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1 LED點(diǎn)陣顯示系統簡(jiǎn)介 隨著(zhù)圖形點(diǎn)陣LED顯示模塊在各行各業(yè)的逐步使用，使得人機界面變得越來(lái)越直觀(guān)形象，尤其對于國內大多數需要有漢字和圖形顯示的用戶(hù)來(lái)說(shuō)，顯示界面的友好與否，將直接影響到其產(chǎn)品的形象和市場(chǎng)競爭力。 本文所介紹的點(diǎn)陣LED顯示屏，顯示漢字和各種常見(jiàn)字符等信息，可廣泛應用于各種場(chǎng)所。具有結構簡(jiǎn)單、安裝方便、字型美觀(guān)、圖案清析。采用高性能單片機控 制，性能穩定，可靠性高，具有掉電保護功能，可完全脫機運行，可以顯示約2000個(gè)文字。經(jīng)過(guò)一條RS-232串口線(xiàn)與電腦連接更換信息，操作簡(jiǎn)單，使用方便。 2 LED點(diǎn)陣顯示系統的硬件設計 LED點(diǎn)陣顯示系統由計算機、RS-232通訊電路、控制電路和LED點(diǎn)陣顯示電路構成，結構框圖如圖1所示。 圖1 LED點(diǎn)陣顯示電路構成結構框圖 上位計算機可選擇工業(yè)控制計算機或者普通個(gè)人計算機。單塊條屏由控制電路和驅動(dòng)顯示電路組成�？刂齐娐坟撠熍c上位機通信，可根據通信距離的遠近選用RS- 232或RS-485標準總線(xiàn)接口。本電路采用RS-232接口的3腳（TXD）和5腳（GND），計算機向控制電路發(fā)送漢字或字符內碼；控制電路存儲該 內碼并在字庫中對應漢字或字符點(diǎn)陣，向驅動(dòng)電路發(fā)送行列選通信號；顯示驅動(dòng)電路負責根據行列選通信號，向指定LED發(fā)光器件提供驅動(dòng)電流。 2.1 顯示控制電路 控制部分以單片機89C51為核心，輔以外圍電路，完成串行通信、外部存儲器讀取、行列選通信號輸出等任務(wù)。 為使計算機與控制電路能夠隨時(shí)通信，需要單片機89C51與89C2051與其它器件之間可以通信。當89C2051接收到計算機發(fā)送的數據信號時(shí)，通過(guò) P3.2腳向89C51發(fā)送中斷信號，此時(shí)該腳作為I/O口。而后89C51響應該中斷，并通過(guò)P1口接收來(lái)自89C2051P1口的數據。 在PC 機內部，漢字是以機內碼的形式存儲的，每個(gè)漢字占兩個(gè)字節。單片機89C51將采集來(lái)的數據放到串行E2PROM（24LS32）中，P3.3接SDA和 P3.4接SCL。所以在沒(méi)有與計算機通信的時(shí)候也可以讀取串行E2PROM（24LS32）中存儲的漢字或字符內碼并最終顯示。89C51的串口接收由 E2PROM（24LS32）存儲的漢字內碼，并將其換算成漢字首地址，從4Mbit的EPROM(M27C4001、并行口)的字庫中提取相應的漢字 (一組32字節的數據)，對應于顯示屏排列好存貯到片外RAM（CY6264，64Kbit）中，重復上述過(guò)程將所有的漢字都提取出并排列存儲好，最后由 89C51將RAM中的數據經(jīng)P1口和P3口輸出給顯示驅動(dòng)電路。 漢字庫的制備與普通程序存儲器的燒錄并無(wú)區別。將漢字庫文件以二進(jìn)制形式打開(kāi)，通過(guò)編程器燒錄到M27C4001中即可。M27C4001的19位地 址和CY6264的13位地址信號分別由P0口（經(jīng)D鎖存器74HC573輸出作為地址線(xiàn)）、P2口、P1口(P1.5～P1.7復用)產(chǎn)生 。串行E2PROM（24LS32）、EPROM(M27C4001)、RAM（CY6264）與單片機的接口如圖2所示。 圖2 單片機控制電路原理框圖 在顯示功能中，有一種是顯示年月日的。如果不與計算機時(shí)間同步，則顯示實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS12887的時(shí)間。我們還可以通過(guò)與計算機通信來(lái)獲得計算機當前時(shí)間。