基于单片机的点阵LED显示系统的设计

所谓的字模平移其实质就是相邻的两屏显示内容在位置 上平行移动了一列， 而原先处于显示边缘的显示内容（ 第一列
技 或最后一列） 则被移出显示屏。从图 ２ 可以看出， 只需控制读取
字模的地址指针， 在完成一屏的显示后， 将地址指针后移一列，
术 在 点 阵屏 上 显 示的 便 是 第一 个 字 的后 １５ 列 和 第二 个 字 的第 一
是一种成本低廉的汉字显示方案。
关键词：点阵 ＬＥＤ；显示系统；单片机
中 图 分 类 号 ： Ｔ Ｐ ２７３＋．５
文献标识码：Ｂ
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｍａｔｒｉｘ ＬＥＤ ｄｉｓｐｌａｙ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ５１ ｓｅｒｉｅｓ ＭＣＵ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｄｉｓｐｌａｙ ｔｈｅ ｃｈｉｎｅｓｅ ｉｎ
列， 这样在视觉上就实现了显示内容向左平移了一列。据此原
创 理稍加修改就可以实现任意形式的平移。
为了保证显示内容不出现闪烁， 还需要进行屏幕的刷新，
新 每次刷屏操作所显示的内容是相同的。因此可以预先保存好本
屏显示字模的首地址， 当完成一次刷屏操作后， 恢复显示字模 的首地址， 重复字模按列输出操作即可。
图 ２ 字模存储格式
４ 结论
文章给出的示例电路只能完成汉字的左右平移和对角线 移动， 对此电路的字模输出部分稍加修改就可以完成汉字任意 形 式的 显 示 （ 如上 下 平 移、左 右 平 移和 对 角 线移 动 等 ） 。在该 系 统的基础上添加通讯模块， 就 可 以实 现 ＰＣ 机 远程 控 制 显示 内 容。目前， 作者已经在此原理基础上开发出实用的低成本大屏 幕汉字显示系统。
《 Ｐ ＬＣ 技术应用 ２００ 例》
邮局订阅号： ８２－９４６ ３６０ 元 ／ 年 － ８５ －
单片机开发与应用
中 文 核 心 期 刊《 微 计 算 机 信 息 》（ 嵌 入 式 与 Ｓ ＯＣ ）２００７ 年 第 ２３ 卷 第 ２－２ 期
直接 从 ＵＣＤＯＳ 字库 中 提 取的 字 模 是以 行 字 模， 而 在 有 些 显示模式下需要汉字的列字模， 要得到汉字所对应的列字模必 须通过编程对读取的行字模加以变换。
３ 汉字显示的控制
通常字模的移动主要包括按行平移， 按列平移和按对角线 移动三种， 其他的移动形式都可以在这三种运动的基础上改造 而成。下面以按列向左平移为例介绍字模移动的控制思想。
由于点阵屏只能按列进行动态显示， 且每次只能显示一 列， 同时为了保证所显示的内容不出现闪烁， 还需要对屏幕显 示的内容进行多次刷新， 因此字模显示的控制可以分为移动和 刷新的控制。
作者简 介：张 明 波 ， 男， １９７２ 年 生 ， 北 京科 技 大 学硕 士 研 究生 ， 讲 师 ， 主 要 研 究 方 向 为 控 制 理 论 及 控 制 工 程 ，Ｅ＿ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇ．ｍｉｎｇ－ ｂｏ＠１６３．ｃｏｍ。 Ｂｉｏｇｒ ａｐｈｙ：Ｚｈａｎｇ Ｍｉｎｇｂｏ，Ｍａｌｅ，Ｂｏｒｎ ｉｎ １９７２，Ｐｏｓｔｇｒａｄｕａｔｅ ｏｆ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌｅｃｔｕｒｅ，Ｅｎｇａｇｅｄ ｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ． （１０００２４ 北京科技大学）张明波 通 讯 地 址：（１０００２４ 北 京 市 北 京 科 技 大 学 （ 管 庄 校 区 ） 信 息 系 自 动化教研室）张明波
