畢業(yè)論文之點陣式LED漢字廣告屏的設(shè)計與制作

1、 可修改 歡迎下載 精品 Word 可修改 歡迎下載 精品 Word 可修改 歡迎下載 精品 Word HYPERLINK 本科畢業(yè)論文設(shè)計論文設(shè)計題目：點陣式漢字廣告屏的設(shè)計與制作學(xué) 院：計算機科學(xué)與技術(shù)專 業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù)班 級：電子科學(xué)與技術(shù)學(xué) 號：20學(xué)生姓名：魏廣寅指導(dǎo)教師：楊魯平2021 年 6 月 2 日貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文設(shè)計誠信責(zé)任書本人鄭重聲明：本人所呈交的畢業(yè)論文設(shè)計，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所完成。畢業(yè)論文設(shè)計中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點等，均已明確注明出處。特此聲明。論文設(shè)計作者簽名： 日 期： 目錄中文摘要及關(guān)鍵詞. = 5 * ROMAN

2、VAbstract & Keywords. = 6 * ROMAN VI前言.111 LED電子顯示屏概述112 LED電子顯示屏的分類113 LED顯示屏的應(yīng)用例如214 設(shè)計任務(wù).2顯示原理及控制方式分析.321 LED點陣模塊結(jié)構(gòu)322 LED 動態(tài)顯示原理 .323 LED常見的控制方式5總體方案設(shè)計與分析.731 顯示單元的考慮.732 滾屏的實現(xiàn).733 關(guān)于可擴展性.734 微控制器的考慮.735 關(guān)于點陣數(shù)據(jù)的存儲方式.836 關(guān)于顯示內(nèi)容的更新.837 總體電路結(jié)構(gòu)及工作原理.9371 硬件電路框圖.9372 工作原理.10硬件電路設(shè)計.1241 顯示單元電路設(shè)計.12411

3、 點陣LED模塊的選擇.13412 列驅(qū)動電路設(shè)計.13413 行驅(qū)動電路設(shè)計.15414 行驅(qū)動電路元件參數(shù)計算.1642 單片機控制系統(tǒng)電路設(shè)計.17421 單片機的選型. 17422 STC單片機在條屏運用中的優(yōu)越性.17423 單片機系統(tǒng)電路設(shè)計.1943 字庫與單片機的接口設(shè)計.20431 字庫芯片選型.20432 字庫芯片的使用方法.20433 字庫芯片的電氣特性.21434 字庫芯片與單片機的接口設(shè)計.2323.2444 與上位機的通信電路設(shè)計.25441 通信協(xié)議的選擇25442 MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片特點26443 單片機與PC間通信接口電路設(shè)計.2745 對于系統(tǒng)電源及通

4、信電纜的選擇.27451 對于LED顯示屏的電源要求.27452 開關(guān)電源在條屏應(yīng)用中的優(yōu)勢.28單片機軟件設(shè)計.2951 開發(fā)工具及語言.2952 單片機軟件流程.2953 單片機軟件中幾個重要算法的實現(xiàn).30531 顯示緩存技術(shù)與映射關(guān)系.30532 LED點陣與顯示緩沖區(qū)建立連續(xù)編址映射的算法30533 實現(xiàn)動態(tài)顯示的算法.31534 實現(xiàn)滾屏的算法3154 下位機軟件有關(guān)的計算.32541 UART異步串行口波特率計算32542 SPI同步串行口波特率計算.33543 漢字內(nèi)碼與點陣地址的換算.3355 片上E2PROM的空間分配3356 單片機與PC機間的通信協(xié)議.34上位機軟件設(shè)計

5、.3561 上位機軟件開發(fā)環(huán)境.3562 上位機軟件流程.3563 上位機軟件界面設(shè)計.36631 控件布局.36632 MSCOMM控件屬性.3664 上位機軟件關(guān)鍵算法實現(xiàn).37641 PC機串口操作.37642字符轉(zhuǎn)為GB2312內(nèi)碼的算法.3865 上位機軟件使用方法及運行環(huán)境.39651 控件功能及使用方法.39652 運行環(huán)境.40PCB結(jié)構(gòu)設(shè)計.4171 PCB設(shè)計平臺.4172 元件布局及PCB整體結(jié)構(gòu)工藝.4173 布線工藝與準(zhǔn)那么.4174 PCB實物照片.43使用說明與測試結(jié)果.4481 LED漢字顯示屏使用說明.44811 使用環(huán)境.44812 安裝上位機軟件44813

6、 更改顯示內(nèi)容.44814 更換顯示模式.4582 測試結(jié)果.45821 軟件測試.45822 實際刷新率測試46823 實際移動速度測試.46824 電氣指標(biāo)測試4783 設(shè)計任務(wù)完成情況.48總結(jié).49參考文獻.50致謝50附錄51附圖1 并行驅(qū)動方式電路圖.51附圖2 本設(shè)計完整電路圖串行傳輸方式.52附圖3 PCB元件布局.53附圖4 PCB頂層布線.54附圖5 PCB底層布線.55附圖6 元件清單.56附圖7 本設(shè)計作品照片.57附圖8 本設(shè)計顯示效果照片.58清單1 單片機程序清單.59清單2上位機軟件VB程序清單 .。79點陣式LED漢字廣告屏的設(shè)計與制作摘要本設(shè)計使用STC12

7、C系列高速單片機作為主控制模塊，利用簡單的外圍電路來驅(qū)動9616的點陣LED顯示屏。利用STC12C系列高速單片機本身強大的功能和內(nèi)部E2PROM，可以很方便的實現(xiàn)單片機與PC機間的數(shù)據(jù)傳輸及存儲，并能利用軟件方便的進行顯示內(nèi)容的多樣變化，另一方面點陣顯示屏廣泛的應(yīng)用于醫(yī)院、機場、銀行等公共場所，所以本設(shè)計具有很強的現(xiàn)實應(yīng)用性。本LED顯示屏能夠以動態(tài)掃描的方式同時顯示六個1616點陣漢字，并能通過上位機軟件修改顯示內(nèi)容和顯示效果等等。采用IAP在應(yīng)用可編程技術(shù)，把字符內(nèi)碼存儲在空閑的單片機程序存儲器空間，使本LED顯示系統(tǒng)能掉電存儲1024個字符。設(shè)計中采用了SPI接口的GB2312標(biāo)準(zhǔn)字庫

