基于單片機(jī)滾動字幕設(shè)計

1、 基于滾動字幕設(shè)計專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)班級：2006級1班姓名：賀瑩沈陽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）目 錄引 言31 LED顯示屏系統(tǒng)原理61.1 LED器件的工作原理61.2 基于LED顯示屏的大屏幕顯示系統(tǒng)的組成81.3 簡易LED顯示屏系統(tǒng)的硬件組成111.4 簡易LED系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)122 系統(tǒng)硬件設(shè)計142.1 整體設(shè)計分析142.2 處理器選取原理及功能介紹152.3 行驅(qū)動電路設(shè)計202.4 列驅(qū)動電路設(shè)計212.5 數(shù)據(jù)存儲器接口設(shè)計262.6 串行接口電路273 系統(tǒng)軟件設(shè)計303.1 上位機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計303.2 下位機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計323.3 特效顯示程序設(shè)計343.4. 漢字

2、提取程序設(shè)計384 系統(tǒng)調(diào)試404.1 硬件調(diào)試404.2 軟件調(diào)試41結(jié) 論44致 謝45參考文獻(xiàn)46附錄1系統(tǒng)實物圖48附錄2硬件電路圖49附錄3 程序代碼50摘 要伴隨著當(dāng)今高度發(fā)展的信息時代，傳統(tǒng)的移動車庫門顯示屏控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足人們對信息顯示的需要。當(dāng)今涉及電子電路、集成電路、信息圖象處理、信息傳輸及電子產(chǎn)品安裝工程等相關(guān)技術(shù)的LED顯示屏在信息領(lǐng)域顯得尤為活躍，在各行業(yè)的應(yīng)用和普及方面也取的了長足的進(jìn)步。設(shè)計基于AT89S51單片機(jī)的簡易LED顯示屏。該顯示屏系統(tǒng)采用PC機(jī)加單片機(jī)組成的上下位機(jī)方式。其中PC機(jī)用于更新信息數(shù)據(jù)，單片機(jī)用于控制硬件掃描及顯示電路，上下位機(jī)之間采用

3、RS-232通信標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)軟件是由用C+ Builder 編寫的上位PC控制及通信軟件和C語言編寫的顯示屏控制軟件兩部分組成。硬件處理器選用AT89S51。LED顯示屏是利用發(fā)光二極管點陣模塊或像素單元組成的平面顯示屏幕。它具有發(fā)光率高、使用壽命長、組態(tài)靈活、色彩豐富以及對室內(nèi)外環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點。LED顯示屏發(fā)展較快，被廣泛的用于公交汽車、商店、體育場館、車站、學(xué)校、銀行、高速公路等公共場所的信息發(fā)布和廣告宣傳。本文講述了基于AT89C51單片機(jī)16X64LED漢字點陣滾動顯示的基本原理、硬件組成與設(shè)計、程序編寫與調(diào)試、protel軟件等基本環(huán)節(jié)和相關(guān)技術(shù)。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；點陣；顯示屏；數(shù)

4、據(jù)；控制；AbstractWith todays highly developed information, traditional mobile garage door screen control system can not meet the needs of the people on the information display. Today LED display which involves electronic circuit, integrated circuit, information, image processing, information transmissio

5、n and electronic products and other related technologies, installation has particularly acted in the field of information in the application and popularization of various industries and also taken great strides. This paper designs a simple LED-based display AT89S51 microcontroller. The display syste

6、m is composed of PC, plus the Upper and Lower MCU mode. PC, which used to update the information data, microcontroller used to control the hardware scan and display circuit, between the upper and lower computer using RS-232 communication standard. System software is written using C + + Builder the u

7、pper PC control and communication software and C language written display control software. Hardware processor selects AT89S51. LED dot matrix display is flat display screen which is use light-emitting diode pixel module or modules. It has high light, long life, flexible configuration, color-rich an

8、d strong adaptability indoor and outdoor environment. LED display develops rapidly so is widely used in public transport vehicles, shops, stadiums, railway stations, schools, banks, highways and other public places, information publishing and advertising. This paper describes the characters such as

9、display principle, the hardware composition and design, programming and debugging, protel softwares basic parts and related technologies which bases on AT89C51 microcontroller 16X64LED scrolling dot-matrix.Keywords: SCM；lattice；screen；data；control引 言電子顯示屏是以發(fā)光二極管為顯示材料，結(jié)合計算機(jī)控制技術(shù)與圖像處理技術(shù)的高亮度顯示設(shè)備。發(fā)光二極管簡稱

10、LED（Light Emitting diode），是利用半導(dǎo)體P-N結(jié)電致發(fā)光原理產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)等顏色。LED具有高亮度、色彩鮮艷、穩(wěn)定性好、功耗低、發(fā)光效率高、無污染、壽命長等優(yōu)點。被譽為“照亮未來的技術(shù)”的LED，漸漸走近了我們的日常生活，并將推動顯示器領(lǐng)域發(fā)生一次革命性巨變。LED顯示器技術(shù)的發(fā)展速度超出了專家的預(yù)測，作為一個新興產(chǎn)業(yè)，10年內(nèi)，LED顯示器有望達(dá)到30億美元的產(chǎn)值。液晶顯示器也將和CRT顯示器一樣，退出主流舞臺！LED電子顯示屏作為繼電視、廣播、報紙、雜志之后的“第五大媒體”，且因為它與電視墻、等離子顯示器、磁翻板、霓虹燈等媒介相比具有上述優(yōu)點，而廣泛應(yīng)用于各類場所。

