【畢業(yè)學(xué)位論文】(Word原稿)LED顯示屏控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)-電子與信息工程

畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 題 目 示屏控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 司 紅 君 學(xué) 號(hào) 20031334004 院 系 電 子與信息工程學(xué)院 專 業(yè) 通信工程 指導(dǎo)教師 周 杰 二七年 五 月 三十 日 1 前言 一、問題的提出： 用于圖文顯示的 示屏，如果只顯示一些圖形、文字，而對(duì) 圖像 、動(dòng)畫以及信息的實(shí)時(shí)顯示要求不高，而且信息的內(nèi)容和屏與屏切換相對(duì)比較穩(wěn)定，不需要固定計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)服務(wù)，只需要在控制顯示屏的單片機(jī)中加入存儲(chǔ)塊，實(shí)現(xiàn)信息的保存功能。通過無線發(fā)射機(jī)和無線接收機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，達(dá)到對(duì) 示屏的控制。 二、論文的主要研究內(nèi)容 : 通過軟件編輯實(shí)現(xiàn)圖文編輯與傳輸。采用 習(xí)慣的 體，開啟文本編輯區(qū)，完成圖形和文字的編輯工作。在控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)字模的提取與保存，無需在單片機(jī)中加入漢字庫。通過采用 無 線 發(fā)射機(jī)串行通訊方式，無線接受機(jī)接收信息發(fā)送給 示屏，從而完成信息的傳輸。 通過對(duì)點(diǎn)陣模塊和控制電路的分析，確定 示屏的部件構(gòu)成 ;通過對(duì)單片機(jī)及智能控制模塊的分析，確定 示屏的組成結(jié)構(gòu)和掃描驅(qū)動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn) 示屏的顯示。 三、本課題系統(tǒng)圖 無線發(fā)射機(jī)硬件控制模塊 無線接收機(jī)硬件控制模塊 口通信 發(fā)射信息 控制系統(tǒng) 單片機(jī)系統(tǒng) 陣顯示屏 行列掃描驅(qū)動(dòng) 2 四、論文的組織 論文分為三個(gè)部分，分別是：系統(tǒng)的控制部分，無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)部分以及 示屏工作部分。 具體組織安排如下： 第一部分： 示屏控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì) 。 這一部分主要由司紅君同學(xué)設(shè)計(jì)，在這一部分中主要介紹以下內(nèi)容： 1、根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境的要求，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的分析。主要介紹 : 1）整體分析。對(duì)軟件的整體結(jié)構(gòu)、框架進(jìn)行分析 ； 2）軟件控制系統(tǒng) 分析。在本節(jié)中，對(duì)系統(tǒng)的編輯、保存、預(yù)覽功能進(jìn)行詳細(xì)的分析與設(shè)計(jì) ； 2、核心控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)， 具體如下： 1）編輯功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ； 2）字模 ； 3）圖 像 預(yù)處理的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ； 4）在核心功能初步實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng) 進(jìn)行開發(fā)。 3、 設(shè)備通訊，利用 行通信實(shí)現(xiàn) 與無線傳輸機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸。 第二部分： 基于 無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì) 。 這一部分主要由王麗霞同學(xué)設(shè)計(jì)，在這一部分中主要介紹以下內(nèi)容： 1. 簡單介紹 列單片機(jī)。 