【正文】 硬件采用74HC595移位寄存器，其具有一個8bit串入并出的移位寄存器和一個8bit輸出鎖存器結(jié)構(gòu)，而且移位寄存器和輸出鎖存器的控制是各自獨(dú)立的，對于列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備來說，其能夠?qū)崿F(xiàn)串入并出的移位功能，對于列數(shù)據(jù)的顯示來說，具有并行鎖存的功能。 顯示屏分為上下兩部分，各為16行，上半部分對應(yīng)列的列信號全部連接在一起分別由74HC595控制。引腳AO^A7} BO^B7是數(shù)據(jù)引腳，DIR決定數(shù)據(jù)的發(fā)送方向，DIR引腳為低電平時數(shù)據(jù)由A到B，為高電平時數(shù)據(jù)由B到A o /OE為片選使能端。根據(jù)各列鎖存的數(shù)據(jù)，確定相應(yīng)的列驅(qū)動器是否將該列與電源的另一端接通，接通的列，就在該行該列點(diǎn)亮相應(yīng)LED，未接通的列所對應(yīng)的LED熄滅。 ATmega128是以Atmel的高密度非易失性內(nèi)存技術(shù)生產(chǎn)的，片內(nèi)ISP Flash可以通過SPI接口、通用編程器，或引導(dǎo)程序多次編程。接口數(shù)據(jù)傳輸一般采用較為簡單實用的MSComm控件〔19]實現(xiàn)串口通信功能，基本使用流程和直接使用API函數(shù)類似，通過控件來調(diào)用API函數(shù)完成串口通信。整個終端通過高性能嵌入式無線收發(fā)模塊PTR8001)來實現(xiàn)手持智能終端與LED顯示屏控制器的通訊。 當(dāng)字模數(shù)據(jù)量較大而AVR的內(nèi)部存儲器容量無法滿足要求時，還需要外擴(kuò)一片存儲器來保存字模數(shù)據(jù)，因此，還需要加入擴(kuò)展存儲器。為了能準(zhǔn)確地表達(dá)漢字的字形，對于每一個漢字都有相應(yīng)的字形碼，目前大多數(shù)漢字系統(tǒng)中都是以點(diǎn)陣的方式來存儲和輸出漢字的字形。區(qū)位碼是一個十進(jìn)制的四位數(shù)字，其中前兩位是“區(qū)”號，后兩位是“位”號，用確定的區(qū)位碼即給定“區(qū)”值和“位”值，就可以確定唯一的一個漢字或圖形符號。與CAN總線等更為先進(jìn)的現(xiàn)場工業(yè)總線相比，雖然RS485總線存在一些缺點(diǎn)，但由于它的線路設(shè)計簡單，用于多點(diǎn)互連時非常方便，可以省掉許多信號線，加之其價格低廉、控制方便，只要處理好細(xì)節(jié)，在某些工程應(yīng)用中能發(fā)揮良好的作用。傳輸距離短的另一原因是RS232屬單端信號傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題，因此一般用于20m以內(nèi)的通信。優(yōu)點(diǎn)是占用1/0口較少，耗電量較少，缺點(diǎn)是占用CPU時間較多。LED顯示屏是將發(fā)光燈按行或按列布置的，驅(qū)動時也就按行或按列驅(qū)動。有很多，按顯示方式可以分為靜態(tài)顯示和動掃描驅(qū)動顯示。要想使人清晰的看到穩(wěn)定的LED顯示，刷新率至少應(yīng)在SOHz以上，即20ms，所以，AT89C51單片機(jī)的刷新速度較難滿足要求。所有上位機(jī)和本機(jī)的通信信息都存儲在SD卡中，并可以取出來插入電腦的讀卡器進(jìn)行隨時查閱。 通信部分包括兩部分:上位機(jī)和下位機(jī)間采用基于RS485總線的通訊系統(tǒng)、下位機(jī)和無線手持智能終端間采用基于SPI總線的無線通信系統(tǒng)。 