条形led显示屏远程控制系统论文摘要Co m p a r e d w i t h t h e t r a d i t i o n a l d i s p l a y e q u i p m e n t s , t h e l e d - s c r e e n h a sma n y a d v a n t a g e s , f o r e x a m p l e , t h e c o l o r i s f r e s h e r a n d b r i g h t e r , t h e i n f o r m a t i o ncap a c i t y i s g r e at e r , t h e l i f e s p a n i s l o n g e r ， i t r u n s o n v e r y l i t t l e e l e c t r i c i t y , t h ew e i g h t i s l i g h t e r , t h e s t a b i l i t y i s h i g h e r a n d o p e r a t i n g , i n s t a l l i n g a n d m a i n t e n an c ean d s o o n a r e e a s i e r . S o i t p l a y s a n i m p o r t a n t r o l e i n t h e s o c i e t y . F r o m o n t h ema r k e t d e m a n d , n o t o n l y n e e d a b i g s c a l e d l e d - s c r e e n b u t a l s o n e e d i n s t a l l t h esm a ll l e d - s c r e e n s a c c o r d i n g t o t h e d i f f e r e n t p l a c e s . A m o n g t h e m , t h e b a r c h a r a c t e rdi s p l a y s c r e e n is m a i n l y u s e d t o a n n o u n c e s o m e s i m p l e w r i t i n g i n f o r m a t i o n , s u c has b a n k , te l e c o m m u n i c a t i o n o f f i c e , p o s t , s t a t i o n , d o c k , an d h o s p i t a l e t c . .Th o u g h t h e a p p l i c at i o n f i e l d o f l e d - s c r e e n i s m o r e a n d m o r e w i d e , b u t s o m ene w p r o b l e m s a r e e x p o s e d i n t h e a p p l i c a t i o n . S u c h a s t o u p d a t e c o n t e n t m u s tem p l o y a c o m p u t e r , b u t t h e c o m m u n i c a t i o n s b e t w e e n a c o m p u t e r a n d a l e d - s c r e e nar e l i m i t e d i n t h e c e r t a i n d i s t a n c e , w h i c h i s d i f f i c u l t t o c o m e a r e m o t eco m m u n i c a t i o n t r u e ; S o m e t i m e s o n e c o m p u t e r c a n o n l y r e a l - t i m e l y c o n t r o l a l e d -sc r e e n . S o t h e s i n g l e b o d y in v e s t o f t h e s y s t e m i s g r e a t e r , th e e x p e n s e o fma i n t e n a n c e a n d a d m i n i s t r a t i v e i s a l s o h i g h e r , w h i c h r e s t r i c t s a p p l i c a t i o n o f t h ele d - s c r e e n . I f w e c a n t h r o w a c a l c u l a t o r a w a y o r s e v e r a l d i s p l a y s c r e e n sco m m u n a l l y u s e o n e c o m p u t e r , w h i c h c a n e f f e c t i v e l y r e d u c e t h e d e v o t i o n a n dw i d e l y e x p a n d t h e a p p l y i n g s c o p e o f t h e l e d - s c r e e n .D o m e s t i c a n d i n t e r n a t i o n a l L E D m a n u f a c t u r e r s h a v e a l s o s t u d i e d o n t h ere m o t e c o n t r o l , a n d p u t f o r w a r d s o m e p r o j e c t s , b u t a l l h a v e s o m e r e s t r i c t i o n i n t h eac t u a l m o v e m e n t , f o r e x a m p l e , i f t h e s o m e m a n u f a c t u r e r s l e a d s t h e I n t e r n e tte c h n i q u e i n t o a r e m o t e c o m mu n i c a t i o n , t h a t i s , e a c h l e d - s c r e e n i s s t i l l a d o p t e d a nor i g i n a l c o m p u t e r s y s t e m , m a k i n g c o m p u t e r an d I n t e r n e t c o n n e c t w i t h e a c h o t h e r ,c a r r y i ng o n d a t a e x c h a n g e s w i t h c o m p u t e r s t h r o u g h I n t e r n e t . T h i s k in d o f m e t h o dcan w o r k f r o m t h e p r i n c i p l e , b u t s t i l l h a v e a v e r y b i g p r o b l e m i n u s i n g p r a c t i c a l l y .Be c a u s e t h e c u s t o m e r ' s e a c h l e d - s c r e e n i s r e q u e s t e d t o c o n n e c t w i t h I n t e r ne t ,w h i c h c u r r e nt l y c a n o n l y c o m e t r u e i n l o c a l r e g i o n w i t h t h e I n t e r n e t . F r o m o nma n a g e m e n t , t h i s k i n d l o n g r a n g e c o n t r o l w a y c a n ' t s o l v e t h e n e e d o f n o c o m p u t e req u i p m e n t s o n t h e s p o t ; t h e a d m i n i s t r a t i v e e x p e n s e e v e r y d a y i s s t i l l h i g h e r t h a nor i g i n a l . S o t h i s k i n d o f m e t h o d a c t u a l l y u s e s a l i t t l e .To s o l v e t h e t w o p r o b l e m s o f r e f r e s h i n g d a t a u s i n g P C a n d r e m o t eco m m u n i c a t i o n , t h e t h e s i s b r o u g h t f o r w a r d n e w c o n t r o l t e c h n i q u e w i t h M CU ,w h i c h t o o k d e s i g n i n g t h e c o n t r o l s y s te m o f “e l e c t r o n d o o r p l a t e ” f o r i n s t a n c e . W ema i n l y d e s c r i b e d i n t h e t h e s i s t h e d e s i g n i n g p r o c e s s w i t h M C U f o r c o r e , r e p l a c i n gth e c o n t r o l s y s t e m o f 4 8 5 i n t e r f a c e t e c h n o l o g y w i t h p c m a c h in e c o m i n g t r u e al o n g r a n g e c o n t r o l . T h i s d e s i g n c a n l o w e r t h e u s a g e c o s t o f w h o l e m a n i f e s t a t i o nsy s t e m , m o r e c o n v e n i e n t l y t a k e a n d o p e r a t e m o r e f l e x i b l e , c a n c a r r y o u t t h e s p o tco n t r o l , c a n e v e n a d a p t t h e n e e d o f c o m m o n c u s t o m e r , h a v e b e t t e r m a r k e tfo r e g r o u n d .Th i s t h e s i s s t u d i e d t h e c o n t r o l m e t h o d o f b ar l e d - s c r e e n , a s f o l l o w s :Th e f i r s t , e l a b o r a t e d a l e d - s c r e e n o f d e v e l o p m e n t a n d f o r e g r o u n d , t h e k e yan a l y z e d w o r k p r i n c i p l e o f l e d - s c r e e n a n d t h e s t r u c t u r e a n d r e l a t e d p a r a me t e r s a n dco n c r e t e c a r i n g o u t p r o c e s s , w h i c h c o n c r e t e l y i n c l u d e t h e c h o i c e a n d c o n t r o l o fMC U a n d a f f i l i a t e d c h i p s , t h e b a s i c c o m p o n e n t o f h a r d w a r e e l e c t r i c c i r c u i t a n ds o f t w a r e d e s c r i b e o f t h e w o r k f l o w . I n t h e f o r m m a n i f e s t a t i o n s y st e m d e s i g n , i nco n s i d e r a t i o n o f t h e s p e e d o f d i s p o s i n g i n f o r m a t i o n , a d o p t e d a d o u b l e M C U o fS T C 1 2 C 5 4 1 0 A D i n t h e s y s t e m . T h e m a i n M C U i s r e s p o n s i b l e f o r c a r r y i n g o nco r r e s p o n d e n c e w i t h e x t e r i o r l o n g r a n g e c o n t r o l l e r a n d r e f r e s h i n g c o n t e n t s o fdi s p l a y s c r e e n , a n d c a n a l s o d i r e c t l y c a r r y o n i n i t i a l i z i n g t o t h e c l o c k c h i p o fD S 1 3 0 2 a n d t h e S H T s e n s o r o f t h e h u m i d i t y d e g r e e . T h e s u b s i d i a r y M C U c a nth e n i n d e p e n d e n t l y c a r r y o n r e f r e s h i n g t h e c u r r e n t t i m e a n d t h e d a t a o f t h ehu m i d i t y d e g r e e a n d d i s p l a y t h e d a t a i n c o r r e s p o n d i n g n u m b e r t u b e s . B e c a u s e o fth e s y s t e m n e e d i n g v e r y b i g o f w o r k e l e c t r i c c u r r e n t , s o c h o s e t o u s e t h e f u n c t i o nbe t t e r s w i t c h p o w e r t o s u p p l y t h e w h o l e s y s t e m .Th e s e c o n d m a i n l y s o l v e s t h e d e s i g n m e t h o d o f M C U c o n t r o l s y s t e m .In c l u d e t h e r e a l i z a t i o n o f h a r d w a r e e l e c t r i c c i r c u i t , t h e c h o i c e o f t h e M C U m o d e lan d t h e i n p u t m e t h o d , t h e t y p e m a t r i x p i c k - u p t e c h n i q u e , a n d s t u d i e dco m m u n i c a t i o n p r o b l e m . T h e w o r k i n g p r o c e s s o f t h e c o n t r o l s y s t e m a s f o l l o w s :th e c u s t o m e r i n p u t s T h e i n f o r m a t i o n i n t o l o n g r a n g e c o n t r o l l e r , a n d t h e n t h eco n t r o l l e r c o n v e r t s t h e i n f o r m a t i o n i n t o c o r r e s p o n d i n g f r a m e d a t a , w a s d e l i v e r e dby 4 8 5 t o t a l l i n e s to t h e t e r mi n a l d i s p l a y ( e x t e n s i o n ) , t o c o m e t r u e r e m o t eco m m u n i c a t i o n . A f t e r e a c h d i s p l a y t e r mi n a l c o r r e s p o n d e n c e in t e r f a c e r e c e i v e s ast r i n g d a t a , t h e in f o r m a t i o n i s s t o r e d i n t o b u f f e r s e c t i o n a n d a c c o r d i n g t o t h eco n t r o l i n f o r m a t i o n d e l i v e r s t h e m a n i f e s t a ti o n d a t a t o th e u n it o f t h e l a t t i c edi s p l a y s c r e e n , c o m p l e t i n g t h e w h o l e p r o c e s s . F o r i m p r o v i n g t h e r e l i a b i l i t y o f t h esy s t e m , a d o p t s t h e M C U o f S T C 1 2 C 5 4 1 0 A D , t h i s s e r i e s M C U h a s s i n g l e c l o c k / ape r i o d ( 1 T ) o f m a c h i n e i s c o m p a t i b l e w i t h 8 0 5 1 M C U k e r n e l , h a v e h i g hsp e e d / l e s s p o w e r , a l l n e w f l o w i n g w a t e r l i n e / s i m p li f y i n s t r u c t i o n g a t h e r s t r u c t u r e ,in t e r n a l i n t e g r a t i o n M A X 8 1 0 r e s e t t i n g e l e c t r i c c i r c u i t , h a v i n g f