8、，支持所有的國標(biāo)字符和ASC = 2 * ROMAN II標(biāo)準(zhǔn)字符的顯示。因為采用串行傳輸方式，使本系統(tǒng)的可擴展性得到提升，便于多個顯示單元的級聯(lián)。本文從LED的顯示原理入手，詳細闡述了LED動態(tài)顯示的過程，以及硬件電路的設(shè)計、計算和軟件的算法。關(guān)鍵詞 動態(tài)顯示Ddynamic Display單 片 機MCU 串行傳輸Serial Data Transfer點陣字庫Llattice LlibraryThe Design and Making ofChinese Characters Lattice LED Display AbstractThis design uses STC12C seri

9、es MCU as a main controller, and depends on a simple external circuit to drive 9616 the lattice LED display. By using its own powerful functions and capacity of internal E2PROM, it is easy to accomplish the MCU and PC and E2PROM for internal storage, data transmission equipment ,and it also can be u

10、sed conveniently to show a variety of content changes. The other dot matrix display is widely used in hospitals, airports, banks and other public places. Therefore, the design has a strong practical application. The LED Display dynamic scan can show the way at the same time six 16 16 dot matrix Chin

11、ese characters, and PC software can modify the content and effect shows, and so on. IAP used in the application of programmable technology, the characters within the code stored in the SCM free program memory space, so that the LED display system can store 1,024 brown-out characters. SPI used in the

12、 design of the interface standard GB2312 character, to support all the GB2312 standard ASCII characters and characters of the show. Because serial transmission used, so that the system can be enhanced scalability, for a number of display units of the cascade. This article from the start LED display

13、principle, elaborated on the LED display dynamic process, as well as hardware circuit design, computing and software algorithms.Keywords Ddynamic Display動態(tài)顯示MCU單 片 機 Serial Data Transfer串行傳輸Llattice Llibrary點陣字庫前言11 LED電子顯示屏概述LED電子顯示屏Light Emitting Diode Panel是由幾百-幾十萬個半導(dǎo)體發(fā)光二極管構(gòu)成的像素點，按矩陣均勻排列組成。利用不同的半

14、導(dǎo)體材料可以制造不同色彩的LED像素點。目前應(yīng)用最廣的是紅色、綠色、黃色。而藍色和純綠色LED的開發(fā)已經(jīng)到達了實用階段。 LED顯示屏是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的亮度的方式，來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。 LED顯示屏分為圖文顯示屏和條幅顯示屏，均由LED矩陣塊組成。圖文顯示屏可與計算機同步顯示漢字、英文文本和圖形；而條幅顯示屏那么適用于小容量的字符信息顯示。LED顯示屏因為其像素單元是主動發(fā)光的，具有亮度高，視角廣、工作電壓低、功耗小、壽命長、耐沖擊和性能穩(wěn)定等優(yōu)點。因而被廣泛應(yīng)用于車站、碼頭、機場、商場、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場、建筑市場、拍

15、賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場所。 LED顯示屏的開展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高氣候耐受性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色化方向開展。 12 LED電子顯示屏的分類按顏色分類單基色顯示屏:單一顏色紅色或綠色。 雙基色顯示屏：紅和綠雙基色，256級灰度、可以顯示65536種顏色。 全彩色顯示屏：紅、綠、藍三基色，256級灰度的全彩色顯示屏可以顯示一千六百多萬種顏色。 按顯示器件分類LED數(shù)碼顯示屏：顯示器件為7段碼數(shù)碼管，適于制作時鐘屏、利率屏等，顯示數(shù)字的電子顯示屏。 LED點陣圖文顯示屏：顯示器件是由許多均勻排列的發(fā)光二極管組成的點陣顯示模塊，適于播放文字、圖像信

16、息。 按使用場合分類室內(nèi)顯示屏：發(fā)光點較小，一般3mm-8mm，顯示面積一般零點幾至十幾平方米。 室外顯示屏：面積一般幾十平方米至幾百平方米，亮度高，可在陽光下工作，具有防風(fēng)、防雨、防水功能。 按發(fā)光點直徑分類室內(nèi)屏：3mm、3.75mm、5mm、 室外屏：10mm、12mm、16mm、19mm、21mm、26mm 室外屏發(fā)光的根本單元為發(fā)光筒，發(fā)光筒的原理是將一組紅、綠、藍發(fā)光二極管封在一個塑料筒內(nèi)共同發(fā)光增強亮度。13 LED顯示屏的應(yīng)用例如 左：圖文屏 右：條幅屏 圖1.1 LED電子顯示屏應(yīng)用例如其中的LED點陣單色圖文動態(tài)條幅屏下文中簡稱條屏，因為本錢低廉、可靠性高、顯示效果優(yōu)良，所

17、以成為點陣式LED漢字廣告屏中的主流產(chǎn)品。14 設(shè)計任務(wù)本設(shè)計的任務(wù)就是完成一個可以隨意擴展顯示單元數(shù)目的單色動態(tài)條幅屏。任務(wù)要求：能同時顯示六個簡體漢字能實現(xiàn)漢字在屏幕上的移動 第2章 顯示原理及控制方式分析21 LED點陣模塊結(jié)構(gòu)八十年代以來出現(xiàn)了組合型模塊，以發(fā)光二極管為像素，它用高亮度發(fā)光二極管芯陣列組合后，環(huán)氧樹脂和塑模封裝而成。這種一體化封裝的點陣LED模塊，具有高亮度、引腳少、視角大、壽命長、耐濕、耐冷熱、耐腐蝕等特點。LED點陣規(guī)模常見的有44、48、57、58、88、1616等等。根據(jù)像素顏色的數(shù)目可分為單色、雙基色、三基色等。像素顏色不同，所顯示的文字、圖象等內(nèi)容的顏色也不

18、同。單色點陣只能顯示固定色彩如紅、綠、黃等單色，雙基色和三基色點陣顯示內(nèi)容的顏色由像素內(nèi)不同顏色發(fā)光二極管點亮組合方式?jīng)Q定，如紅綠都亮?xí)r可顯示黃色，如果按照脈沖方式控制二極管的點亮?xí)r間，那么可實現(xiàn)256或更高級灰度顯示，即可實現(xiàn)真彩色顯示。示出最常見的88單色LED點陣顯示器的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)和外型規(guī)格，其它型號點陣的結(jié)構(gòu)與引腳可試驗獲得。 圖2.1 88單色LED模塊內(nèi)部電路單塊使用時，既可代替數(shù)碼管顯示數(shù)字，也可顯示各種中西文字及符號如5x7點陣顯示器用于顯示西文字母58點陣顯示器用于顯示中西文，8x8點陣可以用于顯示簡單的中文文字，也可用于簡單圖形顯示。用多塊點陣顯示器組合那么可構(gòu)成大屏幕顯

