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摘要：由于普通LED点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PC机和 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PC机上进行预览。 关键词：LED；动态显示；远程控制；显示预览 1引言 LED 点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LED点阵显示系统自带字库。其显示和动态效果（主要是显示内容的滚动）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PC机和 单片机 控制的LED显示系统通讯方法。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PC机上进行显示效果的预览，显示内容亦可以即时修改。另外，通过标准的RS232／485 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（PC机）与 单片机 显示控制部分的接口为标准RS232通讯方式。若需实现远程监控，只需增加RS232／485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LED显示屏控制电路如图1所示。整个电路由 单片机 89C52、点阵数据存储器6264、列驱动电路ULN2803、行驱动电路TIP122、移位寄存器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8×8 LED点阵模块，可组成16×160的矩形点阵。由于AT89C52仅有8k存储空间，而显示的内容由PC机控制，因此不可能预先把需要显示的内容做成点阵存在 单片机 中，而只能由PC机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P1．2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P1．3为1，即置行移位寄存器的D为高电平，STR使能（所有4094的OE 引脚接＋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PC机控制多 单片机 显示系统中，用PC机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 RS232／485串行接收PC机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1．25ms，这样整屏的刷新率为 50Hz，因而无闪烁感。 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1．25ms，整屏显示周期为20ms，考虑到余量的情况，可将软定时器的设定值定在大于30ms。如此循环计数，即可实现动态显示。“软定时器”的设定值可以通过上位机PC机来改变，这样既可实现 LED动态显示的速度调节，又可保持显示内容的流畅和无闪烁感。 3．1 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LED显示屏上显示的10个汉字点阵数据；另一部分为点阵数据预装载区，用来保存即将进入LED显示屏的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LED显示区为空白，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1．25ms的中断时间内完成。这里89C52采用22MHz晶振，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，即16×16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LED显示屏对应的显示缓冲区全部清零，即 LED显示空白，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。 3．2 PC机控制程序 a．通讯功能的实现 在Windows环境下，实现PC与 单片机 的通讯可利用Windows的通讯API函数或者利用VC＋＋（或其它语言）的标准通讯函数＿inp、＿outp来实现。但上述两种方法比较繁琐，而采用ActiveX控件MSComm32来实现则非常方便。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，PC要与多个 单片机 89C51系统进行主从式通讯，为了区分各 单片机 系统，可以使89C51采用串口工作方式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MSCOMM控件来实现PC机和 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PC机与多 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“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UCDOS下的字库文件HZK16。关于这 方面的 介绍较多，文献〔2〕给出了较为具体的在VC下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BMP文件，然后用一些取模软件（如字模提取v2．1）来获得。为了显示方便，点阵数据的格式应为n×（16×8），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LED的显示效果，笔者在PC机的控制界面上设计了LED显示屏的模拟显示，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，因而十分方便简捷。 