LED書寫屏控制器論文

LED書寫屏控制器論文主君的太陽Soo摘要：由于普通LED點(diǎn)陣顯示屏動(dòng)態(tài)顯示通常采取硬件掃描驅(qū)動(dòng)，這在一些需要特殊顯示的場所顯得不夠靈敏。文中提出了一種利用PC機(jī)和單片機(jī)的通訊來實(shí)現(xiàn)顯示屏靈敏的動(dòng)態(tài)顯示和遠(yuǎn)程監(jiān)控的設(shè)計(jì)方法，同時(shí)該方法還能夠?qū)@示內(nèi)容在PC機(jī)上進(jìn)行預(yù)覽。本文關(guān)鍵詞語：LED；動(dòng)態(tài)顯示；遠(yuǎn)程控制；顯示預(yù)覽1引言LED點(diǎn)陣顯示屏是集微技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)于一體的大型顯示屏系統(tǒng)。它以其色彩鮮艷，動(dòng)態(tài)范圍廣，亮度高，壽命長，工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)而成為諸多顯示媒體以及作業(yè)顯示的理想選擇。同時(shí)可以廣泛應(yīng)用到事、車站、賓館、體育、新聞、金融、證券、廣告以及交通運(yùn)輸?shù)群芏嘈袠I(yè)。當(dāng)前大多數(shù)的LED點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)自帶字庫。其顯示和動(dòng)態(tài)效果〔重要是顯示內(nèi)容的滾動(dòng)〕的實(shí)現(xiàn)重要依靠硬件掃描驅(qū)動(dòng)，該方法固然比較方便，但顯示只能根據(jù)預(yù)先的設(shè)計(jì)進(jìn)行。而實(shí)際上經(jīng)常會(huì)碰到一些特殊要求的動(dòng)態(tài)顯示，比方電梯運(yùn)行中指導(dǎo)箭頭的上下移動(dòng)、某些智能儀表幅值的條形顯示、廣告中廠家的商標(biāo)顯示等。這時(shí)一般的顯示系統(tǒng)就很難到達(dá)要求。另外，由于遭到存儲(chǔ)器自己的局限，其特殊字符或圖案也往往難以顯示，同時(shí)顯示內(nèi)容也不能隨意更改。本文提出一種利用PC機(jī)和單片機(jī)控制的LED顯示系統(tǒng)通訊方法。該方法能夠?qū)︼@示內(nèi)容〔包含漢字和特殊圖符〕進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)諸如閃動(dòng)、滾動(dòng)、打字等多種動(dòng)態(tài)顯示效果。該方法同時(shí)還能夠調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)顯示的速度，同時(shí)用戶可以以在PC機(jī)上進(jìn)行顯示效果的預(yù)覽，顯示內(nèi)容亦能夠即時(shí)修改。另外，通過標(biāo)準(zhǔn)的RS232／485轉(zhuǎn)換模塊還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)顯示系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)重要的硬件設(shè)計(jì)是下位機(jī)單片機(jī)的顯示控制部分。而上位機(jī)〔PC機(jī)〕與單片機(jī)顯示控制部分的接口為標(biāo)準(zhǔn)RS232通訊方式。若需實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，只需增長RS232／485轉(zhuǎn)換模塊即可，該部分已有成熟的電路設(shè)計(jì)，故不再具體敘述。詳細(xì)的LED顯示屏控制電路如此圖1所示。整個(gè)電路由單片機(jī)89C52、點(diǎn)陣存儲(chǔ)器6264、列驅(qū)動(dòng)電路ULN2803、行驅(qū)動(dòng)電路TIP122、移位存放器4094及附屬電路構(gòu)成。