【文章內(nèi)容簡介】 載模式后從上位機傳送來的數(shù)據(jù)經(jīng)過 MAX232 串口存放到單片機內(nèi)部的擴展數(shù)據(jù)存儲區(qū)，在 AT24C64 存儲區(qū)中開辟 192 字節(jié)（1536 位）動態(tài)顯示緩沖區(qū)Display_Buffer 和 32 字節(jié)的字模數(shù)據(jù)緩存區(qū) Temp_Buffer,兩個緩存區(qū)編址連續(xù)。 Display_Buffer 中的一位與 LED 的一個點陣一一對應。遵循結(jié)構化的程序設計思路,把單片機在顯示模式時所有工作量分為以下三個任務：(1)、掃 描顯示任務：掃描顯示任務負責把 Display_Buffer 中的數(shù)據(jù)依次發(fā)送到列驅(qū)動器 74HC595，并按嚴格的時序高電平選通十六根行掃描線（Y0—Y15），使每一列數(shù)據(jù)對應著一個行線狀態(tài)。(2)、移 動處理任務：移動處理任務負責完成顯示字符逐點陣向左移動的算法處理，這是最基本的顯示效果。其它大部分顯示效果如：左移六字暫停，全屏定格顯示等都是以逐位左移為基礎。對顯示字符的移動，實質(zhì) 上是對顯示緩沖區(qū) Display_Buffer 內(nèi)數(shù)據(jù)的移動。該算法是將 Display_Buffer 和 Temp_Buffer 中的數(shù)據(jù)首尾相接地左移一位，并不斷把 Temp_Buffer 移入 Display_Buffe。13 / 47(3)、字符更新任 務：在單片機的 xdata 區(qū)開辟了 32 字節(jié)的字模數(shù)據(jù)緩存區(qū) Temp_Buffer。該緩存區(qū)與 Display_Buffer 編址連續(xù)。當 調(diào)用字符更新任務時，程序從 E2PROM 內(nèi)碼區(qū)指定位置 讀取相鄰兩字節(jié)的漢字內(nèi)碼數(shù)據(jù)。并通過一定的算法，把上位機發(fā)送的漢字編碼轉(zhuǎn)換成標準的 GB2312 漢字編碼。單片機通過 I2C 接口，向 E2PROM 發(fā)送讀命令和地址，單片機連續(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)。 這些字模數(shù)據(jù)就存 儲在 32 字節(jié)的字模數(shù)據(jù)緩存區(qū)中。字模數(shù)據(jù)緩存區(qū) Temp_Buffer 中的數(shù)據(jù)可通過調(diào)用移動處理任務而逐位轉(zhuǎn)移至動態(tài)顯示緩沖區(qū) Display_Buffer 中，這樣在LED 顯示屏上就 顯示我 們所需要的內(nèi)容。4 硬件電路設計 LED 控制卡電路設計 LED 點陣屏控制卡是整個 LED 顯示屏的核心控制器件，它集成了 STC12C5A60S2 主控芯片、時鐘芯片、溫度傳感器、存儲芯片、串口轉(zhuǎn)換電路為一體的控制器，它是控制點陣屏的核心部分，各項功能的實現(xiàn)必須經(jīng)過控制卡的控制。通過 LED 控制卡來驅(qū)動 32*64 顯示屏上面的行，列選通芯片，把十六進制漢字編碼送 74HC595 顯示。 本系統(tǒng)設計的控制卡接有標準的 T08 接口和 T12 接口，也適合其它型號的點陣屏使用本控制卡，因此控制卡的設計非常重要。圖 為核心控制器件與標準的接口，其他各個部分控制電路( 見附錄 A)14 / 47*μFJkΩBOxKYHZ單圖 控制卡原理圖 列驅(qū)動電路設計 本設計中 32*64 點陣屏的列驅(qū)動電路由 16 片串聯(lián)的 8 位移位鎖存器 74HC595 構成，如下圖 所示，通 過 第一片串行數(shù)據(jù)輸出腳（SQ）接入第二片的數(shù)據(jù)輸入端,再從第二片的數(shù)據(jù)輸出腳接入第三片 595 的 14（SI）腳數(shù)據(jù)輸入端，這樣通過多片級聯(lián)就可以控制多個點陣屏模塊的列選，再加上時鐘線（CLK），輸出鎖存數(shù)據(jù)線（RST），多塊 595 級聯(lián)時也只要控制這三個控制端口我們就可以控制 32*64點陣屏的列選號的輸出。74HC595 在 5V 供電的時候能夠達到 30MHz 的時鐘速度，每個并行輸出端口均能承受 20mA 的灌電流和拉電流。這個特點保證了不用增加額外的擴流電路即可輕松的驅(qū)動 LED。它輸入端允許 500nS的上升（下降）時間,對嚴重畸形的時鐘脈沖仍能檢測。這樣就可以容納較大的傳輸線對地電容,使本設計的抗干擾能力增強。 由于 LED 顯示屏的工作 電流時刻在變化，造成了系統(tǒng)電壓的波動。這種電壓波動有高頻成分，也有低頻成分。輕則對周圍無線電環(huán)15 / 47境造成電磁污染，重則使系統(tǒng)時鐘紊亂，邏輯錯誤。為避免此問題，在每個 74HC595 的電源 VCC 和 GND 旁邊都并聯(lián)了兩個電容，用于濾波和退耦。穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，旁路掉電源中的高頻脈動成份。消除自激，減小對外雜散電磁輻射，提高 EMI 電磁兼容性。