以單片機為控制核心 設(shè)計和制作漢字顯示系統(tǒng)

0.引言

LED顯示屏是由發(fā)光二極管構(gòu)成的顯示點陣，人們通過控制每個LED的亮滅實現(xiàn)圖形或字符的顯示。由于LED顯示屏亮度高、視角廣、工作電壓低、功耗小、壽命長、耐沖擊、性能穩(wěn)定，因而被廣泛應(yīng)用于機場、商場、醫(yī)院、賓館、證券市場等公共場所。本文以單片機為控制核心設(shè)計和制作了一種漢字顯示系統(tǒng)，其成本低廉，內(nèi)容更新簡便。

1.顯示原理

1.1LED點陣顯示屏

將多個LED按矩陣方式排列在一起，如圖1所示，就構(gòu)成了一個LED點陣顯示屏。其中各個LED引腳按照一定的規(guī)律連接，以最常見的8*8單色LED點陣共陽型顯示器為例，其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)和外形規(guī)格如圖1所示。

16*16單色LED點陣顯示屏可由4塊8*8單色LED點陣顯示器組合而成，即16行16列，16*16=256像素。如果采用共陽型連接方式，即每行的LED陽極連接在一起，每列的LED陰極連接在一起

1.2顯示原理

對于共陽型LED點陣顯示屏，如果采用動態(tài)掃描方式，掃描電路就可以實現(xiàn)多行發(fā)光二極管的同名列共用一套驅(qū)動器。動態(tài)掃描，簡單說就是逐行輪流點亮。具體以8*8點陣模塊為例顯示字符“B”的過程如圖2所示。即先送出對應(yīng)于第一行發(fā)光二極管亮滅的數(shù)據(jù)0FFH并鎖存，然后選通第一行，即送行數(shù)據(jù)80H，延時一段時間后，送行數(shù)據(jù)00H，第一幀顯示結(jié)束;再送第二行的列數(shù)據(jù)87H并鎖存，然后選通第二行，即送行數(shù)據(jù)40H點亮相同時間后，送行數(shù)據(jù)00H，相應(yīng)二極管熄滅，第二幀顯示結(jié)束;以此類推第8行顯示之后，又重新點亮第一行，周而復(fù)始。當(dāng)這樣輪回的速度足夠快(每秒24次以上)時，就能看到顯示屏上穩(wěn)定的字符B了。上述列數(shù)據(jù)即為字符B了。上述列數(shù)據(jù)即為字符B的字模數(shù)據(jù)。

1.3漢字字模的生成

由于要顯示內(nèi)容的不確定性，漢字字模的生成僅靠用戶自己構(gòu)建是不可能的。如果依靠單片機完成字模的創(chuàng)建和顯示控制，則由于單片機運算能力有限，是無法實現(xiàn)漢字的選定和實時顯示。為此利用PC機和相關(guān)軟件，于先生成所要顯示漢字的字模。

通常可以利用UCDOS的漢字庫構(gòu)造需要顯示的漢字字模。在UCDOS漢字庫中漢字均以行字模的形式存儲，只要確定了漢字在字庫中的位置和行字模的長度，就可以將需要漢字的行字模讀出。漢字在字庫中的位置可以通過漢字的機內(nèi)碼根據(jù)如下公式加以確定：

采用PCtoLCD2002字模軟件。可以方便的生成字模數(shù)據(jù)，如圖3所示。將生成的字模數(shù)據(jù)復(fù)制到系統(tǒng)源程序中。

2系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

圖4給出的是可以顯示一個16*16漢字系統(tǒng)的框圖。系統(tǒng)由AT89C51為主控芯片，顯示屏由4塊8*8LED共陰連接組成，其列驅(qū)動電路由2片74HC595構(gòu)成，擴(kuò)展為具有鎖存、串并移位和三態(tài)輸出的16位移位寄存器，字模數(shù)據(jù)由此輸出;行驅(qū)動電路由1片4-16線譯碼器74HC154構(gòu)成，從DCBA輸入增量數(shù)據(jù)，將輸出逐行掃描信號。K1、K2、K3為顯示方式控制鍵，按鍵選擇可實現(xiàn)LED點陣顯示屏卷簾、上移、左移等顯示輸出。該系統(tǒng)在Proteus軟件環(huán)境下仿真獲得良好的顯示效果。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1主程序流程圖

系統(tǒng)主程序開始以后首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，包括設(shè)置串口、定時器、中斷和端口。然后進(jìn)行鍵盤掃描，如果K1鍵按下字符左移輸出。主程序流程見圖5所示。

3.2顯示驅(qū)動程序

顯示驅(qū)動程序查詢當(dāng)前亮點的行號，從顯示緩存區(qū)內(nèi)讀取下一行的顯示數(shù)據(jù)，并通過串口發(fā)送給移位寄存器。為消除在切換行顯示數(shù)據(jù)的時候產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象，在中斷程序中，驅(qū)動程序先要關(guān)閉顯示屏，等顯示數(shù)據(jù)打入輸出鎖存器后，然后再輸入新的行選通信號，重新打開顯示。顯示驅(qū)動程序如下：

4結(jié)束語

本設(shè)計以AT89C51為系統(tǒng)的控制核心，采用動態(tài)掃描的方法實現(xiàn)對16*16LED點陣顯示屏的控制。該系統(tǒng)通過仿真和實物制作，均獲得良好的顯示效果，證明這種方案是可行的，而且具有體積小、硬件電路結(jié)構(gòu)簡單和容易實現(xiàn)等特點。但也存在更換顯示內(nèi)容時需要對AT89C51進(jìn)行重新編程的問題，如果增加ISP編程電路，可通過USB下載電纜對單片機程序數(shù)據(jù)進(jìn)行及時更新。