該電路所設(shè)計(jì)的屏可顯示10個(gè)漢字，需要40個(gè)8×8LED點(diǎn)陣模塊，可構(gòu)成16×160的矩形點(diǎn)陣。由于AT89C52僅有8k存儲(chǔ)空間，而顯示的內(nèi)容由PC機(jī)控制，因而不可能預(yù)先把需要顯示的內(nèi)容做成點(diǎn)陣存在單片機(jī)中，而只能由PC機(jī)即時(shí)地把所需顯示的點(diǎn)陣傳給單片機(jī)并存入緩沖區(qū)6264。該電路的顯示采取逐行掃描方式。工作時(shí)，由單片機(jī)從緩沖區(qū)取出第一行需要顯示的20字節(jié)點(diǎn)陣，再由列點(diǎn)陣輸入端P1．2口按位依次串行輸入至列移位存放器，其輸入的順序與顯示內(nèi)容的順序相反。然后置行點(diǎn)陣選通端P1．3為1，即置行移位存放器的D為高電平，STR使能〔所有4094的OE引腳接＋5V電平〕，進(jìn)而使列移位存放器中的同時(shí)并行輸出以選通該行。經(jīng)延時(shí)一段時(shí)間后再進(jìn)行下一行點(diǎn)陣的顯示。需要留意的是，每次只能選通一行，即要通過不斷的逐行掃描來實(shí)現(xiàn)漢字或字符的顯示。3顯示與控制的設(shè)計(jì)在筆者設(shè)計(jì)的PC機(jī)控制多單片機(jī)顯示系統(tǒng)中，用PC機(jī)實(shí)現(xiàn)的重要功能包含單片機(jī)顯示子系統(tǒng)的選擇，顯示方式選擇〔包含靜態(tài)、閃動(dòng)、滾動(dòng)、打字等〕，滾動(dòng)方向選擇〔包含上下滾動(dòng)和左右滾動(dòng)〕，動(dòng)態(tài)顯示速度調(diào)節(jié)〔即文字閃動(dòng)頻率、滾動(dòng)速度、打字顯示速度等〕，顯示內(nèi)容輸入及顯示預(yù)覽等。單片機(jī)一般通過RS232／485串行接收PC機(jī)發(fā)出的顯示指采取器中止方式進(jìn)行行掃描，每次中止顯示一行，中止時(shí)間為1．25ms，這樣整屏的刷新率為50Hz，因此無閃爍感。實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示速度調(diào)節(jié)的方法通常是改變器的中止時(shí)間，但是當(dāng)顯示速度很慢的時(shí)候，該方法容易使整屏的刷新率降低，進(jìn)而使顯示內(nèi)容出現(xiàn)閃爍。因而，本設(shè)計(jì)采取一種“軟〞方法，即在程序中命名一變量作為“軟器〞，以用來設(shè)定兩次動(dòng)態(tài)顯示的時(shí)間間隔。在對(duì)中止調(diào)用計(jì)數(shù)時(shí)，假如調(diào)用次數(shù)到達(dá)設(shè)定值，則改變顯示內(nèi)容。為保證能夠正常顯示，“軟器〞的設(shè)定值必需大于整屏顯示周期。由于顯示屏每行顯示1．25ms，整屏顯示周期為20ms，考慮到余量的情況，可將軟器的設(shè)定值定在大于30ms。如此循環(huán)計(jì)數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示?！败浧鳕暤脑O(shè)定值能夠通過上位機(jī)PC機(jī)來改變，這樣既可實(shí)現(xiàn)LED動(dòng)態(tài)顯示的速度調(diào)節(jié)，又可堅(jiān)持顯示內(nèi)容的流暢和無閃爍感。3．1單片機(jī)動(dòng)態(tài)顯示控制以上提到的靜態(tài)、閃動(dòng)、滾動(dòng)和打字等4種顯示方式，實(shí)際上是單片機(jī)中止程序進(jìn)行行掃描處理的不同方法。下面將分別說明怎樣實(shí)現(xiàn)這4種顯示方式。靜態(tài)顯示只需在中止處理程序中從顯示緩沖區(qū)調(diào)入相應(yīng)的一行顯示，然后選中該行即可實(shí)現(xiàn)該行的顯示，如此循環(huán)，便可顯示整個(gè)內(nèi)容。