利用LabVIEW產(chǎn)生字模的LED顯示屏設(shè)計(jì)

　　.文中介紹了一種直接利用 LabV I EW 的圖片處理功能自動(dòng)生成字符點(diǎn)陣的方法，利用該程序無(wú)需使用專門的字庫(kù)可自動(dòng)得到各種字符的點(diǎn)陣，然后將顯示信息通過(guò)串行傳輸方式發(fā)送到單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的二極管發(fā)光，顯示信息。硬件由計(jì)算機(jī)、單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)電路和 LED 顯示屏構(gòu)成，結(jié)構(gòu)如圖 1所示。

圖 1總體結(jié)構(gòu)框圖。

　　1. 基于 LabV I EW 的漢字字模的提取

　　1.1. 基于 LabV IEW 的漢字字模的提取方法

　　現(xiàn)在比較流行的方法是基于漢字字符的編碼方式形成字模。

　　漢字機(jī)內(nèi)碼與區(qū)位碼的關(guān)系為：

　　區(qū)位碼=機(jī)內(nèi)碼- 160（1）

　　對(duì)于 16*16點(diǎn)陣字庫(kù)，每個(gè)漢字占用 32 b i t 其首字節(jié)的起始位置的計(jì)算公式為：

　　首字節(jié)= [ (區(qū)碼- 1)*94+位碼- 1]*32 ( 2)

　　以此為基點(diǎn)連續(xù)讀取 32 b i t就是此漢字的點(diǎn)陣字模。在 LabV IEW 編程中基本流程為: 以字符串形式輸入一個(gè)漢字，按照上述運(yùn)算規(guī)則找出漢字字模首字節(jié)在漢字庫(kù)文件HZK16中的位置，從 HZ K 16中以首地址開始連續(xù)讀取 32 b i t的數(shù)據(jù)，這樣就得到了一個(gè)容量為 32的數(shù)組，即輸入漢字的點(diǎn)陣字模。然后再按照下位機(jī)的構(gòu)建運(yùn)用數(shù)組的算術(shù)運(yùn)算控件對(duì)數(shù)組修改，將最終結(jié)果通過(guò)串口發(fā)送給單片機(jī)，以進(jìn)行顯示。

　　本系統(tǒng)利用 LabV I EW 的圖片處理功能生成字模,包括漢字、數(shù)字、英文以及各種特殊符號(hào)等等，提高工作效率和靈活性。

　　1.2. 利用 LabV I EW 的圖片處理功能生成字模的設(shè)計(jì)

　　首先設(shè)置一個(gè)白色的按鈕，通過(guò)屬性節(jié)點(diǎn)，把輸入的字符作為這個(gè)按鈕的文本顯示。在通過(guò)調(diào)用節(jié)點(diǎn),獲取這個(gè)布爾的圖像數(shù)據(jù)。將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為 8位像素矩陣。同樣的方法獲得一個(gè)同樣大小但沒有布爾文本的純白色按鈕的像素矩陣。將 2個(gè)矩陣做異或比較。

　　得到一個(gè)二維布爾矩陣，直接輸出這個(gè)矩陣就得到了該字符的點(diǎn)陣。生成字符矩陣框圖程序如圖 2所示。

　　采用比較的方法獲得點(diǎn)陣，因此可以采用這種方法在同一系統(tǒng)中產(chǎn)生數(shù)字、漢字、英文或各種特殊符號(hào)的字模點(diǎn)陣，簡(jiǎn)化了編程過(guò)程，使用方便靈活。

　　由于 LabV IEW 有很強(qiáng)的格式轉(zhuǎn)化功能，將生成的點(diǎn)陣按照下位機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式運(yùn)用其中數(shù)組的運(yùn)算控件對(duì)點(diǎn)陣進(jìn)行修改，得到符合要求的字符串。程序框圖，如圖 3所示。圖中的字模 1為用于上位機(jī)顯示的字符串形式，字模 2為用于串口通信的字符串形式。

　　LabV IEW 中用于串行通訊的節(jié)點(diǎn)實(shí)際上是 V IS節(jié)點(diǎn)，為了方便用戶使用，LabV IEW 將這些節(jié)點(diǎn)單獨(dú)組成 1個(gè)子模板，共包含 6個(gè)節(jié)點(diǎn)。字模 2通過(guò)LabV IEW 的控件 V I SA與單片機(jī)的串口進(jìn)行傳輸。

