【正文】 年代在全球迅速發(fā)展起來的新型信息顯示媒體。室外顯示屏：面積一般幾十平方米至幾百平方米，亮度高，可在陽光下工作，具有防風(fēng)、防雨、防水功能。 全彩色顯示屏：紅、綠、藍(lán)三基色， 256 級(jí)灰度的全彩色顯示 屏可以顯示一千六百多萬種顏色。 本文主要研究一種基于 STC12C5A60S2 單片機(jī) 的 LED 點(diǎn)陣屏的控制系統(tǒng)，顯示面板為 單色 32*64 點(diǎn)陣屏 ， 控制卡 上 集成了溫度傳感器和時(shí)鐘模塊，可以獨(dú)立顯示 時(shí)間 和 溫度 。圖文顯示屏可與計(jì)算機(jī)同步顯示漢字、英文文本和圖形；而條幅顯示屏則適用于小容量的字符信息顯示。目前應(yīng)用最廣的是紅色、綠色、黃色。LED display control card。上位機(jī)向下位機(jī)發(fā)送控制命令和需要存儲(chǔ)的漢字 編碼，下位機(jī)接收數(shù)據(jù)并處理上位機(jī)發(fā)送過來的控制命令以及顯示編碼。對(duì)論文的研 究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確的方式標(biāo)明。除文中已近注明引用的內(nèi)容外，論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的成果。本設(shè)計(jì) 采用 Visual Basic 編寫 上位機(jī) ， 上位機(jī)與下位機(jī)采用 RS232 通信標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn) 。 Key words Host puter。利用不同的半導(dǎo)體材料可以制造不同色彩的 LED 像素點(diǎn) [1]。 LED 顯示屏分為圖文顯示屏和條幅顯示屏，均由 LED 矩陣塊組成。 LED 顯示屏的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高氣候耐受性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性 、全色化方向發(fā)展 [4]。雙基色顯示屏：紅和綠雙基色， 256 級(jí)灰度、可以顯示 65536 種顏色。 (3) 、 按使用場(chǎng)合分類 ： 室內(nèi)顯示屏：發(fā)光點(diǎn)較小，一般Φ3mmΦ8mm，顯示面積一般零點(diǎn)幾至十幾平方米。室外屏發(fā)光的基本單元為發(fā)光筒，發(fā)光筒的原理是將一組紅、綠、 藍(lán)發(fā)光二極管封在一個(gè)塑料筒內(nèi)共同發(fā)光增強(qiáng)亮度 [5]。顯示信息無 處 不 在。 按每年 30%的增長(zhǎng)速度 ， LED 顯示屏的市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)不斷的壯大 ，由于 LED 產(chǎn)品具有性能穩(wěn)定、壽命較長(zhǎng)、功耗較小以及價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)，因此在各種實(shí)際應(yīng)用中具有 較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，市場(chǎng)前景十分廣闊。 4 根據(jù)像素顏色的數(shù)目可分為單色、雙基色、三基色等。 圖 88 單色 LED 模塊內(nèi)部電路 LED 點(diǎn)陣顯示器 單塊使用時(shí)，既可代替數(shù)碼管顯示數(shù)字，也可顯示各種中西文字及符號(hào)。靜態(tài)顯示原理簡(jiǎn)單、控制方便，但硬件接線復(fù)雜，在實(shí)際應(yīng)用中一般采用動(dòng)態(tài)顯示方式，動(dòng)態(tài)顯示采用掃描的方式工作，由峰值較大 5 的窄脈沖電壓驅(qū)動(dòng)，從上到下逐次不斷地對(duì)顯示屏的各行進(jìn)行選通，同時(shí)又向各列送出表示圖形或文字信息的列數(shù)據(jù)信號(hào)，反復(fù)循環(huán)以上操作，就 可 以 顯示各種圖形或文字信息。在電子領(lǐng)域中，因?yàn)檫@種動(dòng)態(tài)掃描顯示方式極大的縮減了發(fā)光單元的信號(hào)線數(shù)量， 便于 PBC 的布局難度促進(jìn)工廠批量生產(chǎn)， 因此在 LED 顯示技術(shù)中被廣泛使用。