閃動(dòng)顯示與此類似，不同的是要間隔一個(gè)“軟器〞的時(shí)間，在行掃描時(shí)，行移位存放器的D端打入的全為0，可使得整屏不顯示，以確保黑屏?xí)r間與顯示時(shí)間相等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)漢字或圖符的閃動(dòng)顯示。滾動(dòng)顯示要求需要顯示的內(nèi)容每隔一間向指定方向〔這里以從右向左為例〕移動(dòng)一列，這樣顯示屏能夠顯示更多的內(nèi)容。為此，需要鄙人次移動(dòng)顯示之前對(duì)顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容進(jìn)行更改，進(jìn)而完成相應(yīng)點(diǎn)陣的移位作。詳細(xì)作方法是：設(shè)置一個(gè)顯示緩沖區(qū)〔如此圖2所示〕，該區(qū)應(yīng)包含兩部分：一部分用來保存當(dāng)下LED顯示屏上顯示的10個(gè)漢字點(diǎn)陣；另一部分為點(diǎn)陣預(yù)裝載區(qū)，用來保存即將進(jìn)入LED顯示屏的1個(gè)漢字的點(diǎn)陣。滾動(dòng)指針始終指向顯示屏的最右邊原點(diǎn)。當(dāng)滾動(dòng)指針移動(dòng)到需要顯示的點(diǎn)陣存儲(chǔ)區(qū)的第1個(gè)漢字的首地址時(shí)，顯示緩沖區(qū)LED顯示區(qū)為空白，而預(yù)裝載區(qū)已保存了第1個(gè)待顯示漢字的點(diǎn)陣。當(dāng)需要滾動(dòng)顯示時(shí)，則可在接下來的掃描周期的每個(gè)行掃描中止處理程序中，將對(duì)顯示緩沖區(qū)的相應(yīng)行點(diǎn)陣左移一位，同時(shí)更改顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容。〔需要留意的是，要確保該作能在1．25ms的中止時(shí)間內(nèi)完成。這里89C52采取22MHz晶振，實(shí)驗(yàn)證明能夠?qū)崿F(xiàn)該作〕。這樣，在一個(gè)掃描周期后，整個(gè)漢字將左移一列，而顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容也同時(shí)更改。由于預(yù)裝載區(qū)保存了1個(gè)漢字點(diǎn)陣，即16×16點(diǎn)陣，所以當(dāng)下顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容只能移動(dòng)16列。當(dāng)下一個(gè)滾動(dòng)到來時(shí)，滾動(dòng)指針將移動(dòng)到點(diǎn)陣存儲(chǔ)區(qū)的下一個(gè)漢字的首地址，并在預(yù)裝載區(qū)存入該漢字的點(diǎn)陣。然后反復(fù)履行上述作便可實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)顯示。特殊字符或圖形的顯示與此類似，這里不再贅述。打字顯示要求漢字在顯示屏上按從左到右的順序一個(gè)個(gè)的出現(xiàn)，好像打字的效果。設(shè)計(jì)時(shí)可采取如下方法：首先將LED顯示屏對(duì)應(yīng)的顯示緩沖區(qū)全部清零，即LED顯示空白，然后每間隔一個(gè)“軟器〞設(shè)定的動(dòng)態(tài)顯示時(shí)間，顯示緩沖區(qū)依次參加一個(gè)漢字點(diǎn)陣并進(jìn)行掃描顯示，這樣就可到達(dá)打字顯示的效果。3．2PC機(jī)控制程序a．通訊功能的實(shí)現(xiàn)在Windows環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)PC與單片機(jī)的通訊可利用Windows的通訊API函數(shù)或者利用VC＋＋〔或其它語言〕的標(biāo)準(zhǔn)通訊函數(shù)＿inp、＿outp來實(shí)現(xiàn)。但上述兩種方法比較繁瑣，而采取ActiveX控件MSComm32來實(shí)現(xiàn)則非常方便。