led顯示屏動(dòng)態(tài)顯示和遠(yuǎn)程監(jiān)控的實(shí)現(xiàn) (2)

1、摘要：由于普通LED點(diǎn)陣顯示屏動(dòng)態(tài)顯示通常采用硬件掃描驅(qū)動(dòng)，這在一些需要特殊顯示的場(chǎng)合顯得不夠靈活。文中提出了一種利用PC機(jī)和單片機(jī)的通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示屏靈活的動(dòng)態(tài)顯示和遠(yuǎn)程監(jiān)控的設(shè)計(jì)方法，同時(shí)該方法還可以將顯示內(nèi)容在PC機(jī)上進(jìn)行預(yù)覽。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：LED；動(dòng)態(tài)顯示；遠(yuǎn)程控制；顯示預(yù)覽1引言引言LED點(diǎn)陣電子顯示屏是集微電子技術(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(zhǎng)，工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)而

2、成為眾多顯示媒體以及戶外作業(yè)顯示的理想選擇。同時(shí)也可廣泛應(yīng)用到軍事、車(chē)站、賓館、體育、新聞、金融、證券、廣告以及交通運(yùn)輸?shù)仍S多行業(yè)。目前大多數(shù)的LED點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)自帶字庫(kù)。其顯示和動(dòng)態(tài)效果（主要是顯示內(nèi)容的滾動(dòng)）的實(shí)現(xiàn)主要依靠硬件掃描驅(qū)動(dòng)，該方法雖然比較方便，但顯示只能按照預(yù)先的設(shè)計(jì)進(jìn)行。而實(shí)際上經(jīng)常會(huì)遇到一些特殊要求的動(dòng)態(tài)顯示，比如電梯運(yùn)行中指示箭頭的上下移動(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

3、難達(dá)到要求。另外，由于受到存儲(chǔ)器本身的局限，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。該方法可以對(duì)顯示內(nèi)容（包括漢字和特殊圖符）進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，從而實(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)還可以調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)顯示的速度，同時(shí)用戶也可以在PC機(jī)上進(jìn)行顯示效果的預(yù)覽，顯示內(nèi)容亦可以即時(shí)修改。另外，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的RS232／485轉(zhuǎn)換模塊還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示系統(tǒng)的遠(yuǎn)程

4、控制。2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)主要的硬件設(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，只需增加RS232／485轉(zhuǎn)換模塊即可，該部分已有成熟的電路設(shè)計(jì)，故不再詳細(xì)敘述。具體的LED顯示屏控制電路如圖1所示。整個(gè)電路由單片機(jī)89C52、點(diǎn)陣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6264、列驅(qū)動(dòng)電路ULN2803、行驅(qū)動(dòng)電路TIP122、移位寄存器4094及附屬電路組成。該電路所設(shè)計(jì)的

5、電子屏可顯示10個(gè)漢字，需要40個(gè)88LED點(diǎn)陣模塊，可組成16160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，因此不可能預(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)陣數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)并存入緩沖區(qū)6264。該電路的顯示采用逐行掃描方式。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)陣數(shù)據(jù)，再由列點(diǎn)陣數(shù)據(jù)輸入端P12口按位依次串行輸入至列移位寄存器，其數(shù)據(jù)輸入的順序與顯

6、示內(nèi)容的順序相反。然后置行點(diǎn)陣選通端P13為1，即置行移位寄存器的D為高電平，STR使能（所有4094的OE引腳接＋5V電平），從而使列移位寄存器中的數(shù)據(jù)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)陣數(shù)據(jù)的顯示。需要注意的是，每次只能選通一行數(shù)據(jù)，即要通過(guò)不斷的逐行掃描來(lái)實(shí)現(xiàn)漢字或字符的顯示。3顯示與控制的設(shè)計(jì)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)的主要功能包括單片機(jī)顯示子系統(tǒng)的選擇，顯示方式選

7、擇（包括靜態(tài)、閃動(dòng)、滾動(dòng)、打字等），滾動(dòng)方向選擇（包括上下滾動(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(guò)RS232／485串行接收PC機(jī)發(fā)出的顯示指采用定時(shí)器中斷方式進(jìn)行行掃描，每次中斷顯示一行，定時(shí)中斷時(shí)間為125ms，這樣整屏的刷新率為50Hz，因而無(wú)閃爍感。實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示速度調(diào)節(jié)的方法通常是改變定時(shí)器的中斷時(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

8、率降低，從而使顯示內(nèi)容出現(xiàn)閃爍。因此，本設(shè)計(jì)采用一種“軟定時(shí)”方法，即在程序中命名一變量作為“軟定時(shí)器”，以用來(lái)設(shè)定兩次動(dòng)態(tài)顯示的時(shí)間間隔。在對(duì)定時(shí)中斷調(diào)用計(jì)數(shù)時(shí)，如果調(diào)用次數(shù)達(dá)到設(shè)定值，則改變顯示內(nèi)容。為保證能夠正常顯示，“軟定時(shí)器”的設(shè)定值必須大于整屏顯示周期。由于顯示屏每行顯示125ms，整屏顯示周期為20ms，考慮到余量的情況，可將軟定時(shí)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?！败浂〞r(shí)器”的設(shè)定值可以通過(guò)上位