19、示器，但這類實用裝置常通過PC機或單片機控制驅(qū)動。22 LED 動態(tài)顯示原理 LED點陣顯示系統(tǒng)中各模塊的顯示方式： 有靜態(tài)和動態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示原理簡單、控制方便，但硬件接線復(fù)雜，在實際應(yīng)用中一般采用動態(tài)顯示方式，動態(tài)顯示采用掃描的方式工作，由峰值較大的窄脈沖電壓驅(qū)動，從上到下逐次不斷地對顯示屏的各行進行選通，同時又向各列送出表示圖形或文字信息的列數(shù)據(jù)信號，反復(fù)循環(huán)以上操作，就可顯示各種圖形或文字信息。點陣式LED漢字廣告屏絕大局部是采用動態(tài)掃描顯示方式，這種顯示方式巧妙地利用了人眼的視覺暫留特性。將連續(xù)的幾幀畫面高速的循環(huán)顯示，只要幀速率高于24幀/秒，人眼看起來就是一個完整的，相對靜止

20、的畫面。最典型的例子就是電影放映機。在電子領(lǐng)域中，因為這種動態(tài)掃描顯示方式極大的縮減了發(fā)光單元的信號線數(shù)量，因此在LED顯示技術(shù)中被廣泛使用。以88點陣模塊為例，說明一下其使用方法及控制過程。圖2.1中，紅色水平線Y0、Y1Y7叫做行線，接內(nèi)部發(fā)光二極管的陽極，每一行8個LED的陽極都接在本行的行線上。相鄰兩行線間絕緣。同樣，藍色豎直線X0、X1X7叫做列線，接內(nèi)部每列8個LED的陰極，相鄰兩列線間絕緣。在這種形式的LED點陣模塊中，假設(shè)在某行線上施加高電平用“1表示，在某列線上施加低電平用“0表示。那么行線和列線的交叉點處的LED就會有電流流過而發(fā)光。比方，Y7為1，X0為0,那么右下角的L

21、ED點亮。再如Y0為1，X0到X7均為0，那么最上面一行8個LED全點亮?，F(xiàn)描述一下用動態(tài)掃描顯示的方式，顯示字符“B的過程。圖2.2 用動態(tài)掃描顯示字符“B的過程假設(shè)X,Y為兩個8位寬的字節(jié)型數(shù)據(jù)，X的每位對應(yīng)LED模塊的8根列線X7-X0，同樣Y的每位對應(yīng)LED模塊的8根行線Y7-Y0。在這個例如中，Y叫行掃描線，行掃描線在每個時刻只有一根線為“1即有效行選通電平，X叫列數(shù)據(jù)線，其內(nèi)容就是點陣化的字模數(shù)據(jù)的表達。下面用偽代碼描述動態(tài)顯示的過程。1Y=0 x01,X=0 xFF；2Y=0 x02,X=0 x87，如圖 2.2第二幀；3Y=0 x04,X=0 xBB，如圖 2.2第三幀；4Y=

22、0 x08,X=0 xBB，如圖 2.2第四幀；5Y=0 x10,X=0 x87，如圖 2.2第五幀；6Y=0 x20,X=0 xBB，如圖 2.2第六幀；7Y=0 x40,X=0 xBB，如圖 2.2第七幀；8Y=0 x80,X=0 x87，如圖 2.2第八幀；9跳到第1步循環(huán)。如果高速地進行1到9的循環(huán)，且兩個步驟間的間隔時間小于1/24秒，由于視覺暫留。LED顯示屏上將呈現(xiàn)出一個完整的“B字符。這就是動態(tài)掃描的原理。只不過實際運用的時候，列線和行線通常不止8位，還要根據(jù)列線和行線的數(shù)量來決定是用行線或列線來做掃描線。例如0601條屏每行6個漢字，共1行，行線有16根，列線有96根。如果用

23、列線來做掃描線，那么每列LED在每96次循環(huán)掃描中只可能亮一次，那么其發(fā)光視覺平均亮度為直流亮度的1/96。如果用行線來做掃描線，那么每16次循環(huán)，每行LED就能亮一次，其發(fā)光視覺平均亮度為直流情況下的1/16?？梢姡眯芯€做掃描線，因為其發(fā)光周期的占空比擬大，其視覺亮度是用列線做掃描線的6倍。因而發(fā)光效率比前者高。在實際運用的時候，還要在每兩幀之間加上適宜的延時，以使人眼能清晰的看見發(fā)光。在幀切換的時候還要參加余輝消除處理。比方先將掃描線全部設(shè)置為無效電平，送下一行的列數(shù)據(jù)后再選通掃描線，防止出現(xiàn)尾影。23 LED常見的控制方式目前常見的是并行傳輸方式，通過8位鎖存器將8位總線上的列數(shù)據(jù)進行

24、鎖存顯示，各8位鎖存器的片選信號由譯碼器提供。此種方式的優(yōu)點是傳輸速度快，對微控制器MCU的通信速度要求較低。但是這種方案最大的缺點是不便于隨意擴展顯示單元的數(shù)目。每增加一個1616點陣的全角漢字顯示單元，就需要在之前的電路上多增加兩根地址線，這就要求在PCB布線的時候要留有充足的地址線冗余量。再一個缺點是，每個單元的PCB隨著安放位置的不同，布線結(jié)構(gòu)也不相同，不利于廠家批量生產(chǎn)。并行傳輸需要的芯片較多，因此市場上已經(jīng)出現(xiàn)用FPGA,CPLD等高密度可編程邏輯器件PLD來取代傳統(tǒng)鎖存器IC的方案。本錢有所下降，但可擴展性仍舊較差。因此，并行傳輸方式適用于顯示單元數(shù)目確定的條屏。隨著廣告屏顯示內(nèi)

25、容的多媒體化，對控制器傳輸速度，運算能力的要求越來越高。因此控制器的種類也在不斷開展以適應(yīng)要求，從最初的8051單片機，到PIC單片機，又到FPGA，直到現(xiàn)在的ARM處理器。不同功能檔次的廣告屏對應(yīng)著不同的處理器。一以傳統(tǒng)8051單片機為控制器的LED顯示屏。因受到單片機運算速度及通信速率的限制，LED動態(tài)顯示的刷新率不可能做得太高。對顯示效果和移動算法的處理也比擬吃力，在實際顯示效果上有比擬明顯的閃爍感。除此之外，傳統(tǒng)8051單片機的內(nèi)部資源貧乏，僅128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器，幾K字節(jié)的程序存儲器，無E2PROM，SPI。這就需要對單片機擴展外設(shè)，無疑增加了硬件本錢。因此，8051控制的條屏只能