Q1234567GND839。9MR0SHcpTOEVCBLK圖 兩片 74HC595 級聯(lián)圖 行驅(qū)動電路設計 32*64 點陣屏共用 16 片 138 級聯(lián)，通過總線驅(qū)動芯片 74HC245驅(qū)動行/列信號，從總線上的低 4 位輸出的行號經(jīng)兩片 138 級聯(lián)后形成 4/16 線譯碼器后生成 16 條行選信號，具體電路如圖 所示。再經(jīng)過驅(qū)動管驅(qū)動對應的行線。一條線上要帶動 32 列的 LED 燈同時發(fā)光時，按每一 LED 器件 15mA 電流計算，32 個 LED 同時發(fā)光時，需要 480mA 的電流，選用三極管 8550 作為驅(qū)動管可以滿足要求。74HC138 為 3 線—8 線譯碼器，其工作原理為：當一個選通端（G1）為高電平，另外兩個選通端 G2A 和 G2B 為低電平時，可將地址端（A 、B、C）的二進制 編碼在Ｙ０至Ｙ７對應的輸出端以低電平譯出，當數(shù)據(jù)超過８位之后，電平拉高后可對１６數(shù)據(jù)操作。兩片級聯(lián)后的138 電路如下：16 / 47A1B2C3G456Y07ND89VUHOE圖 兩片 74HC138 級聯(lián)電路圖 時鐘模塊電路設計DS1302 是美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM 的實時時鐘電 路，它可以對年、月、日、周日、 時、分、秒進行計時，具有閏 年補償功能，工作電壓為 ～ 。采用三線接口與CPU 進 行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM 數(shù)據(jù)。 DS1302 內(nèi)部有一個 318 的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器。DS1302 是 DS1202 的升級產(chǎn) 品，與 DS1202 兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時 提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力，可以對時間進行不掉電保存。圖 為時鐘模塊電路： 圖 DS1302 時鐘電路圖 溫度驅(qū)動電路設計Dallas 半導體公司的數(shù)字化溫度 傳感器 DS1820 是世界上第一片17 / 47支持“一線總線 差為177。 2176。C ?，F(xiàn)場溫度直”接口的溫度傳感器。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡，為測量系統(tǒng)的構建引入全新概念?，F(xiàn)在新一代的“DS1820”體積更小、更經(jīng)濟、更靈活。DS18B20 支持“ 一線總線”接口，測 量范圍55176。C~ +125176。C，在 10~+85176。C 范圍內(nèi),精度為177。176。C。DS1822 的精度較接以“ 一線總線”的數(shù)字方式傳輸，見圖 所示這種方式大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。本設計通過不斷采集 DS18B20 的 I/O 口輸出的數(shù)據(jù)送入顯示函數(shù)實時更新采集過來的溫度然后送 LED 顯示屏顯示。 GNDEIOBVCS1820kΩR9圖 溫度采集電路 MAX232 串行通信電路設計要使上位機能對條屏進行參數(shù)設置，顯示內(nèi)容更新等操作，就離不開和上位機的通信。有并行和串行兩種通信方式，為了節(jié)約傳輸線成本。本設計 采用 RS232C 串行通信方式。如 圖 所示的 與 口接入 單片機的數(shù)據(jù) 輸入端和數(shù)據(jù)輸出端，通過 LED 燈的閃爍判斷數(shù)據(jù)是否已傳輸?shù)较挛粰C。RS232C 是由美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）正式公布的，在異步串行通信中應用最廣泛的標準總線?，F(xiàn)在，計算機上的串行通信端口（RS232C）是 標 準配置端口，已經(jīng)得到廣泛應用， 計算機上一般都有 1～218 / 47個標準 RS232C 串口，即通道 COM1 和 COM2[11]。RS232C 規(guī)定最大的負載電容為 2500pF，這個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 間具有公共信號地（GND），屬于非平衡 電壓型傳輸電路，不使用差分信號傳輸，因此不具備抗共模干擾的能力，共模噪聲會耦合到信號中。在不使用調(diào)制解調(diào)器（MODEM）時 ，RS232C 能夠可靠進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲笸ㄐ啪嚯x為 15 米。因此不適合做遠距離通信，但是對于條屏，通信 15 米的通信距離已經(jīng)足夠。 