據(jù)傳輸 發(fā)射機(jī) 的設(shè)計(jì) 1） 以 片為基本部件的無線數(shù)據(jù)傳輸發(fā)射機(jī)的各部原理 2） 發(fā)送信機(jī)控制 信號(hào) 3） 發(fā)送信機(jī)端的程式設(shè)計(jì)框圖 1） 高頻放大電路 2） 遙控接收機(jī)接收編碼 原理 1） 發(fā)送信機(jī)的安裝調(diào)試 2） 接收機(jī)調(diào)測(cè)，動(dòng)作確認(rèn) 5小結(jié) 第三部分： 示屏工作原理。 這一部分主要由鄧成富同學(xué)設(shè)計(jì)，在這一部分中主要介紹 : 1、 介紹 歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展 3 2、 單片機(jī)概述及 示屏的系統(tǒng)概述 3、 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，對(duì) 示屏系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行分析，并介紹工作過程。 1、 硬件設(shè)計(jì)。主要完成 示屏的驅(qū)動(dòng)任務(wù)，采用 列單片機(jī)控制，單片機(jī)主要負(fù)責(zé)與上位機(jī)間的通訊接收文件信息并保存，通過行列驅(qū)動(dòng)器控制完成 陣的驅(qū)動(dòng)和控制信號(hào)。 2、 軟件設(shè)計(jì)。主要介紹 陣 漢字的顯示原理，并通過字模提取軟件將 16 16 點(diǎn)陣的漢字字模轉(zhuǎn)換成 8 32 的編碼，進(jìn)行編輯語言輸入。 4 目 錄 前 言 1 摘 要 5 第 1 章 緒論 5 示屏的研究背景及意義 5 件開發(fā)工具 C+概述 6 第 2 章 示屏控制系統(tǒng)的系統(tǒng)分析 7 體分析 8 算機(jī)軟件模塊分析與設(shè)計(jì) 8 第 3 章 串行接口 10 行通信的工作原理 10 行通信簡介 10 腳及使 用 11 紹 12 第 4 章 軟件 控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 13 輯功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 14 模提取 16 果添加與預(yù)覽功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 18 制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 20 第 5 章 總 結(jié) 26 參考文獻(xiàn) 27 致 謝 28 29 5 示屏控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) 司紅君 南京信息工程大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，南京 210044 摘要 ： 本文根據(jù) 文顯示屏系統(tǒng)的具體要求，通過查閱資料，分析并歸納出具體設(shè)計(jì)方案。即系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、系 統(tǒng)整體 工 作 流程、軟件控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及串行 通信 設(shè)計(jì) 。這個(gè)系統(tǒng)的 工 作流程是 :通過軟件控制系統(tǒng)提供的編輯工 具完成 圖 文編輯 工 作，對(duì)編輯的信息實(shí)現(xiàn)字模提取，然后可以根據(jù)系統(tǒng)提供的顯示模式加載顯示效果，確認(rèn)為欲顯示信息后保存文件，然后通過程序調(diào)用 數(shù)， 并采用 口通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)到無線發(fā)射機(jī)的傳輸。 本文 具體設(shè)計(jì)了 三 個(gè)模塊 :編輯功能模塊 ， 字模提取模塊 ， 效果添加及預(yù)覽模塊 。 系統(tǒng)是否需要更新以及現(xiàn)有設(shè)計(jì)是否能夠滿 足要求都有待于進(jìn)一步的研究。 關(guān)鍵詞 : C+ 字模 串行通 信 第 1 章 緒論 示屏的研究背景及意義 在 當(dāng)今 現(xiàn)代信息化社會(huì)的高速發(fā)展過 程中，大屏幕顯示已經(jīng)從公共信息展示等商業(yè)應(yīng)用向 消費(fèi)類多媒體應(yīng)用滲透。隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，數(shù)字化的多媒體內(nèi)容將在信息世界中占據(jù)主流，新型的大屏幕顯示設(shè)備將代替?zhèn)鹘y(tǒng)電視機(jī)成為人們享受信息和多媒體內(nèi)容的中心。 與傳統(tǒng)的顯 示設(shè)備相比， 這種未來的巨大需求讓大屏幕顯示技術(shù)成為眾人目光的焦 點(diǎn) ： (1) 示屏色彩豐富，顯示方式變化多樣 (圖形、文字、三維、二維動(dòng)畫、電視畫面等 )、亮度高、壽命長，是信息傳播設(shè)施劃時(shí)代的產(chǎn)品。 (2) 示屏是 集光電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)于一體的高技術(shù)產(chǎn)品，可用來顯示文字、計(jì)算機(jī)屏幕同步的圖形。它以其超大畫面、超強(qiáng)視覺、靈活多變的顯示方式等獨(dú)居一格的優(yōu)勢(shì)，是目前國際上使用廣泛的顯示系統(tǒng)。 (3) 示屏應(yīng)用廣泛，金融證券、銀行利率、商業(yè)廣告、文化娛樂等方面，有巨大的社會(huì)效益和豐厚的經(jīng)濟(jì)效益。 在其歷史的演變過程中，出現(xiàn)了多種信息傳播媒體 ： 但就其性能看 ： 如陰級(jí)管 (石英管 (型電視，成本非常昂貴，在不需要超大畫面且在室內(nèi)使用時(shí)效果尚可 ； 彩色液 晶顯示同樣成本昂貴、電路復(fù)雜，面積有限 ，受視頻角的影響非常大，可視角度很小 ； 影象投影設(shè)備亮度小、清晰度差 (畫面受光不均勻 )； 電視墻表面有分割線，視覺上有異物感，室外應(yīng)用時(shí)亮度效果差。而 示屏以其受空間限制較小，并可以根據(jù)用戶要求設(shè)計(jì)屏的大小，具有全彩色效果，視角大，可以用于顯示文字、圖案、圖象、動(dòng)畫、視頻、錄象信號(hào)等各種信息的特點(diǎn)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。 示屏的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個(gè)階段 ： 6 1、 1990 年以前 示屏的成長時(shí)期。一方面，受 料器件的限制， 示屏的應(yīng)用領(lǐng)域沒有廣泛開展 ;另一方面，顯示屏控制技術(shù)基本上 是通訊控制方式，客觀上影響了顯示效果。這一時(shí)期的 示屏在國外應(yīng)用較廣，國內(nèi)很少，產(chǎn)品以紅、綠雙基色為主，控制方式為通訊控制，灰度等級(jí)為單點(diǎn) 4 級(jí)調(diào)灰，成本較高。 2、 1990，這一段是 示屏迅速發(fā)展的時(shí)期。進(jìn)入九十年代，全球信息產(chǎn)業(yè)高速增長，信息技術(shù)各個(gè)領(lǐng)域不斷突破， 示屏在 料和控制技術(shù)方面也不斷出現(xiàn)新的成果。藍(lán)色 片研制成功，全彩色 示屏進(jìn)入市場(chǎng) ;電子計(jì)算機(jī)及微電子領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，在顯示屏控制技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)了視頻控制技術(shù)，顯示屏灰度等級(jí)實(shí)現(xiàn) 16級(jí)灰度和 64 級(jí)灰 度調(diào)灰，顯示屏的動(dòng)態(tài)顯示效果大大提高，產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域涉及金融證券、體育、機(jī)場(chǎng)、鐵路、車站、公路交通、商業(yè)廣告、郵電電信等諸多領(lǐng)域，特別是 1993 年證券股票業(yè)的發(fā)展更引發(fā)了 示屏市場(chǎng)的大幅增長。 示屏在平板顯示領(lǐng)域的主流產(chǎn)品局面基本形成， 示屏產(chǎn)業(yè)成為新興的高科技產(chǎn)業(yè)。 3、 1995 年以來， 示屏的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)總體穩(wěn)步提高產(chǎn)業(yè)格局調(diào)整完善的時(shí)期。進(jìn)入新世紀(jì)，光電子產(chǎn)業(yè)得到廣泛的重視，中國加入 京申奧成功等，成為 示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的契機(jī)， 示屏必將得到飛躍發(fā)展 5。 件開發(fā)工具 C+概述 C+語言是一種優(yōu)秀的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言，它在 C 語言的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，但它比C 語言更容易為人們學(xué)習(xí)和掌握。 C+以其獨(dú)特的語言機(jī)制在計(jì)算機(jī)科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想是在原來結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法基礎(chǔ)上的一個(gè)質(zhì)的飛躍，C+完美地體現(xiàn)了面向?qū)ο蟮母鞣N特性。 