26、用于顯示內(nèi)容及其簡單，不需要經(jīng)常更改顯示內(nèi)容的場合。二以PIC單片機為控制器的LED顯示屏。因PIC單片機是RISC架構(gòu)的工業(yè)專用單片機，處理指令的速度有所增加，抗干擾能力優(yōu)秀，型號種類繁多。作為條屏的控制器，可以明顯的改善顯示效果，同時PIC單片機內(nèi)部的資源較豐富，可節(jié)省外部電路設(shè)計難度，同時降低了硬件本錢。因此，以PIC單片機為控制器的條屏目前仍是單色條屏市場的主流。三以FPGA復(fù)雜可編程邏輯門陣列為控制器的LED顯示屏。FPGA以高速、并行著稱。是近年來新興的可編程邏輯器件。用他作為LED顯示屏的控制器，能夠高速的處理色階PWM信號、高速的完成動態(tài)掃描邏輯、高速的完成字符移動算法。因此被

27、運用于雙基色、三基色的顯示系統(tǒng)。但是其本錢較高，開發(fā)難度較大。四以ARM32位RISC架構(gòu)高性能微處理器為控制器的LED顯示屏。ARM有著極高的指令效率，極高的時鐘頻率。因此其運算能力非常強大，內(nèi)部資源也十分豐富，極大的簡化了硬件設(shè)計的難度，縮短了開發(fā)周期。在條屏的運用中，能用ARM來實現(xiàn)把戲繁多的顯示方式，以及高色階，多像素的全彩屏驅(qū)動。ARM與FPGA的組合更是功能強大，除了海量存儲技術(shù)，無線更新技術(shù)外，還能實時地顯示視頻信號。因此，以ARM為控制器的顯示屏常為視頻全彩屏。第3章 總體方案設(shè)計與分析31 顯示單元的考慮顯示一個簡體漢字，至少需要1616點陣來描述。為了在較遠距離處獲得清晰的

28、視覺效果，本設(shè)計采用4個88點陣，像素直徑5mm的LED模塊拼接成1616點陣的LED陣列。這樣每個1616漢字能夠獲得1212cm的顯示尺寸，因此在50米處仍能清晰閱讀。本設(shè)計要求整個屏幕能同時顯示六個漢字，那么至少需要用24個88的LED模塊拼接成9616的矩陣。3. 2 滾屏的實現(xiàn)字符的位置在屏幕上實現(xiàn)移動，即術(shù)語“滾屏。可以用硬件實現(xiàn)，但無疑增加了額外的硬件本錢及設(shè)計難度。因此本設(shè)計采用軟件算法實現(xiàn)左滾屏、左暫停、定格顯示等常見滾屏方式。用軟件來完成滾屏算法，其最大的優(yōu)點在于本錢低廉，而且可維護性、可升級性大大增強。3. 3 關(guān)于可擴展性除了根本要求外，本設(shè)計還要實現(xiàn)顯示單元數(shù)目的隨意

29、擴展。在傳統(tǒng)的并行傳輸方式中，因受到列數(shù)據(jù)鎖存器地址線數(shù)目的制約，不能隨意的增添顯示單元，且每個顯示單元的電路結(jié)構(gòu)不同,PCB結(jié)構(gòu)也不同，完全不符合模塊化設(shè)計的要求。因此摒棄了傳統(tǒng)的并行傳輸方式，而采用獨特的串行鎖存技術(shù)，通過控制五根總線就能實現(xiàn)各顯示單元之間的列數(shù)據(jù)鎖存。不僅板間連接簡單，更是降低了PCB布局及布線的難度。每個顯示單元的PCB都是完全一樣的，便于量產(chǎn)。34 微控制器的考慮因本設(shè)計采用軟件來實現(xiàn)滾屏，且傳輸方式為串行方式。所以對微控制器單元的處理速度要求較高，可供選擇的有ARM7和高速8位單片機。ARM的處理速度極快，但對于條屏的應(yīng)用，ARM內(nèi)部的資源浪費嚴重，且本錢較高。因此

30、選擇高速8位單片機作為控制器，常見的高速8位單片機有AVR系列單片機，C8051F系列單片機，STC12C系列單片機。這幾種單片機的處理速度均能到達1MIPS/MHz在時鐘頻率為1MHz時處理能力為每秒100萬條指令，但AVR系列單片機的極限時鐘頻率只能到16MHz，而C8051F系列SOC類似于ARM7,時鐘速度可到100MHz,但會浪費其內(nèi)部豐富的資源，而且價格昂貴，用在單色條屏的控制中頗感浪費。于是最正確選擇為STC12C系列單片機，其最高時鐘能到48MHz，且有較豐富的接口及存儲器資源，價格極其低廉，零售價僅為9元/片。大幅降低了產(chǎn)品本錢。35 關(guān)于點陣數(shù)據(jù)的存儲方式目前使用最廣泛的技

31、術(shù)是，通過上位機軟件將待顯示的字符串轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的點陣字模數(shù)據(jù)，通過燒寫的方式將這些字模數(shù)據(jù)按一定的順序編址后存儲在E2PROM中。在條屏顯示的過程中按規(guī)定的方式取出E2PROM中的字模數(shù)據(jù)進行處理。對于一個1616點陣的漢字字模數(shù)據(jù)，需要連續(xù)32字節(jié)的E2PROM空間來存儲。照此計算，假設(shè)有256個需要顯示的字符，那么至少需要32B256=8192字節(jié)8KB的E2PROM存儲空間。通常的單片機內(nèi)部沒有集成這么大容量的E2PROM。因此這種方案，需要在單片機外部擴展大容量的E2PROM，增加硬件本錢。上位機程序設(shè)計由于涉及到漢字取模，取模算法的難度較大。在多字下載的時候傳輸時間也較長。諸多弊端使

32、本設(shè)計放棄了傳統(tǒng)方案。而本設(shè)計創(chuàng)新使用了專用的點陣字庫芯片，本錢僅為8元，內(nèi)含各種點陣規(guī)格的GB2312、ASCII等標(biāo)準(zhǔn)字庫。專用字庫芯片采用微型SO-8封裝，使用高速同步串行SPI接口進行讀寫操作，節(jié)省了控制器的I/O。在本設(shè)計中，單片機內(nèi)部的小容量E2PROM，用于存儲待顯示漢字的GB2312標(biāo)準(zhǔn)機內(nèi)碼，每個全角字符的內(nèi)碼占2字節(jié)，那么在同樣需要顯示256個漢字的情況下，這種方案僅占用512字節(jié)的E2PROM空間。36 關(guān)于顯示內(nèi)容的更新目前常用的下載方式有串口下載、USB下載、無線下載等?？紤]到本設(shè)計的上、下位機進行一次通信時的數(shù)據(jù)量不大2KB以內(nèi)，而且對通信的速度及可靠性要求并不嚴格