本課題不僅解決了該項目中指揮中心和生產(chǎn)工廠通訊難的問題，也為同樣需要LED顯示系統(tǒng)作為遠(yuǎn)程雙向多機(jī)的通訊系統(tǒng)的場合提供了解決思路，彌補(bǔ)了國內(nèi)市場的空白，拓展了LED屏的發(fā)展空間。 第二，在需求分析的基礎(chǔ)上，確定了符合項目設(shè)計要求的通訊方案。 ③指揮中心和車間構(gòu)成遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)，通訊距離長達(dá)100()米。LED屏還可以自動對時間信息進(jìn)行實時刷新。異步控制方式的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)設(shè)計相對簡單，且容易實現(xiàn)多個屏幕的集群控制。在此基礎(chǔ)之上，LED顯示屏的控制技術(shù)〔0主要分同步控制和異步控制兩種類型。而LED圖像顯示屏的控制則相對復(fù)雜，它不但需要控制LED屏幕上各點(diǎn)是否發(fā)光還要控制它們的發(fā)光強(qiáng)度。LED屏幕從大型系統(tǒng)開始向大批量、小型化系統(tǒng)發(fā)展。LED控制器設(shè)計和屏體設(shè)計開始漸漸分離，這時出現(xiàn)了一批專業(yè)設(shè)計提供LED大屏幕控制器的公司，它們在技術(shù)上也大大推動了LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。近幾年，在全彩色LED顯示屏、256級灰度控制技術(shù)、級群控制技術(shù)等方面，國內(nèi)企業(yè)均擁有了居行業(yè)先進(jìn)技術(shù)水平的產(chǎn)品。在其歷史的演變過程中，出現(xiàn)了多種信息傳播媒體，但就其性能看:如陰級管(c}t)或石英管(dv)大型電視，成本非常昂貴，在不需要超大畫面且在室內(nèi)使用時效果尚可。在這樣的背景下，LED(LightEmittingDide，發(fā)光二極管)顯示屏作為大屏幕顯示設(shè)備家族中的重要一員也開始倍受關(guān)注。時無線智能手持智能終端通過終端上的LCD進(jìn)行信息顯示，并可通過終端上的鍵盤向上位機(jī)進(jìn)行信息反饋。本文研制的LED顯示屏系統(tǒng)使只有上位機(jī)向下位機(jī)發(fā)送與顯示內(nèi)容相關(guān)信息的傳統(tǒng)LED顯示系統(tǒng)發(fā)展成為上位機(jī)和下位機(jī)可以進(jìn)行雙向通信的通信系統(tǒng)，彌補(bǔ)了國內(nèi)市場的空白，拓展了LED的發(fā)展空間。1. 1. 1 LED顯示屏簡介 發(fā)光二極管(LED)是六十年代末發(fā)展起來的一種半導(dǎo)體顯示器件。彩色液晶顯示同樣成本昂貴、電路復(fù)雜，面積有限，受視頻角的影響非常大，可視角度很小。國內(nèi)的LED顯示屏技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)歷了以下三個階段: (1)LED顯示屏的成長形成期 在1990年以前國外應(yīng)用較廣，但由于受到LED材料器件的限制，國內(nèi)并沒有廣泛的使用。LED控制器的設(shè)計趨于通用性。 總之，在LED元件研制方面，單色、多色LED點(diǎn)陣模塊產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展得很熟。 此外，LED圖像顯示屏的控制還要考慮所顯示的圖像是靜止的還是運(yùn)動的。 同步控制技術(shù)在上位機(jī)(微機(jī))與LED屏幕之間建立一個映射通道，將微機(jī)顯示器上的內(nèi)容，直接映射到LED屏幕上。 