同樣，紅 色豎直線 X0、 X1……X7 叫做列線，接內(nèi)部每列 8 個(gè) LED 的陰極，相鄰兩列線間絕緣。再如 Y0 為 1， X0 到 X7 均為 0，則最上面一行 8個(gè) LED 全點(diǎn)亮。在這個(gè)示例中， Y 叫行掃描線，行掃描線在每個(gè)時(shí)刻只有一根線為 “1”即有效行選通電平， X 叫列數(shù)據(jù)線，其內(nèi)容就是點(diǎn)陣化的字模數(shù)據(jù)的體現(xiàn)。 LED 顯示屏上將呈現(xiàn)出一個(gè)完整的 “9”字符。如果用列線來做掃描線，則每列 LED 在每 96 次循環(huán)掃描中只可能亮一次，則其發(fā)光視覺平均亮度為直流亮度的 1/96。 在實(shí)際運(yùn)用的時(shí)候，還要在每?jī)蓭g加上合適的延 時(shí)，以使人眼能清晰的看見發(fā)光。 (2)、 通過上位機(jī)修改顯示內(nèi)容，按鍵可改變顯示內(nèi)容 。 方案二： 5mm 直徑 組成的 8*8 點(diǎn)陣模塊，在同樣的距離內(nèi) 5mm直徑的發(fā)光二極管組成的 8*8 的 點(diǎn)陣模塊所發(fā)出的亮度 值 大約是 單元模塊的一倍 ，清晰程度也高于 的單元模塊 。 主控制器的選擇 隨著廣告屏顯示內(nèi)容的多媒體化，對(duì)控制器傳輸速度，運(yùn)算能力的要求越來越高 。 STC12C560S2 單片機(jī)是傳統(tǒng)的 8051 單片機(jī)的升級(jí)版，外部時(shí)鐘頻率可達(dá)到 80MHZ、 60K 的 FLASH 存儲(chǔ)器、 1280 字節(jié)的ROM 和 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換，擁有 P4 口適合需要多個(gè) I/O 的設(shè)計(jì)系統(tǒng) 。用他作為 LED 顯示屏的控制器， 能夠高速的處理色階 PWM 信號(hào)、高速的完成動(dòng)態(tài)掃描邏輯、高速的完成字符移動(dòng)算法。 ARM 有著極高的指令效率，極高的時(shí)鐘頻率。因此，以 ARM 為控制器的顯示屏常為視頻全彩屏。對(duì)于一個(gè) 16*16 點(diǎn)陣的漢字字模 數(shù)據(jù)，需要連續(xù) 32 字節(jié)的 E2PROM 空間來存儲(chǔ)。 方案一：選用 FLASH 存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)上位機(jī)發(fā)送過來的漢字編碼，F(xiàn)LASH 存儲(chǔ)器種類多樣，其中最為常用的為 NOR 型和 NAND 型FLASH。 方案二：選用 AT24C64 存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)漢字編碼， AT24C64 采用的是 I2C 總線接口方式， I2C 總線是一種用于 IC 器件之間連接的二線制總 線。采用 I2C 總線標(biāo)準(zhǔn)的單片機(jī)或 IC 器件，其內(nèi)部不僅有 I2C 接口電路，而且將內(nèi)部各單元電路按功能劃分為若干相對(duì)獨(dú)立的模塊，通過軟件尋址實(shí)現(xiàn)片選，減少了器件片選線的連 11 接。 低 8 位 行 掃 描 線高 8 位 行 掃 描 線行掃描驅(qū)動(dòng)電路Y 0Y 1 5X0X1X n1 6 位 移 位 寄 存 器1 6 位 移 位 寄 存 器1 6 位 移 位 寄 存 器電源S T C 1 2 C 5 A 6 0 S 2單 片 機(jī)EEPORM64上 位 機(jī)RS232電平轉(zhuǎn)換R S 2 3 2屏 蔽線I/O口I/O口通 用 I O 口 圖 LED 顯示屏 系統(tǒng) 框圖 在圖 中， X0、 X1—Xn 為顯示單元。 中 12 央微處理器 MCU 負(fù)責(zé)與所有外圍設(shè)備的 協(xié)調(diào)通信，以及各種算法的處理。下半屏存儲(chǔ)的是上位機(jī)要傳輸過來的數(shù)據(jù)。 (2)、 移動(dòng)處理任務(wù)：移動(dòng)處理任務(wù)負(fù)責(zé)完成顯示字符逐點(diǎn)陣向左移動(dòng)的算法處理，這是最基本的顯示效 果。 13 (3)、 字符更新任務(wù)：在單片機(jī)的 xdata 區(qū)開辟了 32 字節(jié)的字模數(shù)據(jù)緩存區(qū) Temp_Buffer。