　　LabV IEW 本身也具有寫入電子表格文件功能可以將生成的字模儲(chǔ)存為任意格式的文件，相當(dāng)于一個(gè)字模提取軟件，用于普通 LED顯示屏設(shè)計(jì)。最終的字模提取操作界面即前面板如圖 4所示。

圖 4. 字模提取操作界面。

　　2. 單片機(jī)控制電路設(shè)計(jì)

　　LED顯示屏的設(shè)計(jì)采用以 AT89C51單片機(jī)為核心芯片的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要由 AT89C51芯片、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、列掃描驅(qū)動(dòng)電路 74 HC154、1616 LED點(diǎn)陣等部分組成，電路圖如圖 5所示。

圖 5 硬件電路原理圖。

　　本設(shè)計(jì)所使用的 16*16 LED矩陣是由 4塊 8*8LED共陽(yáng)極矩陣拼接組成。

　　把行列總線接在單片機(jī) I /O口，然后把上面分析到的掃描代碼送入總線，就可以得到顯示的漢字了。但是若將 LED 點(diǎn)陣的行列端口全部直接接入AT89C51單片機(jī)，則需要使用 32條 I /O 口，這樣會(huì)造成 I/O資源的耗盡，系統(tǒng)也再無(wú)擴(kuò)充的余地。

　　因此，在實(shí)際應(yīng)用中只將 LED點(diǎn)陣的 16條行線直接接在 P0 口和 P2 口，至于列選掃描信號(hào)則是由 4~ 16線譯碼器 74HC154來(lái)選擇控制，這樣列選控制只使用了單片機(jī)的 4個(gè) I /O口，節(jié)約了 I /O資源,為單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)充使用功能提供了條件。由于 P0口做通用數(shù)據(jù) I/O端口驅(qū)動(dòng)負(fù)載時(shí)，必須外接上拉電阻，因此使用 4.7 k. 排電阻作為 P0 口的上拉電阻。

　　單片機(jī)上電后由于沒有事先存儲(chǔ)字模而處于黑屏等待狀態(tài)，當(dāng)接收到串口傳來(lái)的字模數(shù)據(jù)后，單片機(jī)按照設(shè)定的程序在P 0和P 2接口輸出漢字對(duì)應(yīng)的代碼電平送至 LED 點(diǎn)陣的行選線，同時(shí)在 P1.1，P1.2,P1.3，P1.4接口輸出列選掃描信號(hào)，從而選中相應(yīng)的LED發(fā)光，并利用人眼的視覺暫留特性合成整個(gè)漢字的顯示。

　　3. 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

　　軟件程序主要由初始化、主程序、中斷程序等構(gòu)成，采用匯編語(yǔ)言編寫。主程序用于 LED顯示，程序流程如圖 6所示。中斷程序主要用于接收上位機(jī)傳送的字模信息，由于 LabV I EW 和下位機(jī)傳遞的數(shù)據(jù)是 ASC II形式的，需要轉(zhuǎn)換為 16進(jìn)制數(shù)，具體程序流程如圖 7所示。采用中斷的方式接收數(shù)據(jù)可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)效性。

　　4. 結(jié)束語(yǔ)

　　設(shè)計(jì)研究的基于 LabV IEW 和單片機(jī)結(jié)合控制的LED電子屏幕。采用 LabV I EW 編程方法產(chǎn)生字模,通過(guò)串口傳遞給單片機(jī)，簡(jiǎn)化了編程、節(jié)省了單片機(jī)程序運(yùn)行的時(shí)間，且可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)輸入，也可根據(jù)需要隨時(shí)修改所需顯示的內(nèi)容，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

　　雖然本設(shè)計(jì)只使用了一塊 16*16 LED點(diǎn)陣，電路簡(jiǎn)單，但是包涵了 LED顯示屏的電路基本原理和基本編程思想，如要進(jìn)行擴(kuò)展，只需擴(kuò)展單片機(jī)的I/O接口，增加一些 LED點(diǎn)陣和相關(guān)芯片，就能設(shè)計(jì)出更大面積、更多花樣的 LED顯示屏。