C1+圖 上位機與單片機串行通信電路圖 系統(tǒng)電源及通信電纜的選擇 對于 LED 顯示屏的電源要求本系統(tǒng)沒有設置獨立的 5V 穩(wěn)壓器件，因此要求外部能 對其提供相對穩(wěn)定的電壓。為保證單片機等集成電路的穩(wěn)定工作，要求電源電壓的最大波動范圍在 之間。本系統(tǒng)的工作電流隨著顯示內(nèi)容的不同有很大變化。在 LED 全滅的狀態(tài)下，耗電電流為 60mA 左右；在 LED 全亮的情況下，工作 電流可以達到 3A；在滾動顯示 漢字的時候，耗 電約為 500mA 左右。因19 / 47此，要求供電電源在負載電流變化較大的情況下能保持相對穩(wěn)定的電壓輸出。同時，條屏一般是全天候工作， 對電源系統(tǒng)的長時間工作的穩(wěn)定性要求較高?？紤]到上述因素，本設計采用功率容量 200W，輸出 5V/40A 的成品單端反激式開關電源來為條屏系統(tǒng)供電。10A 的電流容量對于條屏系統(tǒng) 3A 的滿負荷電流仍有 較大的余量。保 證了長時間使用穩(wěn)定性。 開關電源在 LED 屏應用中的優(yōu)勢使用開關電源，相對于線性電源來說，有以下幾個明顯的優(yōu)勢。成本低廉：同等電壓和電流容量的開關穩(wěn)壓電源的成本，是傳統(tǒng)的工頻變壓器線性穩(wěn)壓電源的 30%左右。因此，在許多場合，開關電源已逐步取代線性電源。高效率：體現(xiàn)在極高的轉(zhuǎn)換效率和極低的調(diào)整損耗上，開關電源的換能器是工作在開關狀態(tài)下，因此轉(zhuǎn)換的效率極高，長時間滿負荷工作也不會引起電源過熱。正好滿足條屏的應用場合。功率密度大：開關電源能夠輕松地提供 10A 以上的電流。在同等 輸出功率下，開關電源的體積只有線性電源的四分之一，重量為線性電源的十分之一。功率越大，其優(yōu)勢越明顯。 對于通信電纜的選擇，本設計是將通信線和電源輸入合并在一個 DB9 連接器上。外部電纜使用多芯屏蔽電纜。這樣的設計，緊湊美觀， 堅固耐用。5 系統(tǒng)軟件設計 上位機軟件設計因為是采用 VB 語言進行設計，故是采用面向?qū)ο蟮乃枷脒M行編程。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響20 / 47應作簡要流程說明，具體流程圖如 所示。其關鍵的 HZK16*16 的漢字提取程序如下：。For i = 1 To 32 Step 1 39。字模校正對話框的字模代碼顯示If Len(Hex(zw(i))) = 1 Then = amp。 0x0 amp。 Hex(zw(i)) amp。 , = amp。 0 amp。 Hex(zw(i)) //加入 0x 的十六進制Else = amp。 0x amp。 Hex(zw(i)) amp。 , = amp。 Hex(zw(i))End IfIf i Mod 16 = 0 Then = ( + Chr(13) + Chr(10))End IfCall hexSendSleep 20 = Next iErase zw() 39。清空 32 字 節(jié)的 ZW 數(shù)組以方便下一個漢字字模的輸出Elsebb = (94 * (CLng(amp。H amp。 Mid(aa, 1, 2)) amp。HA1) + (CLng(amp。H amp。 Mid(aa, 3, 2)) amp。HA1)) * 32 //提取漢字首地址的計算方法For n = 1 To 32 Step 121 / 47Open 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)碼計算控件當前值生成數(shù)據(jù)幀打開串口發(fā)送數(shù)據(jù)關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 上位機軟件事件流程 漢字字模的提取方法HZKl6*16 點陣漢字字庫可以在中文操作軟件( UCDOS)中找到現(xiàn)成的文件。一般漢字字庫均符合國家標準 GB231280 的規(guī)定 [12]。在漢字系統(tǒng)中使用機內(nèi)碼形式存儲漢字，國標碼的最高位置 l 作為漢字的機內(nèi)碼。而國 標碼由兩個字節(jié)組成，其中高字節(jié)表示區(qū)，低字節(jié)表示位。國標碼 和區(qū)位碼都有 94 個區(qū)，每個區(qū)又都有 94 個位。19 區(qū)為圖形區(qū)，1015 區(qū)未規(guī)定，1687 區(qū)存放一、二級漢字庫。 國標碼和區(qū)位碼的關系是：國標碼高字節(jié) = 區(qū)碼 + 20H （式 ） 國標碼低字節(jié) = 位碼 + 20H （式 ）所以，機內(nèi)碼與國標碼和區(qū)位碼的關系是：機內(nèi)碼高字節(jié) = 國標碼高字節(jié) + 80H = 區(qū)碼 + A0H （式 ）機內(nèi)碼低字節(jié) = 國標碼低字節(jié) + 80H = 位碼 + A0H （式 ）22 / 47字模代碼按照區(qū)位碼的順序在字庫中以二進制格式存儲，每個漢字占用 32 個字節(jié)。因此只要找到漢字代碼的起始位置，就可正確提取漢字點陣信息。對于不同的字庫，漢字代碼起始位置的計算方