LED显示屏动态显示和远程监控的实现

LED显示屏动态显示和远程监控的实现内容摘要：

1、摘 要：由于普通 阵显示屏动态显示通常采用硬件扫描驱动，这在一些需要特殊显示的场合显得不够灵活。 文中提出了一种利用 和单片机的通讯来实现显示屏灵活的动态显示和远程监控的设计方法，同时该方法还可以将显示内容在 上进行预览。 关键词：态显示；远程控制；显示预览 1 引言阵电子显示屏是集微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的大型显示屏系统。 它以其色彩鲜艳，动态范围广，亮度高，寿命长，工作稳定可靠等优点而成为众多显示媒体以及户外作业显示的理想选择。 同时也可广泛应用到军事、车站、宾馆、体育、新闻、金融、证券、广告以及交通运输等许多行业。 目前大多数的 阵显示系统自带字库。 其显示和动态效果（主要是显示内 2、容的滚动）的实现主要依靠硬件扫描驱动，该方法虽然比较方便，但显示只能按照预先的设计进行。 而实际上经常会遇到一些特殊要求的动态显示，比如电梯运行中指示箭头的上下移动、某些智能仪表幅值的条形显示、广告中厂家的商标显示等。 这时一般的显示系统就很难达到要求。 另外，由于受到存储器本身的局限，其特殊字符或图案也往往难以显示，同时显示内容也不能随意更改。 本文提出一种利用 和单片机控制的 示系统通讯方法。 该方法可以对显示内容（包括汉字和特殊图符）进行实时控制，从而实现诸如闪动、滚动、打字等多种动态显示效果。 该方法同时还可以调节动态显示的速度，同时用户也可以在 上进行显示效果的预览，显示内容亦可以即时修改。 另外 3、，通过标准的 85 转换模块还可以实现对显示系统的远程控制。 2 系统硬件设计本 系统主要的硬件设计是下位机单片机的显示 控制部分。 而上位机（）与单片机显示控制部分的接口为标准 讯方式。 若需实现远程监控，只需增加 85 转换模块即可，该部分已有成熟的电路设计，故不再详细叙述。 具体的 示屏控制电路如图 1 所示。 整个电路由单片机 89阵数据存储器 6264、列驱动电路 驱动电路位寄存器 4094 及附属电路组成。 该电路所设计的电子屏可显示 10 个汉字，需要 40 个 88 阵模块，可组成16160 的矩形点阵。 由于 有 8k 存储空间，而显示的内容由 控制，因此不可能预先把需要显示的内容做成点阵 4、存在单片机中，而只能由 即时地把所需显示的点阵数据传给单片机并存入缓冲区 6264。 该电路的显示采用逐行扫描方式。 工作时，由单片机从缓冲区取出第一行需要显示的 20 字节点阵数据，再由列点阵数据输入端 口按位依次串行输入至列移位寄存器，其数据输入的顺序与显示内容的顺序相反。 然后置行点阵选通端 为 1，即置行移位寄存器的 D 为高电平，能（所有 4094 的 脚接5V 电平），从而使列移位寄存器中的数据同时并行输出以选通该行。 经延时一段时间后再进行下一行点阵数据的显示。 需要注意的是，每次只能选通一行数据，即要通过不断的逐行扫描来实现汉字或字符的显示。 3 显示与控制的设计在笔者设计的 控制多单片机 5、显示系统中，用 实现的主要功能包括单片机显示子系统的选择，显示方式选择（包括静态、闪动、滚动、打字等），滚动方向选择（包括上下滚动和左右滚动），动态显示速度调节（即文字闪动频率、滚动速度、打字显示速度等），显示内容输入及显示预览等。 单片机一般通过 85 串行接收 发出的显示指采用定时器中断方式进行行扫描，每次中断显示一行，定时中断时间为 125样整屏的刷新率为 50而无闪烁感。 实现动态显示速度调节的方法通常是改变定时器的中断时间，但是当显示速度很慢的时候，该方法容易使整屏的刷新率降低，从而使显示内容出现闪烁。 