德國(guó)制造: 現(xiàn)貨      聯(lián)   系   人： 夏依明《夏工》   
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高效工程組態(tài)成就高效自動(dòng)化
@LED顯示屏動(dòng)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(dòng)態(tài)顯示通常采用硬件掃描驅(qū)動(dòng)，這在一些需要特殊顯示的場(chǎng)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(lái)實(shí)現(xiàn)顯示屏靈活的動(dòng)態(tài)顯示和遠(yuǎn)程監(jiān)控的設(shè)計(jì)方法，同時(shí)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(dòng)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(dòng)態(tài)范圍廣，亮度高，壽命長(zhǎng)，工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)而成為眾多顯示媒體以及戶(hù)外作業(yè)顯示的理想選擇。同時(shí)也可廣泛應(yīng)用到軍事、車(chē)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(kù)。其顯示和動(dòng)態(tài)效果（主要是顯示內(nèi)容的滾動(dòng)）的實(shí)現(xiàn)主要依靠硬件掃描驅(qū)動(dòng)，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(huì)遇到一些特殊要求的動(dòng)態(tài)顯示，比如電梯運(yùn)行中指示箭頭的上下移動(dòng)、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(shí)一般的顯示系統(tǒng)就很難達(dá)到要求。另外，由于受到存儲(chǔ)器本身的局限，其特殊字符或圖案也往往難以顯示，同時(shí)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(duì)顯示內(nèi)容（包括漢字和特殊圖符）進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，從而實(shí)現(xiàn)諸如閃動(dòng)、滾動(dòng)、打字等多種動(dòng)態(tài)顯示效果。該方法同時(shí)還可以調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)顯示的速度，同時(shí)用戶(hù)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(shí)修改。另外，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的RS232／485 轉(zhuǎn)換模塊還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)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(gè)電路由單片機(jī)89C52、點(diǎn)陣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6264、列驅(qū)動(dòng)電路ULN2803、行驅(qū)動(dòng)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(gè)漢字，需要40個(gè)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(chǔ)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(shí)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(shí)，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(shí)并行輸出以選通該行。經(jīng)延時(shí)一段時(shí)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(guò)不斷的逐行掃描來(lái)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(dòng)、滾動(dòng)、打字等），滾動(dòng)方向選擇（包括上下滾動(dòng)和左右滾動(dòng)），動(dòng)態(tài)顯示速度調(diào)節(jié)（即文字閃動(dòng)頻率、滾動(dòng)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(guò) RS232／485串行接收PC機(jī)發(fā)出的顯示指采用定時(shí)器中斷方式進(jìn)行行掃描，每次中斷顯示一行，定時(shí)中斷時(shí)間為1．25ms，這樣整屏的刷新率為 50Hz，因而無(wú)閃爍感。
一臺(tái)觸摸屏，其工作極不穩(wěn)定，有時(shí)能正常點(diǎn)擊，有時(shí)卻無(wú)反應(yīng)。西門(mén)子6ES7322-1HH01-0AA0代理商
[故障分析處理]
針對(duì)這種現(xiàn)象，應(yīng)著重檢查各接線接口是否出現(xiàn)松動(dòng)，串口及中斷號(hào)是否有沖今天人類(lèi)的生活片刻也離不開(kāi)機(jī)器。與機(jī)器的和平共處比任何時(shí)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(wú)阻。設(shè)計(jì)*精巧的人機(jī)界面裝置能夠讓人根本感覺(jué)不到是它賦予了人巨大的力量－此時(shí)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(zhuān)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(wèn)世使得人們不僅在乘坐地鐵或去郊外遠(yuǎn)足時(shí)能夠欣賞自己喜愛(ài)的音樂(lè)和廣播節(jié)目，而且還能聆聽(tīng)以電子手段保存下來(lái)的早已與世長(zhǎng)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(yíng)造的聲的世界將觀眾們帶入一個(gè)想象的世界。擴(kuò)音器亦是本世紀(jì)所有具有個(gè)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(chǔ)技術(shù)的飛速發(fā)展，用美國(guó)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(shuō)，擴(kuò)音器“反而成為家庭音響系統(tǒng)中*薄弱的一環(huán)”。他說(shuō)：每當(dāng)我在家中欣賞音樂(lè)的時(shí)候，根本沒(méi)有辦法做到想象自己是坐在音樂(lè)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(guó)電話電報(bào)公司在1963年11月正式開(kāi)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(pán)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(pán)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(hào)時(shí)間只是按鍵式電話的設(shè)計(jì)初衷之一，實(shí)際上從一開(kāi)始技術(shù)專(zhuān)家就抱著一個(gè)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(pán)上增加了“＊”鍵和“＃”鍵。雖然研究人員的部分設(shè)計(jì)思想－如通過(guò)電話機(jī)來(lái)控制家用電器的開(kāi)關(guān)－迄今尚未實(shí)現(xiàn)，但是按鍵式電話畢竟開(kāi)創(chuàng)了語(yǔ)音數(shù)據(jù)通信的新時(shí)代。
