【導讀】 芁蒅薅螅羈羋蒁螄肅蒄莇襖膆芇蚅袃裊蒂薁袂羈芅薇袁膀薀蒃袀節(jié)莃螂衿膆蚈袈肄莁薄袈膇膄蒀羇袆莀莆羆罿膃蚄羅肁莈蝕羄芃膁薆羃羃蒆蒂肅艿螁膇蒅蚇羈芀芇薃肀罿蒃葿蚆肂芆蒞蚆膄蒁螄蚅羄莄蝕蚄肆蕿薆蚃膈莂蒁螞芁膅螀蟻羀莁蚆螀肅膃薂螀膅荿蒈蝿襖膂蒄螈肇蕆螃螇腿芀蠆螆芁蒅薅螅羈羋蒁螄肅蒄莇襖膆芇蚅袃裊蒂薁袂羈芅薇袁膀薀蒃袀節(jié)莃螂衿膆蚈袈肄莁薄袈膇膄蒀羇袆莀莆羆罿膃蚄羅肁莈蝕羄芃膁薆羃羃蒆蒂肅艿螁膇蒅蚇羈芀芇薃肀罿蒃葿蚆肂芆蒞蚆膄蒁螄蚅羄莄蝕蚄肆蕿薆蚃膈莂蒁螞芁膅螀蟻羀莁蚆螀肅膃薂螀膅荿蒈蝿襖膂蒄螈肇蕆螃螇腿芀蠆螆芁蒅薅螅羈羋蒁螄肅蒄莇襖膆芇蚅袃裊蒂薁袂羈芅薇袁膀薀蒃袀節(jié)莃螂衿膆蚈袈肄莁薄袈膇膄蒀羇袆莀莆羆罿膃蚄羅肁莈蝕羄芃膁薆羃羃蒆蒂肅艿螁膇蒅蚇羈芀芇薃肀罿蒃葿蚆肂芆蒞蚆膄蒁螄蚅羄莄蝕蚄肆蕿薆蚃膈莂蒁螞芁膅螀蟻羀莁蚆螀肅膃薂螀膅荿蒈蝿襖膂蒄螈肇蕆螃螇腿芀蠆螆芁蒅薅螅羈羋蒁螄肅蒄莇襖膆芇蚅袃裊蒂薁袂羈

　　

【正文】 H再以十進制顯示出來，即為該漢字的區(qū)位碼。例如 “國 ”字的機內(nèi)碼國標碼和區(qū)位碼如表 所示： 表 ： “國 ”字的機內(nèi)碼、國標碼和區(qū)位碼 類別 數(shù)值 高位字節(jié) 低位字節(jié) 機內(nèi)碼 B9FAH 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 國標碼 397AH 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 區(qū)位碼 195AH 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 即區(qū)位碼 =機內(nèi)碼 —0A0AOH, 就 “國 ”字而言 ,其區(qū)位碼和機內(nèi)碼的關系為： 195AH（區(qū)位碼）＝ 0B9FAH （機內(nèi)碼） —0A0A0H 根據(jù)對漢字使用頻率程度的研究，可把漢字分成高頻字（約 100個）常用字（約 3000 個），次常用字（約 4000字），罕見字（約 8000 個）和死字（約 45000 個），即正常使用的漢字達 15000 個。我國 1981年公布了《通訊用漢字字符集 (基本集 )及其交換碼標準 GB231280 方案，把高頻字、常用字和次常用字集合成漢字基本字符集（共 6763 個），在該字符集中按漢字使用的頻度，又將其分為一級 漢字 3755個（按拼音排序）、二級漢字 3008 個（按部首排序），再加上西文字母、數(shù)字、圖形符號等 700個，國家標準的漢字字符集（ GB231280）在漢字操作系統(tǒng)中是以漢字庫的形式提供的。漢字庫結構作了統(tǒng)一規(guī)定如圖所示： 11 二 級 漢 字 （ 3 0 0 8 個 ）一 級 漢 字 （ 3 7 5 5 個 ）擴 展 A S C I I 碼 和 保 留 區(qū)字 母 、 數(shù) 字 、 圖 符 和 記 號 區(qū)位 碼區(qū) 碼0071 69 49 4第 一 字 節(jié) （ 區(qū) 號 ） 圖 國標（ GB231280） 漢字字符集 即將字庫分成 94個區(qū)，每個區(qū)有 94個漢字（以位作區(qū)別），每一個漢字在漢字庫中有確定的區(qū)和位編號（用兩個字節(jié)），這就是所謂的區(qū)位碼（區(qū)位碼的第一個字節(jié)表示區(qū)號，第二個字節(jié)表示位號，因 而只要知道了區(qū)位碼，就可知道該漢字在字庫中的地址，每個漢字在字庫中是以點陣字模形式存儲的，如一般采用 1616 點陣形式，每個點用一個二進制位表示，存 1的點，當顯示時，可以在屏上顯示一個亮點。