在實際應(yīng)用當(dāng)中，以文字信息以及靜態(tài)圖形為主的LED信息顯示屏系統(tǒng)多采用異步控制方式，以視頻顯示以及動態(tài)圖形為主的LED信息顯示屏系統(tǒng)則多采用同步控制技術(shù)。 ②實時顯示指揮中心發(fā)送的通知信息:車間所有人員都可以從LED屏上看到滾動顯示的從指揮中心發(fā)布的通知信息。 (3)指揮中心控制軟件 為了方便指揮中心工作人員控制十二個生產(chǎn)車間的LED顯示屏的信息發(fā)布和信息通訊，必須有方便的用戶操作界面。本文選取了目前比較成熟的PC機(jī)+單片機(jī)〔6]的LED信息顯示屏控制技術(shù)，在此基礎(chǔ)上，引入RS485總線通訊技術(shù)，設(shè)計了顯示和通訊相結(jié)合的遠(yuǎn)程多機(jī)雙向通訊的LED顯示系統(tǒng)。 本章在介紹LED顯示屏控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，針對某項目中的某工廠在強(qiáng)噪音環(huán)境中需要指揮調(diào)度中心與多個生產(chǎn)車間進(jìn)行產(chǎn)量信息發(fā)布和通知信息發(fā)布反饋的難題，提出了一種基于RS485總線的雙向主從分布式遠(yuǎn)程多機(jī)LED顯示屏控制系統(tǒng)，從而很好地解決該工廠指揮調(diào)度中心和各車間通訊難的問題。2. 1. 2本系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)組成 軟件部分包括上位機(jī)軟件和下位機(jī)軟件。 單片機(jī)2控制軟件要完成如下功能:當(dāng)通知到來時發(fā)出聲光報警信號。從串口通訊方面來說，可以使用兩片AT89C51單片機(jī)，一片負(fù)責(zé)與上位機(jī)的通訊和鍵盤顯示等，另一片只負(fù)責(zé)驅(qū)動屏幕顯示，但這種方案使單片機(jī)資源分配不合理，且AT89C51的I/O口有限，不能滿足需要，并且升級能力極為有限，同時單片機(jī)的編程、調(diào)試難度增加，開發(fā)周期長，不宜采用此方案。 ①靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動電路具有輸出鎖存功能，單片機(jī)將要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再控制LED，直到下一次顯示時再傳送一次新的數(shù)據(jù)。在掃描驅(qū)動方式下可以按行掃描，按列控制。本課題采用的就是這種按行掃描按列控制的驅(qū)動方式。綜上所述，雖然PC機(jī)的口都采用RS232總線標(biāo)準(zhǔn)，但考慮到本系統(tǒng)的雙向遠(yuǎn)程多站通信系統(tǒng)，因此本文不易采用RS232總線標(biāo)準(zhǔn)作為通信方式。其處理錯誤的能力還稍顯遜色，所以在軟件部分還需要進(jìn)行特別的設(shè)計，以避免數(shù)據(jù)錯誤等情況發(fā)生。區(qū)位碼一共有94個區(qū)號和94個位號，可以表示94x94=8836個漢字和圖形符號，其中7445個漢字和圖形字符中的每一個占一個位置后，還剩下1391個空位，這1391個位置空下來保留備用。所謂點(diǎn)陣就是將字符(包括漢字圖形)看成一個矩形框內(nèi)一些橫豎排列的點(diǎn)的集合，有筆畫的位置用黑點(diǎn)表示，沒筆畫的位置用白點(diǎn)表示。這里選用高性能CMOS靜態(tài)RAM，可存儲32768個8位字節(jié)的存儲器芯片HM62256 02. 2. 1. 5無線手持智能終端系統(tǒng)的選擇 為了方便車間主任對LED顯示屏顯示內(nèi)容的控制，和對上位機(jī)進(jìn)行反饋信息的輸入及反饋信息的發(fā)送，本文的信息反饋系統(tǒng)設(shè)計為手持智能終端，整