u n c t i o n s , s u c h a sel e c t r i c v o l t a g e m o n i t o r a n d w a t c h d o g e t c . , a p p l y i n g t h i s m o d e l n u m b e r o f M C Ucan r a i s e a s y s t e m p r o c e s s i n g s p e e d a n d c a n p r e v e n t f r o m s y s t e m b e c a u s e o fpo w e r s u p p l y i n t e r f e r e n c e a n d o t h e r i n t e r f e r e n ce s t h e d e v i c e a p p e a r s p o w e r o f f .Th is c o n t r o l s y s te m s t i ll p r o v i d e d w i t h O C M 4 X 8 C 1 2 8 6 4 l i q u i d c r y s t a l d i s p l a y s ,ex t e r i o r s s a v i n g m a c h i n e a n d m a t r i x t y p e k e y b o a r d , c a n c o n v e n i e n t c u s t o m e rre n e w a l t h e s c r e e n c o n t e n ts a n d c o m p l e t e a r e l a t e d c o n s t i t u t i o n .Th e t h i r d , t h e p r i c e o f t h e r e m o t e c o n t r o l s y s t e m u s i n g M C U l o w e r sob v i o u s l y , b u t M C U r e m o t e c o n t r o l l e r r e m a i n s n o t a g i l e c o m p a r e d w i t h t h e P Cma c h i n e s o f t w a r e c o n t r o l i n C h i n e s e c h a r a c t e r s r e c o r d , c a n ' t c h a n g e t h e f o n tfr e e l y , s o t h i s t h e s i s s t i l l ma i n ly a i m e d a t t h e u s a g e n e e d o f c u s t o m e r w h o a l r e a d yha s P C , r e s o l v e d t o u s e P C a s l o n g r a n g e c o n t r o l l e r p r o b l e m , a n d d e s c r i b e d i nde t a i l c o n c r e t e t h e p r o c e s s . W e u s e d M i c r o s o f t V i s u a l B a s ic 6 . 0 s o f t t o e d i t t e x tin f o r m a t i o n a n d w i t h d r a w a n d d e l i v e r w o r d p a t t e r n i n f o r m a t i o n , s e t t h e s h o wef f e c t a n d p r e v i e w c h a r a c t e r s a n d c o m m u n i c a t i o n e t c . A m o n g t h e m , t h e k e y p o i n tdi s c u s s e d t h e a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n ta g e s o f p i c k i n g - u p c h a r a c t e r m o d e l s w i t his n i n q u i r e m e t h o d a n d i m a g e e l e m e n t m e t h o d , a n d c a r r y o n i n t r o d u c t i o n t o t h eMS C o m m c o m p o n e n t s w h i c h c a n c a r r y o u t s e r i a l c o m m u n i c a t i o n .In t h i s t h e s i s t h r o u g h t h e r e s e a r c h o f a b o v e c o n t e n t s , i t d i s c u s s e d a w o r kpr i n c i p l e o f t h e b a r l a t t i c e d i s p l a y s c r e e n , d e s i g n m e t h o d a n d t h e s y s t e mco m m u n i c a t i o n a n d s o o n , c a r r y i n g o u t a d e si g n o f t h e r e l a t e d h a r d w a r e e l e c t r i cci r c u i t a n d s o f t w a r e , t h e p h y s i c a l l y a p p l i e d e f f e c t i s b e t t e r .与 传 统的 显 示 设备 相 比， L E D 电子 显 示 屏以 其 色 彩鲜 亮 夺 目、 显 示 信息量 大 、寿 命长 、 耗 电 量小 、重 量 轻 、 稳 定 性 高、 易 于 操作 、 安 装和 维 护 等特点 ， 在 社 会 经 济 发 展 中 扮 演越 来 越 重要 的 角 色。 从 L E D 显 示 屏 的市 场 需 求上看 ， 市 场 上 不 仅 需 要 大 屏幕 L E D 显示 装 置 ，也 需 要 根据 不 同 场合 配置 不 同规格的 小 型 显 示 屏， 其中 条 形 文 字 显 示屏 ， 主 要用 于 发 布一 些 简 单的 文 字信息，用 于银 行 、电 信 局 、 邮 电 局 、 车 站、 码 头、 医 院等 场 所。尽 管 目前 L E D 显 示 屏 的应 用 范 围越 来 越 广， 但 是 在应 用 中 也暴 露 出 一些新的 问 题 ， 如 内 容更 新 必 须 通过 P C 机 完 成 ； 作 为 控 制 器的 P C 机与 L E D 屏幕之间 的 通 信 只 能 在 一 定距 离内 实 现 ， 很 难 实 现远 程 通 信； 有 时 为了 实 现 实时控 制 ， 每台 P C 机 一 般 只 能控 制 一台 L E D 显 示 屏 等 ，这 使 得 系统 的单 体 投资比较 大 ， 维 护 管 理 费 用 也 比较 高 ， 这一 切极 大的 制 约了 L E D 显 示 屏 的 应 用。如果 能将 P C 机 去 掉 或 多 台显 示 屏 共用 一台 P C 机 ， 则可 以 有 效的 减少 一 次性投 入 ， 大大 拓宽 L E D 显 示 屏 的 使 用 范 围。国 内 外的 L E D 生 产 厂 家对 远 程 控制 也 进 行了 研 究， 提 出 了 一些 解 决案方，但是 在 实 际 运 行 中 都 有一 定的 限 制 ， 如 有 的 生产 厂 家 将互 联 网 技术 引 入 远程传 输， 即 每个 L E D 显示 屏仍 采 用 原来 的 P C 机 系 统 ，使 P C 机 与 互 联网 相 连，通 过互 联 网实 现 与 远程 P C 机 进 行数 据交 流。 这 种 方法 从 原 理上 可 行 ， 但是实际 使 用 时 却 出 现 了 问 题 ，如 对 客 户的 每个 L E D 显 示屏 都 要 求与 互联 网 相连接 ， 就目 前国 内 互 联 网普 及情 况 看 ， 还 只 能 在小 部 分 地区 实 现 。从 运 行 管理上 看， 这 种远 程 控 制 方 式并 不 能 解决 现 场 上不 用 P C 机 设 备这 一 难 题 ， 日常运 行 管 理 费 用比 原 来 的 还 高 ， 因 此 这 种 方 法 实 际 使 用的 很 少。针 对显 示 屏 系统 必 须 使用 P C 机更 新 数 据以 及远 程通 信 困 难， 这 两 个突出 问 题， 本 文 以 设计 “ 电子 门牌 ” 远 程 控 制系 统 为例 ， 利用 单 片 机 控 制技术 ，提 出 了 新 的 控 制 方 法， 即实 现 既 可 以由 P C 作 为 L E D 显示 屏的 远 程 控制器， 也 可 以 由 相 对 廉 价 的 单片 机 为 核心 ，配 合 4 8 5 接口 方 式 的控 制系 统 代替PC 机 完 成对 L E D 显示 屏 远 程 控 制 的 设 计过 程 。 此 设 计 可 以 极 大 地降 低 整 体显示 系 统的 使 用 成 本 、 携 带更 方便 、 操 作 更 灵活 的 、可 实 现现 场控 制 ， 更能适应 普 通 用 户 根 据 实 际 经 济情 况 来 选择 控 制 器类 型， 拓宽 L E D 显示 屏 的 使用范 围， 具 有较 好 的 市 场 前 景。本 文针 对 L E D 显示 屏 的 控 制 方法 进 行 了 如 下 工 作：第一 ， 阐 述了 L E D 显示 屏的 发 展 现 状 以 及 前景 ， 分 析了 L E D 显 示 屏 的工作 原理 ； 显 示 器 件 的 结 构以 及相 关 参 数 ， 显 示 屏的 常 用 驱动 方 法； L E D 显示屏 的 具体 实 现 过 程 ， 包 括单 片机 和 附 属 芯 片的 选 择及 程 序控 制、 硬 件 电路的 基 本组 成 、 软 件 的 工 作流 程描 述 等 。 在 条形 显 示系 统 设计 中， 考 虑 到处理 信 息的 速 度 ， 系 统 中 采用 了双 单 片 机 的 架构 ， 两个 单 片机 都采 用 性 价比较高 的 S T C 1 2 C 5 4 1 0 A D 型号 ， 主 单 片机 负 责 与 外 部 远 程 控 制器 进 行 通 信 以及显 示 屏 内容 的刷 新 任 务 ，还 可 以 直 接 对 时 钟 芯片 D S 1 3 0 2 和 温 湿 度传 感器 S H T进 行 初始 化 操 作 。 附属 单片 机 则 可 以独 立 地对 当 前 时间 和温 湿 度 数 据 进行刷 新 ，并 将 数 据 显 示 在 相应 的数 码 管 中 。 系统 由 于需 要 很大 的工 作 电 流，因 此选 用 了 性 能 较 好 的开 关 电源 来 给整 个 系统 供 电。第 二 ，重 点 解 决单 片 机 作为 远 程 控 制 系统 的设 计 方 法 。 包 括 硬 件 电 路的实 现 ，单 片机 型 号 的 选择 ，输 入 法 的 选 择 ， 字模 的 提 取技 术 ， 以及 实 现 通讯问题 的 研 究 。 控 制 系 统的 工作 过 程 为 ： 用 户 将要 显 示 的信 息 输 入到 远 程 控制器中 ， 控 制 器 把 输 入 的 信 息转 换 成 相应 的帧 数据 ，经 4 8 5 总 线传 递到 显 示终端 （ 分 机） ， 以 实 现 远距 离 信 息 传输 。各 显 示 终 端 通信 接 口接 收 到串 行 数据后 ， 将 信 息 存 储 在 缓 冲 内 ，并 按 照 控 制 信 息 将显 示 数 据传 送 到 点阵 显 示 屏显示 单 元 ， 完 成 整 个 设 置 过 程 。 为 了 提 高 系 统 的 可 靠 性 ， 单 片 机 采用ST C 1 2 C 5 4 1 0 A D 型 号， 此 系 列 单 片 机 具 有 单时 钟/ 机 器 周 期( 1 T ) 的 兼容 8 0 5 1 内核 ， 具有 高 速/ 低 功 耗 ，全 新的 流 水线 / 精 简 指令 集结 构 ，内 部 集成 M A X 8 1 0专用 复 位 电 路 ， 具 有 电压 监测 和 看 门 狗 等 功 能， 应 用 此型 号 的 单片 机 既 可以提高 系 统 处 理 速 度 又 可以 防止 系 统 因 电 源 干 扰和 其 他 干扰 出 现 死机 现 象 。本控 制 系 统还 配备 了 O C M 4 X 8 C 1 2 8 6 4 液 晶显 示器 、 外部 存 储器 以 及 矩 阵 式盘键，可 以 方 便 用 户 更 新 显 示 屏 的 内 容 和 完成 相关 设 置。第 三 ，在 用 单 片机 实 现 的远 程 控 制器 系 统 中， 虽 然 整体 系 统 的价 格 明 显的降 低， 提 高了 系 统 的 性 价比 ， 但 与使 用 P C 机 软 件 控制 相 比 ，单 片机 远 程控制器 在 汉 字 录 入 上 还 存在 不灵 活 的 ， 不 能 随 意更 改 字 体的 问 题 ，因 此 本 文还主 要针 对 已经 具 备了 P C 机 硬 件 的用 户的 使用 需 求 ，在 实 现 了单 片机 作 为点阵 显示 屏 远程 控 制 器 的 前提 下 ， 解决 了用 P C 机 作 为远 程 控 制器 问题 ， 并详细叙 述 了 其 具 体 实 现过 程 。 设计 中 应用 M i c r o s o f t V i s u a l B a s i c 6 . 0 开发工具 完 成 了 文 本 信 息 的 编 辑、 字 模 信 息 的 提 取和 传 送 、显 示 效 果的 设 置 、文字预 览 以 及 设 备 通 讯 等工 作 。 其 中 重 点 讨 论 了内 码 查 询法 和 像 素点 法 提 取汉字字 模 的 优 缺 点 ， 并 对实 现串 口 通 讯的 M S C o m m 控件 进 行 了相 关 介 绍。本 文 通过 以 上 内容 的 研 究， 深 入 讨 论 了条 形点 阵 显 示 屏 的 工 作 原 理 ，设计方 法 ， 系 统 中 通 讯 等若 干问 题 ， 实 现 了 相 关的 硬 件 电路 和 软 件设 计 ， 实际应 用 中效 果 较 好。414
条形led显示屏远程控制系统内 容 提要LE D 显 示 屏 主要 安 装在 各 类办 事 窗 口 、 进出 口 岸 、物 流通 道以 及 现 代工业 控 制现 场 ， 越来 越 多 的场 所 需 要用 L E D 点 阵 显 示屏 来 显 示汉 字 信 息。传 统的 L E D 显示 屏 控 制系 统中 ，更 新 显 示信 息 必须 采用 P C 机 完 成 ，由于 P C 机 相 对 于 显 示 屏 价格 较 高 、利 用率 低、 维 护 管理 费 用 高等 因素 限 制了LE D 显 示 屏 的发 展 ，因 此 本文 重 点描 述了 既可 以 用 价格 低 廉的 单 片机 为 控制核 心又 可 以用 P C 机 为控 制 核 心的 L E D 显 示屏 远 程 控 制 系 统 的设 计过 程 ，从而用 户 在 购买 L E D 显 示 屏系 统 时 ，可 以根 据 实 际 经 济 条 件 进 行 自由 选 择 显示屏 的 远 程控 制系 统 ， 具 有 较 好 的 市 场 前 景。本 文 的主 要 内 容： 首 先， 叙 述 了 点 阵 显示 屏的 工 作 原 理 和 相 关 控 制法方；其次 ， 重 点 论 述 单 片 机作 为远 程 控 制 器 的 可 行性 以 及 具体 实 现 过程 ， 包 括硬件电 路 的 设 计、 输 入 法 的 选择 、 字 模 提 取 技 术 和 远 程 通讯 问 题 的解 决； 后最，考 虑到 P C 机 用 户 的 使用 需 求， 在已 经 实 现了 单 片 机 作 为 控 制器 的 基 础 上，设计 并 实 现了 P C 机 作为 控 制 器的 L E D 显示 屏系 统， 并 编 写了 相应 的 控制软件。【 关键 词 】L E D 、 点 阵 、 字 模 提取 、串 行 通信吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- I -目 录第 一章 绪 论. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11. 1 论 文 的背 景 及 意 义. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11. 2 L E D 显 示 屏的 发 展现 状. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11. 3 L E D 显 示 屏的 相 关定 义. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21. 4 论 文 主 要 研 究的 内 容 及 组 织. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2第 二章 L E D 显 示 屏 工 作 原 理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42. 1 点 阵 显示 器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42. 1 . 1 点 阵 显 示器 的 结 构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42. 1 . 2 点 阵 显 示器 的 分 类. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52. 1 . 3 点 阵 显 示器 的 参 数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52. 2 L E D 显 示 器的 常 用 驱 动 方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52. 3 1 6 ×1 6 点 阵 的 实 现. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9第 三章 条形 L E D 显示 屏 设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 33. 1 主 单 片机 相 关 设 计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 43. 1 . 1 主 单 片 机 与远 程控 制 器的 通 信. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 43. 1 . 2 主 单 片 机外 围 模 块. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 43. 1 . 3 主 单 片 机工 作 流 程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 63. 1 . 4 点 阵 显 示屏 电 路 图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 83. 2 附 属 单 片 机 相关 设 计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 93. 2 . 1 附 属 单 片机 的 功 能. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 93. 2 . 2 附 属 单片 机 外围 模 块. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 93. 2 . 3 附 属 单片 机 工 作 流 程及 程 序. