基于PLC的霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計

基于PLC的霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計,基于PLC的霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計,基于,plc,霓虹燈,控制系統(tǒng),設(shè)計 工業(yè)控制計算機(jī))2008年21卷第6期 基于單片機(jī)的LED漢字點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)設(shè)計 Design of LED Chinese Character Lattice Display Based on SCM 田金云 (南陽理工學(xué)院電子系，河南南陽473004) 張廣超 孟艷霞 王玲玲(中國礦業(yè)大學(xué)(北京)化環(huán)學(xué)院，北京100083) 摘要 首先介紹了LED漢字點(diǎn)陣顯示的設(shè)計思想及編碼原理；接著介紹了基于89S52單片機(jī)的LED漢字點(diǎn)陣顯示的硬件 設(shè)計與軟件設(shè)計；最后在KeiI軟件平臺上編譯了LED漢字點(diǎn)陣顯示程序并在Proteus軟件平臺上實現(xiàn)了LED漢字點(diǎn)陣顯 示的仿真。 一 關(guān)鍵詞：LED，點(diǎn)陣，編碼，顯示 Abstract This paper firstly introduces the design thought and the code principle of LED Chinese character lattice displayThen the hardware and software of LED Chinese character lattice display based on 89S52 MCU are designedFinally the pro- gram is compiled by using KeU platform and the system is simulated by using Proteus platform Keywords：LED，lattice，coding，display 在一些所需顯示信息容量不多的場所，往往采用基于單片 機(jī)的LED漢字點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)，成本低，效果好。因此掌握基于單 片機(jī)的LED漢字點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)的設(shè)計具有一定的實際意義。 1 系統(tǒng)概述 LED漢字點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)是通過控制與組成這些文字的各個 點(diǎn)所在位置相對應(yīng)的LED器件發(fā)光來實現(xiàn)的。通常事先把需要 顯示的文字轉(zhuǎn)換成點(diǎn)陣圖形，在按照顯示控制的要求以一定的 格式形成顯示數(shù)據(jù)。對于只控制通斷的文字顯示屏來說，每個 LED發(fā)光器件占據(jù)數(shù)據(jù)中的1位(1bit)，在需要該LED器件發(fā) 光的數(shù)據(jù)中相應(yīng)的位填1。否則填O。當(dāng)然，根據(jù)控制電路的安 排，相反的定義同樣時可行的。這樣依照所需顯示的文字，按顯 示屏的各行各列逐點(diǎn)填寫顯示數(shù)據(jù)，就可以構(gòu)成一個顯示數(shù)據(jù) 文件，其格式相對自由，只要能夠滿足顯示控制的要求即可。文 字的點(diǎn)陣格式比較規(guī)范，可以采用現(xiàn)行計算機(jī)通用的字庫字模。 組成一個字的點(diǎn)陣，其大小也可以有16x16、24x24、32x32、 48x48等不同規(guī)格。用點(diǎn)陣方式構(gòu)成文字，是非常靈活的，可以 根據(jù)需要任意組合和變化，只要設(shè)計好合適的數(shù)據(jù)文件，就可以 得到滿意的顯示效果。因而對于文字經(jīng)常需要變化的信息，采用 LED漢字點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)是非常有效的。 為了增強(qiáng)顯示效果，LED漢字點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)可以有多種顯 示模式。最簡單的顯示模式是靜態(tài)顯示。與靜態(tài)顯示模式相對 應(yīng)，有各種動態(tài)顯示模式，它們所顯示的文字是動態(tài)的。按照文 字運(yùn)動的特點(diǎn)可分為閃爍、平移、旋轉(zhuǎn)、縮放等多種顯示模式。產(chǎn) 生不同顯示模式的方法可以通過一定的算法從原來的顯示數(shù)據(jù) 直接生成。例如，按順序調(diào)整行號，可以使顯示圖文產(chǎn)生上下平 移；而順序調(diào)整列顯示數(shù)據(jù)的位置，就可以達(dá)到左右平移的目 的；同時調(diào)整行列順序，就能得到對角線平移的效果。其它模式 的數(shù)據(jù)刷新，也可找到相應(yīng)的算法。不過當(dāng)算法太復(fù)雜，太浪費(fèi) 時間的話，也可以考慮預(yù)先生成刷新數(shù)據(jù)，存儲備用。 2漢字編碼原理 在計算機(jī)中，所有的數(shù)據(jù)都是以O(shè)和1保存的，按不同的數(shù) 據(jù)操作，可以得到不同的結(jié)果。而對于中文顯示操作，就是將 ASCII表的高128個很少用到的數(shù)值以兩個為一組來表示漢 字，即漢字的內(nèi)碼。這樣就可以用一組數(shù)字來表示漢字的內(nèi)碼， 數(shù)字的各位信息來記載漢字的形狀，即：字模，如圖1所示。 圖1漢字編碼圖 只要將漢字的相應(yīng)字模信息文件存入ROM，形成漢字編 碼；在使用時，先根據(jù)漢字編碼組成語句，添加到程序的相應(yīng)位 置，即可顯示相應(yīng)的漢字。 3系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 整個系統(tǒng)由單片機(jī)、74HC595、74LSl64和LED點(diǎn)陣組成， 顯示由16x16的LED點(diǎn)陣塊組成，以89S52系列單片機(jī)為控 制核心。