11、早期的LED只有紅色或綠色，因此只有單色或雙基色。1993年，日本日亞化學(xué)工業(yè)株式會社（NICHIA）開發(fā)出了藍(lán)色高亮度發(fā)光二極管，從此顯示屏開始進(jìn)入全彩色時代。中國LED領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新仍較薄弱。發(fā)光材料制造和發(fā)光芯片制造是發(fā)展LED產(chǎn)業(yè)必須掌握的兩大核心技術(shù)，但在這方面，國外巨頭優(yōu)勢明顯。核心專利基本掌握在外國幾大公司，如CREE、歐司朗等手中，我國LED外延和芯片制造的關(guān)鍵設(shè)備依賴進(jìn)口，這將成為制約我國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展的軟肋，影響自主品牌的市場競爭力。同時中國LED照明企業(yè)仍處于數(shù)量多、規(guī)模小的狀態(tài)中，出現(xiàn)了低水平重復(fù)建設(shè)?？傮w來說，中國LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展瓶頸依舊無法回避。核心技術(shù)缺乏，標(biāo)

12、準(zhǔn)不夠完善，成本偏高是主要發(fā)展瓶頸。由于LED顯示屏顯示畫面色彩鮮艷，立體感強(qiáng)，靜如油畫，動如電影，廣泛應(yīng)用于車站、碼頭、機(jī)場、商場、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場、建筑市場、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場所。因此，LED顯示屏具有非常強(qiáng)大的市場空間和前景，現(xiàn)在國內(nèi)外很多公司也在大力研發(fā)和生產(chǎn)LED顯示屏。隨著信息化社會的形成，信息領(lǐng)域愈加廣泛，LED顯示屏應(yīng)用前景更為廣闊。LED顯示屏產(chǎn)業(yè)自90年代以來，在規(guī)模迅速發(fā)展的同時，產(chǎn)品技術(shù)也推陳出新，一直保持了在該領(lǐng)域內(nèi)比較先進(jìn)的水平。早在90年代初，國產(chǎn)的LED顯示屏就具備了成熟的16級灰度、256色視頻控制技術(shù)和無線遙控等代表了當(dāng)時的國際先進(jìn)水

13、平的技術(shù)。近幾年，在全彩色LED顯示屏、256級灰度視頻控制技術(shù)、集群無線控制、多級群控技術(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。這些產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于交通警車、汽車、車站、碼頭、體育、廣告、銀行、證券、商場、郵政電訊、機(jī)關(guān)單位等領(lǐng)域，另外，大型或超大型LED顯示屏為主流產(chǎn)品的局面將會發(fā)生改變，適合于服務(wù)行業(yè)特點和專業(yè)性要求的小型LED顯示屏?xí)休^大提高，面向信息服務(wù)領(lǐng)域的LED顯示屏產(chǎn)品門類和品種體系將更加豐富，部分潛在市場需求和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)兴黄疲绻步煌?、停車場、醫(yī)院等綜合服務(wù)方面的信息顯示屏需求量將有更大的提高，大批量、小型化的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)LED顯示屏在LED顯示屏市場總量中

14、將會占有多數(shù)份額，具有良好的收益前景。課題研究的目的及意義，本論文以LED大屏幕顯示系統(tǒng)設(shè)計思路為前提，提出了基于51單片機(jī)的LED點陣簡易顯示屏設(shè)計方案。論文詳細(xì)論述了簡易LED顯示屏的硬件設(shè)計原理，LED顯示屏掃描驅(qū)動原理，單片機(jī)控制電路的軟件設(shè)計方法，PC上位機(jī)控制及通信軟件的設(shè)計，以及特效顯示方式軟件的設(shè)計方法。其主要目的是設(shè)計一款基于51單片機(jī)的簡易LED顯示屏，實現(xiàn)漢字的上、下、左、右和靜態(tài)顯示。通過該課題，可以學(xué)習(xí)到有關(guān)51單片機(jī)、LED顯示屏、串口通信等知識。了解LED顯示屏的行業(yè)動態(tài)和發(fā)展趨勢?？梢蕴岣邉邮帜芰Α⒕幊棠芰?、自學(xué)能力等，通過具體的畢業(yè)設(shè)計項目，對大學(xué)學(xué)習(xí)的知識也

15、是一個很好的檢驗機(jī)會。1 LED顯示屏系統(tǒng)原理1.1 LED器件的工作原理1.1.1 LED發(fā)光二級管的基本原理發(fā)光二極管(light emitting diode, LED)，是一種把電能變成光能的特種器件，當(dāng)電流如圖1所示通過它的時候，可以產(chǎn)生可視的光。圖1 開啟一個LED發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)主要由PN結(jié)芯片、電極和光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成。我們知道，發(fā)光是一種能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。當(dāng)系統(tǒng)受到外界激發(fā)后，會從穩(wěn)定的低能態(tài)躍遷到不穩(wěn)定的高能態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)由不穩(wěn)定的高能態(tài)重回到穩(wěn)定的低能態(tài)時，能量差以光的形式輻射出來，就會產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。當(dāng)在PN結(jié)上加以正向電壓之后，P的空穴注入至N區(qū)，N區(qū)的電子注入至P區(qū)，相互注入的電子

16、與空穴相遇后即產(chǎn)生復(fù)合，這些少數(shù)載流子在結(jié)的注入和復(fù)合中產(chǎn)生輻射而發(fā)光。它是自發(fā)輻射發(fā)光，不需要較高的注入電流產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，也不需要光學(xué)諧振腔，發(fā)射的是非相干光。1.1.2 LED器件的驅(qū)動從LED器件的發(fā)光機(jī)理可以知道，當(dāng)向LED器件施加正向電壓時，流過器件的正向電流使其發(fā)光。因此LED的驅(qū)動就是要使它的PN結(jié)處于正偏置，同時為了控制它的發(fā)光強(qiáng)度，還要解決正向電流的調(diào)節(jié)問題。具體的驅(qū)動方式有直流驅(qū)動、恒流驅(qū)動、脈沖驅(qū)動和掃描驅(qū)動等，本課題LED器件的驅(qū)動為掃描驅(qū)動。 （1）脈沖驅(qū)動利用人眼的視覺暫留特性，采用向LED器件重復(fù)通斷供電的方法使之點燃，就是通常所說的脈沖驅(qū)動方式。采用這種方

