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LED显示屏动态显示和远程监控的实现(单片机毕业论文)

来源:Http://myeducs.cn 联系QQ:点击这里给我发消息 作者: 佚名 来源: 网络 发布时间: 13/05/23

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3显示与控制的设计
   
在笔者设计的PC机控制多单片机显示系统中,用PC机实现的主要功能包括单片机显示子系统的选择,显示方式选择(包括静态、闪动、滚动、打字等),滚动方向选择(包括上下滚动和左右滚动),动态显示速度调节(即文字闪动频率、滚动速度、打字显示速度等),显示内容输入及显示预览等。单片机一般通过 RS232/485串行接收PC机发出的显示指采用定时器中断方式进行行扫描,每次中断显示一行,定时中断时间为1.25ms,这样整屏的刷新率为 50Hz,因而无闪烁感。
  实现动态显示速度调节的方法通常是改变定时器的中断时间,但是当显示速度很慢的时候,该方法容易使整屏的刷新率降低,从而使显示内容出现闪烁。因此,本设计采用一种“软定时”方法,即在程序中命名一变量作为“软定时器”,以用来设定两次动态显示的时间间隔。在对定时中断调用计数时,如果调用次数达到设定值,则改变显示内容。为保证能够正常显示,“软定时器”的设定值必须大于整屏显示周期。由于显示屏每行显示1.25ms,整屏显示周期为20ms,考虑到余量的情况,可将软定时器的设定值定在大于30ms。如此循环计数,即可实现动态显示。“软定时器”的设定值可以通过上位机PC机来改变,这样既可实现 LED动态显示的速度调节,又可保持显示内容的流畅和无闪烁感。
3.1单片机动态显示控制
  以上提到的静态、闪动、滚动和打字等4种显示方式,实际上是单片机定时中断程序进行行扫描处理的不同方法。下面将分别说明如何实现这4种显示方式。
  静态显示只需在定时中断处理程序中从显示缓冲区调入相应的一行显示数据,然后选中该行即可实现该行的显示,如此循环,便可显示整个内容。闪动显示与此类似,不同的是要间隔一个“软定时器”的定时时间,在行扫描时,行移位寄存器的D端打入的全为0,可使得整屏不显示,以确保黑屏时间与显示时间相等,从而实现汉字或图符的闪动显示。  
    滚动显示要求需要显示的内容每隔一定时间向指定方向(这里以从右向左为例)移动一列,这样显示屏可以显示更多的内容。为此,需要在下次移动显示之前对显示缓冲区的内容进行更改,从而完成相应点阵数据的移位操作。具体操作方法是:  
    设置一个显示缓冲区(如图2所示),该区应包括两部分:一部分用来保存当前LED显示屏上显示的10个汉字点阵数据;另一部分为点阵数据预装载区,用来保存即将进入LED显示屏的1个汉字的点阵数据。滚动指针始终指向显示屏的最右边原点。当滚动指针移动到需要显示的点阵数据存储区的第1个汉字的首地址时,显示缓冲区LED显示区为空白,而预装载区已保存了第1个待显示汉字的点阵数据。当需要滚动显示时,则可在接下来的扫描周期的每个行扫描中断处理程序中,将对显示缓冲区的相应行点阵数据左移一位,同时更改显示缓冲区的内容。(需要注意的是,要确保该操作能在1.25ms的中断时间内完成。这里89C52采用22MHz晶振,实验证明可以实现该操作)。这样,在一个扫描周期后,整个汉字将左移一列,而显示缓冲区的内容也同时更改。由于预装载区保存了1个汉字点阵数据,即16×16点阵,所以当前显示缓冲区的内容只能移动16列。当下一个滚动到来时,滚动指针将移动到点阵数据存储区的下一个汉字的首地址,并在预装载区存入该汉字的点阵数据。然后重复执行上述操作便可实现滚动显示。特殊字符或图形的显示与此类似,这里不再赘述。
 打字显示要求汉字在显示屏上按从左到右的顺序一个个的出现,如同打字的效果。设计时可采用如下方法:首先将LED显示屏对应的显示缓冲区全部清零,即 LED显示空白,然后每间隔一个“软定时器”设定的动态显示时间,显示缓冲区依次加入一个汉字点阵数据并进行扫描显示,这样就可达到打字显示的效果。
3.2 PC机控制程序
   