單片機(jī)通過 I2C 接口，向 E2PROM發(fā)送讀命令和地址， 單片機(jī) 連續(xù) 讀取 32 字節(jié)的全角漢字字模數(shù)據(jù)或16 字節(jié)的 ASCII 半角字模數(shù)據(jù)。 通過 LED 控制卡來驅(qū)動(dòng) 32*64 顯示屏上面的行，列選通芯片，把十六進(jìn)制漢字編碼送 74HC595 顯示。 這個(gè)特點(diǎn)保證了不用增加額外的擴(kuò)流電路即可輕松的驅(qū)動(dòng) LED。這種電壓波動(dòng)有高頻成分，也有低頻成分。消除自激，減小對(duì)外雜散電磁輻射，提高 EMI 電磁兼容性。 再經(jīng)過驅(qū)動(dòng)管驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的行線。采用三線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或 RAM 數(shù)據(jù)。 2176?，F(xiàn)在新一代的 “DS1820”體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活 。C 范圍內(nèi) ,精度為 177。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度 測(cè)量，如 ： 環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。本設(shè)計(jì)采用 RS232C 串行通信方式。 RS232C 規(guī)定最大的負(fù)載電容為 2500pF，這個(gè)電容限制了傳輸距離和傳輸速率，由于 RS232C 的發(fā)送器和接收器之間具有公共信號(hào)地（ GND），屬于非平衡電壓型傳輸電路，不使用差分信號(hào)傳輸，因此不具備抗共模干擾的能力，共模噪聲會(huì)耦合到信號(hào)中。為保證單片機(jī)等集成電路的穩(wěn)定工作，要求電源電壓的最大波動(dòng)范圍在 之間。同時(shí)，條屏一般是全天候工作，對(duì)電源系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)間工作的穩(wěn)定性要求較高。 開關(guān)電源在 LED 屏應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì) 使用開關(guān)電源，相對(duì)于線性電源 來說，有以下幾個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)。正好滿足條屏的應(yīng)用場(chǎng)合。對(duì)于通信電纜的選擇， 本設(shè)計(jì)是將通信線和電源輸入合并在一個(gè) DB9 連接器上。 沒有像 C 語言一樣的具體流程，只能將各主要控件的主要事件 20 響應(yīng)作簡(jiǎn)要流程說明， 具體流程圖如 所示 。 0x0 amp。 Hex(zw(i)) //加入 0x 的十六進(jìn)制 Else = amp。 Hex(zw(i)) End If If i Mod 16 = 0 Then = ( + Chr(13) + Chr(10)) End If Call hexSend Sleep 20 = Next i Erase zw() 39。HA1) + (CLng(amp。 \hzk16 For Binary As 1 //打開漢字庫 Get 1, bb + n, zw(n) 初 始 化 控 件 屬 性返 回字 符 邊 界 檢 查字 符 串 轉(zhuǎn) 為 內(nèi) 碼計(jì) 算 控 件 當(dāng) 前 值生 成 數(shù) 據(jù) 幀打 開 串 口發(fā) 送 數(shù) 據(jù)關(guān) 閉 串 口返 回窗 體 加 載 事 件 窗 體 加 載 事 件選 擇 路 徑選 擇 文 件打 開 文 件返 回打 開 文 件 事 件保 存 文 件 框 內(nèi) 數(shù) 據(jù)返 回保 存 事 件 圖 上位機(jī)軟件事件流程 漢字字模的提取方法 HZKl6*16 點(diǎn)陣漢字字庫可以在中文操作軟件 (UCDOS)中找到現(xiàn)成的文件。國(guó)標(biāo)碼和區(qū)位碼都 有 94 個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)又都有 94 個(gè)位。