33、。因此本設(shè)計采用PC機串口來作為下載接口，PC機串口為RS-232C標(biāo)準(zhǔn)，其特點是共模傳輸，因此通信電纜可以是本錢低廉的普通雙絞線，同軸屏蔽線等。PC機串口的驅(qū)動程序編寫較為簡單，不需要掌握復(fù)雜的通信協(xié)議。漢字點陣數(shù)據(jù)采用現(xiàn)成的字庫芯片，需要通過漢字的機內(nèi)碼作地址來取出相應(yīng)漢字的點陣字模數(shù)據(jù)。因此上位機軟件的任務(wù)就是：將待顯示的字符轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)機內(nèi)碼，并把操作者對下位機顯示方式、速度等進行設(shè)置的常數(shù)，通過RS232總線按一定的通信協(xié)議一起發(fā)送到下位機。總體電路結(jié)構(gòu)及工作原理371 硬件電路框圖通過前面對各種方案的比擬與分析，初步構(gòu)建硬件系統(tǒng)框圖如圖3.1圖3.1 LED顯示屏硬件框圖在圖3

34、.1中，X0、X1Xn為顯示單元。每個顯示單元由一個1616點陣的LED模塊和一個16位寬的移位鎖存器串行并行轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。所有顯示單元的16根行線均連接到公共的行掃描驅(qū)動電路。而每個顯示單元的列數(shù)據(jù)那么由16位移位鎖存器并行輸出口提供。中央微處理器MCU負責(zé)與所有外圍設(shè)備的協(xié)調(diào)通信，以及各種算法的處理。MCU用通用I/O口來驅(qū)動行掃描驅(qū)動電路。用通用I/O口模擬同步串行接口以實現(xiàn)和列數(shù)據(jù)鎖存器移位鎖存器之間的單向通信。MCU通過內(nèi)部集成的SPI接口和字庫芯片進行雙向通信。PC機上位機的RS-232C電平經(jīng)過轉(zhuǎn)換后，通過UART接口與MCU進行雙向通信。電源那么為各個模塊提供穩(wěn)定的電壓以及足夠的

35、電流。372 工作原理單片機DownLoad的電平，如果按住LED顯示屏上的“DownLoad鍵開機，那么單片機P3.2腳被強制拉為低電平，顯示屏被引導(dǎo)進入下載模式。這時單片機把UART異步串行口初始化為“方式一工作，波特率為115200bps。之后不斷檢測從UART傳入的數(shù)據(jù)，如果連續(xù)接收到的兩字節(jié)數(shù)據(jù)與程序中約定的兩字節(jié)數(shù)據(jù)幀同步碼0 xA0,0 xFA相同。那么判定下載命令合法，真正進入下載流程。設(shè)置兩字節(jié)同步碼是為了降低誤碼干擾的概率。進入下載流程后，擦除連續(xù)從0 x2600地址開始的5個E2PROM扇區(qū)，每個扇區(qū)512字節(jié)。然后連續(xù)接收上位機發(fā)出的7字節(jié)設(shè)置數(shù)據(jù)，并從E2PROM第一

36、個扇區(qū)首地址0 x2600開始依次存放。這樣，第一個扇區(qū)就保存了上位機對下位機的所有設(shè)置數(shù)據(jù)，包括刷新率，移動速度，顯示模式以及總共需要顯示的字符數(shù)等等。保存好以上7字節(jié)的設(shè)置數(shù)據(jù)后，緊接著連續(xù)地接收上位機發(fā)出的不大于2048個內(nèi)碼數(shù)據(jù)，并依次保存在第二個E2PROM扇區(qū)中。因為第二到第五扇區(qū)是連續(xù)編址的，所以第二扇區(qū)存滿后會自動存放在第三扇區(qū)，以次類推。漢字內(nèi)碼的數(shù)據(jù)量由上位機確定。當(dāng)單片機接收到下載結(jié)束符0 x8F時，執(zhí)行軟件復(fù)位，強迫程序在AP區(qū)從頭運行。這時假設(shè)仍然按住“DownLoad鍵，那么再一次進入下載模式。如果開機的時候不按下“DownLoad鍵，那么單片機程序被引導(dǎo)進入顯示模

37、式。進入顯示模式后，首先把單片機的SPI接口初始化為“空閑低電平/上升沿驅(qū)動模式，為讀寫字庫芯片作準(zhǔn)備。在單片機內(nèi)部的擴展數(shù)據(jù)存儲器xdata區(qū)中開辟192字節(jié)1536位動態(tài)顯示緩沖區(qū)Display_Buffer和32字節(jié)的字模數(shù)據(jù)緩存區(qū)Temp_Buffer,兩個緩存區(qū)編址連續(xù)。Display_Buffer中的一位與LED的一個點陣一一對應(yīng)。詳細對應(yīng)關(guān)系見章節(jié)531顯示緩存技術(shù)與映射關(guān)系經(jīng)過這樣的映射處理，使字符在顯示中的移動算法變得簡單靈活，不管進行何種顯示效果處理，只需要對Display_Buffer進行操作。遵循結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計思路。把單片機的在顯示模式的所有工作量分為以下三個任務(wù)：

38、一掃描顯示任務(wù)：掃描顯示任務(wù)負責(zé)把Display_Buffer中的數(shù)據(jù)依次發(fā)送到列驅(qū)動器74HC595，并按嚴格的時序高電平選通十六根行掃描線Y0Y15，使每一列數(shù)據(jù)對應(yīng)著一個行線狀態(tài)。二移動處理任務(wù)：移動處理任務(wù)負責(zé)完成顯示字符逐點陣向左移動的算法處理，這是最根本的顯示效果。其它大局部顯示效果如左移六字暫停，全屏定格顯示等都是以逐位左移為根底。對顯示字符的移動，實質(zhì)上是對顯示緩沖區(qū)Display_Buffer內(nèi)數(shù)據(jù)的移動。該算法是將Display_Buffer和Temp_Buffer中的數(shù)據(jù)首尾相接地左移一位，并不斷把Temp_Buffer移入Display_Buffe。三字符更新任務(wù)：在單