因此，本设计采用一种“软定时”方法，即在程序中命名一变量作为“软定时器”，以用来设定两 6、次动态显示的时间间隔。 在对定时中断调用计数时，如果调用次数达到设定值，则改变显示内容。 为保证能够正常显示，“软定时器”的设定值必须大于整屏显示周期。 由于显示屏每行显示 125屏显示周期为 20虑到余量的情况，可将软定时器的设定值定在大于 30此循环计数，即可实现动态显示。 “软定时器”的设定值可以通过上位机 来改变，这样既可实现 态显示的速度调节，又可保持显示内容的流畅和无闪烁感。 31 单片机动态显示控制以上提到的静态、闪动、滚动和打字等 4 种显示方式，实际上是单片机定时中断程序进行行扫描处理的不同方法。 下面将分别说明如何实现这 4 种显示方式。 静态显示只需在定时中断处理程序中从显示缓冲区调入 7、相应的一行显示数据，然后选中该行即可实现该行的显示，如此循环，便可显示整个内容。 闪动显示与此类似，不同的是要间隔一个“软定时器”的定时时间，在行扫描时，行移位寄存器的 D 端打入的全为 0，可使得整屏不显示，以确保黑屏时间与显示时间相等，从而实现汉字或图符的闪动显示。 滚动显示要求需要显示的内容每隔一定时间向指定方向（这里以从右向左为例）移动一列，这样显示屏可以显示更多的内容。 为此，需要在下次移动显示之前对显示缓冲区的内容进行更改，从而完成相应点阵数据的移位操作。 具体操作方法是： 设置一个显示缓冲区（如图 2 所示），该区应包括两部分：一部分用来保存当前 示屏上显示的 10 个汉字点阵数据；另 8、一部分为点阵数据预装载区，用来保存即将进入 示屏的 1 个汉字的点阵数据。 滚动指针始终指向显示屏的最右边原点。 当滚动指针移动到需要显示的点阵数据存储区的第 1 个汉字的首地址时，显示缓冲区 示区为空白，而预装载区已保存了第 1 个待显示汉字的点阵数据。 当需要滚动显示时，则可在接下来的扫描周期的每个行扫描中断处理程序中，将对显示缓冲区的相应行点阵数据左移一位，同时更改显示缓冲区的内容。 （需要注意的是，要确保该操作能在 125中断时间内完成。 这里 89用22振，实验证明可以实现该操作）。 这样，在一个扫描周期后，整个汉字将左移一列，而显示缓冲区的内容也同时更改。 由于预装载区保存了 1 个汉字点阵数据 9、，即 1616 点阵，所以当前显示缓冲区的内容只能移动 16 列。 当下一个滚动到来时，滚动指针将移动到点阵数据存储区的下一个汉字的首地址，并在预装载区存入该汉字的点阵数据。 然后重复执行上述操作便可实现滚动显示。 特殊字符或图形的显示与此类似，这里不再赘述。 打字显示要求汉字在显示屏上按从左到右的顺序一个个的出现，如同打字的效果。 设计时可采用如下方法：首先将 示屏对应的显示缓冲区全部清零，即 示空白，然后每间隔一个“软定时器”设定的动态显示时间，显示缓冲区依次加入一个汉字点阵数据并进行扫描显示，这样就可达到打字显示的效果。 32 控制程序a通讯功能的实现在 境下，实现 单片机的通讯可利用 通讯 数或者 10、利用 （或其它语言）的标准通讯函数实现。 但上述两种方法比较繁琐，而采用 件 实现则非常方便。 该控件用事件的方式简化了对串口操作的编程，并可设置串行通信的数据发送和接收，还可对串口状态及串口通信的信息格式和协议进行设置。 其初始化程序如下：一般情况下，与多个单片机 89统进行主从式通讯，为了区分各单片机系统，可以使 89用串口工作方式 3，即11 位异步接收发送方式，该方式的有效数据为 9 位，其中第 9 位为地址数据信息的标志位，其作用是使从机据此判断发送的数据是否为地址，从而实现多机操作。 