a.通讯功能的实现
  在Windows环境下,实现PC与单片机的通讯可利用Windows的通讯API函数或者利用VC++(或其它语言)的标准通讯函数_inp、_outp来实现。但上述两种方法比较繁琐,而采用ActiveX控件MSComm32来实现则非常方便。该控件用事件的方式简化了对串口操作的编程,并可设置串行通信的数据发送和接收,还可对串口状态及串口通信的信息格式和协议进行设置。
  一般情况下,PC要与多个单片机89C51系统进行主从式通讯,为了区分各单片机系统,可以使89C51采用串口工作方式3,即11位异步接收/发送方式,该方式的有效数据为9位,其中第9位为地址/数据信息的标志位,其作用是使从机据此判断发送的数据是否为地址,从而实现多机操作。但现在由于采用的是MSCOMM控件来实现PC机和单片机之间的通讯,这是一种标准的10位串口通信方式,即8位标准数据位和该数据的起始位、停止位各1位。因此二者格式不相符,故很难利用上述方案。因此可考虑将单片机串口设为工作方式1,即改为10位异步接收/发送方式来解决,其通讯流程如下:
  首先发通信开始标志,接着发送需要操作的单片机系统地址,然后发送显示工作命令字,该命令包括2个字节,前一字节用于设定显示方式和滚动方向,后一字节则用于设定显示速度。再往下是传送显示内容的点阵数据,最后对数据进行校验。该通讯规约非常简便,能够较好的解决上述问题,从而实现PC机与多单片机之间的主从式通讯及对显示的控制。
  需要注意的是,当显示内容需要改变时,为了避免在单片机串行中断接收数据时,显示屏出现乱码,应使显示屏暂不显示(处于“黑屏”状态),直到数据接收完全,串行中断处理结束时再显示。
  汉字字模的提取非常关键,本文的字模数据取自UCDOS下的字库文件HZK16。关于这方面的介绍较多,文献[2]给出了较为具体的在VC下提取汉字字模的方案,这里不再赘述。对于特殊字符或图形点阵数据的提取,简便的方法可以先做一个BMP文件,然后用一些取模软件(如字模提取v2.1)来获得。为了显示方便,点阵数据的格式应为n×(16×8),不足要求的则应以0数据补充。b.动态效果模拟显示
  为了方便调节LED的显示效果,笔者在PC机的控制界面上设计了LED显示屏的模拟显示,它同实际的显示效果完全一样。用户可以设定显示的模式,并调节显示速度,然后在界面上对显示效果进行预览,同时还可以随时修改和设定参数,因而十分方便简捷。
  为此,可先在界面上描绘出虚拟的LED显示屏,由于实际的显示屏为160×16点阵,故须在界面 上设定相同的区域。
  实现动态显示效果的方法和以上几种基本类似,这里以滚动显示为例作一说明。对于需要滚动的文字,可以将其设置为位图格式,暂存于内存中,然后利用VC 提供的位图拷贝函数BitBlt将位图复制到显示位置。对于特殊字符或图形,则可以直接利用BitBlt函数调用到显示位置。然后在类CLEDDlg的 OnTimer函数中调用该函数,以实现文字的滚动显示。另外,也可以通过设定不同的响应时间间隔来改变文字的滚动速度。
 