39、片機的xdata區(qū)開辟了32字節(jié)的字模數(shù)據(jù)緩存區(qū)Temp_Buffer。該緩存區(qū)與Display_Buffer編址連續(xù)。當(dāng)調(diào)用字符更新任務(wù)時，程序從E2PROM內(nèi)碼區(qū)指定位置讀取相鄰兩字節(jié)的漢字內(nèi)碼數(shù)據(jù)。并通過一定的算法，把內(nèi)碼數(shù)據(jù)變換為該內(nèi)碼對應(yīng)漢字的字模數(shù)據(jù)在字庫芯片中的地址。單片機通過SPI接口，向字庫芯片發(fā)送讀命令和地址，字庫芯片返回連續(xù)32字節(jié)的全角漢字字模數(shù)據(jù)或16字節(jié)的ASCII半角字模數(shù)據(jù)。這些字模數(shù)據(jù)就存儲在32字節(jié)的字模數(shù)據(jù)緩存區(qū)中。字模數(shù)據(jù)緩存區(qū)Temp_Buffer中的數(shù)據(jù)可通過調(diào)用移動處理任務(wù)而逐位轉(zhuǎn)移至動態(tài)顯示緩沖區(qū)Display_Buffer中。三個任務(wù)彼此獨立，

40、又相互聯(lián)系。下面用實際的C51程序來說明一下如何實現(xiàn)簡單的左移顯示效果。void Dis_Mode_1(void)/左移顯示效果unsigned char i,j,k;unsigned int n;unsigned int strings;while(1)/所有顯示效果都是無限循環(huán)for(n=0;n CNT;n+=2)/ CNT是字符總數(shù)，每字符內(nèi)碼2字節(jié)，所以以2步進strings =EEPROM_read (ADDR_GB2312+n); /從EEPROM中讀取內(nèi)碼高字節(jié)strings=8; /左移8位以合成16位數(shù)據(jù)strings +=EEPROM_read (ADDR_GB2312+n

41、+1); /從EEPROM中讀取內(nèi)碼低字節(jié)k=Load_Next_Charctor(strings);/調(diào)用更新字符任務(wù)，半角返回8全角返回16for(i=0;ik;i+)/按照字符類型確定多少次移動可把Temp_Buffer全部移入Display_Buffefor(j=0;jMove_L_Speed;j+) / Move_L_Speed決定移動速度LED_Scan(Refesh_Speed,Back_Ground);/調(diào)用掃描任務(wù)Shift_Left_One_bit(); /調(diào)用移動處理任務(wù) 第4章 硬件電路設(shè)計41 顯示單元電路設(shè)計為了提高點陣LED的視覺亮度，本設(shè)計用行線做掃描線，列線做

42、數(shù)據(jù)線。每行的顯示占空比為直流情況下的1/16。為了再進一步的提高視覺亮度，選用了紅綠雙色LED點陣模塊YLM2388ASRG，每個點陣內(nèi)部有紅色，綠色兩個發(fā)光體。兩組發(fā)光管公用8根行線，列線獨立。本設(shè)計將兩組LED合成一組使用。由于紅光和綠光的光子能量不同，紅色LED的發(fā)光門限電壓要比綠光稍低，因此紅綠LED不能簡單并聯(lián)使用。如果這樣，綠色LED的端電壓就會受紅色LED的鉗制而不發(fā)光。為此，在紅綠色LED各自的陰極回路列線回路中串聯(lián)了一個分壓電阻，以削弱紅色LED的電壓鉗制作用，使兩組LED均能正常發(fā)光，根據(jù)色光的合成原理，紅綠色加光混合后呈現(xiàn)黃色。本設(shè)計圖4.1 1616LED點陣 顯示單

43、元以及行列驅(qū)動電路411 LED點陣模塊的選擇本設(shè)計采用四個88點陣紅綠雙色的LED模塊拼接成一個1616的單色模塊使用。這樣能獲得較大的顯示單元尺寸和發(fā)光亮度。412 列驅(qū)動電路設(shè)計如圖4.1下面虛線框內(nèi)，本設(shè)計中，每個1616點陣的列驅(qū)動電路由兩個串聯(lián)的8位移位鎖存器74HC595構(gòu)成。74HC595，是為Motorola的SPI總線開發(fā)的一款串并轉(zhuǎn)換芯片。由于74HC595的輸入輸出電平兼容LSTTL,NMOS,CMOS電平，且具有較強的輸出負載能力，而被廣泛地運用于MCU微控制器、MPU微處理器的I/O口擴展。74HC595在5V供電的時候能夠到達30MHz的時鐘速度，每個并行輸出端口

44、均能承受20mA的灌電流和拉電流。這個特點保證了不用增加額外的擴流電路即可輕松的驅(qū)動LED。它輸入端允許500nS的上升下降時間，對嚴重畸形的時鐘脈沖仍能檢測。這樣就可以容納較大的傳輸線對地電容，使本設(shè)計的抗干擾能力增強。74HC595并行輸出端與LED模塊列線之間通過20的電阻連接，這里電阻起到分壓，去除紅色LED的并聯(lián)嵌位作用。使紅綠兩組LED均能正常發(fā)光。由于LED顯示屏的工作電流時刻在變化，造成了系統(tǒng)電壓的波動。這種電壓波動有高頻成分，也有低頻成分。輕那么對周圍無線電環(huán)境造成電磁污染，重那么使系統(tǒng)時鐘紊亂，邏輯錯誤。為防止此，在每個74HC595的電源VCC和GND旁邊都并聯(lián)了兩個電容

45、，用于濾波和退耦。穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，旁路掉電源中的高頻脈動成份。消除自激，減小對外雜散電磁輻射，提高EMI電磁兼容性。 圖4.2 74HC595管腳圖 74HC595邏輯圖 74HC595的管腳功能描述：管腳號管腳名稱管腳功能描述1QB鎖存器輸出，三態(tài)2QC鎖存器輸出，三態(tài)3QD鎖存器輸出，三態(tài)4QE鎖存器輸出，三態(tài)5QF鎖存器輸出，三態(tài)6QG鎖存器輸出，三態(tài)7QH鎖存器輸出，三態(tài)8GND電源地9SQH串行輸出，用于級聯(lián)。無三態(tài)輸出功能10Reset低電平有效，當(dāng)此管腳上出現(xiàn)低電平時，將復(fù)位內(nèi)部的移位存放器，但不影響8位鎖存器的值11Shift Clk移位存放器時鐘輸入，上升沿將把A腳上的數(shù)據(jù)移入

46、內(nèi)部存放器12Latch Clk鎖存時鐘輸入，上升沿將把內(nèi)部移位存放器的值鎖存起來13Output Enable低電平有效，將鎖存器的輸出映射到輸出并行口QA-QH上。當(dāng)輸入高電平時，高阻態(tài)，同時本芯片的串行輸出無效14A串行數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)從這個管腳移進內(nèi)部的8位串行移位存放器15QA鎖存器輸出，三態(tài)16VCC電源正，2-6V DC表4.1 74HC595的管腳功能描述413 行驅(qū)動電路設(shè)計因為本設(shè)計要求的行驅(qū)動電流較大，目前尚無適宜的集成電路來勝任。因此本設(shè)計的行驅(qū)動電路采用三極管擴流方式，如圖4.3。圖4.3 兩種三極管擴流方式共集，共射共集驅(qū)動方式， 又稱射極跟隨器，當(dāng)電源電壓足夠時，在