技
汉字 ＬＥＤ 显示系统现在广泛应用在银行、交通等和人们密 切相关的日常生活中， 在信息发布、广告中应用最为广泛。本文 提供了一种成本低廉的汉字点阵 ＬＥＤ 显示方案， 该方案采用常 用的 ５１ 系列 ＣＰＵ 和可以级联扩展的显示电路， 可适用于大多 数的需要汉字显示的场合。
１ 系统的硬件结构
１．扫 描 电 路 的 设 计 图 １ 给出的是可以显示一个 １６×１６ 汉字的示例电路。系统 由 ＣＰＵ、数 据 存 储 电 路 （ 图 中 未 绘 出 ） 、数 据 锁 存 器 和 扫 描 电 路 构 成。由 于 使 用的 １６×１６ 点 阵 的汉 字 ， 而 ５１ 系列 为 ８ 位 机 ， 每 次 只 能处 理 ８ 位 二进 制 数 ， 因此 利 用 两片 ７４ＬＳ３７３ 输 出 字 模 的 两部分并加以锁存， 以保证汉字显示的完整。扫描电路利用的 是 移 位 寄 存 器 ７４ＬＳ２９９， 通 过 ＣＰＵ 发 出 的 移 位 控 制 信 号 ， 驱 动 ７４ＬＳ２９９ 形成扫描脉冲， 这种模块化的扫描电路设计非常简单， 并且通过简单的级联就可以形成多个汉字的扫描电路， 可以大 大 降低 电 路 板的 制 作 成本 。由 于 ７４ＬＳ２９９ 是双 向 移 位寄 存 器 ， 因此 通 过 简 单 地 改 变 ＣＰＵ 的 控 制 信 号 ， 就 可 以 在 不 更 改 任 何 硬件电路的情况下， 实现汉字的左移和右移。 ２．存 储 装 置 的 选 择 存储设备可以 选 择 ＥＥＰＲＯＭ 或 ＦＬＡＳＨ， 这 样 通过 ＰＣ 机 将 所需的字模下载到显示控制系统 后 ， 就 可以 将 系 统和 ＰＣ 机 断 开。由于 ＥＥＰＲＯＭ 和 ＦＬＡＳＨ 的非易失性， 即使系统临时 断 电， 也 不 需 要 重 新 传 送 字 模 数 据 。在 使 用 上 非 常 方 便 。如 果 采 用 的 １６×１６ 的点 阵 ， 存储 一 个 字需 要 ３２ 个 字 节 ， 一 片 ６４Ｋ 的 存 储 器 可以 存 储 的字 可 以 多达 ２０４８ 个 ， 如 此的 存 储 容量 对 于 大 部 分 的应用场合而言是绰绰有余了。
（收 稿 日 期：２００６．１２．１７）（修 稿 日 期：２００７．１．１５）
（上接第 ３８ 页） 通信过程中的各种情况。
ＩＮＴ１ 外部中断是由 ８２７９ 引起的中断， 当 ８２７９ 的 ＦＩＦＯ 寄 存 器 不 为 空 的 时 候 ， 就 向 ＣＰＵ 发 出 中 断 申 请 ， ＣＰＵ 进 入 中 断 后 ， 首 先 读 ８２７９ 的 状 态 寄 存 器 ， 如 果 发 生 错 误 ， 就 进 入 键 盘 出 错处理程序。否则， 进入键盘处理程序。在键盘处理程序中， 从 ＦＩＦＯ 寄存器中读出键值， 根据键值的不同， 进行相应的处理。
从行字模的存储结构可以看出， 如果按照行的顺序将第 １ 行至第 ８ 行的第一位读出， 就可以组成列字模的第一个字节； 第 ９ 行 至 第 １６ 行 的 第 一 位 则 可 以 组 成 列 字 模 的 第 二 个 字 节 ； 第 １ 行至第 ８ 行的第二位读可以组成列字模的第三个字 节， ．．．．．．依此类推， 即可将行字模转换为列字模。
您的论文得到两院院士关注 文章编号：１００８－ ０５７０（２００７）０２－ ２－ ００８５－ ０２
单片机开发与应用
基于单片机的点阵 ＬＥＤ 显示系统的设计
Ｄｅ ｓ ｉｇ ｎ ｏ ｆ ｍ ａ ｔｒｉｘ ＬＥＤ ｄ ｉｓ ｐ ｌａ ｙ ｓ ｙｓ ｔｅ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＭＣＵ
（北京科技大学）张 明 波