汉字显示屏广泛应用与汽车报站器,广告屏等。本文介绍一种实用的汉字显示屏的制作,考虑到电路元件的易购性,没有使用8*8的点阵发光管模块,而是直接使用了256个高量度发光管,组成了16行16列的发光点阵。同时为了降低制作难度, 仅作了一个字的轮流显示,实际使用时可根据这个原理自行扩充显示的字数。
1汉字显示的原理:
我们以UCDOS中文宋体字库为例,每一个字由16行16列的点阵组成显示。即国标汉字库中的每一个字均由256点阵来表示。我们可以把每一个点理解为一个像素,而把每一个字的字形理解为一幅图像。事实上这个汉字屏不仅可以显示汉字,也可以显示在256像素 范围内的任何图形。
用8位的AT89C51单片机控制, 由于单片机的总线为8位,一个字需要拆分为2个部分。
软件打开后输入汉字,点“检取”,十六进制数据的汉字代码即可自动生成,把我们所需要的竖排数据复制到我们的程序中即可。
   我们把行列总线接在单片机的i0口,然后把上面分析到的扫描代码送入总线,就可以得到显示的汉字了。 在这个例子里,由于一共用到16行,16列,如果将其全部接入89c51
单片机, 一共使用32条io口,这样造成了io资源的耗尽,系统也再无扩充的余地。 实际应用中我们使用4-16线译码器74ls154来完成列方向的显示。 而行方向16条线则接在
p0口和p2口。
程序清单:
ORG  00H
LOOP: MOV A,#0FFH ;开机初始化,清除画面
MOV P0,A    ;清除P0口
       ANL P2,#00   ;清除P2口
MOV R2,#200  
D100MS: MOV R3,#250 ;延时100毫秒
       DJNZ R3,$
       DJNZ R2,D100MS
       MOV 20H,#00H ;取码指针的初值
l100:    MOV R1,#100 ;每个字的停留时间
L16:    MOV R6,#16 ;每个字16个码
       MOV R4,#00H ;扫描指针清零
       MOV R0,20H ;取码指针存入R0
L3:    MOV A,R4   ;扫描指针存入A
       MOV P1,A   ;扫描输出
       INC R4      ;扫描指针加1,扫描下一个
       MOV A,R0   ; 取码指针存入A
       MOV DPTR,#TABLE ;取数据表的上半部分的代码
       MOVC A,@A+DPTR
       MOV P0,A   ; 输出到P0
       INC R0      ;取码指针加1,取下一个码。
       MOV A,R0
       MOV DPTR,#TABLE ;取数据表下半部份的代码
       MOVC A,@A+DPTR
       MOV P2,A          ;输出到P2口
       INC R0
MOV R3,#02        ;扫描1毫秒
DELAY2:  MOV R5,#248   
       DJNZ R5,$
       DJNZ R3,DELAY2
       MOV A,#00H     ;清除屏幕
       MOV P0,A
       ANL P2,#00H    
       DJNZ R6,L3       ;一个字16个码是否完成?
       DJNZ R1,L16      ;每个字的停留时间是否到了?
       MOV 20H,R0      ;取码指针存入20H
       CJNE R0,#0FFH,L100 ;8个字256个码是否完成?
       JMP LOOP ;反复循环
     
 TABLE :
;汉字“倚”的代码
db 01H,00H,02H,00H,04H,00H,1FH,0FFH
db 0E2H,00H,22H,00H,22H,0FCH,26H,88H
db 2AH,88H,0F2H,88H,2AH,0FAH,26H,01H
db 63H,0FEH,26H,00H,02H,00H,00H,00H
;以下分别输入天,一,出, 宝,刀,屠,龙,的代码,略。
end
 电路中行方向由p0口和p2口完成扫描,由于p0口没有上拉电阻,因此接一个4.7k*8的排阻上拉。 如没有排阻,也可用8个普通的4.7k 1/8w电阻。为提供负载能力,接16个2n5551的NPN三极管驱动。
列方向则由4—16译码器74LS154完成扫描,它由89C51的P1.0---P1.3控制。同样,驱动部分则是16个2N5401的三极管完成的。
电路的供电为一片LM7805三端稳压器,耗电电流为100Ma左右。
采用一块12*20cm的万能电路板,应当选用质量好些的发光管,(否则有坏点现象, 更换起来较麻烦)首先将256个发光管插入电路板,注意插入方向,同时使高度一致,行方向直接焊接起来, 列方向则搭桥架空焊接,完成后用万用表测试一下如有不亮的更换掉。
    然后找一个电脑硬盘的数据线,截取所需的长度,分别将行,列线引出至电路的相关管脚即可。原理图为了简洁,故只画出了示意图,行列方向只画出了2个三极管,屏幕只画出4个发光管, 实际上发光管为256只,三极管行列方向各16只,一共32只。焊接过程认真仔细一天时间即可完成全部制作。将程序编译后烧写入89c51, 插入40pin Ic座,即可看到屏幕轮流显示:“倚天一出宝刀屠龙”。
    当然,你可将程序的汉字代码部分更换为您所需要的代码即可显示你所需要的汉字
元件清单:

名称
数量
规格
4.7k 1/8w
32
电阻
4.7k*8排阻
1
 
2n5551
16
小功率NPN三极管
2n5401
16
小功率PNP三极管
led
256
3mm白发红高亮度
22P
2
瓷片电容
10uf/50v
1
电解电容
100uf/25v
2
电解电容
AT89C51
1
AT89S51
40pin Ic
1
89c51
12M
1
晶体
74LS154
1
74HC154
LM7805
1
稳压IC
电源插座
1
 
稳压电源
1
 

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