該控件用的方式簡化了對(duì)串口作的編程，并可設(shè)置串行通信的發(fā)送和接收，還可對(duì)串口狀況及串口通信的信息格式和協(xié)議進(jìn)行設(shè)置。其初始化程序如下：一般情況下，PC要與多個(gè)單片機(jī)89C51系統(tǒng)進(jìn)行主從式通訊，為了區(qū)分各單片機(jī)系統(tǒng)，能夠使89C51采取串口工作方式3，即11位異步接收／發(fā)送方式，該方式的有效為9位，其中第9位為地址／信息的標(biāo)記位，其作用是使從機(jī)據(jù)此判定發(fā)送的能否為地址，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多機(jī)作。但如今由于采取的是MSCOMM控件來實(shí)現(xiàn)PC機(jī)和單片機(jī)之間的通訊，這是一種標(biāo)準(zhǔn)的10位串口通信方式，即8位標(biāo)準(zhǔn)位和該的起始位、停止位各1位。因而二者格式不相符，故很難利用上述方案。因而可考慮將單片機(jī)串口設(shè)為工作方式1，即改為10位異步接收／發(fā)送方式來解決，其通訊流程如下：首先發(fā)通信開始標(biāo)記，接著發(fā)送需要作的單片機(jī)系統(tǒng)地址，然后發(fā)送顯示工作命令字，該命令包含2個(gè)字節(jié)，前一字節(jié)用于設(shè)定顯示方式和滾動(dòng)方向，后一字節(jié)則用于設(shè)定顯示速度。再往下是傳送顯示內(nèi)容的點(diǎn)陣，最后對(duì)進(jìn)行校驗(yàn)。該通訊規(guī)約非常簡便，能夠較好的解決上述問題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與多單片機(jī)之間的主從式通訊及對(duì)顯示的控制。需要留意的是，當(dāng)顯示內(nèi)容需要改變時(shí)，為了避免在單片機(jī)串行中止接收時(shí)，顯示屏出現(xiàn)亂，應(yīng)使顯示屏?xí)翰伙@示〔處于“黑屏〞狀況〕，直到接收完全，串行中止處理結(jié)束時(shí)再顯示。漢字字模的提取非常關(guān)鍵，本文的字模取自UCDOS下的字庫文件HZK16。關(guān)于這方面的介紹較多，文獻(xiàn)〔2〕給出了較為詳細(xì)的在VC下提取漢字字模的方案，這里不再贅述。對(duì)于特殊字符或圖形點(diǎn)陣的提取，簡便的方法能夠先做一個(gè)BMP文件，然后用一些取模軟件〔如字模提取v2．1〕來獲得。為了顯示方便，點(diǎn)陣的格式應(yīng)為n×〔16×8〕，不足要求的則應(yīng)以0補(bǔ)充。b．動(dòng)態(tài)效果模仿顯示為了方便調(diào)節(jié)LED的顯示效果，筆者在PC機(jī)的控制界面上設(shè)計(jì)了LED顯示屏的模仿顯示，它同實(shí)際的顯示效果完全一樣。用戶能夠設(shè)定顯示的形式，并調(diào)節(jié)顯示速度，然后在界面上對(duì)顯示效果進(jìn)行預(yù)覽，同時(shí)還能夠隨時(shí)修改和設(shè)定參數(shù)，因此特別方便簡捷。為此，可先在界面上描繪出虛擬的LED顯示屏，由于實(shí)際的顯示屏為160×16點(diǎn)陣，故須在界面上設(shè)定一樣的區(qū)域。實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示效果的方法和以上幾種基本類似，這里以滾動(dòng)顯示為例作一說明。對(duì)于需要滾動(dòng)的文字，能夠?qū)⑵湓O(shè)置為位圖格式，暫存于內(nèi)存中，然后利用VC的位圖拷貝函數(shù)BitBlt將位圖復(fù)制到顯示位置。對(duì)于特殊字符或圖形，則能夠直接利用BitBlt函數(shù)調(diào)用到顯示位置。然后在類CLEDDlg的OnTimer函數(shù)中調(diào)用該函數(shù)，以實(shí)現(xiàn)文字的滾動(dòng)顯示。另外，可以以通過設(shè)定不同的響應(yīng)時(shí)間間隔來改變文字的滾動(dòng)速度。漢字顯示屏廣泛應(yīng)用與報(bào)站器，廣告屏等。