對(duì)于不同的字庫，漢字代碼起始位置的計(jì)算方法可能存在差異，例如 HZK16 若以 ADDRESS 表示首地址， Q 表示區(qū)碼， W表示位碼，經(jīng)分析和實(shí)踐得出 HZK16 中漢字首地址計(jì)算公式為： ADDRESS = 32 [( Q1 ) 94 +( W1 )] （ 式 ） 在 中，獲取漢字區(qū)位碼可以用 ASC( )函數(shù)和 HEX( )函數(shù)，函數(shù) ASC( )返回一個(gè) Integer 數(shù)據(jù)，代表 字符串中首字母的字符代碼。上位機(jī)與下位機(jī)通信的時(shí)候?yàn)榱俗R(shí)別通信數(shù)據(jù)的所代表的含義 ,所以必須有通信協(xié)議 。 顯 示 模 式 選 擇顯示模式 一顯示模式 二顯示模式 三讀 E E P O R M 首地 址載 入 點(diǎn) 陣 數(shù) 據(jù)讀 E E P O R M 首地 址送 入 行 列 顯 示緩 沖 區(qū) 左 移顯 示 溫 度 值載 入 點(diǎn) 陣 數(shù) 據(jù)緩 沖 區(qū) 左 移 一位是 否 移 完 一 個(gè) 漢 字 ？送 各 行 列 顯 示讀 E E P O R M 首地 址載 入 點(diǎn) 陣 數(shù) 據(jù)送 入 行 列 顯 示緩 沖 區(qū) 左 移 一位N ON ON OY E SN O時(shí) 間 顯 示溫 度 顯 示漢 字 移 動(dòng) 顯 示按 鍵 調(diào) 整顯 示 當(dāng) 前 時(shí) 間Y E SY E SY E S是 否 顯 示 完 所 有 漢 字 ？是 否 移 完 一 個(gè) 漢 字 ？是 否 移 完 一 個(gè) 漢 字 ？ 圖 按鍵選擇流程圖 25 中斷數(shù)據(jù)處理 上位機(jī)發(fā)送到控制卡上的漢字編碼是通過中斷接收數(shù)據(jù)（ SBUF）再存入外部存儲(chǔ)器 AT24C64 存儲(chǔ)器中，單片機(jī)通過讀取存儲(chǔ)器的地址把數(shù)據(jù)送入 74HC595 的數(shù)據(jù)線上，通過行列 掃描把存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)顯示在 LED 顯示屏上。 漢字 移動(dòng)測(cè)試 測(cè)試方法：在最低幀率和最高幀率設(shè) 置下，用秒表統(tǒng)計(jì)出各個(gè)移動(dòng)速度設(shè)置值下的，每秒移動(dòng)的水平點(diǎn)陣數(shù)， 單位為點(diǎn) /秒。 （漢字移動(dòng)圖片見附錄 D） 7 總結(jié) 經(jīng)過一段時(shí)間的 畢業(yè)設(shè)計(jì) ，終于完成了基于 STC12C5A60S2 單片機(jī)的 LED 顯示控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ，項(xiàng)目所要求的功能基本 達(dá)到。 從設(shè)計(jì)之初就確定了參照大屏幕 顯示屏的實(shí)現(xiàn)方法和實(shí)際情況設(shè)計(jì)一款小屏幕的 LED 點(diǎn)陣顯示屏。這些經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)是： （ 1） 、 設(shè)計(jì)之前應(yīng)該進(jìn)行大量的資料收集和分析，確定一個(gè)清晰的設(shè)計(jì)思路 。雖然設(shè)計(jì)結(jié)束了，但學(xué) 習(xí)還在繼續(xù)。 //上半屏顯示緩 2 沖 上下緩沖字節(jié)數(shù)取值 =[2*板點(diǎn)陣寬度 /8]+1 比較保險(xiǎn) ,即兩倍板的點(diǎn)陣字節(jié)數(shù) . uchar BUFFDOWN[17]。 sbit D=P1^3。 sbit STB=P1^6。 tempcol=coll。//裝載上半屏一線點(diǎn)陣數(shù)據(jù) BUFF__UP[1]=Table[word][disrow*4+1]。 BUFF__UP[5]=Table[word+1][disrow*4+1]。 BUFF__UP[9]=Table[word+2][disrow*4+1]。 BUFF__UP[13]=Table[word+3][disrow*4+1]。 BUFFDOWN[0]=Table[word][64+disrow*4+0]。 BUFFDOWN[4]=Table[word+1][64+disrow*4+0]。 BUFFDOWN[8]=Table[word+2][64+disrow*4+0]。 BUFFDOWN[12]=Table[word+3][64+d