大屏幕顯示以其顯示清晰、更新方便等特點(diǎn),在信息提示中廣泛應(yīng)用,如車站/機(jī)場(chǎng)、證券交易系統(tǒng)及生產(chǎn)車間的信息顯示等。大屏幕顯示方式分兩種：點(diǎn)陣式和八段碼方式,前者顯示信息靈活,功能強(qiáng)大,但控制較為復(fù)雜,硬件成本較高;后者則應(yīng)用八段碼方式顯示一些數(shù)值信息,方便簡(jiǎn)單,價(jià)格低,在數(shù)字顯示中被廣泛應(yīng)用。 目前,一般的數(shù)字式LED顯示屏普遍采用單片機(jī)的串行口或其它I/O口通過(guò)諸如串行輸入并行輸出芯片74LS164驅(qū)動(dòng)。但是,這樣有二點(diǎn)不足：一是單片機(jī)的串行口被顯示電路占用,便不能實(shí)現(xiàn)多機(jī)通訊,只能實(shí)現(xiàn)單屏的顯示;二是一般的串行輸入并行輸出芯片不帶輸出鎖存功能,且移位脈沖頻率低,輸出驅(qū)動(dòng)電流小,這使得顯示屏有時(shí)會(huì)出現(xiàn)字符閃爍,顯示不清,刷新速度較慢,所以有時(shí)需要另加大功率驅(qū)動(dòng)電路。

本文通過(guò) 89C51單片機(jī)I/O口控制74HC595(以下簡(jiǎn)稱595 )芯片直接驅(qū)動(dòng)八段碼,不占用其串行口,可以很方便地構(gòu)成大屏幕顯示電路,并在紡織廠的信息顯示中得到了應(yīng)用。

單片機(jī)控制595組成的LED顯示屏

本文設(shè)計(jì)的數(shù)字式LED顯示屏是用在對(duì)鄭州國(guó)棉三廠紡紗車間的技術(shù)改造過(guò)程中,對(duì)該車間的240臺(tái)紡紗機(jī)的產(chǎn)量、效率、車速等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。根據(jù)該車間的240臺(tái)紡紗機(jī)的分布位置不同,我們?cè)O(shè)計(jì)了五塊顯示屏, 每塊顯示屏由4行*12列, 每個(gè)顯示模塊有5位LED數(shù)碼管組成, 可以分時(shí)顯示48臺(tái)紡紗機(jī)的產(chǎn)量、效率、車速等信息。 產(chǎn)量、效率、車速等參數(shù)由上位機(jī)進(jìn)行檢測(cè)后,經(jīng)RS-485總線,將數(shù)據(jù)傳送給下位機(jī),下位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、變換后,把相應(yīng)的參數(shù)顯示出來(lái)。

對(duì)每個(gè)顯示模塊中的數(shù)據(jù)輸入及每位LED數(shù)碼管的輸出驅(qū)動(dòng),我們采用具有串行移位輸入、8位并行帶鎖存輸出的595芯片。該芯片內(nèi)部由數(shù)據(jù)移位觸發(fā)器和三態(tài)輸出鎖存器組成,有16個(gè)引腳。SI：串行輸入數(shù)據(jù);SCK：移位時(shí)鐘脈沖(輸入); RCK：鎖存時(shí)鐘脈沖(輸入); SCLK ：復(fù)位清零信號(hào)(輸入);QA -QH：數(shù)據(jù)輸出;QH*：向下一片(位)的串行數(shù)據(jù)輸出。595輸出電流大(35mA),可以直接驅(qū)動(dòng)八段碼。其輸出鎖存功能,可以有效防止移位輸出時(shí)LED八段碼的閃爍,其移位及鎖存信號(hào)頻率高,最大值為55MHz。這兩個(gè)脈沖信號(hào)都采用上升沿觸發(fā)。

顯示屏的軟件設(shè)計(jì)