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3第 四章 单 片 机 远 程 控制 系 统 设 计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 64. 1 控 制 器 硬 件 电路 设 计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 64. 2 控 制 器 电 路 相关 器 件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文4. 3 汉 字 录入 的 实 现. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 14. 3 . 1 常 用 基 于 单片 机 的汉 字 处 理 方 法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 14. 3 . 2 汉 字 库 文件 的 固 化. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 24. 3 . 3 汉 字 输 入法 的 确 定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 34. 4 通 讯 问题 的 解 决. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 44. 4 . 1 接 口 标 准的 选 择. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 44. 4 . 2 通 信 方 式的 确 定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 54. 4 . 3 通 信 协 议的 制 定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 64. 4 . 4 通 信 程 序设 计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 74. 4 . 5 通 信 注 意事 项. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1第 五章 P C 机 远 程 控制 系 统设 计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 45. 1 P C 机 中 汉 字字 模 的 提 取 方 法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 45. 1 . 1 提 取 汉 字内 码 方 法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 55. 1 . 2 提 取 像 素点 的 方 法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 75. 1 . 3 使 用 字模 软 件 提 取 的方 法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 05. 2 预 览 功能 的 设 计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 05. 3 设 备 通 讯. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1第 六章 总 结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 56. 1 论 文 工作 的 总 结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 56. 2 未 来 研 究 工 作的 展 望. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 5参 考 文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 6摘 要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IAb s t r a c t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I V致 谢414
条形led显示屏远程控制系统- 1 -第一 章 绪论111 .. 1 论 文 的 背景 及 意义LE D 电 子 显 示 屏 以 其 色 彩 鲜 亮 夺 目、 显示 信息 量 大、 寿 命 长、 耗 电 量、小重量 轻 、 空 间 尺 寸 小 、稳 定性 高 、 易 于 操 作 、安 装 和 维护 等 特 点， 在 社 会经济发 展 中 扮 演 越 来 越 重 要 的角 色。 尽管 目L 前E D 显 示 屏的 应用 范 围 越 来 越广，但 是在 应 用中 也 暴 露 出 一些 新 的 问题 ， 如 内容 更新 要用 P C 机 完 成 ； 作 为控制 器的 P C 机离 L E D 屏 幕 有 一 定 的 距 离 限制 ； 为 了 实 现 实 时 控 制 ，每 台 P C 机一般 只 能 控 制 一台 L E D 显示 屏 ； 系统 的单 体 投 资 比 较 大 ， 维 护 管理 费 用 也比较 高。 这 一 切 都 极 大 地制 约了 L E D 显 示 屏的 发 展。根据 L E D 显 示屏 存 在 的控 制 问 题， 本 文 将主 要 实 现以 单 片 机为 基 本 控制核心 代替 P C 机 实 现对 L E D 模 块 进 行 远 程 通 信控 制， 另外 考 虑 到系 统 的 通用性 和不 同 用户 的 使 用 需 求， 在 控 制上 本系 统还 可 以 直接 由 P C 机 通 过 软 件操作实 现 文 字 编 辑 与 传 输 。 在 控 制 系 统 中 实 现 了字 模 的 提取 与 保 存， 采 用 串行48 5 接 口 实现 远 程 通 讯 方 式， 完 成 与多 台 分 机 的 远 程信 息 传 输。111 .. 2LE D 显 示 屏的 发 展 现状LE D 显 示 屏是 利用 发光 二 极 管 点 阵 模 块或 像素 单元 组 成 的平 面 式 显示屏 幕 。由 于它 具 有 发 光效 率高 、 使 用 寿 命 长 、组 态 灵 活、 色 彩 丰富 以 及 对室内外 环 境 适 应 能 力 强 等 优 点， 自2 0 世纪 8 0 年代 后 期 开始 ， 随 着L E D 制 造技术的 不 断 完 善 ， 在 国 外得 到了 广 泛 的 应 用 。 在我 国 改 革开 放 之 后， 特 别 是进入 9 0 年 代 国 民 经 济 高 速 增长 的 同 时， 对公 众 场 合 发 布 信 息 的 需 求日 益 强 烈，LE D 显 示 屏 的 出 现 正 好适 应了 这 一 市 场 形势 ，因 而在 L E D 显 示屏 的 设 计制造技 术 与 应 用 水 平 上 都 得 到了 迅 速 的提 高 。L E D 显 示 屏 经 历了 从单 色、 双色图文 显 示 屏 ， 到 图 像 显 示 屏， 直 至 今 天 的 全 彩色 视 频 显示 屏 的 发展 过 程 。其应 用 领域 己 经 遍及 交 通 、证 券 、 电信 、广 告 、 宣 传 等 各 个 方面 。 我国 L E D显示 屏 的 发 展 基 本 上 与世 界水 平 同 步 ， 至 今 已经 形 成 了一 个 具 有相 当 发 展潜力 的产 业， 有 些 企 业L 的E D 显 示 屏 己 经 出 口 到东 南 亚 各国 ， 甚 至出 口 到洲欧。吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 2 -相 信 随 着对 公共 传 媒 需 求 的 高 速 增 长，L E D 显示 屏 产 业 会 得 到 更 快 的 发展 [ 1 ] 。111 .. 3LLL EE D显 示 屏 的 相 关 定义LE D 显 示 屏 是 由 发 光 二极 管按 照 一 定 的 规则 排 列 组成 的点 阵显 示 器 件。现在 国 内 的 主 要 产品 如: 全 点 阵 显 示 屏 、L E D 显 示 屏、 数 码 显 示 屏、 点 阵数码显 示 屏 、触 摸显 示 屏 、 红 外 遥 控及 P C 机 控 制 的 单 色 、 彩色 L E D 显 示屏 等[ 2 ] 。1、 L E D ： 发 光 二 极 管 （l i g h t e m i t t i n g d i o d e ） 。2 、L E D 显 示屏 ：L E D p a n e l 由 L E D 器 件 组 成 的 显 示 屏 幕。3 、 显示 单 元 ：d i s p l a y u n i t 由电 路 及 安 装 结 构 确 定 的 并具 有 显 示功能 的 组成 L E D 显 示 屏 的最 小 单 元。4 、C R T 同 步显 示 ： 电脑 显 示 器大 多 采用 C R T 显像 管 ， 因此 电 脑 显示器 有 时也 称为 C R T 显 示 器 。C R T 同 步显 示 是指 L E D 显 示 屏 的显内 容能 实 时， 同 步 地 反 映 电脑 C R T 显 示 器 上 的 显示 内 容。5 、 全 彩色 L E D 显示 屏： a l l - c o l o r L E D p a n e l ， 由 红 、 绿 、 蓝 三 基色LE D 器 件组 成 并可 调 出 多 种 色彩 的 L E D 显 示 屏。11 .4 论 文 主要 研 究 的内 容 及 组织本 文 重点 要 解 决的 问 题 有： 点 阵 显 示 屏硬 件驱 动 电 路 的 设 计 、 单 片 机型号的 选 择 与 编 程 控 制 、汉 字字 模 信 息 的 提 取 、汉 字 显 示控 制 方 式的 设 计 、通讯问 题 的 解 决 、 单 片 机 控 制器 中 汉 字输 入问 题的 解 决 、编 写 P C 机 通讯 软 件、附 属 功 能 的 实 现 （ 如 ： 万年 历 、温 度 、湿 度 等信 息） 。本 文 共 分 五 章 ， 具 体 如 下：第 一 章主 要介 绍 本 文 的 研究 背 景 及 意义 、 提出 研 究 目 标 和论 文 的 内容组 织 情 况。第二 章主 要 介绍 L E D 显 示 屏 的工 作 原理 ， 显示 器 件 的 结 构以 及 相 关参数， 显 示 屏 的 常 用驱 动方 法 的 分 析 ， 重 点 阐述 1 6 ×1 6 单字 L E D 显 示 屏 硬件的 基 本 组成 以及 单 片机 控制 程 序的 实现 方 法。第三 章主 要 介绍 L E D 显 示 屏 的具 体 实现 过 程， 具 体 包 括 单片 机 和 附属吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 3 -芯 片 的选 择 及 控 制 、 硬件 电 路 的 基 本组 成、 软 件 的 工 作 流程 描 述。第 四 章是 本文 论 述 的 核 心内 容 ， 结 合其 他 章节 的 相 关 阐 述， 本 章 将主要 解 决单 片 机 远 程 控 制 系统 的实 现 方 法 ， 包括 硬 件电 路 的实 现， 汉 字 输入问 题 的 解 决 ， 字 模 的 提 取 技 术 ， 以 及通 讯的 实 现。第 五章 主 要 考虑 到 不 同用 户 的 使用 需 求 和经 济条 件， 实现 P C 机 作 为远程 控制 器 的相 关 设 计 ， 包括 汉 字 编辑 功能 的实 现 ， 最终 效 果 预览 ， P C 机与点 阵 显 示 屏 通讯 问 题的 解 决 等。吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文第 二章 L E D 显 示 屏工 作 原理222 .. 1 点阵 显 示器222 ... 111 .. 1 点 阵 显 示 器 的 结构显 示 屏一 般 由 发光 管或 L E D 点 阵模 块 构 成， 发 光 管是 最 基 本的 显 示件器，可以 直 接 用 来 组 成 显 示 屏 ，也 可 以 用 多 个 不 同颜 色 的 发光 管 按 比例 制 成 像素管， 然 后 用 像 素 管组 成点 阵 显 示 屏L 。E D 点 阵模 块 是 组成 显 示 屏的 基本 单 元。LE D 器 件 众 多 ， 其 主 要 形 式 有：1. 反 射 罩 式 数 码 管： 一 般用 白 色 塑 料 做 成 带反 射腔 的七 段 式外 壳 ， 将 单个LE D 贴 在 与 反 射 罩 的 七 个 反 射 腔 互 相 对 位 的印 刷电 路板 上， 每个 反 射腔底部 的中 心 位置 就是 L E D 芯 片 。 在 装 反 射 罩前 ， 用 压焊 方 法 在芯 片 和 印刷电路 上 相 应 的 金 属 条 之 间 连接 好 φ3 0 u m 的硅 铝 丝 或金 属 引 线， 在 反 射罩内 滴入 环 氧 树脂 ，再 把带 有 芯 片的 印 刷 电路 板 与 反射 罩 对 位粘 合 ， 然后固 化。2. 条形 七 段 式数 码 管 ：属 于 混 合封 装形 式。 它 是 把做 好 管 芯的 磷化 镓 或磷化 镓圆 片 ，划 成 内 含 一 只或 数只 L E D 发 光条 ，然 后 把 同 样 的七 条 发 光条粘 在 日字 形 框 上 ， 用 压焊 工 艺 连好 内 引线 ， 再 用环 氧树 脂包 封 起 来。3. 单片 集 成 式多 位 数 字 显 示 器 ： 是在 发光 材 料 基 片 上 （ 大 圆 片） ， 利 用成集电 路工 艺 制 作出 大量 七段 数 字 显示 图 形 ，通 过 划 片把 合 格 芯片 选 出 ，对位 贴 在印 刷 电 路板 上 ， 用压 焊 工 艺引 出 引 线， 再 在 上面 盖 上 “鱼 眼 透 镜”外 壳 。它 们 适 用于 小 型 数字 仪 表 中。4. 符 号管 、 米字 管 的 制 作方 式 与数 码 管 类 似。5. 矩 阵 管 （ 发 光 二 极 管 点 阵） ： 可 采 用 类 似 于 单片 集 成 式多 位 数 字显示器 工 艺 方 法 制 作 。 本文 也将 以 此 点 阵 为 核 心器 件 来 进行 相 关 设计 [ 3 ] 。
条形led显示屏远程控制系统- 5 -1. 根 据 使 用环 境 ，L E D 显 示 屏 分 为 室 内 显 示屏 和 室外 显 示 屏。2. 根据 显 示 颜 色， L E D 显 示 屏 分 为 单 基色 L E D 显 示 屏 ， 双 基色 L E D 显示屏和 全 彩 色 （ 三 基 色 ）L E D 显 示 屏。 按 灰 度级 又可 分为 1 6 、3 2 、6 4 、12 8 、2 5 6 级灰 度 L E D 显 示 屏 等。3. 根据 显 示 性能 ， L E D 显 示 屏 分为 文本 L E D 显 示 屏 、 图文 L E D 显 示 屏、PC 机 视频 L E D 显 示屏 ，电 视 视频 L E D 显示 屏 和 行情 L E D 显 示 屏 （一般包 括 证 券 、 利 率 、 期 货 等用 途 ） 等。4. 根 据 基 本 发 光 点， 室L 内E D 显 示 屏 可 以 按照 L E D 单 点 直 径 分 类； 室 外L E D显示 屏 可 以 按 照 采 用 的 象 素直 径 分 类。22 . 111 .. 3 点 阵 显 示 器 的 参数由于 L E D 显 示 器 是以 L E D 发 光 二 极 管 为 基础 的 ， 所以 它 的 光、 电 特 性及极限 参 数 意 义 大 部 分 与 发 光二 极 管 的相 同 ， 但由 于 L E D 显 示 器 内含 多 个 发光二 极 管， 所 以 需 有 如 下特 殊 参 数：1. 发光 强度 比 ： 由 于数 码管 各 段 在 同 样 的 驱动 电 压 时， 各 段 正向 电 流 不相同， 所 以 各 段发 光强 度不 同 。 所有 段 的 发光 强度 值中 最 大 值与 最 小 值之比 为 发光 强 度 比。 比 值 可以 在 1 . 5 ～2 . 3 间 ， 最大 不 能 超过 2 . 5 。2. 脉冲 正向 电 流 ： 设笔 画显 示 器 每 段 典 型 正向 直 流 工作 电 流为 I ， 则 在脉冲 下， 正 向 电 流可 以 远 大于 I 。 其中 脉 冲 占空 比 越 小， 脉 冲 正向 电 流应该越 大[ 4 ] 。22 .2 LE D 显 示 器 的 常 用 驱 动 方法根据 L E D 显 示的 硬件 设计 方 法 的 不 同， L E D 显 示 驱 动 分 为 静态 法 和 动态法 两 大 类：1. 静 态 显 示 驱 动 法：（1 ）I O 端 口 直 接驱 动 方式吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 6 -所 谓 静态 显 示 驱动 法 ， 即是 指 每 一个 L E D 分 别 对 应一 个 独 立的 I O 驱动口 ；L E D 的 点 亮和 关闭 由该 I O 来 对 其 进行 控 制 ， 各 口 互 不 干 扰。 此 种 设 计一般应 用 在 对 单个 L E D 的 驱 动或 L E D 数 量较 少 ， 且 所 选 的 单 片 机的 I O 引 脚比较 充 裕的 情 况 下。 一般 在 进 行 驱 动 时 ， 实 际 电路 中 应 该在 每 个 二极 管 上 都加一个 5 0 0 欧 姆 左右 的限 流 电 阻 。图 2 . 1 电 路 是 常 见 的 驱 动 连 接 方式 ， 即 采用灌电 流 的 方 式 进 行 驱 动 ， 另 外 如 果 所 选 的 单 片机 的 端 口驱 动 能 力较 强 可 以采用拉 电 流 的 方 式 直 接 驱动 L E D 显 示。图 2 . 1 I O 端 口 直 接 驱 动 方式（2 ） 采 用 “ 串 入 并 出 ” 元件 驱 动 方式为 了 减少 对 单 片机 引 脚 的过 多 占 用， 一 般 系统 在 驱 动多 个 L E D 时 也 可采用 “ 串 入并 出 ” 的 器件 来进 行 驱动 ， 如 采 用7 4 L S 1 6 4 或 7 4 L S 5 9 5 等 芯 片 来实现（ 图 2 . 2 采 用串 行 驱 动的 电 路 图 ） 。7 4 H C 5 9 5 是 一 个 八 位 的 串 行 输 人 三态并 行 输 出的 移位 寄 存 器， 能 直 接 驱动 L E D 发 光 管， 传 输 频 率高 达1 0 0 M H Z ，而且可 以 级 联 ， 非 常适 合 L E D 显 示 屏 上 数 据 的 高速 传 输[ 5 ] 。 图 中 单 片 机 采用AT 8 9 C 5 1 ，单 片 机 只需 要 提 供 一条 信 号 锁存 线， 一 条数 据 线 和一 条时 钟 线即可 完 成 整个 驱动 过 程。吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 7 -图 2 . 2 采用 串 行 驱动 的 方式优 点 ：电 路 设 计简 单 ， 编程 简 单 ，而 且 L E D 的 亮 度容 易 控 制， 只 需 在驱动端 增 加 相 应 的 可 调 电阻 即可 方 便 地 实 现 亮 度的 调 节 （对 于 存 在独 立 驱 动的设 计 ， 还 可 以 通 过 调 整 驱动 电 压来 达 到亮 度 的调 节 ）。缺 点 ： 对于 I O 口 直 接驱 动方 式 ： 由 于 每 一个 L E D 需要 一个 I O 口， 因此对 I O 口 的 需 求 较 大 ， 不 易实 现 大 数量 的 L E D 驱 动 和显 示 ， 扩展 性能 差 。采用“ 串 入 并 出 ” 元 件 驱 动 方式 ： 虽 然可 以实 现驱 动 大 数量 的 L E D ，但 由 于串行元 件 传 输 数 据 的 时 间 长 ，因 此 当 驱动 多个 L E D 时 会严 重 影 响刷 新速 度 ，在使 用 中要 考 虑 其 具 体 的应 用 场 合。2. 动 态的 显 示驱 动 法：动态 L E D 显 示 的 设 计 方 法是 将 不同 L E D 模块 的所 有的 L E D 的驱 动 端 一对一 地 连接 到 一 起， 如图 2 . 3 所 示 ，而 将其 公共 极 （ 阴极 或阳 极 ） 分 别 由 不同的 I O 口来 驱 动 （ 主 要 针对 数码 管和 L E D 点 阵 模 块 ） 。 只 要 在 选 中相 应的 I O口 时送 入 相 应 的 点 阵 数 据 就 可 以 实现 动 态 显 示。图 2 . 3 动 态 显示 8 * 4 点 阵 汉 字 电 路图动 态 显示 ， 是 利用 视 觉 暂留 效 应 ， 使 显示 屏显 示 的 内 容 在 一 定 周 期 内刷新一 次 ， 实 际 中 只 要 使显 示屏 每 个 发 光 管在 1 秒 时 间 内亮 2 4 次以 上 ， 其余时 间 熄灭 ， 视 觉上 不 会 感觉 到 显 示屏 的 闪 烁而 且 显 示屏 的 功 耗会 大 幅 度下降， 寿 命 也 会 延 长[ 6 ] 。 通 过 调 整 导 通 的时 间 与 电 流 ， 可 实 现 适 当高 亮 度 稳定的显 示 。 资 料 显 示 ， 若 两 次显 示 之 间的 时间 间隔 小于 3 2 m s 时， 人眼 即 无法分辨 ， 因 此， 为 了达 到 此要 求L ，E D 的 扫 描 频率 一般 可 按照 如下 公式 P C 得出：f = 3 2 * N （1 ）式中 ，f 为 扫 描 的频 率， 对 应 为 定 时 器 的 定时 时 间 （T ＝1 / f ） ；3 2 则 是由32 m s 换 算而 来 ，3 2 m s 对 应 的 频 率刚 好 约为 3 2 H z （1 0 0 0 m s / 3 2 m s=3 1 . 2 5 ） ；N 则 是总 的 L E D 的 组 数 （ 此 例中 为 N = 1 6 ） 。 根 据 （1 ） 式 算 出的扫 描 频率 f 实 际 上是 L E D 驱 动 扫 描的 最 小 频 率， 若 低 于 此 频 率， 则 有 可能导致 L E D 的 闪 烁 。当 然 ，f 值 不 是 越 高 越 好， 扫 描 的 频 率 太 高 ， 每 一组 L E D 的点亮 的 时 间 就 越 短， 因 此 可能 导L 致E D 的 亮 度不 够 或 显示 效果 不 理 想 等 问题。另外 通 过 提高 L E D 的 驱 动电 压 也 可以 弥补 由此 造 成 的亮 度 不 够的 现象 。 在此例 中 ，由 公 式 可知 其 扫 描的 频 率 应 大 于等 于 5 1 2 H z ， 则 较 为 理 想。