本文作者创新点在于提出了以成本较低的单片机控制系 统为核心的大屏幕汉字显示系统， 该系统可以实现汉字平行移 动、垂直 移 动 和对 角 线 移动 ， 系 统 采用 了 模 块化 设 计 ， 可以 通 过 简单的级联地对系统的显示模块和扫描模块进行扩展。 参考文献： ［１］诸昌钤．Ｌ ＥＤ 显示屏系统原理及工程技术． 成都：电子科技大 学出版社，２０００． ［２］胡汉才．单片机原理及其接口技术． 北京：清华大学出版社， １９９６． ［３］宋晖，高小明．基于 ＡＶＲ 的 ＬＥＤ 数字大屏幕的设计与实现［Ｊ］． 微计算机信息，２００６，４－ ２：７１－ ７２．
２ 汉字字模的生成
由于需要显示的内容千差万别， 如果完全依靠用户自己构
张明波：硕士研究生 讲师
建汉字字模， 将是一件非常艰巨甚至是不可能的工作。并且在 汉 字 的 显 示 过 程 中 ， 又 经 常 需 要 实 现 汉 字 的 水 平 移 动 、垂 直 移 动 或 对 角 线 移 动 。如 果 完 全 依 靠 单 片 机 完 成 字 模 的 创 建 和 显 示 控制， 则由于单片机的运算能力有限， 基本上无法实现汉字的 实时显示。为此可以利用 ＰＣ 机的强大运算功能， 预先生成显示 汉字的所需的字模。
ＺＨＡＮＧ ＭＩＮＧＢＯ
摘要：本 文 介 绍 了 一 种 基 于 单 片 机 的 点 阵 ＬＥＤ 汉 字 显 示 系 统 。 该 系 统 利 用 低 成 本 的 单 片 机 系 统 实 现 汉 字 的 固 定 显 示 、水 平
移 动 、垂 直 移 动 和 对 角 线 移 动 。 显 示 模 块 采 用 模 块 化 设 计 ， 在 负 载 范 围 内 ， 只 需 通 过 简 单 的 级 联 就 可 以 对 显 示 屏 进 行 扩 展 ，
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｏｒｍｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｓｔａｔｉｃ，ｐａｒｒａｌｌｅｌ ｓｈｉｆｔ，ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｈｉｆｔ ａｎｄ ｄｉａｇｏｎａｌ ｍｏｖｅ．Ｔｈｅ ｄｉｓｐ ｃａｎ ｂｅ ｃａｓｃａｄｅｄ ｔｏ
ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｎｅｅｄ．Ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓ ｌｏｗ－ ｃｏｓｔ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ． Ｋｅｙｗｏｒ ｄ：Ｍａｔｒ ｉｘ ＬＥＤ，Ｄｉｓｐｌａｙ ｓｙｔｅｍ，ＭＣＵ
术 创 新
图 １ 汉字点阵 ＬＥＤ 显示系统示例 １．行 字 模 的 生 成 通 常 可 以 利 用 ＵＣＤＯＳ 的 汉 字 库 （ 如 ＨＺＫ１６、ＨＺＫ２４ 等 ） 构 造需要显 示 的 字模 。在 ＵＣＤＯＳ 汉 字库 中 汉 字均 以 行 字模 的 形 式存储， 只要确定了汉字在字库中的位置和字模的长度， 就可 以 将 需 要 的 汉 字 的 行 字 模 读 出 。汉 字 在 字 库 中 的 位 置 可 以 通 过 汉 字 的 机 内 码 根 据 如 下 公 式 加 以 确 定 ： Ｏｆｆｓｅｔ＝（９４×ｍ＿Ｈ＋ｍ＿Ｌ）× ３２， 其 中 ｍ＿Ｈ 代 表以 １６ 进 制 表 示 的 汉 字 机 内 码 的 高 ８ 位 ， 而 ｍ＿Ｌ 则代表机内码的低 ８ 位。而字模的长度则是由显示所用的 点 阵 决 定 的 ， 以 常 用 的 １６×１６ 点 阵 字 模 为 例 ， 一 个 汉 字 字 模 需 要 １６×１６ ／８＝３２ 个字节。因此从字模的开始依次读取 ３２ 个字节 就可以得到该汉字 １６×１６ 的字模（ 行字模） 。 ２．列 字 模 的 生 成