LED点阵显示屏系统设计

维普资讯 http://www.cqvip.com 第２６卷第４期　２　０　０　５年ｌ２月　渤海大学学报（自然科学版）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｂｏｈａｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　Ｖｏ１．２６　ＮＯ．４　Ｄｅｅ．２ｏｏ５　ＬＥＤ点阵显示屏系统设计　郭兆正　（渤海大学信息科学与工程学院，辽宁锦州１２１００００）　籀　萋：介绍一种实用的ＬＥＤ点阵显示屏系统设计。利用　机将汉字语句汉字内码转换为点　●　’　：　‘阵显示敷据，通过串行口送给显示屏。单片机完成显示处婴：系统具有设计简单、成本低廉、可靠性　高的特点。　关麓词：ＬＥＤ显示屏；汉字码ＭＳＣｏｍｍ；单片机　中圈分类号：ＴＰ３９　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３—０５６９（２００５）０４—３０２—０３　０　引言　ＬＥＤ电子显示屏是随着计算机及相关的微电子、光电子技术的迅猛发展而形成的一种新型信息显示媒　体。它利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成可变面积的显示屏幕，以可靠性高、使用寿命长、环境　适应能力强、性能价格比高特点，在短短的十来年中，迅速成长为平板显示的主流产品。由于ＬＥＤ电子显示　屏具有显示内容信息量大．外形美观大方，操作使用方便灵活，用户可随时任意自行编辑修改显示内容，显示　方式图文并茂等优点，因此被广泛应用于商场、学校、银行、邮局、机场、车站、码头、金融证券市场、文化中心、　信息中心休息设施等公共场所。　１　硬件系统设计　为了简化显示屏电路，降低成本，单片机部分发不加字库存储器，而在ｐｃ机上编辑汉字和字符显示信　息，并转换为相应的点阵显示数据，送给单片机存储并作显示处理。　硬件设计主要包含两部分：如图１　（１）ｐｃ机与单片机串行通讯电路设计　采用ＭＡＸ２０２完成ＲＳ２３２与ＴＴＬ电平转换使ｐｃ机可与单片机交换信息。如果传输距离超出了ＲＳ２３２　要求的距离，可在它们之间增加光电隔离长线收发器使传输距离可到１０００米。　（２）Ｉ　ＥＤ点阵扫描驱动屯路设计　电路的核心器件是７４ＨＣ５９５，内部结构如图２　７４ＨＣ５９５是一个八位的串行输入三态并行输出的移位寄存器，能直接驱动ＬＥＤ发光管，传输频率高达　ＩＯＯＭＨＺ，而且可以级联，菲常适合ＬＥＤ显示屏上数据的高速传输。　显示屏一般都由能显示四个字的模块组合而成，通过增加显示模块来增加显示面积或字数。采用　７４ＨＣ５９５可通过串行级联方式转输数据，使系统扩展很容易实现。且可以简化算出需要７４ＨＣ５９５的片数及　显示模块数。通过７４ＨＣ５９５实现逐行数据显示，当扫描频率足够高时（大于每秒２４幅图象），可以看到稳定　的图像和汉字。　收稿日期：２００５一１０—１７．　作者简介：郭兆正（１９６６一）．男．副教授．从事自动控制教学科研工作．　维普资讯 http://www.cqvip.com 第４期　郭兆正：ＬＥＤ点阵显示屏系统设计　３０３　Ｍ《　６２６４　）　ｌ　ｌ　ＭＡ　Ｘ２０２　Ｉ。　ｌ　移位寄存器　７４ＨＣ５９５　Ｉ　ｌ　７４Ｈ（：移位寄存器Ｉ…　８９Ｃ５１　一５９５　　ｌ　驱　动　ＣＰＵ　器　７４ＬＳ　２４４　Ｍ行ＸＮ￣ＩＪ　ＬＥＤ点阵屏　图１　硬件系统　图２　７４ＨＣ５９５内部结构　扩展的ＲＡＭ芯片６２６４用于存储点阵数据，最多可存储２５６个１６×１６的点阵字。　２　软件系统设计　２．１用户程序设计　用ＶＢ６．０设计提供给用户使用的应用程序。包括界面设计，汉字及字符显示信息输入及转换为点阵并　传送给显示屏的程序设计。核心部分如下：　（１）判断汉字字符串的长度　自定义了一个函数ＣＩ　ａｎ来计算汉字字符串的实际长度。同时还能判断字符串中汉字的实际个数。　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ＣＩ　ａｎ（ＨｚＳｔｒ￥）ａｓ　Ｉｎｔｅｇｅｒ　Ｓｔａｔｉｃ　ＨｚＮｕｍ　ａｓ　Ｉｎｔｅｇｅｒ　Ｉ　一ｌｅｎ（ＨｚＳｔｒ￥）　Ｆｏｒ　ｎ：１　ｔｏ　Ｉ　．　Ｉｆ　Ａｓｃ（ｍｉｄ￥（ＨｚＳｔｒ￥，ｎ，１）＜Ｏ　Ｔｈｅｎ　ＨｚＮｕｍ＝ＨｚＮｕｍ＋１　Ｎｅｘｔ　ｎ　Ｃｌｅｎ—Ｉ　＋ＨｚＮｕｍ　Ｅｎｄ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ＣＩ　ａｎ函数中的静态变量ＨｚＮｕｍ返回字符串中实际汉字的数目。　（２）汉字字模的转换　我国国标规定汉字用内码表示，内码为两个字节。为了保证中西兼容，两者之间不应发和生冲突。目前　规定每个字节只用七位，若两个字节的最高位为１，则该字符为汉字。　’　国际将字库分成若干个区，每个区有９４个汉字，每个汉字在字库中有确定的区和位，因此每个汉字各有　一个区位码，知道了区位码也就相当于知道了汉字在字库中的位置，汉字的内码与区位码有一定的关系，故　查找一个汉字字模数据的过程为：　汉字内码一区位码一记录号一字模数据　一个１６＊１６点阵汉字其字模数据共有３２字节，可以看作是一条记录，在程序中可以用一个数组存放。　一个汉字占用两个字节，其值称为汉字的内码。其中第一个字节的值为区号加上３２（２０Ｈ），第二个字节的值　为位号加上３２（２０Ｈ）。为了与ＡＳＣＩＩ字符区别开，表示汉字的两个字节的最高位都是１，也就是两个字节的　值都又加上了１２８（８０Ｈ）。这样，通过汉字的内码，就可以计算出汉字的区位码。