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@LED顯示屏動態(tài)顯示和遠(yuǎn)程監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)

摘  要：由于普通LED點(diǎn)陣顯示屏動態(tài)顯示通常采用硬件掃描驅(qū)動，這在一些需要特殊顯示的場合顯得不夠靈活。文中提出了一種利用PC機(jī)和單片機(jī)的通訊來實(shí)現(xiàn)顯示屏靈活的動態(tài)顯示和遠(yuǎn)程監(jiān)控的設(shè)計(jì)方法，同時該方法還可以將顯示內(nèi)容在PC機(jī)上進(jìn)行預(yù)覽。
關(guān)鍵詞：LED；動態(tài)顯示；遠(yuǎn)程控制；顯示預(yù)覽
1引言
LED 點(diǎn)陣電子顯示屏是集微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)于一體的大型顯示屏系統(tǒng)。它以其色彩鮮艷，動態(tài)范圍廣，亮度高，壽命長，工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)而成為眾多顯示媒體以及戶外作業(yè)顯示的理想選擇。同時也可廣泛應(yīng)用到軍事、車站、賓館、體育、新聞、金融、證券、廣告以及交通運(yùn)輸?shù)仍S多行業(yè)。
目前大多數(shù)的LED點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)自帶字庫。其顯示和動態(tài)效果（主要是顯示內(nèi)容的滾動）的實(shí)現(xiàn)主要依靠硬件掃描驅(qū)動，該方法雖然比較方便，但顯示只能按照預(yù)先的設(shè)計(jì)進(jìn)行。而實(shí)際上經(jīng)常會遇到一些特殊要求的動態(tài)顯示，比如電梯運(yùn)行中指示箭頭的上下移動、某些智能儀表幅值的條形顯示、廣告中廠家的商標(biāo)顯示等。這時一般的顯示系統(tǒng)就很難達(dá)到要求。另外，由于受到存儲器本身的局限，其特殊字符或圖案也往往難以顯示，同時顯示內(nèi)容也不能隨意更改。本文提出一種利用PC機(jī)和單片機(jī)控制的LED顯示系統(tǒng)通訊方法。該方法可以對顯示內(nèi)容（包括漢字和特殊圖符）進(jìn)行實(shí)時控制，從而實(shí)現(xiàn)諸如閃動、滾動、打字等多種動態(tài)顯示效果。該方法同時還可以調(diào)節(jié)動態(tài)顯示的速度，同時用戶也可以在PC機(jī)上進(jìn)行顯示效果的預(yù)覽，顯示內(nèi)容亦可以即時修改。另外，通過標(biāo)準(zhǔn)的RS232／485 轉(zhuǎn)換模塊還可以實(shí)現(xiàn)對顯示系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。
2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
本 系統(tǒng)主要的硬件設(shè)計(jì)是下位機(jī)單片機(jī)的顯示 控制部分。而上位機(jī)（PC機(jī)）與單片機(jī)顯示控制部分的接口為標(biāo)準(zhǔn)RS232通訊方式。若需實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，只需增加RS232／485轉(zhuǎn)換模塊即可，該部分已有成熟的電路設(shè)計(jì)，故不再詳細(xì)敘述。