本文介紹一種實(shí)用的漢字顯示屏的，考慮到電路元件的易購性，沒有使用8*8的點(diǎn)陣發(fā)光管模塊，而是直接使用了256個(gè)高量度發(fā)光管，構(gòu)成了16行16列的發(fā)光點(diǎn)陣。同時(shí)為了降低難度，僅作了一個(gè)字的流顯示，實(shí)際使用時(shí)可根據(jù)這個(gè)原理自行擴(kuò)大顯示的字?jǐn)?shù)。1漢字顯示的原理：我們以UCDOS中文宋體字庫為例，每一個(gè)字由16行16列的點(diǎn)陣構(gòu)成顯示。即國標(biāo)漢字庫中的每一個(gè)字均由256點(diǎn)陣來表示。我們能夠把每一個(gè)點(diǎn)理解為一個(gè)像素，而把每一個(gè)字的字形理解為一幅圖像。事實(shí)上這個(gè)漢字屏不僅能夠顯示漢字，可以以顯示在256像素范圍內(nèi)的任何圖形。用8位的AT89C51單片機(jī)控制，由于單片機(jī)的總線為8位，一個(gè)字需要拆分為2個(gè)部分。軟件翻開后輸入漢字，點(diǎn)“檢取〞，十六進(jìn)制的漢字代即可自動(dòng)生成，把我們所需要的豎排復(fù)制到我們的程序中即可。我們把行列總線接在單片機(jī)的i0口，然后把上面分析到的掃描代送入總線，就能夠得到顯示的漢字了。在這個(gè)例子里，由于一共用到16行，16列，假如將其全部接入89c51單片機(jī)，一共使用32條io口，這樣造成了io的耗盡，系統(tǒng)也再無擴(kuò)大的余地。實(shí)際應(yīng)用中我們使用4-16線譯器74ls154來完成列方向的顯示。而行方向16條線則接在p0口和p2口。程序清單：ORG00HLOOP:MOVA,#0FFH；開機(jī)初始化，去除畫面MOVP0,A；去除P0口ANLP2,#00；去除P2口MOVR2,#200D100MS:MOVR3,#250；延時(shí)100毫秒DJNZR3,$DJNZR2,D100MSMOV20H,#00H；取指針的初值l100:MOVR1,#100；每個(gè)字的停留時(shí)間L16:MOVR6,#16；每個(gè)字16個(gè)MOVR4,#00H；掃描指針清零MOVR0,20H；取指針存入R0L3:MOVA,R4；掃描指針存入AMOVP1,A；掃描輸出INCR4；掃描指針加1，掃描下一個(gè)MOVA,R0；取指針存入AMOVDPTR,#TABLE；取表的上半部分的代MOVCA,@A+DPTRMOVP0,A；輸出到P0INCR0；取指針加1，取下一個(gè)。MOVA,R0MOVDPTR,#TABLE；取表下半部份的代MOVCA,@A+DPTRMOVP2,A；輸出到P2口INCR0MOVR3,#02；掃描1毫秒DELAY2:MOVR5,#248；DJNZR5,$DJNZR3,DELAY2MOVA,#00H；去除屏幕MOVP0,AANLP2,#00HDJNZR6,L3；一個(gè)字16個(gè)能否完成？DJNZR1,L16；每個(gè)字的停留時(shí)間能否到了？MOV20H,R0；取指針存入20HCJNER0,#0FFH,L100；8個(gè)字256個(gè)能否完成？JMPLOOP；反復(fù)循環(huán)TABLE:；漢字“倚〞的代db01H,00H,02H,00H,04H,00H,1FH,0FFHdb0E2H,00H,22H,00H,22H,0FCH,26H,88Hdb2AH,88H,0F2H,88H,2AH,0FAH,26H,01Hdb63H,0FEH,26H,00H,02H,00H,00H,00H；下面分別輸入天，一，出，寶，，屠，龍，的代，略。end電路中行方向由p0口和p2口完成掃描，由于p0口沒有上拉電阻，因而接一個(gè)4.7k*8的排阻上拉。如沒有排阻，可以用8個(gè)普通的4.7k1/8w電阻。為負(fù)載能力，接16個(gè)2n5551的NPN三極管驅(qū)動(dòng)。列方向則由4—16譯器74LS154完成掃描，它由89C51的P1.0---P1.3控制。同樣，驅(qū)動(dòng)部分則是16個(gè)2N5401的三極管完成的。電路的供電為一片LM780