存 0 的點，則在屏上不顯示，這樣就把存某字的 1616點陣信息直接用來在顯示器上，按上述原則顯示則將出現(xiàn)對應的漢字。 如一個 “豪 ”字的 1616點陣字模如圖所示，當用存儲單元存儲該字模信息時，將需32個字節(jié)地址，在的右邊寫出了該字模對應的字節(jié)值 [3]。 圖 1616 點陣字模圖 12 每一個小方格代表一個點，黑色 的為 1，白色為 0；每一個點看作為一位（ bit）。據(jù)此可以描繪出 “豪 ”字的位（ bit）信息。采用行掃描的方式，每八位（ bit）為一個字節(jié)，這里采用十六進制表示，這樣就得到了字模數(shù)據(jù)。 漢字的顯示和輸出，普遍采用點陣方法。由于漢字數(shù)量多且字形變化大，對不同字形漢字的輸出，就有不同的點陣字形。所謂漢字的點陣碼，就是漢字點陣字形的代碼。存儲在介質(zhì)中的全部漢字的點陣碼又稱為字庫。 16x16 點陣的漢字其點陣有 16 行，每一行上有 16 個點。如果每一個點用一個二進制位來表示，則每一行有 16 個二進制位，需用兩個字節(jié)來存放每一行 上的 16 個點，并且規(guī)定其點陣中二進制位 0 為白點，1 為黑點，這樣一個 1616 點陣的漢字需要用 216 即 32 個字節(jié)來存放。依次類推，2424 點陣和 3232 點陣的漢字則依次要用 72 個字節(jié)和 128 個字節(jié)存放一個漢字，構成它在字庫中的字模信息。要顯示或打印輸出一個漢字時，計算機漢字系統(tǒng)根據(jù)該漢字的機內(nèi)碼找出其字模信息在字庫中的位置，再取出其字模信息作為字形在屏幕上顯示或在打印機上打印輸出 [4]。 LED 點陣驅(qū)動原理 發(fā)光二極管的結構主要由 PN 結芯片、電極和光學系統(tǒng)構成。我們知道，發(fā)光是一種能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。 當系統(tǒng)受到外界激發(fā)后，會從穩(wěn)定的低能態(tài)越遷到不穩(wěn)定的高能態(tài) 。當系統(tǒng)由不穩(wěn)定的高能態(tài)重新回到穩(wěn)定的低能態(tài)時，能量差以光的形式釋放數(shù)來，就會產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。制作半導體發(fā)光二極管的材料是重摻雜的，熱平衡狀態(tài)下的 N 區(qū)有很多遷移率很高的電子， P 區(qū)有較多的遷移率較低的空穴。由于 PN 結阻擋層的限制， 圖 開啟一個 LED 13 在常態(tài)下，二者不能發(fā)生自然復合。而當給 PN 結加以正向電壓時，導帶中的電子則可越過 PN 結的勢壘進入到 P 區(qū)一側(cè)。于是在 PN 結附近稍偏于 P 區(qū)一邊的地方，處于高能態(tài)的電子與空穴相遇后便產(chǎn)生發(fā)光復合。這種發(fā) 光復合所發(fā)出的光屬于自發(fā)輻射，輻射光的波長決定于材料的禁帶寬度 Eg。 LED 發(fā)光二極管分為正負二個腳當正負之間加入一定的電壓時 LED 會點亮 [5]。 1 21 21KR1+ 5 VLED 發(fā)光電路LED 符號+ ( a ) ( b ) 圖 LED顯示原理 LED發(fā)光時一般電流為 3 至 30mA 左右 ， LED 有一定的穩(wěn)壓作用點亮時 LED 的正負之間的電壓為 左右 ， LED 加入電壓時必須限流 ， 否則會損壞 LED。 