为此，可先在界面上描绘出虚拟的LED显示屏，由于实际的显示屏为160×16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VC 提供的位图拷贝函数BitBlt将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BitBlt函数调用到显示位置。然后在类CLEDDlg的 OnTimer函数中调用该函数，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， 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。 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i0口，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89c51 单片机 ， 一共使用32条io口，这样造成了io资源的耗尽，系统也再无扩充的余地。 实际应用中我们使用4-16线译码器74ls154来完成列方向的显示。 而行方向16条线则接在 p0口和p2口。 
一·基于MSP430 单片机的电源监控管理系统（单片机论文）引言大功率直流开关电源由PFC 和DC-DC 变换器组成，为了提高可靠性，并能够对其进行脱机或远程监控管理，在开关电源模块内设置监控管理系统。该系统对电源故障类进行监控，对电源输出的电压电流进行自动设定和调节，通过串行通信接口，与远程中心监控站进行远程监控和管理，这一功能在通信系统基站供电系统中尤为重要。本文提出了一种基于MSP430单片机的电源监控管理系统的设计和实现。1 系统结构和硬件电路设计系统的整体设计结构如图1所示。本系统采用的核心芯片为TI公司推出16位系列单片机MSP430。MSP430具有集成度高，外围设备丰富，超低功耗等优点。单片集成了多通道12bit的A/D转换、片内精密比较器、多个具有PWM功能的定时器、片内USART、看门狗定时器、片内数控振荡器（DCO）、大量的I/O端口以及大容量的片内存储器，采用串行在线编程方法，单片可以满足绝大多数的应用需要。 MSP430的这种高集成度使应用人员不必在接口、外接I/O及存储器上花太多的精力，而可以方便的设计真正意义上的单片系统，在许多领域得到了广泛的应用。下面介绍该系统可以实现的功能和基于MSP430F149的电控系统的设计。1 系统功能：a．开机控制。上电后，单片机开始工作，按下电源键，点亮指示灯后，将电网220V接入PFC，开关电源启动工作，然后接于负载。b．电压设定和调节。用单片机A/D口采集开关电源的输出电压值，并显示于液晶屏上，通过单片机控制数字电位计调节输出电压值，实现自动调节；或者通过键盘的左右键选出电压调节页面，用上下键进行手动调节；也可以通过通信接口实现远程调节。c．电流调节。多台开关电源并联使用时，要求各台电源的负载电压相等。单片机A/D口采集转换成电压值的负载电流值，通过通信口得到各台电流值，取电流平均值，控制数字电位计调节输出电压，使输出负载电流达到平均值；或者通过键盘的左右键选出电流调节页面，用上下键进行手动调节。d．故障报警。单片机通过光电耦合器检测到各项输入输出故障时，扬声器产生蜂鸣，相应的报警灯闪烁，并在液晶屏上显示故障类型及处理方法。e．监测。单片机A/D口对电网电压，输出电压，输出电流进行采集测量，当出现超限时进行报警。f．通信。包括单片机与各台开关电源间的通信和单片机与中心监控站的通信。2 电压调节电路电压调节电路由单片机、数字电位计X9313和可调分流基准芯片TL431组成，其电路原理图如图2所示。Xicor9313是固态非易失性电位器，可用作数字控制的微调电位器。TL431是TI生产的一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源，它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从VREF（5V）到36V范围内的任何值。工作时，单片机的一个IO控制INC计数输入脚，为其提供计数脉冲，此输入端为下降沿触发。另一个IO控制U/D升降输入端，当U/D为高电平时，X9313内部计数器进行加法计数，VW端的输出电压上升，由于VW接地，使VH端电压降低，而TL431的REF输出端电压为恒定的5V，从而使Vcc处输出电压升高；同理当U/D为低电平时，Vcc处输出电压降低，这样就实现了电压输出调节。3 模拟数据采集MSP430F149内嵌入一个高精度的，具有采样与保持功能的12位ADC转换模块，内部提供各种采样与保持时钟源。MSP430有8个外部输入通道可选， 最高采样速度可达200KHZ，并且还内置温度传感器，可以测量芯片内的温度，如果测量温度高于或低于预设的温度是，可以通过外接部件显示告警信息，同时具有6种可编程选择的内部参考电压。该转换模块为一些需要模拟量采集的场合提供了便利。我们选择的参考电压是0～5V，这样MSP430F149的AD分辨率就是5/4096 = 61V左右。由于输入的模拟电压量较高，不能直接与单片机的ADC采样端口相连，因此用串联一个滑动变阻器的方法进行了降压处理，成功解决了上述问题。4 人机对话设计系统的人机操作界面由液晶显示屏、指示灯和键盘组成。液晶选用的是基于T6963C 的液晶模块YM12864。键盘采用的是3×3 的阵列接法，系统采用了图形用户界面，操作简单易行，显示实用美观。工作时，液晶屏可以实时显示采集到的电网电压、输出电压、输出电流及各种报警信息，操作相应键盘可以进行显示页面的切换，对输出电压，输出电流进行自动、手动及远程控制调节。当有报警信息产生时，相应得指示灯会闪烁警示，同时与单片机连接的扬声器会产生报警蜂鸣声，以提醒操作人员做出相应的处理。2 系统软件设计430 支持汇编语言和C 语言两种语言编程，因此可以在一个工程文件中同时用两种语言，使用汇编语言，便于在调试时寻找逻辑和指令的联系及地址的定位正确与否。使用C 语言进行编程大大减少了工作量，编好后的程序可读性好，易于修改和维护。