条形led显示屏远程控制系统- 9 -实际 应 用 中 ， 点 阵一 般是 由 8 ×8 的 L E D 点 阵 组 成 ，图 阵汉 字 显 示 的 仿 真电 路 图 。其 中以 7 4 L S 5 9 5 形 成 的 “串 入并点 阵的 1 6 个 列 ， 用 单 片机 的 I O 口直 接 驱 动点 阵的 1 6 个行方式 实 现 显 示 汉 字 和 简 单 图形 的 功 能。优 点 ：占 用 单 片 机 的 端 口 资 源 少 ， 电 路 设计 容 易 实现 。的 L E D 驱 动 和显 示 ， 扩展 性 能 好。缺 点 ：控 制 程 序较 复 杂 ，对 单 片 机 的 处理 速度 有 较 高要据点 阵 的 行 列 数 事先 确 定 好需 要的 7 4 L S 5 9 5 的 片 数 以及 单片常数 ， 另 外当 L E D 的 点 阵数 目 较 大时 ， 还 需 要 根 据 驱动 电流用三 极 管 进 行 驱 动 ， 以及 选用 驱 动 能 力 较 强 性能 较 好 的电 源22 .3 16 ×1 6 点阵 的 实现本 节将 以图 2 . 4 中 产 生“ 课 ” 字为 例， 叙述 1 6 ×1 6 点软 件 实 现 过 程。1 、电 路 设计8 ×8 点 阵 显 示器 很 难 清晰 地 显 示中 文 汉 字， 要 比 较清 楚汉 字 需要 1 6 × 1 6 = 2 5 6 个 点 ， 这 里由 四个 8 × 8 点 阵 显示 器件点( 4 ×8 ×8 = 2 5 6 ) 。 通 常将 这个 组 合称 为 1 6 ×1 6 点 阵[ 9 ] 。 由个 L E D 点 阵 因 此只 能 够 选择 采用 动 态扫 描 的 方法 来实 现。 电其 中由 P 1 和 P 2 口 驱 动 点 阵 的第 1 行 到第 1 6 行 ， 列 方 向 采用驱 动 ， 由于 7 4 L S 5 9 5 只有 8 路 输 出 端 ， 因 此 需 要 两片 5 9 5 串方 便 ， 现 将行 1 - 1 6 用 H 0 - H 1 5 表 示 ，其 显 示原 理 如 下：a. 将 H 0 设置 为 高 电 平 ， 即 允 许 第 一行 L E D 显 示 ， 同 时将 H电平 ， 即 关 闭 其 他行 L E D 组 的 显 示；b. 在 串 口 输出 H 0 行 所对 应 的 点 阵 显 示 数 据 ， 并 通过 7 4 H C 5数据 可 以 通 过 字 型表 的 形 式来 预先 定 义；c. 保持 一 定 的时 间 T ， 该 时 间 即 为所 设定 定时 器 的 中断 时间吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 10 -d. 将 H 0 - H 1 5 设 置 为 低 电 平 ， 关 闭 所有 L E D 的 显 示；e. 先 送 出开 H 1 组 对应 的 L E D 的 显 示 数 据 ， 再将 H 1 设 置 为高行设 置为 低 电 平， 点亮 H 1 行 点 阵；f. 重复 以 上 步骤 ， 直 到 所 有 组 被 扫描 一遍 ， 然 后 又H 从0 组开如 此 周 而复 始， 实 现所 有 L E D 的 动态 显 示。2 、 点阵 字 模 的 提取能 够 实现 提 取 汉字 以 及 简单 图 形 字 模 软件 很多 ， 不 必自件。 字 模 提 取 软 件截 图 见图 2 . 4 所 示。图 2 . 4 “ 课 ” 字 点 阵 截图软件 打 开 后 输 入 汉 字 “ 课 ”， 点 “ 检 取 字模 ”， 十 六 进 制数可自 动 生 成， 可 以根 据 是 汇编 语 言 还是 C 语 言格 式 将 所需 要序 中。吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 11 -图 2 . 5 动 态显 示 1 6 * 1 6 点阵 汉 字 电 路图本 电路 设 计 时 单 片 机 采用 A T 8 9 C 5 1 [ 1 0 ] [ 1 1 ] ， 实 际 应 用中 使用74 L S 1 5 4 完 成 行方 向 选择 ，7 4 L S 5 9 5 、7 4 L S 1 6 4 等 器 件 来 完成送 。 本 设 计 中 行 方向 1 6 条 线 直 接接 在 P 1 口和 P 2 口。3 、 汇编 程 序 清单OR G 0 0 HLO O P :MO V A ， # 0 F F H ；开 机 初 始化 ， 清 除 画面MO V P 1 ， A ； 关闭 P 1 口AN L P 2 ， A ； 关闭 P 2 口MO V R 2 ，# 2 0 0D1 0 0 M S : M O V R 3 ，# 2 5 0 ；延 时 1 0 0 毫秒DJ N Z R 3 ，$DJ N Z R 2 ，D 1 0 0 M SMO V 2 0 H ， # 0 0 H ；取 码 指 针 的 初值l1 0 0 : M O V R 1 ，# 1 0 0 ；每 个 字 的停 留 时间L1 6 : M O V R 6 ，# 1 6 ；每 个字 1 6 个 位 信息MO V R 4 ，# 0 0 H ；扫 描 指 针 清零MO V R 0 ，2 0 H ；取 码 指 针 存入 R 0L3 : M O V A ，R 4 ；扫 描 指针 存入 AMO V P 1 ，A ；扫 描 输出IN C R 4 ；扫 描指 针加 1 ， 扫 描 下 一个MO V A ，R 0 ；取 码 指 针 存入 AMO V D P T R ，# T A B L E ；取 数 据 表 的 上 半 部分 的 代码MO V C A ， @ A + D P T RMO V P 1 ， A ； 输 出到 P 1IN C R 0 ；取 码 指 针加 1 ， 取 下 一 个 码。吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文MO V A ，R 0MO V D P T R ，# T A B L E ；取 数 据表 下 半 部 份 的 代码MO V C A ， @ A + D P T RMO V P 2 ，A ；输 出到 P 2 口IN C R 0MO V R 3 ，# 0 2 ； 扫描 1 毫秒DE L A Y 2 : M O V R 5 ， # 2 4 8DJ N Z R 5 ，$DJ N Z R 3 ，D E L A Y 2MO V A ，# F F H ； 清 除 屏幕MO V P 1 ，AAN L P 2 ，ADJ N Z R 6 ，L 3 ；一 个字 1 6 行 码 是 否 完 成？DJ N Z R 1 ，L 1 6 ；每 个 字的 停 留时 间 是否 到 了？MO V 2 0 H ， R 0 ；取 码 指 针 存入 2 0 HCJ N E R 0 ，# 0 F F H ，L 1 0 0 ； 是 否 完 成？JM P L O O P ；反 复 循环TA B L E :;- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -; 源 文件 / 文 字: 课 （ 字 模）; 宽 ×高 ( 像 素) : 1 6 ×1 6;- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -DB 0 4 0 H ，0 0 0 H ，0 2 1 H ，0 F C H ，0 3 1 H ，0 2 4 H ，0 2 1 H ，0 F C HDB 0 0 1 H ，0 2 4 H ，0 E 1 H ，0 2 4 H ，0 2 1 H ，0 F C H ，0 2 0 H ，0 2 0 HDB 0 2 7 H ，0 F E H ，0 2 0 H ，0 6 0 H ，0 2 0 H ，0 B 0 H ，0 2 9 H ，0 2 8 HDB 0 3 2 H ，0 2 6 H ，0 2 4 H ，0 2 4 H ，0 0 0 H ，0 2 0 H ，0 0 0 H ，0 2 0 HEn d图 2 . 6 “ 课 ” 字 仿 真 效果
条形led显示屏远程控制系统- 13 -本 章主 要 以 设计 “ 电 子 门 牌” 为 例 进 行 了 关于 L E D 显 示 屏 相 应 问 题 的讨论 。本 显 示屏 可 以 显示 5 个 静 态 的汉 字 或 者是 1 0 个字 母 或 是数 字， 可 以采用 上 、下 、左 、 静 止 等滚 动方 式 显 示 更 多 的 内容 ， 由 于点 阵 系 统的 单 片 机内部有 2 K B 的 E E P R O M ， 因 此 在存 储 显示 信 息 的 点 阵 字 模 时， 系 统 没 有 增加额外 的 存 储 单 元 ，从 而节 省 了 外部 E E P R O M 的 开 支 ， 当 然 由 于 容量 的 限 制，导 致 系 统最 多 只 能 存储 6 0 （2 K B / 3 2 B ） 个 汉 字 ， 但 实际 中 如 果有 特殊 要 求可以增 设 存 储 单元 。 在 显 示 上 ， 由 于 显 示屏 中 点阵 模 块 较 多 ，因 此 采 用了74 L S 5 9 5 进 行 列 驱 动， 为 了 增 大 驱 动 电 流 采用 8 5 5 0 和 A 9 4 0 耦合 方式 ， 另外考虑 到 处 理 信 息 的 速 度 ， 系 统 中 采 用 了 双 单 片机 的 架 构， 两 个 单片 机 都 采用性价 比 较 高的 S T C 1 2 C 5 4 1 0 A D ， 主 单 片 机主 要负 责 与 外 部远 程 控 制 器 进行通信以 及 显 示 屏 内 容 的 刷新 ，还 可 以 直接 对 时 钟芯 片 D S 1 3 0 2 和温 湿度 传 感器SH T 进 行 初 始 化 操 作。 附属 单 片 机则 可以 独 立 地 对 当 前 时 间和 温湿 度 数据进行 刷新 ， 并将 数 据 显 示 在相 应 的 数码 管中 。系 统 由 于需 要 很 大的 工作 电 流，因此 选 用 了 性 能 较 好 的开 关电 源 来 给 整 个 系 统供 电 。 点阵 显 示 屏系 统 结 构如图 3 . 1 所 示。附 属 信息数 码管 显 示器EEE EEE PPP RRR OO M 点阵 信 点阵 显 示屏444 88通 5 息存 储 单元信接口时钟 温 度 湿度 发 生 装置主 单 片机附 单 片机图 3 . 1 点 阵 显 示 终 端 控 制系 统 结 构图吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 14 -333 .. 1 主 单 片 机相 关 设计333 ... 111 .. 1主 单 片机 与 远程 控 制器 的 通信由 于 点阵 显示 屏与 远 程 控制 器 一 般距 离 较远 ， 因此 采用 R S - 4 8 5 接 口实现 异 步 串行 通讯 ， 另外 要完 成 通信 还必 须 事 先 约 定通 信 基 本 协[ 议1 2 ] [ 1 3 ] ， 通信设计 详 见 §4 . 4 。333 ... 111 .. 2 主 单 片 机 外 围 模块1 、R S - 4 8 5 通 信:系 统 是 采用 M A X 4 8 5 芯 片 来进 行 R S - 4 8 5 标 准通 信 的。M A X 4 8 5 是 美 国 美信公司 生 产 的 半 双 工通 信 专 用芯 片。 功 耗很 : 低 待 机 状 态、 5 V 电 源 下， 电流3 0 0 uA 。其 抗 共 模 干 扰 能 力 很 强 ，能 在 - 7 V 到+ 1 2 V 的共 模 电 压 下正 常收 发 数 据。MA X 4 8 5 的 驱 动能 力较 强， R S - 4 8 5 总线 可 以 挂接 3 2 个 M A X 4 8 5 构 成 的 节 点。此外 M A X 4 8 5 还 具有 电流 限 制 、过 热 关断 以 及 输 出 超 载 保 护功 能。 它 最 高通信 速率 2 . 5 M b p s ， 最 大 距离 1 2 0 0 米。MA X 4 8 5 采 用 平 衡 差 分传 输， 外形 为8 引 脚 封 装， 芯 片 内集 成有 发 送器和接 收器 ， 引脚 D I ，R O 分 别 是 发 送 输 入 和 接收 输 出 端， D E ，R E 分别 是 发 送允许和 接 收 允 许 使 能端 ， 电 平为 标 准T T L 兼容 电 平: A ，B 为 输 出/ 输 入串 行 差分总 线， 当 V A - V B > 2 0 0 m V 时 ， 表示 逻辑 “ 1 " ， 当 V B - V A > 2 0 0 m V 时 ， 表 示 逻辑“0 " 。 其 引 脚 图 如 下:图 3 . 2 M A X 4 8 5 引 脚图MA X 4 8 5 和 单片 机 接 口方 便， 组 网简 单。 实际 应用 中 要在 信号 线 间 连1 2 接0吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 15 -欧电 阻 以 实 现 总 线 阻 抗 匹 配， 信 号 在 传 输 线 上传 送 ， 若遇 到 阻 抗不 连 续 的情况 ， 会出 现反 射 现 象 ， 从 而 影 响 信 号 的 远 距 离传 送 ， 因而 必 须 采用 匹 配 的方法 来消 除 反 射[ 1 4 ] 。通 信 中采 用 的 “双 绞 线 ”其 特 性 阻抗 和 节 距比 有 关， 特 性 阻 抗在 1 1 0 到13 0 欧 姆 之 间 ，因 此在 总 线 两 端 分 别 挂 接两 个 1 2 0 欧 姆 电 阻， 以便 使 线 路阻抗和 M A X 4 8 5 输 出阻 抗相 匹 配 ， 减 少 传 输反 射 ， 提高 可靠 性[ 1 5 ] 。常 用的 R S - 4 8 5 总 线 驱 动芯 片有 M A X 4 8 5 、 M A X 1 4 8 0 、M A X 1 4 8 7 、M A X 3 0 8 2和 M A X 1 4 8 等。2 、7 4 L S 5 9 5 [ 1 6 ]7 4 L S 5 9 5 是 T T L 电 平 器件 ，而 7 4 H C 5 9 5 是 硅结 构的 C M O S 器 件 ，兼容低 电压 T T L 电路 ， 遵 守 J E D E C 标 准。 两 种 器 件 都 具有 8 个 移位 寄 存 器和一 个存 储 器， 具 有 三 态输 出功 能 。 移 位 寄 存器 和 存 储器 是分 开的 时 钟信号、数 据在 S C H c p 的 上 升 沿输 入， 在S T c p 的 下 降 沿 时 进入 到存 储 寄 存 器 中。如果两 个 时 钟 连 在 一 起 ， 则 移 位 寄 存 器 总 是 比 存储 寄 存 器早 一 个 脉冲 。 移 位寄存 器有 一 个 串 行 移 位 输 入（ D s ） 和 一 个 串 行 输 出（ Q 7 ’ ） 和 一 个 异 步 的 低电平复 位 ， 存 储 寄 存 器 有 一 个并 行 8 位 的 、 具 备三 态 的 总线 输 出 ，当 O E 为低电 平 时 ，存 储 寄 存 器 的 数 据 输 出 到 总 线。图 3 . 3 7 4 X X 5 9 5 引 脚图Q0 —Q 7 : 八 位 并 行 输 出端 ， 可 以直 接 控 制数 码管 的 8 个 段或 8 只 L E D 。Q7 ' : 级 联 输 出 端 。级 联 时可 以 接下 一个 5 9 5 的 S D I 端。SD I : 串行 数 据输 入 端。777 444 555 99 5 的控 制端 说 明：吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文? / S C L R ( 1 0 脚) : 低 电 平 时 将移 位 寄 存器 的数 据 清零 。 通 常它 接 V c c 。? S C K ( 1 1 脚) ： 上 升 沿 时 数据 寄 存器 的 数据 移 位。? Q 0 - - > Q 1 - - > Q 2 - - > . . . - - > Q 7 ； 下降 沿 移位 寄 存器 数据 不 变。 （ 脉冲 宽 度：5V 时 ，大 于 几十 纳 秒。? R C K ( 1 2 脚) ：上 升 沿 时 ， 移 位 寄 存器 的 数 据 进 入 数 据 存 储 寄存 器 ； 在降沿 时 ，存 储 寄 存器 数 据 不变 。 通 常将 R C K 置 为 低 电平 ， 当 移位 结 束 后，在 R C K 端 产生 一 个 正 脉 冲 更 新 显 示 数 据。? / G ( 1 3 脚) : 高电 平 时 禁 止 输 出 （ 高阻 态 ） 。 如 果 单 片 机 的 引 脚 充 裕 ，用一 个引 脚 控 制 它 ， 可 以方 便 地产 生 闪烁 和 熄灭 效 果。74 1 6 4 和 7 4 5 9 5 功 能 相 仿 ， 都是 8 位 串 行 输 入 转 并 行 输 出 移位 寄 存 器。74 1 6 4 的 驱 动电 流( 2 5 m A ) 比 7 4 5 9 5 ( 3 5 m A ) 的 要 小 ，1 4 脚 封装 ， 体 积 也 小 一些，并且 1 6 4 不 具 有 锁存 功 能。74 5 9 5 的 主 要 优 点 是 具有 数 据 存 储 寄 存 器， 在 移 位的 过 程 中， 输 出 端的数据 可 以 保 持 不 变 。 这在 串行 速 度 慢 的 场 合 很有 用 处 ，数 码 管 没有 闪 烁 感。与 1 6 4 只 有 数 据 清 零 端 相比 ，5 9 5 还 有 输 出 使能 端 ， 可 以 使 输 出 为 高 阻 态[ 1 7 ] 。特色? 驱动 电 流大? 速 度快 ， 最 高 频率? 工 作电 压 范 围： 2 . 0 ～ 6 . 0 V? 低输 入 电流 ：1 . 0 μA? 高抗 噪 声度极限 参 数：? 电 源电 压 V c c 最 大值 7 . 0 V? 每 个输 出 端 输 入电 流 I I N = 3 5 m A? 每 个 输出 端 输 出 电流 I O U T = 4 5 m A? 存 储 温度 T - 6 5 ～1 5 0 ℃333 ... 111 .. 3 主 单 片 机 工 作 流程主 单 片机 软 件 流程 如图 3 . 4 。 以设 计 电 子门 牌为 例， 主 单 片机 加 电 开机默认 显 示 版 本 信 息, 5 秒 钟 后 显 示 当 前 实 验 室 门牌 如 “ 微机 实验 室” ， 显 示方