17、式時應(yīng)該注意兩個問題:脈沖電流幅值的確定和重復(fù)頻率的選擇。首先，要想獲得與直流驅(qū)動方式相當(dāng)?shù)陌l(fā)光強(qiáng)度，脈沖驅(qū)動電流的平均值就應(yīng)該與直流驅(qū)動的電流值相同4。其次是脈沖重復(fù)頻率的問題，通過視覺暫留特性知道脈沖重復(fù)頻率必須高于24Hz，否則會產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象，脈沖驅(qū)動的主要應(yīng)用于掃描驅(qū)動。（2）掃描驅(qū)動掃描驅(qū)動是通過數(shù)字邏輯電路，使若干LED器件輪流導(dǎo)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器件是否應(yīng)該

18、點亮，某一列的LED器件是否應(yīng)該點亮，由所謂的列控制電路來負(fù)責(zé)。本課題采用按行掃描按列控制的方式4。一個m行n列結(jié)構(gòu)的LED顯示屏，當(dāng)采用行掃描列控制的驅(qū)動方式時，從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(dǎo)通，還要看它的負(fù)電源是否接通，這就是列控制所要完成的工作。1.2 基于LED顯示屏的大屏幕顯示系統(tǒng)的組成1.2.1 大屏幕LED顯示系統(tǒng)的組成 圖2 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖由圖2可看出，該系統(tǒng)是由PC機(jī)和多臺單片機(jī)組成的群顯示LED顯示系統(tǒng)，PC機(jī)在控制中心作為上位機(jī)，下位機(jī)采用單片機(jī)?；趩纹瑱C(jī)的LED顯示屏控制電路是系統(tǒng)的核心，完成對LED顯示屏

19、的動態(tài)掃描控制，PC機(jī)用于后級管理和控制。 PC機(jī)與單片機(jī)之間采用RS-232C通信標(biāo)準(zhǔn)，由上位機(jī)發(fā)送信號，各個下位機(jī)同時接收。當(dāng)各個顯示屏需要顯示不同內(nèi)容時，可以通過對不同編號的下位機(jī)傳送不同的顯示數(shù)據(jù)的方法來實現(xiàn)。1.2.2 主要組成部分功能介紹(1) LED顯示屏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(jié)構(gòu)，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。(2) 以單片機(jī)為核心的動態(tài)掃描電路圖3所示以單片機(jī)為核心的動態(tài)掃描電路是由單片機(jī)、顯示控制電路、顯示驅(qū)動電路組成。單片機(jī)及相應(yīng)軟件，主要負(fù)責(zé)存儲顯示數(shù)據(jù)、

20、安排控制信號的定時與順序、和PC機(jī)進(jìn)行通信等。PC機(jī)單片機(jī)系統(tǒng)列顯示數(shù)據(jù)行描電路行驅(qū)動LED顯示點陣列驅(qū)動通信圖3 以單片機(jī)為核心的動態(tài)掃描電路圖根據(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)掃描是指將畫面分為若干部分分別進(jìn)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(fù)用技術(shù)，如果是P路復(fù)用的話，則每P個象素需一套驅(qū)動電路，nm個象素僅需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

21、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。 對于以動態(tài)掃描方式工作的顯示系統(tǒng)，掃描時間的確定較為重要，根據(jù)人眼的視覺暫留時間，若每秒顯示二十四幀以上，便可得到穩(wěn)定的顯示，取每秒二十五幀，即完成對全屏的一次掃描時間為40ms，那么，只要每次完成對全屏的掃描時間不超過該值，將會得到較為穩(wěn)定的顯示。從理論上講，顯示屏的大小是任意的，但從上面的分析可知，顯示屏做得越大，即屏幕的點陣規(guī)模越大，往顯示屏上所送的數(shù)據(jù)就越多，數(shù)據(jù)傳輸與控制的時間也會增加，即完成一屏掃描的時間也將越長，然而，40ms的時間卻是固定的，多于40ms會有閃爍

22、感。在設(shè)計顯示屏的大小時，該因素是必需考慮的。顯示數(shù)據(jù)通常以字節(jié)的形式順序存放在單片機(jī)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(yīng)的列驅(qū)動器上，這就存在一個列數(shù)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(fù)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)一位一位傳給列驅(qū)動器，與此同時，列驅(qū)動器中每一列都把當(dāng)前數(shù)據(jù)傳向后一列，并從前一列接收

23、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(jìn)行顯示。對于串行傳輸來說，列數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備時間可能相當(dāng)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(zhǔn)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(zhǔn)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。本行己準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)打入并行鎖存器進(jìn)行顯示時，串行移位寄存器就可以準(zhǔn)備下一行的列數(shù)據(jù)，而不會影響本行的顯示。 (3) PC機(jī)及運行在PC機(jī)上的程序PC機(jī)主要用于人機(jī)交互，完成對每一個LED顯示屏的控制與顯示數(shù)據(jù)傳輸。應(yīng)用程序主要完成對顯示屏的控制，同時完成對

24、包括圖形和中西文字符的顯示信息進(jìn)行編輯處理，將待顯示信息通過串行通信傳輸?shù)街付ǖ腖ED控制器中。1.3 簡易LED顯示屏系統(tǒng)的硬件組成本論文根據(jù)上節(jié)介紹的大屏幕LED顯示系統(tǒng)的組成原理，設(shè)計了一款簡易LED顯示屏系統(tǒng)。該系統(tǒng)能方便的顯示1664點陣的漢字。其顯示內(nèi)容可以實現(xiàn)上下，左右移動，顯示內(nèi)容和方式可以有用戶按要求隨時修改。系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu)如圖4所示，在該系統(tǒng)中系統(tǒng)硬件電路有四部分組成：LED顯示屏；基于51單片機(jī)的動態(tài)掃描電路；PC與單片機(jī)的通信電路；漢字字庫。AT89S51上位機(jī)控制系統(tǒng)RS232接口漢字字庫行掃描列驅(qū)動點 陣顯示屏 圖4 系統(tǒng)總體硬件原理框圖(1) LED顯示屏LED