根據(jù)發(fā)光亮度的需要 ， LED 的限流電阻可為 1K至 3K之間這時流過幾毫安的電流 ， 當需要較高亮度的顯示時 ， 可加入較大的電流 。 例如使用 +5V 供電串接 100R 的限 流電阻則在100R 的電阻上有 3V 的壓降 ， 因為 LED 壓降約為 2V 則電流約為 30 至 50mA， LED 點陣由數(shù)個 LED 按一定規(guī)律排列而成。 LED顯示屏以發(fā)光二極管為像素，由 LED點陣顯示單元拼接而成。最常見的 LED點陣顯示單元有 57,79,88結構，前兩種主要用于顯示各種西文字符，后一種常用于顯示各種漢字字符 [8]。 下圖為常 見的單 色 88LED點陣原理圖。該點陣為共陽極紅色的點陣模塊 ： 14 圖 雙基色 8 8 LED點陣原理圖 圖 88 LED 點陣外觀 其中 8個 LED 的正極接在一起 ， 一共有 88共 64個 LED組成 。 LED 的正極 1至 8條線循環(huán)加入正電壓 ， 這 8 個正電壓在一定的時間內(nèi)只有一條有效的 ， 其余都無效 。 8 條線是逐個加入正電壓 ， 8 個為一個周期一般每個周期為 10ms 至 20ms 左右 ， 稱之為掃描周期 。 利用人眼的視覺暫留 ， 人們會看到 8路 LED 都會點亮 ， 但其實只有一路是點亮的 ，當每條掃描線即 LED 正極加入電壓時 ， 如果在 負極也加入負電壓則相應的 LED 會被點亮 ， 掃描電路就是利用這個原理 ， 通個 8條正極及 8條負極控制 64個 LED的點亮及熄滅 。現(xiàn)在我們較常用到 3232的 LED矩陣控制 1024個 LED， 因為每個 LED 是亮的時間只有1/32 ， 故在 LED點亮時可以加入較大的電流 ， 100R 的電阻可以得到 30至 50mA的電流 。LED 有了 1/32 的時間是不點亮的 ， 故可以得到較長的使用壽命。 屏體的主要部分是顯示點陣，還有行列驅(qū)動電路。系統(tǒng)顯示點陣采用 88顯示單元，按照每行 2個字，共計16 行的方式來組織的 2256 LED 象素的顯示屏，因此能夠顯示 2個 1616 點陣漢字。 15 控制電路采用動態(tài)掃描驅(qū)動方式驅(qū)動 LED 器件，每兩行一個控制器，控制完成整個顯示電路的行列驅(qū)動。 從 LED 器件的發(fā)光機理可以知道，當向 LED器件施加正向電壓時，通過器件的正向電流使其發(fā)光。因此 LED 的驅(qū)動就是如何使它的 PN 結處于正偏置。流過 LED的電流 i與其兩斷電壓 V的關系式為 [12]： 1mvBkTi Ir e???????? () 其發(fā)光亮度基本上正比于通過 的電流強度。當對于 n個 LED器件進行掃描驅(qū)動時，假定切換電路在切換過程中沒有時間延遲，且每個 LED的導通時間是相等的，則占空比為 1/n。此時的驅(qū)動電流幅值應該等于相當直流驅(qū)動電流的 n倍，才能達到與相當直流驅(qū)動一樣的效果，且驅(qū)動電流幅值不能超過該器件允許的最大脈沖幅值，所以對于本系統(tǒng)應用于室內(nèi)的 LED顯示屏， n值取為 16，能夠滿足亮度要求。 系統(tǒng)硬件的總體結構及布局 行驅(qū)動 16 16 點陣 電源 列驅(qū)動 單片機 行掃描電路及控制 列顯示數(shù)據(jù) 圖 系統(tǒng)結構框圖 16 控制電路設計 由于設計要求系統(tǒng)能獨立運行，并能控制中文 LED漢字的移位顯示，主控板應以單片機為核心的單片機系統(tǒng) 。 