开发工具使用IARSystems 公司的IAR Embedded Workbench，它集成了编辑、编译、链接、下载与在线调试（Debug）等多种功能，使用方便，并具备高效的C 语言编译能力。考虑到软件开发效率及可维护性，系统软件设计遵循模块化的编程思想，将系统功能划分为几个相对独立的功能模块。它们包括：液晶显示模块、AD 转换模块、按键监测响应模块、报警监测响应模块、电压电流调节模块、数据处理模块、通信模块。每个模块都要进行独立的测试，最后结合到一起。整个系统的软件流程图如图3 所示。按键监测模块是其中的重要组成部分，它控制着AD转换的启动，显示页面的切换，及电压电流的自动调节，手动调节，远程调节的启动和切换。报警监测模块对开关电源的保护起着至关重要的作用，它实时的监测着开关电源是否出现故障，当发生输入电压过压，输入电压欠压，PFC故障时应切断总电源，当发生输出电压过压，输出电压欠压，模块过热，及IPM保护故障时应关断DC-DC变换器。在对各模块进行整合时，要注意各中断之间的冲突。由于在MSP430 的中断优先级中，ADC12 采样转换中断优先级高于TIMERA 中断，因此当在响应TIMERA 中断的过程中会执行ADC12 采样转换中断，或者TIMERA 的中断响应被迫延迟，这样就会影响在TIMERA中断中执行的报警监测响应程序，不能达到对开关电源故障类的实时检测。在本系统中，利用按键控制ADC12 采样转换中断的启动和关闭，从而解决中断冲突。3 结论本文在基于MSP430F149电源监控管理系统的设计和实现的基础上对MSP430的系统设计做了讨论，提出并解决了在设计中出现的问题。本文作者的创新点:利用MSP430的系统结构简单，外围电路少，效率高的特点，设计实现了简洁直观、使用方便、操作全程汉字提示、监控能力强、运行稳定、安全可靠的电源监控管理系统，大大降低了成本，取得了相当可观的经济效益，满足实际需求。二·C语言论文：嵌入式以门槛高，入门难的方式拦截了无数的学者。然而单片机作为嵌入式的入门课，如何以一种正确的方法学习单片机将关系到是否能学习好嵌入式。纵所周知，学习嵌入式先玩ptotel，再做单片机。Protel简单的来说就是一个做PCB板的纯英文的软件。学习ptotel前必需具备一定的电路基础和英语能力，电路基础我想大部分同学都是有的，而英语这一块却是许多人所头疼的。这对英语基础差的同学是一种打击，再者如果毅力不强，我想你是自学不下去的。毅力是学任何东西所必需的一种能力、素质，是一种遇挫折而不言败的决心。不管学的是protel还是单片机，首先要找一个能够指导你的人。何谓指导，指导并不是说他要一步一步地教你去做，而是一个在关键时刻能够为你指出一条道路的人。我认为学习嵌入式方法最重要，在学protel和单片机之前应该想办法了解关于学习它们的方法。比如说protel吧，许多人理科的学生都是以一种纯理解的角度去学的，画一个导线、元件问一下为什么要这样画，生成网络表也追根溯源地问个网络表的由来。其实许多东西只是懂用就行，理论的东西懂得再多不懂用也是枉然的。所以学习protel有地方不懂你就问你的指导员，有许多的东西是规定死了的，不是你想半天一夜就可以为你而改变的。这不同于软件设计，软件设计在你的苦思之下也许可以找到另一种更好的方法。 单片机嘛，不得不承认中国没一本单片机好书。我学习单片机的时候看过的单片机书有七本，大多数都是不尽人意的。在这里我冒昧地说：中国人写书确实缺乏一点“读者至上”的原则。我所看过的单片机书我想有很多都是以他的角度去写的，没有几个人是站稳在读者的角度上写的。书上的章节注释极不清楚，许多重要的地方都是没有说明的，说句不好听的话，作者似乎以为读者的水平也像他一样高。而外国人的书呢，同样的书，同样的知识点，有同样的中国人的书的两三倍那么厚，这是为什么。这是因为外国人的书点点滴滴都是面向着读者的。注释、说明、总结应有尽有。所以，我在这里发表一个也许同胞会扔鸡蛋到我身上的观点，那就是：不管学什么，优先选择外文翻译书，或是纯英文书。得到一本好书对我们的影响极为巨大。这一部分我用一句话来总结就是：中国人的书适合教学，而外国人的书不仅适合教学还适合自学。 中国人的单片机书往往都是先介绍单片机的内部结构、中断，定时器，然后再到I/O口。一开始就让我们学习单片机内部结构，中断、定时器的内部结构和原理，把我们弄得一塌糊涂的时候再和我们讲例子，怎样去操作实验板。如果自学的话我想许多同学是学不下去的，干嘛要把非得把单片机的内部结构像解剖学一样弄个彻底才实践去应用它呢？即使你把单片机全解剖清楚了还是不会用你手中的这块实验板的。我觉得如果在学单片机之前没有学过汇编语言就直接用C语言学的话，即使学完了单片机，对单片机的内部结构和单片机的工作原理也是不清楚的。学了汇编之后再学单片机的话效果将会好得多，所以不要心急，有些东西是急不来的。所以我认为学习单片机要在实践中学习，先实践再去了解它的结构和原理，如果你实在不能了解它的结构和原理那也无所谓的，只要你懂得用就可以了！（没学过汇编的只能这么说了）我们可以先从 I/O口学习，看一些例子烧录些程序，再看一下现象，之后再尝试了解一下所要用到的单片机的内部结构，最后在这个现象的知识基础上，编一个自己想要的程序、现象出来。这样学习的话既不无聊，成就感也有了。为什么有些人可以把学习当一种快乐，而许多人在唉声叹气，我想有一部分是出自这个原因。不同的实验板有不同的PCB图，所以I/O的操作也是有所不同的。不过操作的原理都是一样的，有些同学可能会抱怨教程里的实验板和自己手中的实验板不同，这是大可不必多虑的。I/O这一步在调试中看现象的理念很重要，比如改变一个语句会产生何种现象，为什么会产生，这些都是要在调试中掌握的。中断的学习方法也是类似的，先实践发现有陌生的地方就去查看相应的寄存器，等实现了自己想要的现实再慢慢地解剖一下单片机的寄存器，这样学起来会更有意义，记得更牢。中断也没复杂的东西的，只不过学几个中断函数，优先级之类的。有一定C语言基础的同学在优先级这一块可以联系C语言中运算符的优先级，我相信有了C语言基础定义一两个中断函数也不是什么问题了的。我学过的单片机的内容在我文档的实例之中，实例的数量不多，但这些都是直接点击单片机知识点的。随着我的学习渐渐地深入后我再把我实现过的东西写入实例之中吧。希望对你有所帮助，祝成功！