25、顯示屏由LED點陣顯示器構(gòu)成，采用逐行動態(tài)掃描的方式工作，逐次不斷地對顯示屏的各行進(jìn)行選通，同時又向各列送出表示漢字信息的信號，反復(fù)循環(huán)以上操作，就可顯示各種文字信息。本設(shè)計選用4塊88 LED單色（紅）組成一個1664的LED顯示屏，可以顯示一個漢字。采用逐行動態(tài)掃描的方式工作。(2) 基于51單片機(jī)的動態(tài)掃描電路本系統(tǒng)選用AT89S51處理器，該款單片機(jī)是ATMEL公司開發(fā)制造的，是增強(qiáng)型內(nèi)載Flash的單片機(jī)，芯片上的Flash存儲器附在用戶的產(chǎn)品中，可隨時編程，再編程，使用戶的產(chǎn)品設(shè)計容易，更新?lián)Q代方便。51單片機(jī)具有較高速的處理能力，在一個時鐘周期內(nèi)可執(zhí)行復(fù)雜的指令，每MHz可實現(xiàn)1

26、MIPS的處理能力。51單片機(jī)工作電壓為2.76.0V，可以實現(xiàn)耗電最優(yōu)化。51的單片機(jī)廣泛應(yīng)用于計算機(jī)外部設(shè)備，工業(yè)實時控制，儀器儀表，通訊設(shè)備，家用電器，宇航設(shè)備等各個領(lǐng)域?；?1單片機(jī)的動態(tài)掃描采用逐行掃描的方式，數(shù)據(jù)通過51單片機(jī)I/O口輸出到列數(shù)據(jù)顯示存儲器，在根據(jù)單片機(jī)的驅(qū)動能力和LED顯示屏的相應(yīng)電氣特性要求，需要在行選通器件、列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備器件與LED顯示屏之間加上相應(yīng)的驅(qū)動電路。(3) PC與基于51微處理器的通信電路上位機(jī)用與在線修改顯示信息及對顯示的方式進(jìn)行控制。當(dāng)需要修改顯示的信息時，由PC機(jī)向基于51的微處理器系統(tǒng)傳送新的顯示數(shù)據(jù)，以刷新FLASH中的原有信息。串行通信

27、采用傳統(tǒng)的RS-232C標(biāo)準(zhǔn)方式通信。1.4 簡易LED系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件由兩部分構(gòu)成：用C+ Builder 編寫的上位PC控制及通信軟件和利用C語言編寫的顯示屏控制軟件。(1) 上位PC控制及通信軟件在此系統(tǒng)中，上位機(jī)控制軟件用于對顯示信息進(jìn)行控制，用C+ Builder編寫。首先設(shè)置顯示的相關(guān)參數(shù)，再輸入顯示內(nèi)容，最后通過串行口發(fā)送給基于51的控制電路中。通信功能利用C+ Builder 提供的第三方通信控件，通過PC串行口發(fā)送信息。(2) 顯示屏控制軟件顯示屏控制軟件用C語言編寫，由主程序和中斷服務(wù)程序兩部分組成。主程序完成必要的初始化工作，并負(fù)責(zé)進(jìn)行顯示，按要求讀出顯示數(shù)據(jù)，同時

28、產(chǎn)生需要的控制信號。中斷服務(wù)程序用于解決與上位機(jī)進(jìn)行通信的問題。2 系統(tǒng)硬件設(shè)計2.1 整體設(shè)計分析 為了設(shè)計出高性能、高可靠性、可行實用的顯示系統(tǒng)，采用以下的設(shè)計思想:(1) 在系統(tǒng)總體設(shè)計中將貫徹學(xué)術(shù)性與實用性相結(jié)合、先進(jìn)性與可行性相結(jié)合、功能性與經(jīng)濟(jì)性相結(jié)合的原則，盡量采用成熟的技術(shù)和已有的科研積累，在關(guān)鍵難點問題上嘗試采用相關(guān)學(xué)科的最新成果，使系統(tǒng)既具有穩(wěn)定可靠的運行性能又有一定的技術(shù)含量和創(chuàng)新價值。(2) LED顯示屏的下位機(jī)用的是8位微處理器AT89S51，完成字模數(shù)據(jù)的接收和LED顯示屏的動態(tài)掃描顯示，在整個系統(tǒng)中處于下位機(jī)的地位。中央控制由PC機(jī)實現(xiàn)，實現(xiàn)顯示內(nèi)容的輸入、顯示模

29、式的設(shè)置。PC機(jī)與下位機(jī)的通訊采用成熟的 RS232接口標(biāo)準(zhǔn)。(3) 在軟件編制上，采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計思想，下位機(jī)采用適應(yīng)于MCS-51系列單片機(jī)的C51語言進(jìn)行編程，上位機(jī)程序的編制采用而面向?qū)ο蟮目梢暬幊陶Z言軟件C+ Builder。LED點陣顯示屏系統(tǒng)由上位機(jī)控制系統(tǒng)、下位機(jī)(單片機(jī))、行掃描電路、列驅(qū)動電路和漢字字庫構(gòu)成。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖5所示。AT89S51上位機(jī)控制系統(tǒng)RS232接口數(shù)據(jù)庫行掃描列驅(qū)動點 陣顯示屏圖 5 LED顯示屏總體框架系統(tǒng)工作過程：其中上位機(jī)軟件控制系統(tǒng)主要完成與下位機(jī)的通信及數(shù)據(jù)的傳輸，硬件控制系統(tǒng)中的LED點陣主要任務(wù)是通過電流控制完成信息顯示，單片機(jī)從漢字