但现在由于采用的是 件来实现 和单片机之间的通讯，这是一种标准的 10 位串口通信方式，即 8 位标准数据 11、位和该数据的起始位、停止位各 1 位。 因此二者格式不相符，故很难利用上述方案。 因此可考虑将单片机串口设为工作方式 1，即改为 10 位异步接收发送方式来解决，其通讯流程如下：首先发通信开始标志，接着发送需要操作的单片机系统地址，然后发送显示工作命令字，该命令包括 2 个字节，前一字节用于设定显示方式和滚动方向，后一字节则用于设定显示速度。 再往下是传送显示内容的点阵数据，最后对数据进行校验。 该通讯规约非常简便，能够较好的解决上述问题，从而实现 与多单片机之间的主从式通讯及对显示的控制。 需要注意的是，当显示内容需要改变时，为了避免在单片机串行中断接收数据时，显示屏出现乱码，应使显示屏暂不显示（处于 12、“黑屏”状态），直到数据接收完全，串行中断处理结束时再显示。 汉字字模的提取非常关键，本文的字模数据取自 的字库文件 于这方面的介绍较多，文献 2 给出了较为具体的在 提取汉字字模的方案，这里不再赘述。 对于特殊字符或图形点阵数据的提取，简便的方法可以先做一个 件，然后用一些取模软件（如字模提取 ）来获得。 为了显示方便，点阵数据的格式应为 n（168），不足要求的则应以 0 数据补充。 b动态效果模拟显示为了方便调节 显示效果，笔者在 的控制界面上设计了 示屏的模拟显示，它同实际的显示效果完全一样。 用户可以设定显示的模式，并调节显示速度，然后在界面上对显示效果进行预览，同时还可以随时修改和设定参数 13、，因而十分方便简捷。 为此，可先在界面上描绘出虚拟的 示屏，由于实际的显示屏为 16016 点阵，故须在界面 上设定相同的区域。 实现动态显示效果的方法和以上几种基本类似，这里以滚动显示为例作一说明。 对于需要滚动的文字，可以将其设置为位图格式，暂存于内存中，然后利用 供的位图拷贝函数 位图复制到显示位置。 对于特殊字符或图形，则可以直接利用数调用到显示位置。 然后在类 数中调用该函数，以实现文字的滚动显示。 另外，也可以通过设定不同的响应时间间隔来改变文字的滚动速度。 汉字显示屏广泛应用与汽车报站器，广告屏等。 本文介绍一种实用的汉字显示屏的制作，考虑到电路元件的易购性，没有使用 8*8的点阵发光管模块， 14、而是直接使用了 256 个高量度发光管，组成了 16 行 16 列的发光点阵。 同时为了降低制作难度， 仅作了一个字的轮流显示，实际使用时可根据这个原理自行扩充显示的字数。 1 汉字显示的原理： 我们以 文宋体字库为例，每一个字由 16 行 16 列的点阵组成显示。 即国标汉字库中的每一个字均由 256 点阵来表示。 我们可以把每一个点理解为一个像素，而把每一个字的字形理解为一幅图像。 事实上这个汉字屏不仅可以显示汉字， 也可以显示在 256像素 范围内的任何图形。 用 8 位的 片机控制， 由于单片机的总线为 8 位，一个字需要拆分为 2 个部分。 软件打开后输入汉字，点“检取”，十六进制数据的汉字代码即可自动生成，把我们所需要的竖排数据复制到我们的程序中即可。 我们把行列总线接在单片机的 ，然后把上面分析到的扫描代码送入总线， 就可以得到显示的汉字了。 在这个例子里，由于一共用到 16 行，16 列， 如果将其全部接入 89一共使用 32 条 ，这样造成了 源的耗尽，系统也再无扩充的余地。 实际应用中我们使用 4译码器74完成列方向的显示。 而行方向 16 条线则接在和。 程序清单：00,#0开机初始化，清除画面0,A ；清除 2,#00 ；清除 2,#200 3,#。