47、負載上獲得的電壓始終等于基極對地電壓Ub減去發(fā)射結(jié)壓降Ube。硅管的Ube一般為0.7V左右，因此在5V供電系統(tǒng)中，在負載上最多能獲得4.3V的電壓，假設(shè)Ic=1 A 那么在三極管上的管耗為1A0.7V=0.7W，管耗較大，需選用中功率的管子。還有一個重要的特點，共集電路的基極是用高電平驅(qū)動，而單片機在復(fù)位期間，所有I/O口都呈現(xiàn)高電平。這樣的話，在開機上電復(fù)位的瞬間，在所有的行線上都會獲得電壓。而造成開機瞬間全屏顯示或造成巨大的浪涌電流沖擊，使電源電壓跌落，單片機工作異常。而使用共射驅(qū)動方式的話，同樣的電源電壓下，負載端能獲得4.7V的電壓，Ic=1A時的管耗只有0.3W。因此可選用小功率器

48、件。共射電路的基極驅(qū)動是用低電平，這就不會造成上述共集電路的浪涌電流影響。同時，大局部單片機的I/O是弱上拉輸出，也即是單片機能承受較大的灌電流，而只能提供微弱的拉電流。因此，綜合權(quán)衡利弊，本設(shè)計采用PNP管共射電路作為行掃描線驅(qū)動?，F(xiàn)對行驅(qū)動電路各元件參數(shù)進行計算。414 行驅(qū)動電路元件參數(shù)計算假設(shè)條屏使用在極端情況下，每一行的所有LED全部點亮。每行共96點陣，每個點陣包含紅色，綠色兩個LED。因此每行共192個LED。普通LED的平安工作電流在520mA之間，為獲得較高亮度，又要兼顧其工作壽命。本設(shè)計中，每只LED工作電流取15mA。如此可知，當(dāng)一行全點亮的時候總電流: ；管 耗: Pc

49、=ICVCEsat(管飽和壓降)=2.88A0.3V=0.86W；STC12C系列單片機的每個I/O口能獨立承受20mA的灌電流，也即是能夠給共射驅(qū)動電路基極提供20mA的偏置電流。根據(jù)上述集電極電流和基極電流的比值，可計算出行掃描驅(qū)動三極管的直流電流放大系數(shù).直流電流放大系數(shù): ;對于基極偏流電阻，那么起到對基極20mA偏置電流限流作用:基極限流電阻：；根據(jù)上述計算，綜合其本錢、封裝、散熱等因素考慮。本設(shè)計最終采用三只C8550D 小功率PNP管并聯(lián)成一只PNP中功率管使用。其主要參數(shù)見圖4.4 。C8550D官方數(shù)據(jù)手冊摘錄.圖4.4 C8550D官方數(shù)據(jù)手冊摘錄從C8550D的官方數(shù)據(jù)手

50、冊上可知：最大集電極電流： ；最大集電極耗散功率：Pc=1W； 直流電流放大系數(shù)： =160300；三管并聯(lián)，其Ic可以擴展到4.5A，不變，Pc擴展到3W。本人所購置的50只同一批號的C8550D，經(jīng)實測，均在150左右。因此三管并聯(lián)無須增加射極均流電阻。根據(jù)確定基極電流Ib和基極限流電阻R分別為：基極電流： 那么基極限流電阻：。在實際設(shè)計中，基極限流電阻使用標(biāo)準(zhǔn)序列值200。采用貼片1206封裝，便于縮小PCB體積，增加整體美感。42 單片機控制系統(tǒng)電路設(shè)計421 單片機的選型根據(jù)方案論證的結(jié)果，本設(shè)計采用STC12C系列的STC12C5412AD作為主控芯片。STC單片機是深圳宏晶科技的

51、IC產(chǎn)品。STC單片機完全兼容傳統(tǒng)51內(nèi)核，因此使用的編譯器和指令代碼都和傳統(tǒng)51單片機相同。對于STC12C5412AD，主要特性見表4.2：摘錄自STC單片機官方數(shù)據(jù)手冊STC單片機與8051單片機的性能比擬高速：一個時鐘/機器周期，增強型51內(nèi)核，平均速度可到達1MIPS/MHzV寬溫限：-4085高抗靜電：ESD保護，輕松過4KV快速脈沖干擾EFT測試低功耗：有空閑模式，掉電模式，正常模式工作電流2.77mA工作頻率：可從0到48MHz，相當(dāng)于傳統(tǒng)8051主頻0576MHz時鐘：可選擇外部晶體或內(nèi)部RC振蕩器STC 12C5412AD單片機的內(nèi)部資源12K字節(jié)片內(nèi)Flash程序存儲器，

52、擦寫次數(shù)10萬次以上512字節(jié)片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲器12K字節(jié)片內(nèi)E2PROM512字節(jié)/扇區(qū)ISP/IAP，在系統(tǒng)可編程，在應(yīng)用可編程，無須專用編程器10位ADC，8通道4通道捕獲/比擬單元PWM/PCA/CCU2個硬件16位定時/計數(shù)器硬件看門狗WDT高速同步串行通信接口SPI，全雙工異步串行口UART32個通用存放器，硬件乘/除法器27DIP28,SOP28有23個個通用I/O口，可設(shè)置成弱上拉準(zhǔn)雙向口、強上拉推挽輸出、高阻輸入、開漏輸出，四種模式。每個I/O口的驅(qū)動能力均能到達20mA，但整個芯片最大不得超過55mA表4.2 STC12C系列單片機主要特性422 STC單片機在條屏運用中

53、的優(yōu)越性對于單色動態(tài)條幅屏的應(yīng)用需要，STC12C5412AD單片機有以下突出的優(yōu)點：較高的處理速度和時鐘頻率，能輕松的實現(xiàn)條屏的各種移動算法。有SPI和UART兩個串行口，能實現(xiàn)與字庫芯片或PC機之間的數(shù)據(jù)交換。有內(nèi)部E2PROM，可用于掉電存放條屏的各種設(shè)置參數(shù)、漢字內(nèi)碼等數(shù)據(jù)。 ISP/IAP功能，使芯片可以不脫板下載程序，便于產(chǎn)品的軟件升級。內(nèi)部看門狗，使條屏可以工作在惡虐的電磁環(huán)境下。寬電壓范圍，條屏的負載端電壓的波動不會影響其正常運行。豐富的I/O口，可以代替LED行掃描用的行選通譯碼器器，降低產(chǎn)品本錢。小型封裝，便于PCB的緊湊化設(shè)計。423 單片機系統(tǒng)電路設(shè)計根據(jù)本條屏的實際運