30、字庫中提取所需信息，然后通過控制行掃描電路和列驅(qū)動電路來驅(qū)動LED點陣，從而顯示出相關(guān)的信息。 2.2 處理器選取原理及功能介紹2.2.1 芯片選取原理現(xiàn)在市場上的處理器很多，如AT89S51系列、PIC、ARM、凌陽等。ARM、凌陽等單片機(jī)更適合大型系統(tǒng)的應(yīng)用，價格也更貴。AT89S51、PIC 都屬于8位機(jī)，8位單片機(jī)也是目前應(yīng)用最廣泛的單片機(jī)7，在各個領(lǐng)域上都可以看到它的身影。AT89S51具有一系列的優(yōu)點，主要體現(xiàn)在這幾個方面：(1) 單片機(jī)的FLASH、EEPROM蓄存器都可以反復(fù)燒寫、支持在ISP在線編程(燒寫)，入門費用非常少；(2) 片內(nèi)集成多種頻率的RC振蕩器、上電自動復(fù)位、

31、看門狗、啟動延時等功能，使得電路設(shè)計變得非常簡單；(3) 每個I/O口作輸出時都可以輸出很強(qiáng)的高、低電平，作輸入時I/O口可以是高阻抗或者帶上拉電阻；(4) 片內(nèi)具有豐富實用的資源，如豐富的中斷源、SPI、USART通信口；(5) 片內(nèi)采用了先進(jìn)的數(shù)據(jù)加密技術(shù)，大大的提高了破解的難度；綜合上面的比較，我選用ATMEL公司的AT89S51單片機(jī)作為系統(tǒng)處理器。2.2.2 處理器系統(tǒng)功能介紹(1) AT89S51的主要性能參數(shù)：AT89S51與MCS-51指令系統(tǒng)完全兼容，4K字節(jié)的可多次擦寫的Flash閃速存儲器，100次的擦寫周期，全靜態(tài)操作0MHz-24MHz，三級加密程序存儲器，128&#

32、215;8字節(jié)內(nèi)部RAM，32個可編程I/O口線，兩個16位定時器/計數(shù)器，6個中斷源，可編程串行URAT通道，低功耗空閑和掉電模式。(2) AT89S51的標(biāo)準(zhǔn)功能4K字節(jié)Flash閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，兩個16位定時器/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙通串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時AT89S51可降至0Hz的靜態(tài)工作模式，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時器/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保護(hù)RAM中的內(nèi)容，但震蕩停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。(3) AT89S5

33、1的引腳功能說明，引腳見圖6。圖6 AT89S51引腳VCC：電源電壓GND：電源地P0口：P0口是一組8位漏極開路型的雙向I/O口，即地址/總線復(fù)用口。作為輸出口用時每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路。對端口寫1可做為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器時，這組口線分時為地址和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激或內(nèi)部上拉電阻。P1口： P1口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路，對斷口寫1，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作為輸入口。做輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出

34、一個電流。P2口：P2口是是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P2口的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路，對端口寫1，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作為輸入口。做輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。在訪問外部存儲器或16位的地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口送出高八位的地址總線，在訪問8為地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器區(qū)中R2的寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不變。P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P3口的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路，對P3口寫

35、1時，他們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。做輸入端時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流。P3口除了作為一般的I/O端口線外，更重要的是它的第二功能，如表1所示。 表1 P3口第二功能表斷口引腳 第二功能 P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（并行輸入口） P3.2 外中斷0 P3.3 外中斷1 P3.4 定時/計數(shù)器0外部輸入 P3.5 定時/計數(shù)器1外部輸入 P3.6 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 P3.7 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通RST：復(fù)位輸入，當(dāng)震蕩器工作的時候，RST出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE：當(dāng)訪問外部程序存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用

36、于鎖存地址的第8位字節(jié)，即使不訪問外部存儲器，ALE仍然以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此他可以對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖。如有必要，可以通過對特殊功能寄存器區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOV指令A(yù)LE才會被激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE無效。EA/VPP：外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器，EA端必須保持低電平（接地）。需要注意的是，如果加密LB1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA

37、端狀態(tài)。如果EA端為高電平（接VCC端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。Flash存儲氣編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用+12V編程電壓Vpp。XTAL1：振蕩器反向放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩反向放大器的輸出端。2.3 行驅(qū)動電路設(shè)計圖7 行掃描輸出電路原理圖為了保證顯示屏的亮度，同時也為了保證刷新頻率在50Hz以上，系統(tǒng)要求每行LED能在1.25ms內(nèi)快速被點亮，如果用普通的LED點亮方式，則LED要達(dá)到要求的亮度，點亮?xí)r間要在5ms以上，那么刷新頻率就達(dá)不到預(yù)定的頻率，屏幕會出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，為了解決這一問題，本系統(tǒng)在硬件設(shè)

38、計上用74HC573做上、下半屏數(shù)據(jù)鎖存，用ULN2003做行驅(qū)動。ULN2003是一種以吸收為主的恒流驅(qū)動電路，最大驅(qū)動電流能達(dá)到500mA能在0.5ms內(nèi)將LED點亮，以達(dá)到預(yù)定的要求。在系統(tǒng)開始行掃描時AT89S51的P0口輸出行掃描信號到兩塊74HC573的數(shù)據(jù)輸入端，結(jié)合片選信號SCANL、SCANH實現(xiàn)上、下半屏的顯示選擇，這樣可以節(jié)省大量的端口資源。其原理圖如圖7所示。2.4 列驅(qū)動電路設(shè)計2.4.1 列驅(qū)動方案比較目前以圓半導(dǎo)體發(fā)光器件為顯示介質(zhì)的大型顯示屏已廣泛地被應(yīng)用。其控制驅(qū)動方式各種各樣，也各具特色。在LED發(fā)光管的驅(qū)動設(shè)計上也有許多的方式。由于大型的點陣顯示屏是由上萬

