负
担。所以，这个三极管的最大承受电流和最大耗散功
率必须大于这个最大值，否则会使三极管烧坏。这里
选用达林顿三极管TIP127，该管子的最大承受电流为 5A，对于这个电路来说是很合适的，即使电路发生了
静态现象，也不会使三极管损坏。
显示亮度的控制是通过改变LED发光与不发光时 间的比值来实现的。利用人眼的视觉惰性，用脉宽调 制方法即周期性改变光脉冲宽度(即占空比)来实现灰
度控制。通过改变LED发光与不发光时间的比值，就
可以改变LED对于人视觉的亮度。由于脉宽调制更适
合于数字控制，所以在普遍采用单片微机来提供LED 显示内容的今天，几乎所有的LED屏都是采用脉宽调
制来控制亮度等级的。
单片机控制电路
单片机作为整个电子显示板的控制、驱动、接收发 送数据、和整个电路协调的中央处理单元，担负着重 要的任务。
该系统单片机部分为最常用的单片机最小系统， 主要由复位电路(开机复位和按键复位两种结合方式)、晶体振荡电路(12MHz)、存储器扩展电路(扩展为 32KB)构成。如图3，输出数据用P1端口，而P0、P2 端口主要用来扩展外部数据存储器。P3口使用了RXD 端和INT1端。单片机的通信方式为串行异步通信方
式，接收来自计算机发送的信号，比特率为2400bit/s。
发射和接收模块
发射模块
DF数据发射模块(图4)的工作频率为315MHz，采
用声表谐振器SAW稳频，频率稳定度极高，当环境温
度在-25~+85度之间变化时，频漂仅为3ppm/度。DF 发射模块未设编码集成电路，而增加了一个数据调制
三极管Q1,这种结构使得它可以方便地和其它固定编
码电路、滚动码电路及单片机接口，而不必考虑编码
电路的工作电压和输出幅度信号值的大小。DF数据模
块具有较宽的工作电压范围3~12V，当电压变化时发
射频率基本不变,和发射模块配套的接收模块无需任何
调整就能稳定地接收。当发射电压为3V时，空旷地传
输距离约20~50米，发射功率较小，当电压5V时约 100~200米，当电压9V时约300~500米，当发射电压
为12V时为最佳工作电压，具有较好的发射效果，发
射电流约60毫安，空旷地传输距离700~800米，发射
功率约500毫瓦。当电压大于l2V时功耗增大，有效发
射功率不再明显提高。这套模块的特点是发射功率比
较大，传输距离比较远，比较适合恶劣条件下进行通
讯。
DF数据模块采用ASK方式调制以降低功耗。当数
据信号停止时，发射电流降为零，数据信号与DF发射
模块输入端可以用电阻或者直接连接而不能用电容耦
合，否则DF发射模块将不能正常工作。数据电平应接
近DF数据模块的实际工作电压，以获得较高的调制效
果。
接收模块
超外差接收模块(图5)采用高性能无线遥控及数传 专用集成电路RX3310A，并且采用316.8MHz声表谐 振器，工作稳定可靠，适合比较恶劣的环境下全天候 工作。超外差接收机对天线的阻抗匹配要求较高，要 求外接天线的阻抗必须是50欧姆，否则对接收灵敏度 有很大的影响，所以如果用1/4波长的普通导线时应为 23厘米最佳，要尽可能减少天线根部到发射模块天线 焊接处的引线长度，如果无法减小，可以用特性阻抗 50欧姆的射频同轴电缆连接。
系统抗干扰设计
为了防止一些干扰信号影响显示板的显示，制作 了一个专门识别密码的电路。即在每次发送数据之前， 先发送一段密码数据，用以通知接收密码电路，将数 据传输通道打开，让单片机接收数据，而工作时的干 扰信号由于密码电路的验证不符，密码电路将单片机 的接收数据端关闭。
为了防止尖峰等随机干扰引起系统“飞程序”，显示系统设计了看门狗
电路。此电路由一单
稳态电路 CC4098实
现，将它设计成脉冲
漏失检查电路，电路
按再触发方式连接。
程序执行时，每隔时
间，单片机从P1.6角
发出一个负脉冲，适
当调节阻容参数使单
稳输出脉宽 t w 在 Dt~D2t之间。系统正
常运行时，P1.6脉冲
无丢失现象且tw>Dt，但当系统受到干扰乱跳时，P1.6 就有漏失，这时就强制系统复位，以免系统损坏。
防止从电源系统引入干扰，可采取交流稳压器保 证供电的稳定性，防止电源的过压和欠压。使用隔离 变压器滤掉高频噪声，低通滤波器滤掉工频干扰。
采用开关电源并提供足够的功率余量，主机部分 使用单独的稳压电路，必要时输入、输出供电分别采 用DC-DC模块隔离，以避免各个部分相互干扰。
对容易产生干扰和被干扰的部件使用金属盒进行 屏蔽以使干扰电磁波短路接地。
结语
该显示屏已经在实际中应用，工作稳定可靠。该系 统的应用，有效的解决了室外LED显示屏信息频繁更 新困难的问题。