具體的LED顯示屏控制電路如圖1所示。整個電路由單片機(jī)89C52、點(diǎn)陣數(shù)據(jù)存儲器6264、列驅(qū)動電路ULN2803、行驅(qū)動電路TIP122、移位寄存器4094及附屬電路組成。該電路所設(shè)計(jì)的電子屏可顯示10個漢字，需要40個8×8 LED點(diǎn)陣模塊，可組成16×160的矩形點(diǎn)陣。由于AT89C52僅有8k存儲空間，而顯示的內(nèi)容由PC機(jī)控制，因此不可能預(yù)先把需要顯示的內(nèi)容做成點(diǎn)陣存在單片機(jī)中，而只能由PC機(jī)即時地把所需顯示的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)并存入緩沖區(qū)6264。
該電路的顯示采用逐行掃描方式。工作時，由單片機(jī)從緩沖區(qū)取出第 一行需要顯示的20字節(jié)點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，再由列點(diǎn)陣數(shù)據(jù)輸入端P1．2口按位依次串行輸入至列移位寄存器，其數(shù)據(jù)輸入的順序與顯示內(nèi)容的順序相反。然后置行點(diǎn)陣選通端P1．3為1，即置行移位寄存器的D為高電平，STR使能（所有4094的OE 引腳接＋5V電平），從而使列移位寄存器中的數(shù)據(jù)同時并行輸出以選通該行。經(jīng)延時一段時間后再進(jìn)行下一行點(diǎn)陣數(shù)據(jù)的顯示。需要注意的是，每次只能選通一行數(shù)據(jù)，即要通過不斷的逐行掃描來實(shí)現(xiàn)漢字或字符的顯示。
3顯示與控制的設(shè)計(jì)
在筆者設(shè)計(jì)的PC機(jī)控制多單片機(jī)顯示系統(tǒng)中，用PC機(jī)實(shí)現(xiàn)的主要功能包括單片機(jī)顯示子系統(tǒng)的選擇，顯示方式選擇（包括靜態(tài)、閃動、滾動、打字等），滾動方向選擇（包括上下滾動和左右滾動），動態(tài)顯示速度調(diào)節(jié)（即文字閃動頻率、滾動速度、打字顯示速度等），顯示內(nèi)容輸入及顯示預(yù)覽等。單片機(jī)一般通過 RS232／485串行接收PC機(jī)發(fā)出的顯示指采用定時器中斷方式進(jìn)行行掃描，每次中斷顯示一行，定時中斷時間為1．25ms，這樣整屏的刷新率為 50Hz，因而無閃爍感。
一臺觸摸屏，其工作極不穩(wěn)定，有時能正常點(diǎn)擊，有時卻無反應(yīng)。西門子6ES7322-1HH01-0AA0代理商
[故障分析處理]
針對這種現(xiàn)象，應(yīng)著重檢查各接線接口是否出現(xiàn)松動，串口及中斷號是否有沖今天人類的生活片刻也離不開機(jī)器。與機(jī)器的和平共處比任何時候都更顯重要。而要做到這一點(diǎn)，人與機(jī)器的交流必須通暢無阻。設(shè)計(jì)*精巧的人機(jī)界面裝置能夠讓人根本感覺不到是它賦予了人巨大的力量－此時人與機(jī)器的界線徹底消融，人與技術(shù)合為一體。以下是10種產(chǎn)品被專家們認(rèn)為是s世紀(jì)*偉大的人機(jī)界面裝置。
擴(kuò)音器

擴(kuò)音器的問世使得人們不僅在乘坐地鐵或去郊外遠(yuǎn)足時能夠欣賞自己喜愛的音樂和廣播節(jié)目，而且還能聆聽以電子手段保存下來的早已與世長辭的人的聲音以及大自然中根本不存在的種種奇妙聲音。在電影院里，擴(kuò)音器所營造的聲的世界將觀眾們帶入一個想象的世界。擴(kuò)音器亦是本世紀(jì)所有具有個性魅力的公眾人物與大眾溝通的重要工具。
擴(kuò)音器是1915年發(fā)明的，從那以后一代又一代的技術(shù)人員為它的完善做出了不懈的努力。今天，隨著錄音設(shè)備和存儲技術(shù)的飛速發(fā)展，用美國著*擴(kuò)音設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)Bose公司研究員威廉·R·舒特的話說，擴(kuò)音器“反而成為家庭音響系統(tǒng)中*薄弱的一環(huán)”。他說：每當(dāng)我在家中欣賞音樂的時候，根本沒有辦法做到想象自己是坐在音樂廳里。擴(kuò)音技術(shù)還做不到這一點(diǎn)，原因何在，尚不得而知。