条形led显示屏远程控制系统- 17 -式为 静 态 。 如 果 没 有 串口 中断 发 生 ， 则 系 统 一直 保 持 当前 显 示 。为 了 使 远程控制 器 可 以 控 制 多 台 这 样的 L E D 显示 屏 ， 在 设 计 时 为每 个 主 单片 机分 配 地址号 ， 从 而 可 以 实 现 多 机 通 信， 只 有 远 程 控 制 器与 主 单 片机 握 手 成功 后 双 方才可 以 进 行 通 信。主主主 程 程程序 序序入 入口串串串 口口 中 断？处处处 理 理理中 中中 断断断， ， ，设 设设 置置 置 显显显示 示数据到到 到 扫扫 扫 描描描时时时 间 间？YN扫 描 显示 屏 的 内容NY图 3 . 4 主单 片 机工 作 流程点 阵 显示 系 统 在通 信 中 作为 从 机 ， 根 据事 先确 定 好 的 通 信 协 议 对 接 收到主 机 发 来 的 数据 进 行 相 应 的 处 理 。 具 体 通 信 协 议 见 §4 . 4 。吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 18 -中 断 入口设置 完 毕？是 否开 启显 示？YN扫 描显 示 屏 的 刷 新 标志YN设 置 时 间？设 置相 关 显示 设 置当 前 时间中 断 返回NY图 3 . 5 主 单片 机 串 口 中 断 流程单 片 机多 机 通 信过 程 描 述如 下： 使 所有 分 机的 S M 2 位 置 1 ， 处 于 只接收地址 帧 的 状 态 ； 远 程 控制 器发 送 一 帧 地 址 信 息， 其 中 包含 8 位 地址 ，第 9 位为地 址、 数 据 标 志 位， 9第 位置 1 表示 发送 的 是 地 址 ； 从 机 接收 到地 址 帧后，将所 接 收 的 地 址 与 本 机地 址相 比 较，如 果 地 址相 符， 使S M 2 清 0 以 接 收 主机随后 发 来 的 信 息 ， 如 果 地 址不 相 符 ，则 仍保 持 S M 2 ＝1 状 态 ， 对主 机 随 后发送 的 数 据 不 予理 睬 ， 直 至 发 送 新 的 地址 帧[ 1 8 ] [1 9 ] 。333 ... 111 .. 4 点 阵 显 示 屏 电 路图点 阵显 示 屏 电 路 图 见图 3 . 6 。 主 从 单片 机都 采用 S T C 5 4 1 0 A D ， 系 统由 2 0片 8 ×8 点 阵 组 成 主 显 示 屏， 行 端 由单 片机 端 口 直 接 驱 动， 实 际 中 考 虑 系统的驱动 能 力 问 题 可 以 在 每个 行端 引 脚 上 加 三 极 管放 大 电 流增 加 驱 动能 力 ， 如采用 A 9 4 0 与 8 5 5 0 组 成 达 林 顿 管 驱 动。 列 向 采用 7 4 5 9 5 十 片 级 联 而 成 。 由 附单片机 实 现 附 属 功 能 ， 包括 时钟 芯 片 和 温 湿 度 传感 器 的 控制 ， 为 了减 轻 单 片机的 工 作负 担 和 显示 信 息 的方 便 ， 附属 信 息 的显 示 采 用了 数 码 管直 接 输 出。吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 19 -图 3 . 6 汉 字 点阵 显示 屏 电路333 .. 2 附 属 单 片 机相 关 设计333 ... 222 .. 1 附 属 单 片 机 的 功能附 属 单片 机 负 责整 个 系 统时 间 的 发 布 ， 利 用中 断 ， 每 经过 1 秒， 读 取时间芯 片 D S 1 3 0 2 和 温 湿 度传 感器 S H T 7 1 的 数 据 ， 并 进 行 一 定的 浮点 运 算 ，将温 湿度 都 转换 成 分 辨 率为 0 . 1 0 C 的 数值 ， 进行 显 示。333 ... 222 .. 2 附 属 单片 机 外 围 模块1 、D S 1 3 0 2 时 钟 芯片DS 1 3 0 2 是 D A L L A S 公 司 推 出 的 涓 流 充 电 时 钟 芯 片 ，内 含有 一 个 实 时 时 钟/日历 和3 1 个 字 节静 态R A M 。 通 过 简 单 的串 行 接 口 与 单 片 机 进 行 通信 ， 实 时时钟/ 日历 电 路 提供 ： 秒 、 分 、 时 、 日 、 月 、 年的 信 息 、每 月 的 天数 和 闰 年的天 数 、 可自 动调 整 时 钟 操作 、 可 通 过A M / P M 指 示 决 定 采 用2 4 或1 2 小 时 格 式。吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 20 -DS 1 3 0 2 与 单片 机之 间 能 简 单 地 采 用 同步 串 行 的 方 式 进 行 通 信 ，需 用 三 个口线 ，1 - R E S 复 位 、2 - I / O 数 据 线、 3 - S C L K 串 行 时 钟 ， 时 钟/ R A M 的读 / 写 数 据以一个 字 节 或 多 达3 1 个 字 节的 字符 组 方式 通 信 ，D S 1 3 0 2 工 作 时功 耗很 低 ，保持 数 据 和时 钟信 息 时功 率 小于 1 m w . D S 1 3 0 2 是 由D S 1 2 0 2 改 进 而 来 ， 增 加了以下 的 特 性 ： 双 电源 管脚 用 于 主 电 源 和 备 份电 源 供 应 ，V c c 1 为 可编 程 涓 流充电电 源 ， 附 加 七 个 字 节存 储器 。 此 芯 片 广 泛 应用 于 电 话传 真 便 携式 仪 器 以及电 池 供电 的 仪 器 仪 表 等产 品 领 域。主 要的 性 能 指标 [[[ 222 000 ]]] [[[ 222 11 ] ：? 可 提 供2 1 0 0 年 之 前 的秒 、 分 、时 、日 、星 期 、 月、 年 的 数值 ，还 有 闰年调 整 的 功能? 3 1 × 8 位 暂 存 数 据 存 储R A M? 串 行I / O 方式 使 得 管脚 数 量 最少? 工 作 电 压 ：2 . 0 ～ 5 . 5 V? 工 作 电流 ：2 . 0 V 时 ， 小 于3 0 0 n A? 读 / 写 时 钟 或R A M 数 据时 有 两 种传 送方 式： 单 字 节传 送 和 多字 节传 送 字符组 方式? 8 脚D I P 封 装 或可 选的 8 脚S O I C 封装? 简 单3 线 接口? 与T T L 兼 容V c c = 5 V? 可 选工 业级 温 度 范 围- 4 0 ～+ 8 5? 对V c c 1 有可 选 的 涓流 充 电 能力? 双 电源 管用 于 主 电 源 和 备份 电 源 供应? 备 份 电源 管脚 可 由 电 池或 大 容 量 电 容 输入? 附加 的7 字 节 暂存 存 储器引脚 描 述：? X 1 ，X 2 : 3 2 . 7 6 8 K H z 晶 振 管脚? G N D ：地? / R S T ： 复 位脚? I / O ： 数 据 输 入输 出 引脚? S C L K ： 串 行 时钟
条形led显示屏远程控制系统- 21 -吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 22 -? 基 于请 求 式 检 测 ， 因此 低 能耗? 具 有湿 度 传 感器 元件 的自 检 测 能力? 传 感 器 元 件 加 热 应用 ， 亦 可 获 得极 高 的 精 度 和 稳 定性规格相 对 湿 度传 感 器 （R H ） 范 围: 0 到1 0 0 ％R H ； 精 度: ±3 . 5 ％R H （2 0 到8 0％R H ）； 响 应 时 间: ≤4 秒 ；复 现 性: ±0 . 1 ％R H ； 分 辨 率: 0 . 0 3 ％R H ；工作 温 度: - 4 0 ℃到 + 1 2 0 ℃。电 气 数据能 耗: 典型 3 0 μW ( 5 V ，1 2 - b i t ， 测 量周 期2 秒) 、 典型 1 μW ( 2 . 4 V ，8- b i t ， 测量 周 期2 分) ； 供 电 范 围: 2 . 4 ～5 . 5 V ； 检 测电 流： 0 . 5 m A ； 待机电流 : 0 . 3 μA 。图 3 . 8 S H T 7 1 温 湿 度 传 感 器 引脚 图SH T 7 1 芯 片 与单 片机 连 接 如图 3 . 9 所 示， 电 路 连 接简 单， 编 程 控 制 容。易一般 当 芯 片 和 单 片机 的 距 离比 较近 时 ，只 需在 D A T A 口接 1 . 7 K 左 右的 上 拉电阻即 可 ， 如 果 距离 较 远 ，为 了保 证 系统 的 正常 通 信， 需 要将 D A T A 和 S C K 两条 口线 都 接 上 拉 电 阻 ， 同 时 还需 要在 G N D 和 V d d 端 结 1 0 u f 电容 ，防 止 发生信 号 的干 扰 ， 影 响 整 个控 制 过 程。吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 23 -图 3 . 9 温 湿 度 传 感 器 的 典 型 应用333 ... 222 .. 3 附 属 单片 机 工 作 流 程 及 程序1 、附 属 单 片 机 软 件 流程如图 3 . 1 0 。 单 片 机上 电后 也 首 先 检 测 是 冷启 动还 是热 启 动， 以 进 行相应的初 始 化 。 单 片 机 还 提供 显示 屏 定 时 开 关 功 能。 初 始 化后 ， 单 片机 监 测 系统时 间 是否 在 关 闭显 示 时间 区段 ( 2 1 : 0 0 - 6 : 0 0 ) ，如 果 在 这段 时 间 内 ， 单 片机会停 止 显 示 数 据 的 传 送并 立即 发 控 制 指 令 给 主单 片 机 ，从 而 使 整个 显 示 模块处于 省 电 模式 ; 否 则附 属 单 片 机 会将 当前 显 示 时 间 、温 湿 度 转换 信息 送 到相应 的 数码 管 中 ，更 新 当 前附 属 信 息。是 否 刷 新？刷 新 当前 时 间 和 日期 刷 新 当 前 温 湿 度值主程 序 入口YN图 3 . 1 0 附属 单 片 机 工 作 流程吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 24 -2 、刷 新 温 湿 度 信 息 程序vo i d s c a n ( ){if ( s e c & & R u n ) / * 每 到 1 秒 钟 且 系统 处 于 运行 状 态* /{ u n s i g n e d l o n g y 1 , y 2 ;ch a r t ;ge t _ c u r r e n t _ t i m e ( ) ; / * 读取 当 前 的 时 间* /di s p l a y _ t i m e ( ) ; / * 显示 当前 的 时 间 信 息* /se c = 0 ;/* 一下 程 序实 现 轮 流 显 示 温 湿 度 信 息* /if ( ( + + s t = = 2 ) & & ( d i s p _ h _ c = = 0 | | d i s p _ h _ c = = 1 ) ) / * 采 样 当前 湿 度 并显 示* /{if ( d i s p _ h _ c = = 1 )st = 0 ;me a s u r e ( ) ;/ * 检 测当 前 的温 湿 度数 据* /y2 = ( l o n g ) ( t e m p _ v a l . f * 1 0 ) % 1 0 0 0 ;/ * 转 化 当 前 温度 值 为 整 数 形 式* /hu m i _ v a l . i = ( i n t ) y 1 ;ds p ( 0 x a 2 ) ; / / Hds p ( 0 x f 7 ) ; / / -ds p ( 0 x f 7 ) ; / / -t= y 1 / 1 0 0 ;ds p ( d i s p [ t ] ) ;t= y 1 % 1 0 0 / 1 0 ;ds p ( d i s p [ t ] & 0 X 7 F ) ;t= y 1 % 1 0 ;ds p ( d i s p [ t ] ) ;}el s e i f ( ( s t > = 4 ) & & ( d i s p _ h _ c = = 0 | | d i s p _ h _ c = = 2 ) ) / * 采 样 当 前 温度 并 显示*/ {st = 0 ;
条形led显示屏远程控制系统- 25 -y2 = ( l o n g ) ( t e m p _ v a l . f * 1 0 ) % 1 0 0 0 ;/ * 转 化 当 前 湿度 值 为 整 数 形 式* /te m p _ v a l . i = ( i n t ) y 2 ;ds p ( 0 x c 9 ) ; / / Cds p ( 0 x f 7 ) ; / / -ds p ( 0 x f 7 ) ; / / -t= y 2 / 1 0 0 ;ds p ( d i s p [ t ] ) ;t= y 2 % 1 0 0 / 1 0 ;ds p ( d i s p [ t ] & 0 x 7 f ) ;t= y 2 % 1 0 ;ds p ( d i s p [ t ] ) ;}}吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 26 -第四 章 单 片 机 远 程 控 制系 统 设计 章 主要 内 容 是设 计 并 实现 能 够 与各 L E D 显 示 屏 （分 机 ） 进行 通 信 和完 操 作 的 单片 机 远 程控 制 系 统。统 工 作 过 程 如 下: 户 将要 显 示 的信 息 输 入到 远 程 控 制 器 中 ，控 制 器 把 输 入 的 信 息 转 换成 数 据 ，经 4 8 5 总 线 传 递 到 显 示 终 端 （ 分 机） ， 以 实 现 远距 离信 息 传。输 终 端 通 信 接 口 接收 到串 行 数 据 后 ， 将 信息 存 储 在缓 冲 区 内， 并 按 照控 将 显 示 数 据 传 送到 点阵 显 示 屏 显 示 单 元， 完 成 整个 设 置 过程 。 系 统基 如图 4 . 1 所 示。点阵显示屏控制系统单 片机液晶 显 示屏键 盘存储器48 5通信图 4 . 1 系 统组 成 框图 制 器 硬 件电 路 设计 计 实现 如图 4 . 2 的 控制 器 电 路图 ， 其 中， 矩 阵 式按 键 ： 实现 菜 单 的选 关 设 置 操 作、 汉字 的编 辑 等。 液 晶 显 示屏 ： 显 示当 前 的 按键 操 作息信， 作 菜 单 。F M 2 4 C 5 1 2 : 存 储 汉 字 点 阵 信 息。 单 片 机 采用 S T C 1 2 C 5 4 1 0 A D ， 压 监 测 和 看 门 狗 功 能， 可 以 防 止 系 统 因电 源 干 扰和 其 他 干扰 出 现 死机吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 27 - 其中 矩阵 键 盘 可 以通 过 改 变 接 口 而 采 用P S 2 标 准 键 盘 ，M A X 4 8 5 担 负主 的 串 行 通 信 工 作。图 4 . 2 基 于 单 片机 的 远 程控 制器 电 路图 制制制 器 器器 电 电电路路路 相 相相关 关关器 器件 1 2 C 5 4 1 0 A D 单片 机[ 2 4 ] [ 2 5 ] C 1 2 C 5 4 1 0 A D 系列 单 片 机 是 单 时 钟/ 机 器 周期 ( 1 T ) 的 兼容 8 0 5 1 内 核 单片 高 速/ 低 功耗 的新 一代 8 0 5 1 单 片机 ， 全新 的流 水 线/ 精简 指令 集 结 构， 成 M A X 8 1 0 专 用复 位 电路 。 特点 如 下： 增强 型 1 T 流 水线 / 精简 指 令集 结构 8 0 5 1 单 片机 工 作电 压 ：3 . 4 V ～5 . 5 V 工 作频 率 范 围 ：0 - 3 5 M H z ， 相 当 于 普通 8 0 5 1 的 1 2 倍 用 户应 用 程 序 空 间 ：1 0 K 字节 片 上 集成 5 1 2 字节 R A M 3 2 个 通用 I / O 口 ，复 位 后 为： 准 双 向口 / 弱 上拉 ， 可 设置 成 四 种模式 ： 准 双 向 口/ 弱 上拉 ， 推 挽/ 强 上拉 ， 仅 为输 入/ 高 阻 ， 开漏吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文E E P R O M 功能2 个 1 6 位 定 时 器/ 计 数器P W M / P C A （ 4 路 可编 程计 数 器 阵 列， 也可 作为 4 个 外 加 定时 器 / 外部中 断）A D C ，8 路 1 0 位 A / D 通 用 异 步 串行 口( U A R T )S P I 同 步 通 信 口 ， 主/ 从 模式 看 门狗 内 部 集成 R / C 振荡 器 ， 精 度 要求 不 高时 可 省外 部 晶振I S P / I A P 工作 温 度 范 围 ：0 - 7 5 ℃ / - 4 0 - + 8 5 ℃ 封装 ：P L C C - 3 2 6 4 液 晶显 示 器[ 2 6 ] [ 2 7 ] M 4 X 8 C 的 液 晶 显 示 屏为 1 2 8 × 6 4 点 阵 ，可 显示 4 行 、 每行 8 个 汉 字。 于 简 单 、 方 便 地 显 示汉 字 ，该 模 块具 2 M b 的 中 文 字型 C G R O M ， 该 字型 含 有 8 1 9 2 个 1 6 ×1 6 点 阵 中 文 字 库； 同时 ， 为了 便 于 英文 和其 他 常用 显 示 ， 具有 1 6 K b 的 1 6 ×8 点 阵的 A S C I I 字 符 库 ； 为便 于构 造 用 户图 供了 一个 6 4 ×2 5 6 点 阵的 G D R A M 绘 图 区 域 ； 为了 便 于 构造 用户 所 需字 供 了 4 组 1 6 ×1 6 点 阵的 造 字空 间模 块 ；具 有 2 . 7 ～5 . 5 V 的 宽 工 作电 ， 且 具 有 睡 眠 、 正 常 及 低 功 耗 工 作 模 式， 可 满 足系 统 各 种工 作 电 压及 仪 器 低 功耗 的 要 求。 液 晶 模块 中的 负 电 压 ， 也 由 模 块 提 供， 从 而 简化 电 源设 计 。 模 块 同 时 还 提供 L E D 背 光 显示 功 能。