39、個或幾十萬個LED發(fā)光象元組成，這也就需要大量的驅(qū)動電路來支持。那么驅(qū)動電路設(shè)計的好壞就直接影響系統(tǒng)的生產(chǎn)制造成本和顯示的效果及系統(tǒng)的運行性能。設(shè)計一個即能滿足控制驅(qū)動要求，同時使用器件少成本低的單元控制驅(qū)動方案是必要的。下而我們就以LED 16x64點陣模塊(共陰極)為顯示器件的顯示屏為例，來論述以下幾個驅(qū)動方案加以比較。(1) 串行控制驅(qū)動方式所謂串行控制驅(qū)動方式就是顯示的數(shù)據(jù)是通過串行方式送入點(列)驅(qū)動電路。其特點是單元內(nèi)的線路連接簡單，這給印刷電路板的設(shè)計帶來了方便。同時也減少了印刷電路板的布線密度，從而為生產(chǎn)和調(diào)試帶來了有利的一面。當(dāng)然，單元的可靠性也相應(yīng)的提高了。串行控制驅(qū)動方式

40、可選用的芯片有：MC4094，74LS595，74HC595，6B595，9094等等。其中MC4094，6B595均為CM0S芯片，應(yīng)與功率芯片結(jié)合使用：例如使用2803驅(qū)動芯片。若采用6B595或9094(74LS595也可用)，則一般不需要使用功率芯片，因為這幾種芯片都具有一定的驅(qū)動能力可直接驅(qū)動LED發(fā)光管。同時，串行移位并行功率輸出的芯片(6B595，9094)自身具有級聯(lián)功能，為單元的級聯(lián)提供了支持。關(guān)于行的控制和驅(qū)動是相對容易的，因為行的工作方式是分時順序工作的。由于行的組成是幾個模塊并聯(lián)形成的，因此驅(qū)動的功率要求是比較大的。行的驅(qū)動一般是采用PNP(用于共陽方式)功率三極管，行

41、的邏輯控制可選用三八譯碼方式和直接行線控制方式。譯碼方式是應(yīng)用三條行控制線控制一個三八譯碼器(如74LS138等)，八選一順序控制八條行線。直接行線控制方式是比較簡單的，這里就不贅述了。在應(yīng)用串行控制驅(qū)動系統(tǒng)時，盡管串行移位芯片具有級聯(lián)功能，但設(shè)計時要考慮時鐘信號、使能信號、行控制信號的級聯(lián)驅(qū)動問題。另外為提高單元的多級級聯(lián)的數(shù)量，設(shè)計時要考感到每個信號的傳輸延遲，以保證控制時序的正確運行。(2) 并行控制方式 并行控制驅(qū)動方式就是顯示的數(shù)據(jù)是通過并行(C8位)方式送人點(列)驅(qū)動電路。每送入一個字節(jié)就完成了一個模塊的一個行的數(shù)據(jù)置入，其優(yōu)點是數(shù)據(jù)的刷新速度塊，這就減輕了上一級控制系統(tǒng)的壓力。

42、在同樣的數(shù)據(jù)處理量的前提下，對處理速度要求的降低，就意味著對系統(tǒng)投入的降低。同時處理速度的降低也相應(yīng)地提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在并行控制驅(qū)動方式下，我們可以選用74LS374這樣一類鎖存芯片，采用首尾相連的方式將控制、驅(qū)動一并形成。也可以將這一方式稱其為并行移位鎖存方式。這一設(shè)計方案的特點是設(shè)計線路簡潔，控制方便快速。系統(tǒng)的整體投入成本比較低.這一設(shè)計方案將大大地提高系統(tǒng)的性能價格比。并行控制驅(qū)動方式的缺點是:由于數(shù)據(jù)是并行輸入的，這就使得單元內(nèi)的線路連接復(fù)雜。由此增加了單元的印刷線路扳的設(shè)計難度。同時提高了印刷線路扳的密度，對生產(chǎn)加工和調(diào)試提出較高的要求。但設(shè)計難度的加大僅僅是一次性的，而生產(chǎn)和

43、調(diào)試的難度是可以提高生產(chǎn)的手段和使用先進(jìn)的儀器設(shè)備加以克服的。由于并行控制驅(qū)動方式的自身特點，使得單元的級聯(lián)不成問題。只要設(shè)計時對控制信號的級聯(lián)驅(qū)動加以注意就可以了。并行控制驅(qū)動方案中也可采用總線式結(jié)構(gòu)，即選用的八位鎖存器不是首尾級聯(lián)方式而是共用總線方式。但這種方式將增加控制邏輯的投入，也就是說每個鎖存器都要有一個獨立的鎖存控制時鐘:因此，這一方式一般不采用。(3) 高度集成專用芯片的應(yīng)用隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，以及大型電子顯示屏應(yīng)用的日益廣泛，一種高度集成的LED顯示屏控制驅(qū)動專用芯片出現(xiàn)了，例如：ZQL9701芯片。ZQL9701芯片是集行控制、列控制和一些外圍驅(qū)動電路于一身的高度集成控