方向盤(pán)
*初的汽車(chē)是用舵來(lái)控制駕駛的。舵不能說(shuō)不好，但是它會(huì)把汽車(chē)行駛中產(chǎn)生的劇烈振動(dòng)傳導(dǎo)給駕駛者，增加其控制方向的難度。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)被改為安裝在車(chē)頭部位之后，由于重量的增加，駕駛員根本沒(méi)有辦法再用車(chē)舵來(lái)駕駛汽車(chē)了。方向盤(pán)這種新設(shè)計(jì)便應(yīng)運(yùn)而生，它在駕駛員與車(chē)輪之間引入的齒輪系統(tǒng)操作靈活，很好地隔絕了來(lái)自道路的劇烈振動(dòng)。不僅如此，好的方向盤(pán)系統(tǒng)還能為駕駛者帶來(lái)一種與道路親密無(wú)間的感受。
但是*初設(shè)計(jì)方向盤(pán)的人沒(méi)有能夠預(yù)見(jiàn)到在汽車(chē)車(chē)速越來(lái)越快的今天，一旦發(fā)生車(chē)禍，方向盤(pán)卻成了造成駕駛員喪命的罪魁禍?zhǔn)?。五十年代，不帶方向盤(pán)的概念型汽車(chē)相繼問(wèn)世，可是消費(fèi)者對(duì)這種汽車(chē)一點(diǎn)也不感興趣。畢竟，沒(méi)有方向盤(pán)的汽車(chē)根本就不成其為汽車(chē)。
磁卡
今天在許多場(chǎng)合我們都會(huì)用到磁卡，如在食堂就餐，在商場(chǎng)購(gòu)物，乘公共汽車(chē)，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(qián)包之后，往往擔(dān)心的不是錢(qián)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(guó)問(wèn)世，極大的提高了信用卡購(gòu)物時(shí)的驗(yàn)證效率，一下子便受到零售商的青睞。美國(guó)的信用卡行業(yè)因此進(jìn)入一個(gè)高速增長(zhǎng)期。有人問(wèn)，目前陸陸續(xù)續(xù)問(wèn)世的各種“智能卡”會(huì)不會(huì)取代磁卡呢？專(zhuān)家認(rèn)為暫時(shí)是不會(huì)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(jià)高昂，誰(shuí)也不會(huì)愿意這么做的。西門(mén)子6ES7322-1HH01-0AA0代理商
交通指揮燈
實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示速度調(diào)節(jié)的方法通常是改變定時(shí)器的中斷時(shí)間，但是當(dāng)顯示速度很慢的時(shí)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(shí)”方法，即在程序中命名一變量作為“軟定時(shí)器”，以用來(lái)設(shè)定兩次動(dòng)態(tài)顯示的時(shí)間間隔。在對(duì)定時(shí)中斷調(diào)用計(jì)數(shù)時(shí)，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(shí)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(shí)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(dòng)態(tài)顯示?！败浂〞r(shí)器”的設(shè)定值可以通過(guò)上位機(jī)PC機(jī)來(lái)改變，這樣既可實(shí)現(xiàn) LED動(dòng)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(wú)閃爍感。
3．1單片機(jī)動(dòng)態(tài)顯示控制
以上提到的靜態(tài)、閃動(dòng)、滾動(dòng)和打字等4種顯示方式，實(shí)際上是單片機(jī)定時(shí)中斷程序進(jìn)行行掃描處理的不同方法。下面將分別說(shuō)明如何實(shí)現(xiàn)這4種顯示方式。
靜態(tài)顯示只需在定時(shí)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(gè)內(nèi)容。閃動(dòng)顯示與此類(lèi)似，不同的是要間隔一個(gè)“軟定時(shí)器”的定時(shí)時(shí)間，在行掃描時(shí)，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(shí)間相等，從而實(shí)現(xiàn)漢字或圖符的閃動(dòng)顯示。 　　西門(mén)子6ES7322-1HH01-0AA0代理商
滾動(dòng)顯示要求需要顯示的內(nèi)容每隔一定時(shí)間向指定方向（這里以從右向左為例）移動(dòng)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(dòng)顯示之前對(duì)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(gè)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(lái)保存當(dāng)前LED顯示屏上顯示的10個(gè)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(lái)保存即將進(jìn)入LED顯示屏的1個(gè)漢字的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)。滾動(dòng)指針始終指向顯示屏的*右邊原點(diǎn)。當(dāng)滾動(dòng)指針移動(dòng)到需要顯示的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的第1個(gè)漢字的首地址時(shí)，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(gè)待顯示漢字的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)。當(dāng)需要滾動(dòng)顯示時(shí)，則可在接下來(lái)的掃描周期的每個(gè)行掃描中斷處理程序中，將對(duì)顯示緩沖區(qū)的相應(yīng)行點(diǎn)陣數(shù)據(jù)左移一位，同時(shí)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(shí)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(gè)掃描周期后，整個(gè)漢字將左移一列，而顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容也同時(shí)更改。由于預(yù)裝載區(qū)保存了1個(gè)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(dòng)16列。當(dāng)下一個(gè)滾動(dòng)到來(lái)時(shí)，滾動(dòng)指針將移動(dòng)到點(diǎn)陣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的下一個(gè)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(dòng)顯示。特殊字符或圖形的顯示與此類(lèi)似，這里不再贅述。