条形led显示屏远程控制系统- 29 -图 4 . 4 O C M 4 X 8 C1 2 8 6 4 与 单 片 机 的 典型 连 线图3 、E E P R O M 芯片 [ 2 8 ]EE P R O M 有 串行 和 并 行两 大 类 。 并行 E E P R O M 存储 容 量 较大 ， 读 写方法 简单 ， 但价 格 较 高 ， 适用 于 信 息量 较多 的场 合 ， 且需 要 控 制的 引脚 较 多。串行 E E PR O M 结 构 简单 紧 凑， 价 格 低 廉 ， 但其 读写 方法 复 杂， 存 储 单 元较小 ， 一 般 用 于 掉 电 情 况下 需要 保 存 或 一 些 数 据需 要 在 线修 改 的 场合 ， 在 智能化 仪器 仪 表 、 控 制 装 置 等 领 域 得 到广 泛 的 应 用。吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 30 -图 4 . 5 2 4 C 5 1 2 引脚24 C 系 列 串行 E E P R O M 是 目 前 串行 E E P R O M 中 用 量 最 大 的 一类 。 2 4 C系列 串行 E E P R O M 除 具 有 一 般 串行 E E P R O M 的 体 积小 、 功 耗 低、 工 作电压允许 范 围 宽 等 特 点 外 ， 还 具有 型 号 多、 容量 大、 二 总 线协 议、 占用 I / O 口线少 、 容量 扩展 配 置 极 其灵 活方 便 、 读 写 操 作 相对 简 单 等特 点 。 正被 广 泛 用在多 种 数据 卡 、 电钥 匙 、 智能 电 话 、 智 能电 表等 多 种 智 能 仪 器 仪 表 当 中。目前 在 我 国 应 用 开发 中， 所 用2 的4 C 系 列串 行 E E P R O M 主要 由 A T M EL 、MI C R O C H I P 、 X I CO R 、N A - T I O N A L 等 几 家 公 司 提 供。 目前 市 场 上 容 量最小的为 2 4 C 0 1 ( 1 k b ) ， 最 大的 是 2 4 C 6 4 ( 6 4 k b ) ，生 产 工艺 都是 C M O S 工 艺， 工作电 压在 1 . 8 ~ 5 . 5 V 之 间 ，2 4 系 列有 两 种 封装 形式 ： 8 脚 封装 和 1 4 脚封 装 。我国 目前 开 发 用 量 最 多 的 封 装 形式 是 8 脚 P D I P 封 装。 8 脚 D I P 封 装 的 引 脚定义如 图 4 . 5 所 示。 其中 A 0 、A 1 、A 2 为 器 件 地 址 选 择位 ，这 3 个 引脚 配 置成不同 的编 码 值 ，在 同 一 串行 总线 上最 多 可 扩展 8 片 同一 容 量 或不 同 容 量的24 C 系列 串行 E E P R O M 芯片 。W P ( T E S T ) 为 硬 件写 保 护 控 制端 ( 测 试 端) ，这个引 脚， 各 个 公 司生 产 的 有所 不同 ， 有的 公司 将 其定 义T E 为S T 端， 如X I C O R公司 ， 有 的 公 司 将其 定 义为 W P 端 ，如 A T M E L 公 司 。S CL 为 串行 时 钟 控制线 ， 时 钟脉 冲的 上 升 沿 将 数 据 写入 E E P R O M ， 下 降 沿 将 数 据从 E E P R O M 中读出 。SD A 为 串 行 数 据 输入 输 出 端， 漏极 开 路 驱 动， 容 量 扩 展 时， 可 以将多片 2 4 系列 S D A 引 脚 直 接相 连， 实 际使 用时 要 加 一 个 上 拉电 阻V 。C C 和 G N D分 别 是电 源 和 地。? 时 钟和 数据 传 输: S D A 应 该在 S C L 的 低电 平 时 改 变 ， 如在 S C L 的 高 电 平时改 变 会引 起 芯 片 的 起 始或 停 止 操 作 ，每 个时 钟 信 号 对 应 一位 数 据。吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 31 -? 启 动操 作: 在 S C L 高 电 平 时 ，S D A 发生 从 高 到 低 的 电 平 变化 时引 起 芯 片的启 动操 作 ，芯 片 的 每 一 个命 令 开始 都 必须 有 启动 操 作。? 停 止操 作: 在 S C L 高 电 平 时 ，S D A 发生 从 低 到 高 的 电 平 变化 时引 起 芯 片的停 止操 作 ，芯 片 的 每 一 个命 令 结束 都 必须 有 停止 操 作。? 应 答操 作 ( A C K ) : 所 有 的 地 址和 数据 都以 8 位串 行 方 式 进行 传 输 ， 接 收数据 的 芯片 在第 9 个 S C L 时 发 送 一个 0 作 为应 答 信 号 ， 表 明 接 收 完 成。图 4 . 6 2 4 C 5 1 2 与 单片 机 连 接图444 .. 3汉汉 汉字 字字录 录录入入 入 的的 的 实 实现444 ... 333 .. 1 常 用 基 于单 片 机的 汉 字处 理 方法1、 直接 采 用 标准 汉 字 库法 [ 2 9 ]将 标 准的 汉字 库 整 个 装 入存 储 器 ， 然后 根 据汉 字 的 机 内 码在 字 库 中寻址 ，找 到 对成 的 字 模 ， 提取 后 送 到显 示器 件中 显 示 。因 为 采 用了 和 P C 机相同的 编 码( 机 内 码) 方 式， 软 件 的 开发 和 维 护非 常简 单。 由 于 存 储器 容 量题问，一 般只 能 显 示 一 种 字 体。2 、直 接 固 化 显 示 字 模法将 要 显示 的语 句 中 全 部 汉字 的 字 模 数据 依 次提 取 出 来 顺 序存 放 在 存储器中 ， 显 示 时 直接 取 出 字模 数据 即可 。 这 种方 法 程 序实 现 简 单， 显 示 速度快 ， 但是 字模 数 据 的 提取 和存 储 安 排 很 烦 琐 ，若 显 示 的汉 字 较 多时 ， 程 序设计和 修 改 都 非 常 困 难 ，软 件的 可 维 护 性 很 差 ，同 时 ， 重复 显 示 的汉 字 占 用多余 的 空 间 ， 造 成 资 源 浪 费。吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文3 、传 统 的自 建 索引 字 库法将 全 部要 显 示 的汉 字 从 字库 中 抽 出， 建 成 一 个 小 字 库， 字 库 分 为 两分部：索引 表 和 字 模 表。 索 引表 由若 干 定 长 记 录 组 成， 记 录 的内 容 为： 汉 字 机码内、地址 码 、 识 别 码 。 其 中地 址码 是 该 汉 字 字 模 在字 模 表 中的 位 置 ，识 别 码 标志该汉 字 的 点 阵 形 式 或 字 体 等。 字 模 表 中 接 索 引存 放 汉 字字 模 ， 显示 汉 字 时根据汉 字 的 机 内 码 在 索 引表 中寻 找 ， 找 到 对 应 索引 记 录 后， 读 出 地址 码 和 识别码 ， 然后 从字 模 表 中 读出 字模 ， 输 送 到 显 示 器件 。 这 种方 法 的 优点 是 可 根据实际 情 况 对 字 库 进 行 裁剪 ，硬 件 开 销 较 小 ， 但是 要 进 行复 杂 的 查询 运 算 ，使用 汉字 较 多 时 ， 平 均 查找 时 间就 会 变长 ， 效率 降 低。综上 ， 由 于 本 系 统 中 采 用了 大 容 量 串行 E E P R O M 芯片 F M 2 4 C 5 1 2 ， 完 全可以存 储 一 种 字 体 的 字 模 ， 另 外 考 虑 到 用 户 输 入的 汉 字 的不 确 定 性， 设 计 最后采 用 存 储 标 准 汉 字 库 方 法。444 ... 333 .. 2 汉 字 库 文 件 的 固化本系 统 采 用 的 存 储器 是2 4 C 5 1 2 ，其 容量 为5 1 2 K B ， 除了 通 过 编 程 器 将点阵 文 件H Z K 1 6. D A T 其 固 化 在E E P R O M 中作 为字 库 使用 外， 还 有剩 余 空 间作为数据 存 储 使 用 ， 且 其 最大 特点 是 可 以 字 节 写 入， 使 用 中非 常 灵 活、 方 便 。因使 用 的 是F L A S H 存 储 器， 故 可 以 在 线 对 字 库 进 行 改 写， 以 根 据 需要 选 择合适的 字 体。 在单 片 机 系 统中 无论 是 打 印 还 是 显 示汉 字 ， 都是 通 过 查找 汉 字 的字模 然后 以 图形 点 阵 的 方 式 逐个 字 节的 显 示出 来 的[ 3 0 ] 。以汉 字 “ 电 ” 为 例， 其汉 字 的 机 内 码 为0 B 5 E 7 H ， 在单 片 机 系统 中 需 要的是 其 在 存储 器中 的 绝 对 位 置 ， 也 就 是 查 找其 在H Z K 1 6 . D A T 文件 中 的 绝 对 位 置。经 过 上面 的 分 析， 得 出 如下 的 公 式：(( H I G H - 0 A 0 H ) ×9 4 + （L O W - 0 A O H ) ×3 2 （1 ）其 中H I G H 代 表 汉字 机内 码 的高 位字 节( 对 “ 电” 则 为0 B 5 H ) ，L O W 代 表 汉 字机内码 的 低 位 字 节( 对 “电 ” 则 为0 E 7 H ) 。 则 “ 电 ” 在 存 储 器 中 的绝 对 位 置为0F 3 E O H ， 也 就是 说 从0 F 3 E O H 到0 F 3 F F 的 3 2 个 字节 为汉 字 “电 ”的 字 模。
条形led显示屏远程控制系统- 33 -汉 字 必须 经 过 键盘 输 入 到单 片 机 中 才 可以 进行 处 理 ， 选 择 合 适 的 输 入法是设 计 控 制 器 成 功 的 关 键 。无 论 采 用 什 么 样 的编 码 ， 对于 单 片 机来 说 最 好的汉 字输 入 法 应 该 是 内 码。当 在 文档 中输 入 汉 字 时 ，在 该 位 置 处实 际 上保 存 的 是 这 个汉 字 的 机内码 。P C 机 在 显 示 该 汉 字 时， 首 先 是读 取这 个 字 的 机 内 码， 然 后 根 据 该 内码求出汉 字 的 区 位 码 ， 从 而得 出汉 字 字 模 在 字 库 中存 放 的 地址 ， 最 后从 该 地 址起连 续读 取 一 定 数 量 的 数据 ( 即 字模 ) 进 行 显 示 ，所 用 字 库 为 显示 字库 ( 如UC D O S 7 . 0 中 的 H G K 1 6 文 件 ) ， 汉 字 的内 码 是 用两 个 字 节 的 二 进制 数表 示 的，每 字 节的 最 高 位 均为 1 。 每 个 汉 字 的 内 码 是 唯一 的， 它由 国 家 统一 规 定 ，与所选 用 的 字 库 、 字 体 、字 模无 关 。 不 同 汉 字 的内 码 是 不同 的 ， 而汉 字 的 内码与 其 区位 码 存 在 一 一 对应 的 关 系。虽 然 有关 文 献 中提 出 过 单片 机 为 核 心 的汉 字输 入 法 ， 但 是 由 于 其 需 要建立索 引 表 等 处 理 ， 除 存储 汉字 字 模 信 息 外 还 需要 较 多 的附 属 存 储空 间 ， 并且在 程序 设 计 上 非 常 的 繁琐 ， 因此 增 加了 设 计的 难 度。要 实现 将 选 择的 汉字 录入 到 单 片机 中 ， 其实 无 论 采用 的 是 什么 输 入 法，最终 P C 机 都 只 是 根 据汉 字 的 内 码来 查找 相应 的 汉 字点 阵 编 码， 因此 完 全可以将 程 序 简 化 为 用 户 直接 通过 矩 阵 式 按 键 向 单片 机 系 统输 入 汉 字的 内 码 ，通过单 片 机 处 理 后 将 其 所对 应的 汉 字 显 示 到 液 晶显 示 屏 预览 即 可 。这 样 既 可以提高 单 片 机 系 统 处 理 信息 的效 率 ， 又 可 以 极 大地 节 省 单片 机 系 统中 有 限 的存储空 间， 因 此， 在 单 片 机 控 制 系 统 中， 只 要 给用 户 提 供一 张 汉 字内 码 对表照，用户 就 可 以 完 成 整 个 汉字 的录 入 过 程 。 当 然 这种 方 法 的缺 点 就 是给 用 户 的使用 带 来了 麻 烦 ， 汉 字 录入 速 度 低。吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 34 -44 .4 通 讯 问 题 的 解决444 ... 444 .. 1 接 口 标 准 的 选择单 片 机系 统 中 常用 串 口 通信 方 式 来 实 现信 息的 传 递 ， 其 中 较 常 用 的 是采用 R S - 2 3 2 - C 接 口 标 准， 但 由于 其 出 现较 早 ，缺 点 较 多：1、 接 口 的 信 号 电 平 值 较 高， 易 损 坏接 口电 路的 芯 片， 又 因为 与T T L 电 平不兼 容故 需 使用 电 平 转 换 电路 如 M A X 2 3 2 实现 链 接。2 、 传 输 速 率较 低 ， 在异 步 传 输 时 ， 波 特 率 最 大为 2 0 K b p s 。3 、 接口 使 用 一根 信 号 线和 一 根 信号 返回 线构 成 共 地的 传 输 形式 ，这 种 共地传 输容 易 产生 共 模 干 扰 ， 所 以 抗 噪 声干 扰能 力 弱。4 、传 输 距离 有 限， 最 大传 输 距 离 标 准 值为 1 5 米 左 右。针对 R S - 2 3 2 - C 的 不 足， 不 断 出 现 了 一 些 新 的 接 口标 准，R S - 4 8 5 [ 3 1 ] 就 是其中 之 一 ， 它 具 有 以 下 特 点：1 、R S - 4 8 5 的 电 气 特 性： 逻辑 “1 ” 以 两 线 间的 电 压 差为 2 - 6 V 表 示； 逻辑 “0 ”以 两线 间 的电 压 差为 - （ 2 - 6 ）V 表示 。 接 口信 号电 平比 R S - 2 3 2 - C 低 ，从而不 易 损 坏 接 口 电 路 的芯 片， 且 该 电 平与 T T L 电 平 兼容 ， 可 方便 与 T T L电 路实 现 连 接。2 、 数据 最高 传 输 速 率为 1 0 M b p s3 、 接口 采 用 平衡 驱 动 器和 差 分 接收 器的 组合 ， 抗 共模 干 扰 能力 增强 ， 即抗噪 声干 扰 性 好。4 、 接 口 的 最 大 传输 距离 可达 1 2 0 0 米 ， 在 总线 上允 许 连接 多达 3 2 个 收 发 器。RS - 4 8 5 标 准作 为 一 种多 点 、 差 分 数 据 传 输的 电 气 规范 , 现 已成 为 业 界应用 最 广泛 的 标 准通 信 接 口之 一 。 能 够 实现 R S - 4 8 5 接 口 的芯 片 有： M A X 4 8 5 、MA X 1 4 8 0 、 M A X 1 4 8 7 、 M A X 3 0 8 2 和 M A X 1 4 8 等。由 于 本系 统 中 涉及 到 远 程多 机 通 信， 因 此 在通 信 部 分本 系 统 采用 4 8 5 接口 实 现。吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 35 -444 ... 444 .. 2 通 信 方 式 的 确定由于 R S - 4 8 5 是 一 个 电气 接 口 规范 , 只 规定 了 平 衡驱 动 器 和接 收器 的 电气特性 , 而 没有 规 定 插 件传 输 电 缆 和通 信 协议 , 所 以 为了 保 证数 据 传输 的 正确性, 除了 硬 件 上的 抗 干 扰措 施外 , 还 在 软 件设 计 和 通 信 协 议的 制 定上 采 取了必 要 措 施。 一般 单 片 机 采用 R S - 4 8 5 进 行 串 行 远 距 离 通 信, 只需 要将 T T L 电平的 串行 接 口 通 过 芯 片 转换 为 R S - 4 8 5 串行 接 口。在 整 个通 信 系 统中 ， 单 片 机 远 程 控 制 器作 为主 机 ， 点 阵 显 示 系 统 作 为从机, 每 个 从 机 被 分 配 了 惟一 的地 址 。 工 作 时 采 用命 令 / 应 答 的 通 信方 式 , 每一个 命 令帧 对应 着 一 个 应 答帧 , 主 机向 从 机发 出 命令 帧 , 地 址匹 配的 从 机 进行响 应并 向 主机 发 出 应 答帧 , 其 他 从机 对命 令帧 不 予 理睬 。 这 种问 答式 的 通信方式 极 大地 提 高了 数 据 传 输 的 可靠 性 [ 3 2 ] 。 采用 R S - 4 8 5 构 成 的多 机通 讯 分机原 理图 ， 如图 4 . 7 所 示。图 4 . 7 采 用 R S - 4 8 5 构 成 的 分 机 原 理图当 总 线上 没 有 信号 传 输 时， 总 线 处 于 悬 浮 状态 ， 容 易 受 干 扰 信 号 的响影。将 总 线 上差 分信 号的 A + 和 + 5 V 之间 、A + 和 B - 之 间 、B - 和 地 之 间 各 接 一个 1 0 K的电 阻， 形 成 一 个 电 阻 网 络。 当 总 线上 没有 信 号 传 输 时， 正端A + 的 电 平 大约为 3 . 2 V ，负 端 B - 的电 平 大 约为 1 . 6 V ， 即 使 有 干 扰 信号 ， 也 很难 产生 串 行通信 的起 始 信号 0 ， 从 而增 强了 总 线抗 干 扰的 能 力。吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文444 ... 444 .. 3 通 信 协 议 的 制定远程 控 制 器 与 从 机 之 间 通 信格 式 如 下：表 4 . 1 通信 协议从 机不 主 动 向主 机 送 信息 ， 主 机根 据 需 要发 送命 令帧 ， 从机 完 成 相 应功能 后发 送 相 应 的 应 答 帧。表 4 . 2 命令 描述上表 中， 0 A H 命 令 中 分机 号限 定在 0 0 - 1 F H 之 间 ； 移 动 方式 0 B H 命 令 中的据 0 1 代 表 上 移， 0 2 代表 下移 ， 0 3 代表 左 移， 0 4 代 表 静止 显 示当 前 内 容；C H 命令 中 数据 0 1 代表 显 示 实 验 室 门 牌 ，0 2 代 表 显 示 版本 信 息 ，0 3 代 表 显示 定 义 信息 ，0 4 代表 重 新 修改 自定 义 信息 ；0 D H 命 令 完 成字 模数 据 的传 送；0 E H置 D S 1 3 0 2 的 初 始 化时 间 ；F F H 命 令完 成 对 所有 从 机 的初 始化 操 作。在单 片 机 构成 的 多 机通 信 系 统 的 主 从 式 结构 中， 数据 通 信 总是 由 主 机发， 主 机 处 于 发 送 状 态 时， 从 机 总 是处 于接 收 状 态。 若 主 机 发送 的地 址 信息与 机 相 符， 则 从 机 接 收 该 数据 并 转 换为 发送 状 态 与 主 机 实 现 通 信， 否 则， 继续波 特率 4 8 0 0 b p s字 节格 式 1 位 启 始， 8 位 数 据 ，无 校 验 位 ，1 位 停止电 平 T T L 正 逻辑通 讯 方式 异 步 串行帧 格式 总字 节数 + 帧 命令 + 帧 内容 + 校 验和总 字 节数 该 帧 包 含 的字 节 总数 ( 1 b y t e ) 不能 超过 2 1帧 命令 确 定 帧 功 能( 1 b y t e )帧 内容 帧内 容( n b y t e ) ，n 不超 过 1 6校 验和 帧格 式中 所 有字 节之 和( 1 b y t e )功能 描述 帧 命令 命令 帧 内容 应 答帧 内 容)查 询 在 线否 0 A H 分机 号 分 机号移 动 方式 0 B H 数 据 （0 1 ～0 4 ） A A H ( 正 确) / B B H ( 错 误)显 示 内容 0 C H 数 据 （0 1 ～0 4 ） A A H ( 正 确) / B B H ( 错 误)传 送字 模 0 D H 数据 A A H ( 正确 ) / B B H ( 错 误)设 置时 间 0 E H 数据 A A H ( 正确 ) / B B H ( 错 误)分 机 复位 F F H 数 据 （0 1 ～0 4 ） A A H ( 正 确) / B B H ( 错 误)