單片機(jī)的P20一P23連接74LSl64的輸入口A、B、C、 D；P24一P27連接74HC595的輸入口SI、SCK、RCK、SCLK。譯 碼器74LSl54的16個輸出端連接漢字點(diǎn)陣的16個列線控制 端。點(diǎn)陣的16行數(shù)據(jù)線驅(qū)動由2片74HC595級聯(lián)組成，前一 片74HC595的QH引腳連接下一片的SI引腳，各片的SCK、 RCK、SRCLR、G引腳分別并聯(lián)。 4顯示原理 本系統(tǒng)采用動態(tài)顯示模式，所謂 動態(tài)顯示模式簡單的說就是逐行輪 流點(diǎn)亮。我們把所有同一行發(fā)光管的 陽極連接在一起，把所有同一列發(fā)光 管的陰極連在一起，先送出對應(yīng)第一 行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并錟存，然后選 圈2系統(tǒng)框圖 萬方數(shù)據(jù) 基于單片機(jī)的LED漢字點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)設(shè)計 延時子程序是一個循環(huán)延時的設(shè)計，利用循環(huán)的方法實現(xiàn) 延時的設(shè)計。這里設(shè)計一個延時時間長度為1ms的程序來實現(xiàn) 刷新率的問題。 6程序編譯 本程序編譯采用Keil軟件，Keil軟件平臺支持多種語言的 編譯，功能強(qiáng)大，它提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào) 試工具，全Windows界面。生成的匯編代碼緊湊，容易理解。其 界面如圖5。 圖3硬件電路連接圖 通第一行使其點(diǎn)亮一定的時間，然后熄滅；再送出第二行的數(shù)據(jù) 并鎖存，然后選通第二行使其點(diǎn)亮相同的時間，然后熄滅；直到 第十六行顯示完后又重新點(diǎn)亮第一行，這樣反復(fù)輪回。 采用掃描方式進(jìn)行顯示時，每行有一個行驅(qū)動器，各行的同 名列共用一個列驅(qū)動器。顯示數(shù)據(jù)通常存儲在單片機(jī)的存儲器 中，按8位一個字節(jié)的形式順序排放。顯示時要把一行中各列的 圖5編譯界面圈 數(shù)據(jù)都送到相應(yīng)的列驅(qū)動器上去。數(shù)據(jù)傳輸可以采用并行方式 7程序仿真 或串行方式。采用并行方式時，相應(yīng)的硬件數(shù)目多，當(dāng)列數(shù)很多 本系統(tǒng)在Proteus軟件中所需要調(diào)用的元件，分別為： 時，并行傳輸方案是不可取。 74HC595、74HCl54、AT89C51、MATRIX-8x8 RED，然后將線 采用串行傳輸方案，可以只用一根信號線，將列數(shù)據(jù)按順序 路連接好，加載上Keil軟件所生成的HEX文件點(diǎn)擊開始后可得 一位一位地輸出給列驅(qū)動器，只有一行的各列數(shù)據(jù)都已經(jīng)傳輸 到如下結(jié)果(本系統(tǒng)中取的漢字為“電子系”三個字)： 到位之后，這一行的各列才能并行的進(jìn)行顯示。這樣，對于一行 的顯示過程就可以分解成列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備傳輸和列數(shù)據(jù)顯示兩個部 分。對于串行傳輸方式來說，列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時間可能相當(dāng)長，在行 掃描周期確定的情況下，留給行顯示的時間就太少，這就存在列 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與列數(shù)據(jù)顯示時間相矛盾的問題，可以采用重疊處理 的方法來解決，即在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時，傳輸下一行的列 數(shù)據(jù)。這就要求對于列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備來說，它應(yīng)能實現(xiàn)串入并出的移 位功能；對于列數(shù)據(jù)顯示來說，應(yīng)具有并行鎖存的功能。這樣，本 行已準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)打入并行鎖存器進(jìn)行顯示時，串并移位寄存 器就可以準(zhǔn)備下一行的列數(shù)據(jù)，而不影響本行的顯示。 5程序設(shè)計 本程序主要包括三大部分， 分別為主程序、顯示子程序、延時 子程序。程序流程圖如圖4所示。 主程序主要完成整個硬件系 統(tǒng)的初始化，主要包括對IO口 的定義和初始化、程序中的所用 到的各個參數(shù)的設(shè)置與定義。接 著依次調(diào)用字模程序和延時程 序。顯示子程序是將按組順序存 儲的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，按行掃描依次取出， 圖4程序流程圖 逐行點(diǎn)亮LED。在一屏漢字顯示完畢后，循環(huán)顯示一段時問后， 點(diǎn)陣地址偏移32個字節(jié)，接著顯示下一屏數(shù)據(jù)。在取數(shù)據(jù)時，要 考慮清楚漢字取模的原理，16x16的顯示取模有按行和按列兩 種取法，在這里采用的是后者按列取模。先調(diào)用字模的程序，然 后將每一個16進(jìn)制發(fā)送出去，先調(diào)用每一列的上半部分，在調(diào) 用下半部分，接著等二列、第三列依次調(diào)用顯示。 圖6仿真界面圖 8結(jié)束語 當(dāng)需要顯示的信息比較多的時候，應(yīng)在電路中擴(kuò)展外部數(shù) 據(jù)存儲器，把漢字的字模存儲在外部的數(shù)據(jù)存儲器中，其整體設(shè) 計思想與本文所述系統(tǒng)一致。 參考文獻(xiàn) 1曹巧媛單片機(jī)原理及應(yīng)用M北京：電子工業(yè)出版社，2001 2馬忠梅單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計M北京：北京航空航天大 學(xué)出版社，2006 3劉和平單片機(jī)C語言編譯器及其應(yīng)用M北京：北京航空航天大 學(xué)出版社2006 4蔡朝洋單片機(jī)控制實習(xí)與專題制作M北京：北京航空航天大學(xué)出 版社，2006 收稿日期：2008211 1 萬方數(shù)據(jù)