54、用要求，參考STC單片機官方數(shù)據(jù)手冊上的應(yīng)用指南，設(shè)計單片機系統(tǒng)電路如圖4.5所示。圖4.5 單片機系統(tǒng)電路在圖4.5中，有源晶振為單片機提供40MHz，0-5V幅度的高精度時鐘。其時鐘的頻率精度可以到達10-7級別，頻率的穩(wěn)定性可以到達10ppm/。根據(jù)STC單片機數(shù)據(jù)手冊約定，外部有源時鐘應(yīng)從XTAL1腳輸入，XTAL2必須保持浮空。圖中1uF的電解電容和10K的電阻構(gòu)成微分電路，在系統(tǒng)上電的瞬間，為單片機RESET腳提供約2mS的高電平脈沖，使單片機上電后立即可靠復(fù)位。圖中的100uF電解電容和兩個0.1uF獨石電容，為單片機的供電電源進行濾波和高頻旁路，濾除MCU及有源晶振對電源系統(tǒng)造

55、成的高頻脈動成分，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低對外電磁輻射。旁路電容采用獨石電容，其優(yōu)點是高頻特性優(yōu)良。在高頻電流通過的時候，獨石電容介質(zhì)上的損耗小，因而對高頻成分的容抗較小，旁路效果優(yōu)于電解電容，金屬膜紙介電容，瓷片電容等。而且獨石電容的耐壓較高，在高電壓脈沖下不易擊穿。43 字庫與單片機的接口設(shè)計431 字庫芯片選型本設(shè)計所選用的字庫芯片GT21L32S4W1，是集通數(shù)碼科技的產(chǎn)品。GT21L32S4W1是一款支持GB2312字符集6763字的1112、1516、2424、3232點陣字庫芯片，另外還含有2套12點高的半角不等寬ASCII字符、2套16點高的半角不等寬ASCII字符、2套24點高

56、的的半角不等寬ASCII字符，2套32點高的半角不等寬ASCII字符，1套612點擴展字符、1套816點擴展字符、1套1224點擴展字符、1套1632點擴展字符等等。因為本芯片涵蓋了81個國家及地區(qū)的文字字庫，因此被廣泛的運用于 ，儀表等行業(yè)。432 字庫芯片的使用方法每個漢字在本芯片中是以漢字點陣字模的形式存儲的，每個點用一個二進制位表示，寸1的點，當(dāng)顯示的時候可以在屏幕上顯示亮點，存0的點，那么在屏幕上不顯示。點陣排列格式為橫置橫排：即一個字節(jié)的高位表示左面的點，低位表示右面的點，排滿一行的點后再排下一行。這樣把點陣信息用來直接在顯示器上按上述規(guī)那么顯示，那么將出現(xiàn)相對應(yīng)的漢字。用戶只要知

57、道漢字的內(nèi)碼，按照GT21L32S4W1官方數(shù)據(jù)手冊提供的計算公式，就可計算出該漢字在芯片中的地址，然后就可從該地址連續(xù)讀出點陣信息。漢字在芯片中的摘錄自GT21L32S4W1官方數(shù)據(jù)手冊。圖中：BaseAdd 為字形基地址；MSB 為漢字內(nèi)碼高字節(jié)；LSB 為漢字內(nèi)碼低字節(jié)；Address 為漢字點陣數(shù)據(jù)在芯片中的物理地址。圖4.6 漢字點陣數(shù)據(jù)在芯片中地址的計算方法GT21L32S4W1與外部的通信是通過SPI高速同步串行通信口。串行外圍設(shè)備接口SPISerial Peripheral Interface總線技術(shù)是Motorola公司推出的一種同步串行接口。Motorola公司生產(chǎn)的絕大多

58、數(shù)MCU微控制器都配有SPI硬件接口，如68系列MCU。SPI總線是一種三線同步總線，因其硬件功能很強，所以，與SPI有關(guān)的軟件就相當(dāng)簡單，使CPU有更多的時間處理其他事務(wù)。SPI 總線是三線同步接口，同步串行3線方式進行通信:一條時鐘線SCK，一條數(shù)據(jù)輸入線MOSI，一條數(shù)據(jù)輸出線MISO;用于CPU與各種外圍器件進行全雙工、同步串行通訊。SPI主要特點有:可以同時發(fā)出和接收串行數(shù)據(jù);可以當(dāng)作主機或從機工作;提供頻率可編程時鐘;發(fā)送結(jié)束中斷標(biāo)志;寫沖突保護;總線競爭保護等。433 字庫芯片的電氣特性對于GT21L32S4W1的SPI接口，其主要的電氣特性有：工作電流：40mA待機電流：10u

59、AGT21L32S4W1的引腳排列及定義見管腳號管腳名稱數(shù)據(jù)流向管腳功能描述1CS#I片選輸入2SOO串行數(shù)據(jù)輸出3GND地4GND地5SII串行數(shù)據(jù)輸入6SCLKI串行時鐘輸入7HOLD#I總線掛起8VCC+3.3V 電源表4.2 字庫芯片GT21L32S4W1的管腳定義串行時鐘輸出SO：該信號用來把數(shù)據(jù)從芯片串行口輸出，數(shù)據(jù)在時鐘的下降沿移出。串行數(shù)據(jù)輸入SI：該信號用來把數(shù)據(jù)從串行口輸入芯片，數(shù)據(jù)在時鐘的上升沿移入。串行時鐘輸入SCLK：數(shù)據(jù)在時鐘上升沿移入，在下降沿移出。片選輸入CS# ： 所有串行數(shù)據(jù)傳輸開始于CS#下降沿，CS#在傳輸期間必須保持為低電平，在兩條指令之間保持為高電平

60、。要讀取字庫芯片內(nèi)的點陣數(shù)據(jù)，必須嚴格地遵守其讀寫協(xié)議及時序。其時序如圖4.7示。圖4.7 GT21L32S4W1快速讀寫時序?qū)Υ藭r序圖作一定的解釋，該圖是通過SPI接口，對字庫芯片進行快速點陣讀取的時序。快速讀取點陣數(shù)據(jù)Read Data Bytes at Higher SpeedRead Data Bytes at Higher Speed需要用指令碼來執(zhí)行操作。 = 1 * ROMAN I.首先把片選信號CS#變?yōu)榈?，緊跟著的是一個字節(jié)的命令字0 x0B和三個字節(jié)的地址以及一個字節(jié)的Dummy Byte虛字節(jié)，任意值均可通過串行數(shù)據(jù)輸入引腳SI移位輸入，每一位在串行時鐘SCLK上升沿被鎖