点阵16-16显示汉字

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摘

要

LED 显示器由于其价格低廉,体积小,功耗低,可靠性好得到广泛使用, LED 点阵显示电子广告牌随处可见.现在市场上各类基于LED 的显示屏较多, 但大部分产品为单一模式的LED 显示屏,其在显示内容的更换及显示屏的重组等方面都存在不便之处.随着信息化社会的迅速发展,LED 显示屏正在向显示内容丰富,信息更改方便等方面发展.本系统基于单片机(AT89C51)控制显示汉字采用16×16 LED 点阵. 关键词: 关键词:LED 点阵;汉字; 信息;单片机

目

录

1 课题描述.................................................................................................1 2 设计过程.................................................................................................2 2.1 硬件电路设计...............................................................................2 2.12 硬件电路组成.......................................................................2 2.14 汉字显示原理及字库代码获取方法...................................3 2.2 程序设计.. (5)

2.21 程序流程图..........................................................................5 2.22 程序清单...............................................................................6 3 测试.........................................................................................................9 4总结....................................................................................................10

参考文献................................................................................................... 11

1 课题描述

目前,国内的LED 点阵显示屏大部分是单显示型,其显示的内容相对较少, 显示花样较单一.一

般在产品出厂时,显示内容就已写入显示屏控制系统中的EPROM 芯片内,当需要更换显示内容时就非常困难,这样使该类型的显示屏使用范围受到了限制.国内的另一种LED 显示屏——可编程序型LED 显示屏,虽然增加了显示屏系统的编程能力,显示内容和显示花样都有所增加,

但也存在着更换显示内容不便的缺点.随着社会经济的迅速发展,如今的广告牌都存在着显示

内容丰富,信息量大,信息更换速度快等特点.因此传统的LED 显示屏控制系统已经越来越不

能满足现代广告宣传业的需要. 而利用PC 机通信技术控制LED 显示屏,则具有显示内容丰富,信息更换灵活等优点. 本课题基于单片机(A T89C51)控制汉字显示采用16×16 LED 点阵. 开发工具:DICE-51 仿真开发系统,Proteus 仿真软件.

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2 设计过程

设计过程主要分为:硬件电路设计,程序设计

2.1 硬件电路设计2.12 硬件电路组成

本系统以AT89C51 单片机为核心芯片的电路来实现, 主要由AT89C51 芯片, 时钟电路,复位电路,列扫描驱动电路(74HC154),16×16 LED 点阵5 部分组成,如图1 所示.使用8×8 点阵构建16×16 点阵,构造方法如图 2.

图1

图2

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2.13 基本电路工作原理

AT89C51 是一种带4 kB 闪烁可编程可擦除只读存储器(Falsh Programmable and Erasable Read OnlyMemory,FPEROM)的低电压,高性能CMOS 型8 位微处理器,俗称单片机.该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51 指令集和输出管脚相兼容. 由于将多功能8 位CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中, 能够进行 1 000 次写/擦循环, 数据保留时间为10 年. 他是一种高效微控制器,为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价

廉的方案.因此,在智能化电子设计与制作过程中经常用到AT89C51 芯片. 时钟电路由

AT89C51 的18,19 脚的时钟端(XTALl 及XTAL2)以及12 MHz 晶振X1,电容C2,C3 组成,采用片内振荡方式. 复位电路采用简易的上电复位电路,主要由电阻R1,R2,电容C1,开关K1

组成,分别接至AT89C51 的RST 复位输入端. LED 点阵显示屏采用16×16 共256 个象素的点阵.我们把行列总线接在单片机的IO 口,然后把上面分析到的扫描代码送人总线,就可以得到显示的汉字了.但是若将LED 点阵的行列端口全部直接接入89S51 单片机,则需要使用32 条IO 口,这样会造成IO 资源的耗尽,系统也再无扩充的余地.因此,我们在实际应用中只是将LED 点阵的16 条行线直接接在P2 口和P3 口, 至于列选扫描信号则是由4-16 线译码器74HC154 来选择控制, 这样一来列选控制只使用了单片机的4 个IO 口,节约了很多IO 资源,为单片机系统扩充使用功能提供了条件. 汉字扫描显示的基本过程是这样的:通电后由于电阻R1,电容C1 的作用, 使单片机的RST 复位脚电平先高后低,从而达到复位;之后,在

C2,C3,X1 以及单片机内部时钟电路的作用下,单片机89C51 按照设定的程序在P2 和P3 接口输出与内部汉字对应的代码电平送至LED 点阵的行选线(高电平驱动),同时在

P1.1,P1.2,P1.3,P1.4 接口输出列选扫描信号(低电平驱动),从而选中相应的象素LCD 发光,并利用人眼的视觉暂留特性合成整个汉字的显示.

2.14 汉字显示原理及字库代码获取方法

我们以UCDOS 中文宋体字库为例,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象素,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 象素范围内的任何图形.如查用8 位的AT89C51 单片机控制,由于单片机的总线为8 位,一个字需要拆分为2 个部分. 为了弄清楚汉字的点阵组成规律,首先通过列扫描方法获取汉字的代码. 汉字可拆分为上部和下部,上部由8×16 点阵组成,下部也由8×16 点阵组成. 本例通过列扫描方法首先显示左上角的第一列的上半部分,即第0 列的P2.0～

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P2.7 口,方向为P2.0 到P2.7,显示汉字"大"时,P2.5 点亮,由上往下排列, 为:P2.0 灭,P2.1 灭,P2.2 灭P2.3 灭,P2.4 灭,P2.5 亮,P2.6 灭,P2.7 灭. 即二进制00000100,转换为十六进制为04h.上半部第一列完成后,继续扫描下半部的第一列,为了接线的方便,我们仍设计成由上往下扫描,即从P3.7 向P3.0 方向扫描,这一列全部为不亮,即为00000000,十六进制则为00h.依照这个方法转向第二列, 第三列, …, 直至第十六列的扫描, 一共扫描32 个8 位, 可以得出汉字"大"的扫描代码,由这个原理可以看出,无论显示何种字体或图像,都可以用这个方法来分析出他的扫描代码从而显示在屏幕上. 上述方法虽然能够让我们弄清楚汉字点阵代码的获取过程,但是依靠人工方法获取汉字代码是一件非常繁琐的事情.为此,我们经常采用字

库软件查找字符代码,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程序中即可,如图 3 所示.

图2 可见,汉字点阵显示一般有点扫描,行扫描和列扫描 3 种.为了符合视觉暂留要求,点扫描方法的扫描频率必须大于16×64=1 024 Hz,周期小于1 ms 即可. 行扫描和列扫描方法的扫描

频率必须大于16×8=128 Hz, 周期小于7.8 ms 即可,但是一次驱动一列或一行(8 颗LED)时需外加驱动电路提高电流,否则LED 亮度会不足.

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2.2 程序设计2.21 程序流程图

软件程序主要由开始,初始化,主程序,字库组成.其中主程序和子程序的流程图如图 4 和图 5

所示

图3 主程序流程图

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图表4 子程序流程图

2.22 程序清单