每塊顯示屏的軟件包含兩部分：通訊接收、數(shù)據(jù)處理及輸出顯示。

通訊接收

通訊部分用來(lái)接收數(shù)據(jù),在通訊中斷服務(wù)子程序中,首先接收上位機(jī)傳過(guò)來(lái)的每塊顯示屏的屏號(hào)(地址),若地址與該屏設(shè)定的地址不一樣, 則退出中斷; 若地址與該屏設(shè)定的地址相同, 則接收上位機(jī)傳過(guò)來(lái)的每臺(tái)車的參數(shù),同時(shí)進(jìn)行校驗(yàn),并存入外部數(shù)據(jù)緩沖區(qū)RAM中。即每塊顯示屏的下位機(jī)通過(guò)RS-485接收上位機(jī)傳來(lái)的數(shù)據(jù)。共48臺(tái)車*8字節(jié),其中,8個(gè)字節(jié)包含每臺(tái)車的車號(hào)(一個(gè)字節(jié)),產(chǎn)量、 效率 、車速(各二個(gè)字節(jié))及累加校驗(yàn)和(一個(gè)字節(jié))。所有48臺(tái)車的參數(shù)接收完畢后,設(shè)置一標(biāo)志位(如某臺(tái)車接收的數(shù)據(jù)有錯(cuò)誤則生成另一標(biāo)志位。該臺(tái)車的數(shù)據(jù)不作處理),退出中斷,由主程序?qū)�接收到的�?shù)據(jù)進(jìn)行變換處理。

數(shù)據(jù)處理及輸出顯示

數(shù)據(jù)處理及輸出顯示部分主要進(jìn)行處理 、變換,并使相應(yīng)的參數(shù)在顯示屏上相應(yīng)的位置顯示出來(lái)。89C51根據(jù)設(shè)置的接收完畢標(biāo)志位,對(duì)接收的參數(shù)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理、變換后,把待顯示參數(shù)段碼存儲(chǔ)在6264中,該存儲(chǔ)區(qū)分為三部分, 每部分分別按車號(hào)順序存儲(chǔ)產(chǎn)量 、效率 、車速的參數(shù)段碼。 需要輸出顯示某種參數(shù)時(shí),在存儲(chǔ)該參數(shù)段碼區(qū)設(shè)置四個(gè)等長(zhǎng)度的地址指針,分別從四個(gè)地址指針?biāo)�指的存�?chǔ)單元中取數(shù),經(jīng)P1口(P1.0、P1.1、P1.2、P1.3)并行輸出驅(qū)動(dòng)595并修改地址指針直到輸出48臺(tái)車的該參數(shù)段碼。最后,向595發(fā)出輸出鎖存脈沖, 48臺(tái)車的該參數(shù)值便可以在顯示屏相應(yīng)位置上顯示出來(lái)。 產(chǎn)量 、效率 、車速可以分時(shí)顯示,各參數(shù)分時(shí)輸出顯示的時(shí)間長(zhǎng)短由通訊接收數(shù)據(jù)的時(shí)間決定。

結(jié)語(yǔ)

利用89C51控制595實(shí)現(xiàn)的顯示屏,實(shí)用簡(jiǎn)單,運(yùn)行可靠,價(jià)格低廉,顯示清晰。對(duì)于不同應(yīng)用場(chǎng)合的顯示,只要在軟件/硬件上稍加改動(dòng),如增減顯示的行/列數(shù)及每個(gè)顯示模塊驅(qū)動(dòng)LED的位數(shù),便可以使用,因此具有很大的實(shí)用性和推廣價(jià)值。

在改用時(shí),應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題:

(1) 對(duì)顯示屏行數(shù)的擴(kuò)展,若超過(guò)15行,因信號(hào)線過(guò)長(zhǎng)必須對(duì)控制信號(hào)及數(shù)據(jù)信號(hào)增加電流驅(qū)動(dòng),否則易造成信號(hào)干擾,使顯示數(shù)據(jù)混亂。

(2) 對(duì)顯示屏行數(shù)的擴(kuò)展,應(yīng)增加相應(yīng)I/O端口(數(shù)據(jù)輸出)的數(shù)量。

(3) 對(duì)于大電流的LED數(shù)碼管,應(yīng)在595的輸出端增加驅(qū)動(dòng)電路。