条形led显示屏远程控制系统- 37 -侦 听总 线 上 的 数 据 。 若 从机 需要 发 送 数 据 ， 则 必须 等 到 主机才可 提 出 请 求。 在 这 种 通 信模 式 下 从机 不会 “ 侦听 ” 其 他从号， 因 此 不 会 对 其 他 从 机 产生 错 误 的响 应。 系 统 上 电 或 复位SM 2 位置 1 ， 处 于 只接 收地 址 帧 监听 状 态 。主 机向 从 机发 送机接 收 到 地 址 帧 后， 将 其 与本 地 地 址比 较， 判 断 是 否 一致则清 除 S M 2 ， 同时 发送 应 答 帧 ， 进 入 通 信状 态 ， 其 他 与 本地则保 持 S M 2 位 不变 ， 继 续 监 听。 主 从 机 均以 中 断 方 式 进 行通如图 4 . 8 所 示。图 4 . 8 多 机 通 信 流 程图444 ... 444 .. 4 通 信 程 序 设计// * 通信 程序 CCC 55 1描 述 ** /vo i d r e c ( ) i n t e r r u p t 4 / * 串 口 中 断 服务 程 序* /{ s t a t i c u n c h ar m , n ;if ( T I ) {吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 38 -TI = 0 ;se n t _ s w = 0 ;}el s e {RI = 0 ;if ( S M 2 ) / * 对 照 地址 * /{if ( S B U F = = N o ) { / * 地址 符合 * /SM 2 = 0 ;co m m = 0 ;n= 0 ;re c i = 1 ;}}el s e i f ( c o m m = = 0 ){/ * 发 送 命令 * /SB U F = c o m m ;if ( c o m m = =0 X 0 D ){ / * 改变 F L AS H 内 容, 1 级 命令 * /TR 0 = 0 ; / * 暂 时 不 显示 * /P1 = 0 x f f ;P2 = 0 x f f ;pa u s e = 0 ;IS P _ C M D = 3 ;fo r ( I S P _ A D D R H = 0 x 2 8 ; I S P _ A D D R H < 0 x 3 0 ; ){/ * 清空 E E R O M * /tr i g _ i s p ;IS P _ A D D R H + = 2 ;}IS P _ A D D R H = 0 x 2 8 ;}}吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 39 -el s e i f ( c o m m = =0 X 0 C ){/ * 自定 义 显示 * /if ( n = = 0 ){/ * 发 送 字 数长 度, 2 级 命令 * /n= S B UF ;ds p _ n u m = n ; / * 接受 显 示 字 数 个数 * /if ( n > 7 ) / * 计 算 发 送 字 形 编 码 字 节, 先 发送 1 页*m= 0 ;el s e / * 每 个 字形 3 2 个 字 节 编码 * /m= n < < 5 ;}el s e{/ * 发 送完 一 组数 据 * /pa u s e = 0 ;if ( c r c _ c o d e ! = S B U F ) / * 判断 C R C 错误 * /{/ * 要 求 重 新 发送 * /se n t _ s w = 1 ;SB U F = E R R ;}el s e{/ * 准 备 写入 E E P R O M * /IS P _ A D D R L = 0 ;IS P _ C M D = 2 ; / * 写 命令 * /if ( n < 8 ){/ * 判 断 接 收 长度 * /m= n < < 5 ;n= 0 ;}el s em= 0 ;do{/ * 写入 E E R O M * /吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文IS P _ D A T A = r e g [ m ] ;m- - ;tr i g _ i s p ;IS P _ A D D R L + + ;}w h i l e ( m ! = 0 ) ;IS P _ A D D R H + + ; / * 准 备 接 受下 1 组 字 形编se n t _ s w = 1 ;SB U F = O K ;}}}el s e{/ * 其 他 命 令* /SM 2 = 1 ; / * 通 讯 结束 * /if ( c o m m = = ' d ' | | c o m m = = ' D ' ){/ * 改 变 显 示 内 容: 0 - 实 验 室, 1 - R O M , 2 - 自 定义 * /di s p = S B U F ;co u n t 1 = 0 ; / * 从头 显示 * /co u n t 2 = 0 ;co u n t 3 = w a i t ;co u n t = 0 x f ;if ( d i s p = = 1 ){/ * 显示 R O M 信息 * /ds p _ n u m = 1 4 ;fo r ( n = 0 ; n < 1 9 2 ; n + + )re g [ n ] = m e s 1 [ n ] ;co u n t 1 = 0 ;co u n t 2 = 0 ;co u n t 3 = w a i t ;}el s e i f ( d i s p = = 2 ){/ * 显 示自 定 义信 息 * /
条形led显示屏远程控制系统- 41 -IS P _ C M D = 1 ;IS P _ A D D R H = 0 x 2 8 ;IS P _ A D D R L = 0 ;ds p _ n u m = 0 ;wh i l e ( I S P _ A D D R H < 0 x 3 0 )}el s e i f ( c o m m = =0 X 0 B ){/ * 移 动 模 式: 1 - 左 移, 2 - 上 移, 3 - 下移 * /mo d e = S B U F ;co u n t = 0 ;co u n t 1 = 0 ;co u n t 2 = l e n g t h - 5 ;co u n t 3 = 0 ;}el s e i f ( c o m m = = ' n ' | | c o m m = =' N ' ) d s p _ n u m = S B U F ; / * 字 符长 度 * /}}}444 ... 444 .. 5 通 信 注 意 事项由于 R S - 4 8 5 通 讯 是一 种 半 双 工 通讯 ， 发 送 和 接收 共 用 同一 物理 信道 在任 意 时 刻 只 允 许 一 台单 机处 于 发 送 状 态 ， 因此 要 求 应答 的 单 机必 须 在侦到 总 线上 呼 叫 信 号 已 经 发送 完毕 ， 并 且 没 有其 他 单机 发 出应 答信 号 的 情况下 ，才 能 应答 。 半 双 工 通讯 对 主 机和 从机 的发 送 和 接收 时 序 有严 格的 要求如果 在 时 序 上 配 合 不 好 ， 就 会 发 生 总 线 冲 突 ，使 整 个 系统 的 通 讯瘫 痪 ，无正常 工 作 。 要 做 到 总 线上 的设 备 在 时 序 上 的 严格 配 合 ，必 须 要 遵从 以 下几原 则：1) 复 位时 ，主 从 机 都 应 该 处 于 接 收 状 态。MA X 4 8 5 芯 片 的 发 送和 接收 功 能 转 换 是由 芯 片的 R E * ， D E 端 控 制的。RE * = 1 ， D E = 1 时 ，M A X 4 8 5 发 送 状 态 ；R E * = 0 ，D E = 0 时 ，M A X 4 8 5 处 于 接收 状吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 42 -一般 使 用 单 片 机 的一 根 口 线 连接 R E * ，D E 端 。 在 上 电 复 位 时 ， 由于 硬 件电稳定 需 要 一 定 的 时 间 ， 并 且 单 片 机 各 端 口 复 位后 处 于 高电 平 状 态， 这 样就使总 线 上 各 个 分 机 处 于发 送状 态 ， 另 外 上 电 时各 电 路 不稳 定 ， 可能 向 总线送信 息 。 因 此 ， 如 果 用一 根口 线 作 发 送 和 接 收控 制 信 号， 应 该 将端 口 线接向 器 后接 入 M A X 4 8 5 的 控 制端 ， 使上 电 时 各从 机处 于接 收 状 态。另 外 ，为 保 证 系统 可 靠 通信 ， 上 电 时 或正 式通 讯 之 前 ， 通 过 软 件 对串口 做几 次 空 操 作 ， 清 除 端 口 的 非 法数 据 和 命 令。2) 控制 端 R E * ，D E 的 信 号 有 效 脉 宽应 该 大 于发 送 或 接 收一 帧信 号的度。在 R S - 2 3 2 ，R S - 4 2 2 等 全 双 工 通 讯过 程中 ， 发 送和 接 收 信号 分 别 在 不同的物 理 链 路 上 传输 ， 不 存在 发送 、 接收 控 制信 号 切 换 问 题 。在 R S - 4 8 5 半工 通讯 中 ，由 于 M A X 4 8 5 的 发 送和 接 收都 由 同 一 器 件 完 成 ，并 且发 送 和接使用 同 一 物 理 链 路 ， 必须 对控 制 信 号 进 行 切 换。 控 制 信号 何 时 为高 电 平，时 为 低 电 平 ， 一 般 以 单 片机 的 T I ，R I 信 号作 参 考。发 送 时， 检测 T I 是 否 建立 ，当 T I 为 高 电平 后 关 闭发 送功 能， 转 为接功 能 ；接 收 时 ， 检测 R I 是否 建 立 ，当 R I 为 高 电 平 后， 接 收 完 毕， 又 可以为 发 送。在 理 论上 虽然 行 得 通 ， 但在 实际 应 用 中却 出 现 传 输 数 据 时 对时 错 的现象 。 根据 查证 有 关 资 料 ， 借 助 存 储 示 波 器 反 复测 试 ， 才发 现 一 个值 得 注意问 题， 即在 单 片 机 串 行 口发 送数 据 时， 只 要 将8 位 数 据 位传 送完 毕 ，T I 标即建 立 ， 但 此 时 应 发 送的 第九 位 数 据 位 （ 若 发送 地 址 帧时 ） 和 停止 位 尚未出， 如 果 在 这 时 关 闭 发送 控制 ， 势 必 造 成 发 送帧 数 据 不完 整 。 如果 单 片机机 通讯 采 用较 高 的 波 特 率， 几 条 操作 指令 的延 时 就 可能 超过 2 位 （或 1 数 据 的 发送 时间 ， 问 题 或许 不 会 出 ，现 但是 如果 采 用较 低 波 特 率， 4 如8 0 0 b发送 一 位 数 据需 2 0 0 u s 左 右 ， 单 靠 几 条操 作 指 令 的 延 时 远 远 不 够， 问 题就显地 暴 露 出 来 。 接 收 数据 时也 同 样 如 此 ， 单 片机 在 接 收完 8 个 数据 位 后就立起 R I 信 号 ， 但 此 时还 未 接 收 到第 九位 数据 位 （ 若接 收 地 址帧 时） 和 停止吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 43 -位 ， 所 以， 接 收 数据 端必 须 延 时 大于 2 位 数据 位 的 时间 （1 位 数 据 位时 间=波 特 率） ， 再 作 应 答， 否则 会 发生 总线 冲 突。3) 总线 上 所 连 接 的 各 单 机 的 发 送 控 制 信 号 在 时序 上 应完 全 隔 开。吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文第 五章 P C 机 远 程 控制 系 统 设计在 用 单片 机实 现 的 远 程 控制 器 系 统 中， 虽 然整 体 系 统 的 价格 明 显 的降低， 提 高 了 系 统的 性 价 比， 但与 使用 P C 机 软件 控制 相比 ， 单 片机 远 程控器在 汉 字 录 入 上 不 灵 活 ， 不 能 随 意 更 改 字 体 的问 题 较 突出 ， 因 此本 章 主要对 不同 用 户的 需 求 ， 在 实现 了 单 片机 作为 点阵 显 示 屏远 程 控 制器 的前 提下，解 决用 P C 机 作 为 远程 控 制器 的 设 计 方 法 和 具 体 实现 过 程。在 L E D 显 示 屏的 P C 机 控制 软 件 系 统 中 ，文 本 信 息的 编辑 、字 模 信息提取 和 传 送 、 显 示 效 果的 设置 、 文 字 预 览 以 及设 备 通 讯是 设 计 的核 心 工作5. 1 P C 机 中汉 字 字 模的 提 取 方法在 L E D 显 示 屏上 展 现 所要 显 示 的内 容 以 及效 果， 编辑 工 作 是最 重要节 之一 。 由于 M i c r o s o f t V i s u a l B a s i c 6 . 0 开 发 工 具 ， 界 面 设计 方便 直编程 容 易 实 现 、 易于 升级 维 护 等 特 点 ， 本 系统 采用 V B 6 . 0 开 发 工具 完 成整软 件 设 计 工 作。 如图 5 . 1 所示 为 P C 机 控 制系 统 操作 主 界 面。图 5 . 1 P C 机控 制 系 统操 作 主 界面具 体 工 程 分 析 和 设 计 如 下：
条形led显示屏远程控制系统- 45 -设 计文 本 区 域之 后， 主要 任 务 是提 取 汉 字的 字 模 ，常 用 的 有三 种 方 法，一种 是 采 用 根 据 汉 字 内码 查找 汉 字 点 阵 的 方 法， 一 种 是采 用 提 取像 素 点 的方法 ，另 一 种 方 法 是 采 用现 有 的字 模 软件 来 进行 提 取。555 ... 111 .. 1 提 取 汉 字 内 码 方法1 、理 论 分析设汉 字 内 码 的 第 一 个 字 节的 1 6 进 制 数为 H X ， 第 二 个 字 节的1 6 进 制 数为LX ， 即 其 内 码的 1 6 进 制数 表示 为 H X L X ， 一般 情 况 下 ， 其 区 位码 q 和 w 分别为:q= H X - A 0 H = H X - 1 6 0 ( 1 )w = L X - A 0 H = L X - 1 6 0 ( 2 )of f s e t = ( 9 4 * ( q - 1 ) + ( w - 1 ) ) * 3 2 ( 3 )只 要知 道 汉字 的 内码 就可 以 根据 ( 1 ) ( 2 ) 两式 求 得 汉 字 的 区 位 码 ， 再根 据 ( 3 )式 求得 该 字在 字 库 文 件 中的 偏 移 地址 ， 最 后得 到 3 2 个 字 节的 字 模 信 息 。具体 程 序实 现 如 下：图 5 . 2 查 询 内码 方 式 取得 汉 字 点阵2 、 代 码实 现[ 3 3 ]Pu b l i c S u b h z d z ( c h A s S t r i n g ) ' h z d z ( ) : 获 取 汉 字点 阵的 子 程序吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 46 -Di m f n A s I n t e g e rDi m o f f s e t A s L o n gIf c h < > " " T h e n ' 字符 串 变量 c h 用于 存放 待处 理 的 汉字ch a s c = h e x ( A s c ( c h ) ) ' 获 得 该 汉 字 的 十六 进 制的 A S C I I 码qh = L e f t ( c h a s c ， 2 ) ' q h 是 对应 汉字 区码 的 高 字节wh = R i g h t ( c h a s c ， 2 ) ' w h 是 对 应 汉 字 位 码 的 低 字节qm = V a l ( " & h " + q h ) - & H A 0 ' q m 为 该汉 字的 区 码： q m = q h - a 0 H ，wm = V a l ( " & h " + w h ) - & H A 0 ' w m 为该 汉字 的 位码 ：w m = w h - a 0 HEl s eMs g B o x " 请 输入 汉 字! "Ex i t S u bEn d I fof f s e t = ( 9 4 * ( q m - 1 ) + ( w m - 1 ) ) * 3 2'P C 该 汉 字 在 字 库 中 的 位 置 ，1 6 X 1 6 点 阵汉 字占 3 2 个 字 节。fn = F r e e F i l eOp e n A p p . P a t h & " \ h z k 1 6 " F o r B i n a r y A s f n ' 打开 汉 字库Fo r i = 0 T o 3 1Ge t # f n ，o f f s e t + i + 1 ， h z ( i )'读 取该 汉 字的 3 2 字 节 的 点 阵 信 息 ， 存 放于 h z （ ）字 节 数 组中Ne x t iCl o s e f nFo r i = 0 T o 3 1 S t e p 2Fo r j = 0 T o 1If L e n ( C S t r ( h e x ( h z ( i + j ) ) ) ) = 1 T h e n'将 3 2 个 字 节 以 每行 4 个 字 节 分 十 六 行 以 二进 制 形 式在 t e x t 3 中 显示hz s = " 0 " & C S t r ( h e x ( h z ( i + j ) ) )El s ehz s = C S t r ( h e x ( h z ( i + j ) ) )En d I fIf k = 1 T h e nPi c t u r e 1 . P r i n t h _ t o _ b ( h z s ) ;En d I fbu f f _ d a t a ( ( k - 1 ) * 3 2 + i + j ) = h z sNe x t jIf k = 1 T h e nPi c t u r e 1 . P r i n tEn d I fNe x t iEn d S u b3 、 评价这 种 方法 比 较 适合 于 采 用“ 单 片 机 ” 作为 控制 器 的 点 阵 提 取 操 作， 用户可 以将 需 要 的 汉 字 的 内 码 输入 到 “ 单 片 机 ” 控制 器 中， 通过 单 片 机 查E 找E P R O M中区 位 码 数 据 找 到 汉 字所 对应 的 点 阵 数 据 ， 将其 发 送 到点 阵 显 示屏 的 控 制器中就 可以 完 成 汉字 内 容 的更 新。 但 缺点 就是 由于 E E P R O M 的 容量 是 有 限 的，吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 47 -因此 对 于 实 现 多 种 汉 字字 体内 容 显 示 则 比 较 困难 ， 而 采用 像 素 点的 方 法 则完全 可 以 解决 这个 问 题。555 ... 111 .. 2 提 取 像 素 点 的 方法1 、理 论 分析核心 思想 就 是将 P C 机显 示 屏 的一 块 区 域和 点阵 显示 屏 的 点阵 实 现 一一映 射 ，通 过对 P C 机 显 示屏 的 区 域内 的 点 阵处 理 而 得到 汉 字 的点 阵 信 息。由 于 所应 用的 L E D 显 示屏 的 像 素点 数 量 已定 ，而 P C 机 屏 幕的 分 辨 率显然 远远 高 于显 示 屏 ， 这 样造 成 逻 辑坐 标的 不同 ， 因 此显 示 的 图像 会有 扭 曲、拉 长甚 至 失真 情 况 。 所 以可 以 通 过选 择 开 启窗 口的 P C 机 屏幕 像素 点 与 显示屏像 素 数 之 间 恰 当 的 比例 来减 小 误 差 。 此 方 法不 仅 适 合于 各 种 字体 的 文 字也适 合于 简 单 的 图 形 显 示。在 W i n d o w s 操 作 系 统下 如 何 提取 字模 信 息 是 本 章 设 计 的 核 心。 软 件控制系统 在 实 际 编 辑 过 程 中 ， 要 求 各 种 字 体 、 字 号的 文 字 都能 被 编 辑、 保 存 ，所以系 统 在 设 计 时 ， 把 文本 区理 解 为 由 众 多 的 象素 点 构 成， 而 把 不同 字 体 、字号 的文 字 理解 为 一 幅 图 像。 因 为 所开 启 的 文本 区大 小与 L E D 显 示 屏 的 大小对应 ， 所 以 采用 1 6 ×1 6 点 阵 为 单位 ， 把 文 本 区 内 的每 个 像 素点 都看 成 一个二维 数 组 ， 由 于 系 统 中各 种颜 色 都 有 对 应 的 值， 赋 予 每个 不 同 颜色 的 像 素点不同 的 对 应 值 ， 再 把 每个 点赋 给 一 个 整 型 变 量， 这 样 保存 下 来 的信 息 就 是二进 制数 据 。通 过 这 样 的 设计 ， 可 以把 任 何 字型 ， 任 何大 小 的 文字 保存 下 来，还可 以 显 示以 2 5 6 个 像 素点 阵 为 单位 的任 何 图 形。 由 于 在 软件 控制 系 统中可以实 现 不 同 字 体 字 模 的 提 取， 因 此 在 点 阵 显 示模 块 中 不必 再 加 载硬 汉 字 库模块。在 W i n d o w s 环 境下 ， 系 统 默 认 的每 个汉 字为 4 0 0 0 多 点 ，而 1 6 × 1 6 点阵一 个 字 的 大 屏幕 ， 每 个汉 字为 2 5 6 点 ， 所以 应该 采 用 压 缩 像素 点 的 方法提 取 汉字 点阵 信息 ， 方 法是 ： 采 用间 隔取 点 的 方 式 ， 在 横 向和 纵 向每 隔 1 2个点 取 一 个 点 ， 每 个 汉 字由 2 5 6 个点 组成 的原 理 来 压缩 数据 ， 此 时 每 个 汉字转 化 后的 点 阵 数 据为 3 2 个 字 节。吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文图 5 . 3 提 取 像 素 点 方 式 取得 汉 字 点阵2 、 代 码实 现[ 3 4 ]Op t i o n E x p l i c i tDi m h A s L o n gDi m l A s L o n gDi m i A s I n t e g e rPr i v a t e S u b C o m m a n d 1 _ C l i c k ( )Ti m e r 1 . E n a b l e d = T r u eOp e n " D : \ 提 取 像素 方 法\ d a t e . d a t " F o r O u t p u t A s # 1Fo r i = 0 T o 4Pi c t u r e 1 ( i ) . S c a l e M o d e = v b P i x e l sPi c t u r e 1 ( i ) . F o n t . N a m e = " 宋 体"Pi c t u r e 1 ( i ) . F o n t . S i z e = 1 2Pi c t u r e 1 ( i ) . B a c k C o l o r = v b W h i t ePi c t u r e 1 ( i ) . C l sPi c t u r e 2 ( i ) . C l sPi c t u r e 1 ( i ) . P r i n t M i d ( T e x t 1 . T e x t ， i + 1 ， 1 )Di m X A s I n t e g e r ， Y A s I n t e g e rDi m s A s S t r i n gFo r Y = 0 T o 1 5s = " "Fo r X = 0 T o 1 5If P i c t u r e 1 ( i ) . P o i n t ( X ， Y ) = 0 T h e ns = s & " 0 "Pi c t u r e 2 ( i ) . C u r r e n t X = XPi c t u r e 2 ( i ) . C u r r e n t Y = YPi c t u r e 2 ( i ) . P r i n t " o "El s es = s & " 1 "Pi c t u r e 2 ( i ) . C u r r e n t X = X