MCS51 單片機具有擴展性強，功能強大，價格較低等優(yōu)點，因此，采用 Atmel公司的 AT89S52 單片機。 AT89S52是一種低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8K在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8位 CPU和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下 標準功能： 8k字節(jié) Flash， 256字節(jié) RAM， 32位 I/O口線，看門狗定時器， 2個數(shù)據(jù)指針，三個 16位定時器 /計數(shù)器，一個 6向量 2級中斷結構，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外， AT89S52 可降至 0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持 2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。 由于該型號單片機內(nèi)部集成了 8KB的 FLASH程序存儲器，并且采用 CMOS 工藝，功耗 低，工作速度較快。由于需要具有較快的刷新頻率，以獲得較高的刷新頻率，使顯示穩(wěn)定，所以單片機晶振選用 12MHz，既具有較快的時鐘頻率，又方便進行計算機的通信。 17 圖 單片機引腳排列圖 顯示驅(qū)動電路 經(jīng)過對 LED器件的發(fā)光原理進行分析后，我們可以得到這樣的結論 :只要在 LED器件上加上足夠的正向電壓，那么流過它的電流就會使它發(fā)光，這就是 LED器件的驅(qū)動。在實際應用中，往往需要調(diào)節(jié) LED器件的發(fā)光強度，通常我們是通過調(diào)節(jié)流經(jīng) LED器件的電流的平均時間來實現(xiàn)的。常見的 LED器件的驅(qū)動方式有：直流驅(qū)動、脈沖驅(qū)動和掃描驅(qū)動，本設計中使用的驅(qū)動方式為掃描驅(qū)動。 (1)脈沖驅(qū)動 所謂脈沖驅(qū)動方式，就是利用人眼的視覺暫留效應，以脈沖的方式對 LED器件進行供電，使之間歇性地點亮。采用這種驅(qū)動方式需要對以下兩個方面進行考慮 :脈沖電流的幅值和其重復頗率。首先，脈沖電流幅值的選擇，當脈沖驅(qū)動的平均值與直流驅(qū)動的電流值相等時，我們?nèi)搜鄣母杏X是相同的，也就是說兩者的發(fā)光強度相當。如圖 ，平均電流 Ia是瞬時電流 I的時間積分，對于矩形波來說，有如下表達式 [7]： 01TaI idtt? ? () 18 onaFtIIT? 其中 ontT 就是占空比的一種描述，為了使脈沖驅(qū)動方式下的平均電流 aI 與直流驅(qū)動電流 Io相同，就需要使它的脈沖電流幅值滿足 0Faon onTTI I Itt?? () 圖 LED的脈沖驅(qū)動 可見脈沖 驅(qū)動時，脈沖電流的幅值應該比直流驅(qū)動電流大 T/t倍。 其次是脈沖重復頻率的選擇，通過對視覺暫留特性的分析，要使人眼感覺不到 LED器件閃爍，那么脈沖電流的重復頻率必須高于 24Hz。脈沖驅(qū)動的主要應用有兩個方面 :掃描驅(qū)動和占空比驅(qū)動。 圖 (2)掃描驅(qū)動 掃描驅(qū)動是通過數(shù)字邏輯電路，使若千 LED 器件輪流導通，用以節(jié)省控制驅(qū)動電路。 