按鍵式電話
按鍵式電話業(yè)務(wù)是美國電話電報(bào)公司在1963年11月正式開通的。幾乎所有初次接觸按鍵式電話的人都認(rèn)為它遠(yuǎn)勝于轉(zhuǎn)盤式電話。貝爾實(shí)驗(yàn)室的研究人員為使這種新產(chǎn)品為人們所接納，真可謂絞盡腦汁。他們實(shí)驗(yàn)了16種按鍵排列方式，交叉式的，圓盤式的，不一而足。他們還在電話機(jī)的大小、形狀、按鍵的間距、彈性甚至與手指尖接觸的部位的外形上作了大量的文章。
節(jié)省撥號時間只是按鍵式電話的設(shè)計(jì)初衷之一，實(shí)際上從一開始技術(shù)專家就抱著一個把新式電話機(jī)設(shè)計(jì)成一種遙控?cái)?shù)據(jù)輸入設(shè)備的目的。正是從這一設(shè)計(jì)思想出發(fā)，研究人員在1968年又在鍵盤上增加了“＊”鍵和“?！辨I。雖然研究人員的部分設(shè)計(jì)思想－如通過電話機(jī)來控制家用電器的開關(guān)－迄今尚未實(shí)現(xiàn)，但是按鍵式電話畢竟開創(chuàng)了語音數(shù)據(jù)通信的新時代。
方向盤
*初的汽車是用舵來控制駕駛的。舵不能說不好，但是它會把汽車行駛中產(chǎn)生的劇烈振動傳導(dǎo)給駕駛者，增加其控制方向的難度。當(dāng)發(fā)動機(jī)被改為安裝在車頭部位之后，由于重量的增加，駕駛員根本沒有辦法再用車舵來駕駛汽車了。方向盤這種新設(shè)計(jì)便應(yīng)運(yùn)而生，它在駕駛員與車輪之間引入的齒輪系統(tǒng)操作靈活，很好地隔絕了來自道路的劇烈振動。不僅如此，好的方向盤系統(tǒng)還能為駕駛者帶來一種與道路親密無間的感受。
但是*初設(shè)計(jì)方向盤的人沒有能夠預(yù)見到在汽車車速越來越快的今天，一旦發(fā)生車禍，方向盤卻成了造成駕駛員喪命的罪魁禍?zhǔn)?。五十年代，不帶方向盤的概念型汽車相繼問世，可是消費(fèi)者對這種汽車一點(diǎn)也不感興趣。畢竟，沒有方向盤的汽車根本就不成其為汽車。
磁卡
今天在許多場合我們都會用到磁卡，如在食堂就餐，在商場購物，乘公共汽車，打電話，進(jìn)入管制區(qū)域等等，不一而足。在西方，人們遺失了錢包之后，往往擔(dān)心的不是錢包里的現(xiàn)金，而是各種用途的磁卡。
70年代早期，帶有磁條的信用卡在美國問世，極大的提高了信用卡購物時的驗(yàn)證效率，一下子便受到零售商的青睞。美國的信用卡行業(yè)因此進(jìn)入一個高速增長期。有人問，目前陸陸續(xù)續(xù)問世的各種“智能卡”會不會取代磁卡呢？專家認(rèn)為暫時是不會的。他們指出，芯片型的智能卡只適用于某些特定的領(lǐng)域，與磁卡并不發(fā)生沖突，更何況取代磁卡的終端設(shè)備投放代價高昂，誰也不會愿意這么做的。西門子6ES7322-1HH01-0AA0代理商
交通指揮燈
實(shí)現(xiàn)動態(tài)顯示速度調(diào)節(jié)的方法通常是改變定時器的中斷時間，但是當(dāng)顯示速度很慢的時候，該方法容易使整屏的刷新率降低，從而使顯示內(nèi)容出現(xiàn)閃爍。因此，本設(shè)計(jì)采用一種“軟定時”方法，即在程序中命名一變量作為“軟定時器”，以用來設(shè)定兩次動態(tài)顯示的時間間隔。在對定時中斷調(diào)用計(jì)數(shù)時，如果調(diào)用次數(shù)達(dá)到設(shè)定值，則改變顯示內(nèi)容。為*保*能夠正常顯示，“軟定時器”的設(shè)定值必須大于整屏顯示周期。由于顯示屏每行顯示1．25ms，整屏顯示周期為20ms，考慮到余量的情況，可將軟定時器的設(shè)定值定在大于30ms。如此循環(huán)計(jì)數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)動態(tài)顯示?！败浂〞r器”的設(shè)定值可以通過上位機(jī)PC機(jī)來改變，這樣既可實(shí)現(xiàn) LED動態(tài)顯示的速度調(diào)節(jié)，又可保持顯示內(nèi)容的流暢和無閃爍感。