条形led显示屏远程控制系统- 49 -Pi c t u r e 2 ( i ) . P r i n t " "En d I fNe x t XPr i n t # 1 ， s & v b C r L fNe x t YNe x t iCl o s eCa l l B t o H ' 调 用转 化 子 程序En d S u bPr i v a t e S u b B t o H ( ) ' 完成 二进 制 字符 串 到十 六 进 制 数 据 转化 并串 口传给 点 阵 屏 控 制器Di m t A s S t r i n gDi m s A s L o n gDi m a ( 3 ) A s B y t eDi m m A s V a r i a n tOp e n " D : \ 点 阵 汉字 新 方 法\ d a t e . d a t " F o r I n p u t A s # 1Wh i l e N o t E O F ( 1 )Li n e I n p u t # 1 ， ts = 0Fo r i = 1 T o 1 6If M i d ( t ， i ， 1 ) = " 1 " T h e ns = s * 2 + 1El s es = s * 2En d I fNe x t ia( 0 ) = & h 0 D ' 0 x 0 D 命 令 表示 传 送的 是 数据a( 1 ) = s \ 2 5 6a( 2 ) = s M o d 2 5 6s = a ( 0 )s = s + a ( 1 )s = s + a ( 2 ) ' 校 验和a( 3 ) = s M o d 2 5 6m = aMS C o m m 1 . O u t p u t = m ' 串 口发 送 数据We n dCl o s e # 1En d S u b3 、 评价通 过 对客 户 区 的精 确 控 制， 可 以 真 正 的使 文本 区 的 象 素 点 数 与 显示平面 发 光 点 数 对 应 ， 而且 为了 编 辑 操 作 过 程 中不 至 于 因为 失 误 造成 文本的 象 素改 变 ， 所 以 系 统限 制 了 窗 体 最大 化控 制 ， 使 窗 体 大小 固 定。吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 50 -此 方 法比 查询 内 码 提 取 字模 的 方 式 操作 更 灵活 方 便 ， 目 标占 用 空 间较少 ，并 且 不 受 单 片 机 控 制器 中 E E P R O M 的 大 小 限 制 ，还 可 以 很方 便 地修体 、 字号 （ 受 到实 际 点 阵屏 幕 大 小限 制） ，可 以 充 分的 利P 用C 机 资 源。因 此本 设 计 中， 在以 P C 机 为 控制 器 的设 计 中采 用 像 素 点方 法 ，而片 机 为 控制 器的 设 计中 则采 用 查询 内码 方 法。555 ... 111 .. 3 使 用字 模 软 件 提 取 的 方法利 用 现有 软 件 来进 行 字 模提 取 是 非 常 简单 和常 用 的 操 作 方 式 ， 可以它调 节 汉 字 的 字 体 、 字号 ，自 己 绘 图 等 操 作 ，可 以设 置输 出 的 数据 格式语 言 的 还是 A S M 语 言 格 式。 实 际 应用 中这 种操 作 不 方便 ， 需 要有 专业 人指导 ， 不 适 合 普 通 用 户操 作[ 3 5 ] 。图 5 . 4 字模 提 取软 件 截图555 .. 2预 览 功能 的 设计LE D 显 示 屏 可以 增 添多 种 显示 模 式 ， 从 而增 强 显 示效 果。 产生 不同模式 的 方 法 ， 主 要 是 随时 间变 化 不 断 控 制 刷 新显 示 数 据。 但 对 于显 示数刷新 ， 并 不 意 味 着 一 定要 重新 编 写 显 示 数 据 ，可 以 通 过一 定 的 算法 从原吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 51 -显示 数 据 直 接 生 成 。 可以 按顺 序 调 整 行 号 ， 使显 示 图 文产 生 上 下平 移；序 调整 列 向数 据 的 位 置 ，就 可 以 达到 左右 平移 的 目 的； 同 时 调整 行列 顺就 能得 到 对角 线 平 移 的 效果 。 由 于本 系 统中 P C 机 控制 器 只 是完 成显 示据的 更 新 以 及 相 应 的 控制 操作 ， 没 有 实 时 对 某一 显 示 屏完 全 控 制， 因此过程 要 经 过 系 统 的 分 析与 设计 ， 采 用 在 文 本 区内 ， 完 成对 文 字 及图 形的工 作， 在 完成 字 模 的 提 取与 保 存 后， 通过 算法 设 计 ，实 现 滚 动显 示效 果而 实现 显 示效 果 的 预 览 功 能。555 .. 3 设 备 通讯软 件 控制 系 统 与硬 件 模 块单 片 机 之 间 采用 串行 异 步 通 讯 方 式 ， 所以序 设 计 中要 求遵 循 通讯 协议 ， 确定 各种 参 数。1、 W i n d o w s 下 实 现 串 口 通讯在 D O S 的 系 统 接 口中 D O S I N T 2 1 H 的 0 3 H 和 0 4 H 号功 能调 用为串 行通 信 的 接 收 和 发 送 功 能 ，而 B I O S I N T 1 4 H 有 4 组 功 能 调用 为串 行服 务， 因 此在 D O S 中采 用寄 存 器 直接 读写 、 B I O S 调 用 、 通信 中断 程序法可 以 比 较 容 易 实 现 串口 通 信。 但是 在 W i n d o w s 中 由于 W i n d o w s 采用驱动 和 设 备 统 一 管 理， 以 及利 用 消 息对 列进 行 程 序 控 制， 所以D O S 下的都 不适 宜 采 用 。在 W i n d o w s 中 为 实 现 串口 通 信， W i n d o w s 的 S D K 提 供备的 A P I 函 数和 以 中 断方 式 驱动 的 通 信 驱 动程 序， 使编 程 变 的较 为容Wi n d o w s 提 供 的 标 准 通信 A P I 函 数 很 多 （W I N 1 6 和 W I N 3 2 中 有 所 不 同）般 来说 常 用的 3 2 位 模 式 下 的 串 口通 信方 法 有：1. 以 文 件 方 式 打 开 串口2. 使 用 现 有的 A c t i v e X 控 件 实现3. 直 接 嵌 入 汇 编法4. 编写 V X D 或者 W D M 实现 [ 3 6 ] 。2、 系 统 通讯 的 软 件 实 现 方法直 接嵌 入 汇编 方 法不 能在 W i n d o w s N T 操作 系 统 下 使 用 ， 由于 W i98 的 非 完 全 保 护 ， 所 以 只 适合 在 W i n d o w s 9 8 系 统 下 使 用这 种操 作方吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文为 了使 用 广 泛 性 ， 控制 系 统应 用 M i c r o s o f t V i s u a l B a s i c 6 . 0 开 发工采用 微 软 公 司的 M S C o m m 控 件 ， 它是 作为 一个 o c x 来提 供的 ， 控 制 过程容 易。MS C o m m 控 件的 属性 [ 3 7 ] 如 下：? C o m m P o r t ：设 置 并返 回 通信 端 口 号。 可取 1 至 1 6 。? S e t t i n g s ： 以 字 符串 的形 式 设 置 或返 回 波 特 率 、 奇 偶 校验 、 数 据位止 位。? I n p u t : 返回 并 删 除 接 收缓 冲 区 中 的 数 据 流。? P o r t O p e n : 设置 或 返回 通 信 端 口 的 状态 ， 也 可以 打 开 和关 闭 端 口。? O u t p u t ： 将字 符串 写 入发 送缓 冲 区。? C o m m E v e n t ： 返 回 最 近 的 通 信 事 件或 错 误。 该属 性 在 设 计时 不可 用行 时是 只 读 的。? R t h r e s h o l d ： 设 置 或 返 回在 M S C o m m 控 件 ，将 C o m m E v e n t 属 性设co m E v S r e c e i v e 并 在 产生 O n C o m m 事件 之 前接 收 的字 符 数。? S t h r e s h o l d ： 设 置 或 返 回在 M S C o m m 控 件 ，将 C o m m E v e n t 属 性设co m E v S e n d 并 产生 O n C o m m 事 件 之前 发 送 缓 冲 区 中 允许 的 最 少 字 符数? O c C o m m 事 件： 当 C o m m E v e n d 测 属性 值 改 变 时 产 生 该 事 件 ， 表 明 产生信事 件 或 通 信 错 误。因 此本 系 统中 ， P C 机作 为远 程 点 阵 控 制 系统 时 ， 通信 上主 要是 通对 M S C o m m 控 件 编 写 串 口 通 信程 序 ， 经过 R S 2 3 2 接 口 传送 ， 再 通过 R S 248 5 转换 接 口 连 接到 4 8 5 总 线 上 。 通 信的 基 本 协 议 采 用第 4 . 4 节 的 描述3 、V B 实 现 串口 通 信 中断 服 务 程序Pr i v a t e S u b M S C o m m 1 _ O n C o m m ( )Di m R e s ( ) A s B y t eDi m b u f A s V a r i a n tDi m m m A s S t r i n gMS C o m m 1 . S e t t i n g s = " 4 8 0 0 , S , 8 , 2 " ' 将 第 九 位为 0Se l e c t C a s e M S C o m m 1 . C o m m E v e n tCa s e c o m E v R e c e i v e ' 接 到 数据
条形led显示屏远程控制系统- 53 -Re s = b u f ' 将 接 收的 二进 制 数转 化 为字 符 串 存于 r e s 中Fo r i = L B o u n d ( R e s ) T o U B o u n d ( R e s )a = R e s ( i ) \ 1 6b = R e s ( i ) M o d 1 6If a > 9 T h e n a = a + 7If b > 9 T h e n b = b + 7a = a + 4 8b = b + 4 8Ne x t imm = C h r ( a ) + C h r ( b )If V a l ( " & h " + m m ) = & H 5 5 T h e nCo m m a n d 1 . E n a b l e d = T r u eCo m m a n d 1 . C a p t i o n = " 继 续 发 送"If L e n ( T e x t 4 . T e x t ) > = 8 T h e nTe x t 4 . T e x t = M i d ( T e x t 4 . T e x t , 9 )Te x t 1 . T e x t = M i d ( T e x t 4 . T e x t , 1 , 8 )El s eTe x t 1 . T e x t = T e x t 4 . T e x tTe x t 4 . T e x t = " "En d I fCa l l S e n d _ C l i c kEn d I fCa s e c o m E v S e n dEn d S e l e c tEn d S u bPr i v a t e S u b S e n d _ C l i c k ( )MS C o m m 1 . S e t t i n g s = " 9 6 0 0 , S , 8 , 2 " ' 将 第 九 位清 0Di m a A s S t r i n gPi c t u r e 1 . C l sTe x t 3 . T e x t = " "吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 54 -Fo r k = 1 T o L e n ( T e x t 1 . T e x t )hz d z ( M i d ( T e x t 1 . T e x t , k , 1 ) )Ne x t kFo r k = 1 T o L e n ( T e x t 1 . T e x t ) * 3 2 + 1bu f f _ h e x ( k - 1 ) = 0Ne x t kFo r k = 1 T o L e n ( T e x t 1 . T e x t ) * 3 2Te x t 3 . T e x t = T e x t 3 . T e x t + b u f f _ d a t a ( k - 1 )bu f f _ h e x ( k - 1 ) = V a l ( " & h " + b u f f _ d a t a ( k - 1 ) )tt = s u mtt = t t + b u f f _ h e x ( k - 1 ) ' 求 校 验合tt = t t M o d 2 5 6su m = t t M o d 2 5 6Ne x t kbu f f _ h e x ( k - 1 ) = s u mtm p = b u f f _ h e xMS C o m m 1 . O u t p u t = t m p ' 输 出 显 示字 形 数据Se n d . E n a b l e d = F a l s e ’ 发送 数 据时 按 钮 变灰Fo r k = 1 T o L e n ( T e x t 1 . T e x t ) * 3 2 + 1bu f f _ h e x ( k - 1 ) = 0Ne x t ksu m = 0En d S u b吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 55 -第六 章 总结666 .. 1论论 论文 文文工 工工作作 作 的的 的 总 总结本 文对 条 形 点阵 显 示 屏的 工 作 原理 ， 设 计方 法， 系统 中 通讯 等 若 干 问题进行 了 深 入 的 讨 论 ， 实现 了相 关 的 硬 件 电 路 和软 件 设 计， 实 际 应用 中 效 果较好 。主 要 的 成 果 如 下：通 过 讨论 L E D 显 示 屏 的工 作 过 程和 控 制 的基 本 原 理， 本 文 设计 了 既 可以用单 片 机 作 为 控制 器 也 可以 通过 P C 机 作为 控制 器 来 实现 对 L E D 显 示 屏 的远程操 作 。 从 而 适 应 不 同的 用户 的 需 求 ， 扩 大 了条 形 显 示平 的 使 用范 围 ， 极大地 降 低 了 开 发 和 使 用 成 本。666 .. 2未未 未 来来来 研 研研 究 究究工工工 作 作作的 的的展 展望LE D 显 示 屏 的应 用 前 景更 为广 阔， 预计 大 型或 超 大型 L E D 显 示 屏 的主流 产 品局 面 将 会发 生 改 变， 适 合 于服 务行 业 特 点 和 专 业 性 要求 的 小型 L E D显示 屏 会 有 较 大 提 高 ， 大 批量 、 小 型化 的 标 准系 列 L E D 显 示 屏在 L E D 显示屏 市 场总 量 中 将 会 占 有多 数 份 额。虽 然 本文 提 出 了单 片 机 远程 控 制 点阵 显 示 屏的 基 本 方法 ， 但L 在E D 点阵显示 屏 的 控 制 上 还 存 在很 多需 要 研 究 的 热 点 和难 点 问 题， 未 来 要进 行 的 工作主 要 有：1. 通 过 软件 算 法的 研 究， 提高 L E D 显 示 屏的 寿 命。2. 对 L E D 显 示 屏 的 控制 采用 遥 控 方 式 进 行， 省 去过 多 的 线 路 ，降 低 干 扰，进 一 步 提高 通讯 速 率。3. 改善 单 片 机 控 制 器的 输 入 法 问 题 ， 使 用 户 操 作 更加 方 便。吉 林大 学 工程 硕 士学 位 论文- 56 -参 考 文献[1 ] 王 晓 艳. L E D 显 示 屏系 统功 能 的 探 讨[ J ] . 信 息 技 术, 2 0 0 7 ( 0 2 ) , 7 3 - 7 4[2 ] Y a m a g u c h i ， L a r g e S c r e e n D i s p l a y P a s t P r e s e n t A n d F u t u r e [ J ] ， S I DCo n f e r e n c e R e c o r d o f t h e I n t e r n a t i o n a l D i s p l a y ， R e s e a r c h C o n f e r e n c ePr o c e e d i n g s o f t h e 1 9 9 7 1 7 t h[3 ] 罗 秀 冬. L E D 显 示 屏 系 统原 理[ J ] . 哈 尔滨 铁 道 科 技, 2 0 0 4 ( 0 1 ) , 3 1 - 3 3[4 ] 李 志 东. L E D 显 示屏 控 制系 统 及 驱 动 程 序的 研 究与 设 计[ D ] , 吉林 大 学, 2 0 0 5[5 ] T a k a h a s h i , T a d o k o r o. 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