LED 顯示屏是將發(fā)光燈按行按列布置的，驅(qū)動時也就按行按列驅(qū)動。在掃描驅(qū)動方式下可以按行掃描，按列控制 。也可以按列掃描，按行控制。所謂 “掃描 ”的含義， 就是指一行一行地循環(huán)接通整行的 LED 器件，而不問這一行的哪一列的 LED 器件是否 19 應該點亮，某一列的 LED 器件是否應該點亮，由所謂的列控制電路來負責。本論文采用按行掃描按列控制的方式。 一個 m 行 n 列結構的 LED 顯示屏，當采用行掃描列控制的驅(qū)動方式時， H1到 Hm輪流將高電位接通各行線，使連接到各行的 LED 器件接通正電源，但具體哪一個 LED導通，還要看它的負電源是否接通，這就是列控制所要完成的工作。例如在 LED 顯示屏上需要 LED11 熄滅， LED21 點亮，那么當掃描到 H1行時， L1 列的電位就應該為高 。當掃描到 H2行時 ， L1 列的電位就應該為低。 根據(jù)驅(qū)動方式的不同， LED大屏幕顯示方式可分為靜態(tài)顯示和動態(tài)掃描顯示兩種。靜態(tài)顯示是指將一幅畫面輸入以后要保持到下一幅畫面的輸入 。動態(tài)顯示是指將畫面分為若干部分分別進行刷新。靜態(tài)顯示每一個像素需要一套驅(qū)動電路，如果顯示屏為 nm個像素屏，則需要 nm套驅(qū)動電路 。動態(tài)掃描顯示則采用多路復用技術，如果是 P路復用的話，則每 P個像素需一套驅(qū)動電路， nm個像素僅需 nm/p套驅(qū)動電路。另外，對于靜態(tài)顯示方式，需要較多的譯碼驅(qū)動裝置，需要的引線也比較多 。對于動態(tài)掃描顯示方式，可以避免以上不 足，但是容易造成顯示亮度低、屏幕閃爍等問題。在實際的 LED大屏幕顯示中，很少有采用靜態(tài)驅(qū)動的。 顯示數(shù)據(jù)通常以字節(jié)的形式順序存放在單片機的存儲器中。在行掃描列控制顯示時，把顯示數(shù)據(jù)從存儲器中取出傳送到每一行對應的列驅(qū)動器上，這就存在一個列數(shù)據(jù)傳輸方式的問題。從控制電路到列驅(qū)動器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并行方式或串行方式，它們各有優(yōu)缺 :數(shù)據(jù)并行傳輸?shù)乃俣缺容^快，但是隨著屏幕的增大，點陣模塊數(shù)量的增多，線路會越來越復雜 。數(shù)據(jù)串行傳輸?shù)乃俣缺容^慢，但它可以大大簡化傳輸線路，對于大屏幕來說，采用串行傳輸方式比較合適。 采用串行傳輸?shù)姆椒?，控制電路可以只用一根信號線，將列數(shù)據(jù)一位一位傳往列驅(qū)動器，與此同時，列驅(qū)動器中每一列都把當前數(shù)據(jù)傳向后一列，并從前一列接收新數(shù)據(jù)，一直到一行的各列數(shù)據(jù)全部傳輸?shù)轿缓螅拍懿⑿械剡M行顯示。對于串行傳輸來說，數(shù)據(jù)要經(jīng)過并行到串行和串行到并行兩次變換，因此列數(shù)據(jù)的準備時間可能相當長，在行掃描周期確定的情況下，留給行顯示的時間就少一些，以至影響到 LED的亮度。解決串行傳輸中列數(shù)據(jù)準備和列數(shù)據(jù)顯示的時間矛盾問題，可以采用重疊處理的方法。即在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時，準備下一行的列數(shù)據(jù)，這就需要列數(shù)據(jù) 的顯示具有鎖存功能。 20 本行已準備好的數(shù)據(jù)打入并行鎖存器進行顯示時，串并移位