具体算式如下：　ｑｈ＝ｃｌ一３２—１２８＝ｃｉ一１６０　ｗｈ＝ｃ２－３２—１２８＝ｃ２－－１６０　ｑｈ．ｗｈ为汉字的区号和位号，ｃ１，ｃ２为汉字的第一字节和第二字节。根据区号和位号可以得到汉字字模　在文件中的位置：　维普资讯 http://www.cqvip.com ３０４　渤海大学学报（自然科学版）　第２６卷　ｌｏｃａｔｉｏｎ一（９４＊（ｑｈ一１）＋（ｗｈ一１）））＊一个点阵字模的字节数。　（３）串行通讯程序设计　‘　利用ＶＢ提供的串口控件ＭＳＣｏｍｍ实现ｐｃ与单片机通讯。ＭＳＣｏｍｍ控件提供了一系列标准通信命令　的使用界面。使用它可以建立与串行端口的连接，通过串行端口连接到其他通信设备，发出命令，交换数据，　以及监视和响应串行连接中发生的事件和错误。如可以拨打电话号码，临视串行端口的输人数据，或创建功　能完备的终端程序，使用非常方便。　２．２单片机程序设计　程序功能框图如图３，程序设计采用模块化，包含通讯部分程序设计和扫描显示程序设计。核心的地方　是滚屏显示程序算法的实现。　程序中将数据存储器分为三个区：显示　缓冲区、数据存储区和接收缓冲区。单片机通　过串口中断接收ＰＣ机传来的数据（包括显　示内容、显示方式和显示状态），暂时存放在　接收缓冲区，经分析处理后按一定的规律放　人数据存储区保存起来，然后再根据显示方　式依次从数据存储器中取出数据放人显示缓　冲区中用于显示。显示采用逐行扫描的方式，　多种显示方式（左移、上移和替换等）的实现　取决于从数据存储区取出数据放入显示缓冲　区时取数的顺序，左移时每次从数据存储区　取出一位数移人显示缓冲区，上移动时则每　次取出一行数据移入，替换时每次取出整屏　图３单片机程序功能　数据放人显示缓冲区。扫描显示时并不识别　显示缓冲区中的数据，只是依次从显示缓冲区中取出数据向显示屏发送，并送出相应的锁存、消隐和行值信　号，完成一次扫描。　程序设计中要注意波特率的设置，中断的使用，扫描时间和频率的计算调试。　、一　，　３　结束语　本系统在开发设计中遇到了一些难题，经努力都得到了很好的解决。系统软硬件在技术方面比较先进，　实用性、可靠性及抗干扰能力也很强。另外本系统安装简单，使用方便，造价低廉，很适合在多种公共场使用。　参考文献：　［１］何立民．单片机应用技术选编６［Ｍ３．北京：北京航空航天大学出版社．１９９８．　［２］杜春雷．如何使用Ｖｉｓｕａｌ　Ｂａｓｉｃ　６．０　ｄＰ３￣［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９９９．　ｒ３］孙育才．新型ＡＴ８９Ｓ５２系列单片机及其应用ｒＭ］．北京：清华大学出版社．２００５．　Ｓｙｓｔｅｍ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｒ　ＬＥＤ　ｄｏｔ　ｍａｔｒｉｘ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｓｃｒｅｅｎ　ＧＵ０　Ｚｈａｏ—ｚｈｅｎｇ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｂｏｈａｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎｚｈｏｕ　１２１０１３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｄｅｓｔｅｍ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ＬＥＤ　ｄｏｔ　ｍａｔｒｉｘ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｓｃｒｅｅｎ．Ｉｔ　ｕｓｅｓ　ＰＣ　ｔｏ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒ　ｉｎｔｅｒｉｏｒ　ｃｏｄｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｅｎｔｅｎｃｅ　ｔｏ　ｄｏｔ　ｍａｔｒｉｘ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｄａｔａ　ａｎｄ　ｓｅｎｄ　ｔｈｅｍ　ｔｏ　ＬＥＤ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｓｃｒｅｅｎ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｓｅｒｉａｌ　ｄｅｖｉｃｅ．Ｔｈｅ　ｓｉｎｇｌｅ－－ｃｈｉｐ　ｃｏｍｍｐｕｔｅｒ　ｃｏｍｐｌｅｔｅｓ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ．Ｉｔ　ｉｓ　ｓｉｍｐｌｅ　ｉｎ　ｄｅｓｉｇｎ，ｃｈｅａｐ　ｉｎ　ｃｏｓｔ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ　ｉｎ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＬＥＤ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｓｃｒｅｅｎ；Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒ　ｃｏｄｅ；Ｍｓｃｏｍｍ；Ｓｉｎｇｌｅ－－ｃｈｉｐ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