44、制驅(qū)動芯片。采用ZQL701芯片將會使單元的控制、驅(qū)動更為簡單，高度的集成化也使系統(tǒng)的穩(wěn)定性更為可靠。另外，ZQL9701芯片在單元的級聯(lián)方而也提供了充分的支持。采用ZQL9701芯片將使系統(tǒng)的顯示灰度達(dá)到256級。采用ZQL9701芯片設(shè)計顯示單元時，由于ZQL9701芯片是表面封裝器件，這就需要用專用的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)。這對一般的生產(chǎn)單位是要考慮的問題?？傊?，采用專用芯片設(shè)計的顯示單元的性能得到極大的提高。但系統(tǒng)的成本也要提高，在應(yīng)用中要給子重視8。2.4.2 列驅(qū)動方式選擇(1) 74HC595簡介通過以上幾種方案的比較，結(jié)合本LED顯示系統(tǒng)的要求:亮高度、模塊化、可靠性高、級聯(lián)方便、維

45、護(hù)簡單等特點，我們?nèi)∮玫谝环N驅(qū)動方案，即串行控制方式。選用74HC595做列數(shù)據(jù)驅(qū)動芯片?，F(xiàn)對74HC595具體工作原理說明如下：74HC595是硅結(jié)構(gòu)的CMOS器件，兼容低電壓TTL電路，遵守JEDEC標(biāo)準(zhǔn)。74HC595是8位串行輸入，8位串行或并行輸出，具有高阻關(guān)斷狀態(tài)。74HC595的特點是，8位串行輸入，8位串行或并行輸出，存儲狀態(tài)寄存器，輸出寄存器可以直接清零，100Hz的移位頻率。74HC595的移位寄存器和存儲器是分別的時鐘。數(shù)據(jù)在SCHcp的上升沿輸入，在STcp的上升沿進(jìn)入的存儲寄存器中去。如果兩個時鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲寄存器早一個脈沖。移位寄存器有一個串行移

46、位輸入（Ds），和一個串行輸出（Q7），和一個異步的低電平復(fù)位，存儲寄存器有一個并行8位的，具備三態(tài)的總線輸出，當(dāng)使為低電平時，存儲寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線。74HC595引腳功能如表2所示。表2 74HC595引腳功能表符號引腳描述Q0-Q715,1-7并行數(shù)據(jù)輸入GND8接地Q79串行數(shù)據(jù)輸出10主復(fù)位(低電平)SHCP11移位寄存器時鐘輸入STCP12存儲寄存器時鐘輸入13輸出有效(低電平)DS14串行數(shù)據(jù)輸入VCC16電源(2) 74HC595級連刷新的狀態(tài)下，整個屏幕分為16行掃描顯示，在一行中，每個字占兩個字節(jié)數(shù)據(jù)，則掃描一行的時候要傳輸2個字節(jié)的數(shù)據(jù)，而掃描行與行之間的時間隔不能大

47、于1.25ms(刷新率5OHz)。本系統(tǒng)采用了數(shù)據(jù)串行傳輸?shù)姆桨?。顯示數(shù)據(jù)按2個字節(jié)的形式順序排放，顯示時把一行中各列的數(shù)據(jù)都傳送到相應(yīng)的列驅(qū)動器中。單片機(jī)從存儲器中讀出8bit數(shù)據(jù)按順序一位一位的輸出給列驅(qū)動器。與此同時，列驅(qū)動器中每一列都把當(dāng)前數(shù)據(jù)傳向后一列，并從前一列接收新數(shù)據(jù)，當(dāng)一行的各列數(shù)據(jù)都已經(jīng)傳輸?shù)轿?，這一行的各列才能并行的進(jìn)行顯示。由 74HC595組成的列驅(qū)動器中，第一片列驅(qū)動器的 SER 端連接單片機(jī)輸出端口P2.1，其QH端連接下一片的SER端，兩片74HC595相應(yīng)的SRCLK、SRCLR、RCLK 端分別并聯(lián)，作為統(tǒng)一的串行數(shù)據(jù)移位寄存器、串行數(shù)據(jù)清除信號和存儲數(shù)據(jù)時

48、鐘輸入信號。這樣的結(jié)構(gòu)，使得單片機(jī)能把顯示數(shù)據(jù)依次輸入到相應(yīng)移位寄存器輸出端，移位過程結(jié)束后，控制器輸出 SRCLK打入信號，各列顯示數(shù)據(jù)一起打入相應(yīng)的輸出鎖存器，通過選通相應(yīng)的行，該行的各列就按照顯示數(shù)據(jù)的要求進(jìn)行顯示。用兩片8位移位寄存器74HC595(為了電路板簡潔美觀，74HC595采用的是貼片封裝)，采用首尾相連以驅(qū)動16列LED。列驅(qū)動電路原理圖如圖8所示。圖 8 列驅(qū)動電路原理圖2.5 數(shù)據(jù)存儲器接口設(shè)計2.5.1 數(shù)據(jù)存儲器芯片介紹本LED顯示系統(tǒng)的一個特點是：自帶字庫。本系統(tǒng)使用的存儲芯片為AT27C040，該芯片是AT公司生產(chǎn)的512K字節(jié)的FLASH ROM，該芯片價格低

49、廉，性能可靠。27C040電路是32線雙列直插式封裝，A0-A18：地址輸入線，Q0-Q7：三態(tài)數(shù)據(jù)總線，讀或編程校驗時為數(shù)據(jù)總線，編程時為數(shù)據(jù)輸入線，維持或編程禁止時呈高阻狀態(tài)，CE：片選通，Vpp：編程電源線，Vcc：電源線，接+5V，GND：接地。EPROM27C040的編程時，首先設(shè)置計數(shù)器C的初值為0，然后發(fā)一個1ms寬的編程脈沖，將一個數(shù)據(jù)寫入一個單元，C加1；然后讀該單元，若讀出內(nèi)容與寫入內(nèi)容不符，則再發(fā)一個1ms寬的脈沖寫入該單元，C再加1。然后再讀再比較若在第n次（n25）讀出與寫入內(nèi)容相符則為信息穩(wěn)定。接下來清零計數(shù)器C，編程下一個單元。2.5.2 數(shù)據(jù)存儲器接口連接圖 9