9、機(jī)PC機(jī)來(lái)改變，這樣既可實(shí)現(xiàn)LED動(dòng)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)，可以使89C51采用串口工作方式3，即11位異步接收／發(fā)送方式，該方式的有效數(shù)據(jù)為9位，其中第9位為地址／數(shù)據(jù)信息的標(biāo)志位，其作用是使從機(jī)據(jù)此判斷發(fā)送的數(shù)據(jù)是否為地址，從而實(shí)現(xiàn)多機(jī)操作。但現(xiàn)在由于采用的是MSCOMM控件來(lái)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)數(shù)據(jù)位和該數(shù)據(jù)的起始位、停

10、止位各1位。因此二者格式不相符，故很難利用上述方案。因此可考慮將單片機(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(lái)解決，其通訊流程如下：首先發(fā)通信開(kāi)始標(biāo)志，接著發(fā)送需要操作的單片機(jī)系統(tǒng)地址，然后發(fā)送顯示工作命令字，該命令包括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)陣數(shù)據(jù)，最后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)。該通訊規(guī)約非常簡(jiǎn)便，能夠較好的解決上述問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與多單片機(jī)之間的主從式通

11、訊及對(duì)顯示的控制。需要注意的是，當(dāng)顯示內(nèi)容需要改變時(shí)，為了避免在單片機(jī)串行中斷接收數(shù)據(jù)時(shí)，顯示屏出現(xiàn)亂碼，應(yīng)使顯示屏?xí)翰伙@示（處于“黑屏”狀態(tài)），直到數(shù)據(jù)接收完全，串行中斷處理結(jié)束時(shí)再顯示。漢字字模的提取非常關(guān)鍵，本文的字模數(shù)據(jù)取自UCDOS下的字庫(kù)文件HZK16。關(guān)于這方面的介紹較多，文獻(xiàn)［2］給出了較為具體的在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)陣數(shù)據(jù)的提取，簡(jiǎn)便的方法可以先做一個(gè)BMP文件，然后用一些取模軟

12、件（如字模提取v21）來(lái)獲得。為了顯示方便，點(diǎn)陣數(shù)據(jù)的格式應(yīng)為n（168），不足要求的則應(yīng)以0數(shù)據(jù)補(bǔ)充。b動(dòng)態(tài)效果模擬顯示為了方便調(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顯示屏的模擬顯示，它同實(shí)際的顯示效果完全一樣。用戶可以設(shè)定顯示的模式，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)還可以隨時(shí)修改和設(shè)定參數(shù)，因而十分方便簡(jiǎn)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16016點(diǎn)陣，故須在界

13、面上設(shè)定相同的區(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(shuō)明。對(duì)于需要滾動(dòng)的文字，可以將其設(shè)置為位圖格式，暫存于內(nèi)存中，然后利用VC提供的位圖拷貝函數(shù)BitBlt將位圖復(fù)制到顯示位置。對(duì)于特殊字符或圖形，則可以直接利用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，也可以通過(guò)設(shè)定不同的響應(yīng)時(shí)間間隔來(lái)改變文字的滾動(dòng)速度。漢字顯示屏廣泛應(yīng)用與汽車(chē)

14、報(bào)站器，廣告屏等。本文介紹一種實(shí)用的漢字顯示屏的制作，考慮到電路元件的易購(gòu)性，沒(méi)有使用88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，組成了16行16列的發(fā)光點(diǎn)陣。同時(shí)為了降低制作難度，僅作了一個(gè)字的輪流顯示，實(shí)際使用時(shí)可根據(jù)這個(gè)原理自行擴(kuò)充顯示的字?jǐn)?shù)。1漢字顯示的原理：我們以UCDOS中文宋體字庫(kù)為例，每一個(gè)字由16行16列的點(diǎn)陣組成顯示。即國(guó)標(biāo)漢字庫(kù)中的每一個(gè)字均由256點(diǎn)陣來(lái)表示。我們可以把每一個(gè)點(diǎn)理解為一個(gè)像素，而把每

15、一個(gè)字的字形理解為一幅圖像。事實(shí)上這個(gè)漢字屏不僅可以顯示漢字，也可以顯示在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。軟件打開(kāi)后輸入漢字，點(diǎn)“檢取”，十六進(jìn)制數(shù)據(jù)的漢字代碼即可自動(dòng)生成，把我們所需要的豎排數(shù)據(jù)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碼送入總線，就可以得到顯示的漢字了。在這個(gè)例子里，由于一共用到16行，16列，如果