當讀取或寫(xiě)入時(shí)鐘芯片時(shí)間數據時(shí)，單片機89C51通過(guò)AD0～AD7地址數據復用引腳來(lái)選通地址并讀寫(xiě)數據。 2.2 顯示驅動(dòng)部分 LED點(diǎn)陣選用2×4模塊，每4塊排列成一個(gè)16×16的點(diǎn)陣，用于顯示一個(gè)漢字。點(diǎn)陣每一行的所有LED共陽(yáng)極，每一列的所有LED共陰極。系統由單片機控制。 單片機89C51的P0.0～P0.3口（D0～D3）通過(guò)一個(gè)通用邏輯陣列GAL16V8D和三態(tài)收發(fā)器74HC245輸出用于行選通信號(OIA～OID)，P3.0和P3.1經(jīng)74HC245輸出用于列選通信號，如圖3所示。 圖3 行選通信號產(chǎn)生原理圖 行驅動(dòng)部分用兩個(gè)74HC138譯碼，將行選通信號作為兩個(gè)譯碼器地址輸入，可以得到16行的行值信號�？紤]到74HC138的驅動(dòng)能力有限，故LED陽(yáng)極 通過(guò)三極管TIP127與電源相連，可提供2A左右的電流，74HC138輸出引腳僅需要提供幾個(gè)毫安的灌入電流即可控制其通斷。 列輸入驅動(dòng)由八個(gè)8位串行輸入，串行或并行輸出三態(tài)移位寄存器74HC595實(shí)現。該芯片具有串行輸入、并行輸出兩個(gè)獨立的時(shí)鐘信號。輸入數據在串行移位時(shí) 鐘SRCLK上升沿由串行輸入端SER 輸入到芯片內部串行移位寄存器中，同時(shí), SQH端串行輸出；在鎖存時(shí)鐘信號RCLK上升沿到來(lái)時(shí)，芯片將內部串行移位寄存器8位數據并行輸出。正常工作時(shí)，應將復位端SRCLR與使能端RCLK 分別接高電平、低電平。單片機輸出信號直接與串入并出移位寄存器74HC595的鎖存器輸出端連接。列驅動(dòng)電路原理圖如圖4所示。 圖4 列驅動(dòng)電路原理圖 3 軟件系統 程序可以實(shí)現與計算機的通信，可非常方便地任意修改所要顯示的漢字；并使顯示屏可固定、平移地顯示漢字。程序中將數據存儲器分為三個(gè)區：顯示緩沖區，數據存 儲區和接收緩沖區。單片機通過(guò)串口接收PC機傳來(lái)的數據（包括顯示內容，顯示方式和顯示狀態(tài)）暫時(shí)放在接收緩沖區，處理后放入數據存儲區保存，然后 再根據顯示方式從數據存儲區中讀出數據放入顯示緩沖區用于顯示。顯示方式的實(shí)現取決于數據放入顯示緩沖區的順序，左移是從數據存儲區取出一位數放入顯示緩 沖區，上移是每次取出一行數據放到緩沖區，時(shí)間顯示是先把實(shí)時(shí)時(shí)鐘的數據放到顯示緩沖區。顯示時(shí)并不識別顯示緩沖區的數據，只是依次從顯示緩沖區提取數據 向顯示屏發(fā)送并送入相應的鎖存消隱和行值信號，完成掃描。程序功能框圖如圖5所示。 圖5 程序功能框圖 軟件系統采用模塊化結構，包括主程序、顯示子程序和串口中斷服務(wù)程序。主程序為順序結構，完成堆棧、中斷、串口的初始化設置后，循環(huán)調用顯示子程序，以及響 應串行接收或發(fā)送中斷；顯示子程序從顯示緩沖區取出字模，輸出行選通信號至P0口并通過(guò)一個(gè)通用邏輯陣列GAL16V8D輸出，配合列掃描信號，進(jìn)行動(dòng)態(tài) 掃描顯示；中斷服務(wù)程序串口接收PC機發(fā)送的漢字機內碼數據，實(shí)現與計算機實(shí)時(shí)通信。程序各部分的功能，由各個(gè)模塊分別實(shí)現。程序模塊有: 串口初始化模塊、數據輸入模塊、漢字首地址計算模塊、取字模塊、顯示模塊和移動(dòng)模塊。 4 結束語(yǔ) 本文的點(diǎn)陣LED顯示系統以單片機89C51為基礎，加以外圍電路，利用RS-232接口實(shí)現與計算機實(shí)時(shí)通信，可實(shí)現漢字、數字及各種字符的多種方式和速 度的顯示。經(jīng)實(shí)際應用驗證，本條屏作為信息顯示屏，工作穩定，字符清晰，字體美觀(guān)，亮度適中，根據需要可選擇多種顯示字幕效果，并具有分布靈活、擴展方便 等優(yōu)點(diǎn)。 |