50、 字庫存儲電路單片機(jī)接收到上位機(jī)發(fā)送的機(jī)內(nèi)碼后，首先將其存儲到片內(nèi)寄存器中，再經(jīng)過相應(yīng)漢字點陣字模的程序處理計算出相應(yīng)漢字字模的點陣數(shù)據(jù)存放地址，然后根據(jù)地址從大容量存儲器AT27C040中依次提取顯示數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存入顯示緩沖區(qū)后，開始控制顯示屏的顯示。其詳細(xì)電路圖如圖9所示。2.6 串行接口電路本系統(tǒng)采用的RS-232C串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)。他是EIA 40年前為公用電話網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信而制定的標(biāo)準(zhǔn)，由于RS232的發(fā)送和接收是“對地”而言的，采用非平衡模式傳輸，存在共地噪聲，所以其最大傳輸距離和速率在標(biāo)準(zhǔn)中被限定為15米和19200bit/s。從機(jī)械特性而言，RS-232包括標(biāo)準(zhǔn)的25針及其簡化的9

51、針引腳排列。實際上，RS-232C的25條引線中有許多是很少使用的，要完成最基本的串行通信功能，只需要RXD. TXD和GND即可。表3為常用的9針接口各引腳的信號功能。表3 9芯D型插頭引腳信號描述引腳 信號信號源 類型 描述1DCDDCE控制載波信號檢測2RXDDCE數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)接收3TXDDTE數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)送4DTRDTE數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好5GND信號地6DSRDCE控制數(shù)據(jù)設(shè)置準(zhǔn)備好7RTSDTE控制請求發(fā)送8CTSDCE控制清除發(fā)送9RIDCE控制振鈴提示從電氣特性而言，RS-232總線的邏輯電平與TTL電平完全不兼容，鑒于51系統(tǒng)電路所定義的高、低電平為TTL電平，TTL的標(biāo)準(zhǔn)邏輯“1”

52、對應(yīng)2V3. 3V電平，標(biāo)準(zhǔn)邏輯“0”對應(yīng)OV 0.4V電平:而一般的PC機(jī)配置的是RS-232標(biāo)準(zhǔn)串行接口，RS-232C標(biāo)準(zhǔn)采用負(fù)邏輯方式，標(biāo)準(zhǔn)邏輯“1”對應(yīng)-5V-15V電平，標(biāo)準(zhǔn)邏輯“0”，對應(yīng)+5V+15V電平，顯然，兩者的電氣規(guī)范不一致，因此要完成PC機(jī)與51系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。目前常使用的電平轉(zhuǎn)換芯片為MAX232。圖10為本系統(tǒng)的RS-232通訊接口電路圖。電容C4，C5，C6，C7都是2.2uF，在這里的作用是電壓變換時進(jìn)行充放電。圖 10 MAX232與單片機(jī)硬件接口3 系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1 上位機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計我選擇的上位機(jī)開發(fā)語言為C+ Builder，編輯調(diào)

53、試環(huán)境為波蘭公司的Borland C+ Builder 6(BCB6.0)。BCB6.0是一種以C+語言為基礎(chǔ)，面向?qū)ο蟮牡湫偷腣CL編程語言，編程效率高，需要用戶輸入的代碼很少，執(zhí)行效率也很高。上位機(jī)軟件是整個系統(tǒng)的控制核心，主要負(fù)責(zé)與LED顯示屏通訊時串口的選擇以及相應(yīng)串口參數(shù)的配置，同時完成LED顯示屏的顯示方式、移動速度參數(shù)的設(shè)置。其操作界面如圖11所示。圖11 顯示屏控制軟件界面顯示屏控制系統(tǒng)的軟件主要由主程序和一個中斷程序組成。主程序主要完成系統(tǒng)的初始化和參數(shù)的配置與檢測，并與顯示屏硬件進(jìn)行串口通信。中斷程序由一個定時器服務(wù)程序完成在規(guī)定的時間內(nèi)對顯示屏信息刷新，以防止顯示屏的顯示

54、出現(xiàn)亂碼或停止等現(xiàn)象。程序開始運行后，一直處于等待控制參數(shù)輸入狀態(tài)，當(dāng)用戶將串口及其相應(yīng)參數(shù)配置后，被選擇的串口將被打開同時系統(tǒng)會按輸入的參數(shù)配置串口波特率，然后系統(tǒng)處于等待用戶輸入顯示屏控制信息狀態(tài)?？刂菩畔@示方式、移動速度。當(dāng)用戶點擊發(fā)送按鈕時，程序開始檢查所輸入的參數(shù)和信息是否全部正確。如果全部正確則開始向串口發(fā)送控制和顯示數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)的排列方式如表4所示；如果檢查到有錯誤信息，表 4 串口發(fā)送數(shù)據(jù)的排列方式第1幀第2幀第3-4幀顯示方式移動速度漢字機(jī)內(nèi)碼則按錯誤信息提示用戶重新配置發(fā)生錯誤的參數(shù)或顯示信息。上位機(jī)控制軟件流程如圖12所示。具體程序見附錄3。Y開始參數(shù)及變量初始化參數(shù)是否設(shè)置正確初始化串口并提取相關(guān)顯示信息發(fā)送相關(guān)信息返回N圖 12 上位機(jī)顯示屏控制軟件流程圖3.2 下位機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計Y N是否中斷執(zhí)行中斷函數(shù)顯示數(shù)據(jù)等待中斷初始化開始本文設(shè)計的LED點陣顯示屏可以實現(xiàn)靜態(tài)、左移、右移、上移、下移五種顯示方式。顯示屏硬件控制系統(tǒng)的程序主要由主控程序和兩個中斷程序組成。主程序主要完成系統(tǒng)的初始化和參數(shù)的配置與檢測，并與PC機(jī)進(jìn)行