3．1單片機(jī)動態(tài)顯示控制
以上提到的靜態(tài)、閃動、滾動和打字等4種顯示方式，實(shí)際上是單片機(jī)定時中斷程序進(jìn)行行掃描處理的不同方法。下面將分別說明如何實(shí)現(xiàn)這4種顯示方式。
靜態(tài)顯示只需在定時中斷處理程序中從顯示緩沖區(qū)調(diào)入相應(yīng)的一行顯示數(shù)據(jù)，然后選中該行即可實(shí)現(xiàn)該行的顯示，如此循環(huán)，便可顯示整個內(nèi)容。閃動顯示與此類似，不同的是要間隔一個“軟定時器”的定時時間，在行掃描時，行移位寄存器的D端打入的全為0，可使得整屏不顯示，以確保黑屏?xí)r間與顯示時間相等，從而實(shí)現(xiàn)漢字或圖符的閃動顯示。 　　西門子6ES7322-1HH01-0AA0代理商
滾動顯示要求需要顯示的內(nèi)容每隔一定時間向指定方向（這里以從右向左為例）移動一列，這樣顯示屏可以顯示更多的內(nèi)容。為此，需要在下次移動顯示之前對顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容進(jìn)行更改，從而完成相應(yīng)點(diǎn)陣數(shù)據(jù)的移位操作。具體操作方法是：

設(shè)置一個顯示緩沖區(qū)（如圖2所示），該區(qū)應(yīng)包括兩部分：一部分用來保存當(dāng)前LED顯示屏上顯示的10個漢字點(diǎn)陣數(shù)據(jù)；另一部分為點(diǎn)陣數(shù)據(jù)預(yù)裝載區(qū)，用來保存即將進(jìn)入LED顯示屏的1個漢字的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)。滾動指針始終指向顯示屏的*右邊原點(diǎn)。當(dāng)滾動指針移動到需要顯示的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)存儲區(qū)的第1個漢字的首地址時，顯示緩沖區(qū)LED顯示區(qū)為空白，而預(yù)裝載區(qū)已保存了第1個待顯示漢字的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)。當(dāng)需要滾動顯示時，則可在接下來的掃描周期的每個行掃描中斷處理程序中，將對顯示緩沖區(qū)的相應(yīng)行點(diǎn)陣數(shù)據(jù)左移一位，同時更改顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容。（需要注意的是，要確保該操作能在1．25ms的中斷時間內(nèi)完成。這里89C52采用22MHz晶振，實(shí)驗(yàn)證明可以實(shí)現(xiàn)該操作）。這樣，在一個掃描周期后，整個漢字將左移一列，而顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容也同時更改。由于預(yù)裝載區(qū)保存了1個漢字點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，即16×16點(diǎn)陣，所以當(dāng)前顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容只能移動16列。當(dāng)下一個滾動到來時，滾動指針將移動到點(diǎn)陣數(shù)據(jù)存儲區(qū)的下一個漢字的首地址，并在預(yù)裝載區(qū)存入該漢字的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)。然后重復(fù)執(zhí)行上述操作便可實(shí)現(xiàn)滾動顯示。特殊字符或圖形的顯示與此類似，這里不再贅述。