作為 一個(gè)面向?qū)ο蟮拈_發(fā)工具，而不同于傳統(tǒng)的基于過程的編程工具，所以 在本文中 必須明確以下幾個(gè)概念： 1、 對(duì)象 從概念上講，對(duì)象代表著正在創(chuàng)建的系統(tǒng)中的一個(gè)實(shí)體。例如，在一個(gè)學(xué)校管理 系統(tǒng)中，像學(xué)生、教師、成績單等都是對(duì)象，這些對(duì)象對(duì)于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的完整功能都是必要的。 從實(shí)現(xiàn)形式上講，對(duì)象一個(gè)屬性（狀態(tài)）和操作（方法或行為）的封裝體。屬性是由對(duì)象中變量的內(nèi)容和值定義的，例如學(xué)生有年齡、性別、入學(xué)日期等屬性。各個(gè)對(duì)象的屬性值互不相同。操作是一系列的實(shí)現(xiàn)步驟，它能夠完成特定的功能，例如對(duì)學(xué)生可以有選 課、畢業(yè)等操作。在 C+中，對(duì)象的狀態(tài)由成員變量的值表示，操作由對(duì)象的成員函數(shù)完成。 對(duì)象實(shí)現(xiàn)了信息隱藏，對(duì)象與外部是通過操作接口聯(lián)系的，操作的具體實(shí)現(xiàn)外部是不可見的。封裝的目的就是阻止非法的訪問， 操作接口提供了這個(gè)對(duì)象的功能。 對(duì)象是通過消息與另一個(gè)對(duì)象傳遞信息的，每當(dāng)一個(gè)操作被調(diào)用，就有一條消息被發(fā)送到這個(gè)對(duì)象上，消息帶來將被執(zhí)行的這個(gè)操作的詳細(xì)內(nèi)容。在 C+中，向?qū)ο蟀l(fā)送消息就是調(diào)用對(duì)象的成員函數(shù)，從而獲取對(duì)象的狀態(tài)信息或是對(duì)對(duì)象的狀態(tài)進(jìn)行修改。 7 2、 類 類是對(duì)象的模板，它包含所創(chuàng)建對(duì)象的狀態(tài)描述和方法的定義。類的完整定義包含了外部接口和內(nèi)部算法以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式。 由一個(gè)特定的類所創(chuàng)建的對(duì)象被稱為這個(gè)類的實(shí)例，因此類是對(duì)象的抽象及描述，它是具有共同行為的若干對(duì)象的統(tǒng)一描述體。 類是抽象數(shù)據(jù)類型 的實(shí)現(xiàn)。一個(gè)類的所有對(duì)象都有相同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且共享相同的實(shí)現(xiàn)操作的代碼，而各個(gè)對(duì)象有著各自不同的狀態(tài)，即私有的存儲(chǔ)。因此，類是所有對(duì)象的共同的行為和不同狀態(tài)的集合體。 3、 繼承 類提供了說明一組對(duì)象結(jié)構(gòu)的機(jī)制，再借助于繼承擴(kuò)充類的定義方式，從而體現(xiàn)代碼可重用的優(yōu)越性。 繼承提供了創(chuàng)建新類的一種方法，這種方法就是說，一個(gè)新類可以通過對(duì)已有類進(jìn)行修改或擴(kuò)充來滿足新類的要求。新類共享已有類的行為，而自己還具有修改的或額外添加的行為。因此，可以說繼承的本質(zhì)特征是行為共享。 從一個(gè)類繼承定義的新類將繼承已有類的所有 方法和屬性，并且還可以添加所需要的新的方法和屬性。新類被稱為已有類的子類，而已有類稱為父類，又叫基類，新類又叫派生類。 面向?qū)ο蟮?3 個(gè)要素是對(duì)象、類和繼承。在 C+中，類是主要的編程對(duì)象，程序員需要設(shè)計(jì)類的成員變量和成員函數(shù)，以及類與外界的接口。對(duì)象即類的實(shí)例化，類是對(duì)象的模板。同一個(gè)類的對(duì)象具有相同的行為，但狀態(tài)可以不同。繼承是創(chuàng)建新類的一種重要方法，派生類按照繼承類型的不同可以從基類繼承到不同的成員，同時(shí)派生類還可以添加新的成員，通過這種繼承和擴(kuò)充得到新的類。 第 2 章 示屏控制系統(tǒng) 的 系統(tǒng)分析 根據(jù) 示屏控制系統(tǒng)的應(yīng)用，本章 設(shè)計(jì)了 文顯示屏的體系結(jié)構(gòu)和工 作流程。其中軟件系統(tǒng)與 無線傳輸 控制硬件主系統(tǒng)之間采用串行通訊方式完成程序下載，實(shí)現(xiàn)文 本 信息的傳輸。 整體分析 示屏系統(tǒng)組成 文顯示屏系統(tǒng)由軟件控制系統(tǒng)、 無線傳輸系統(tǒng)、 設(shè)備主控制器、 示點(diǎn)陣、電源等部分組成?；?結(jié)構(gòu)如下圖： 8 圖 4示屏總體框架 系統(tǒng)工 作過程 ： 軟件控制系統(tǒng)主要完成的任務(wù)為圖文編輯、字模提取與保存、 圖像 預(yù)覽與文件傳輸 ； 無線傳輸系統(tǒng)主要完成文件信息由 傳輸至 示器 ， 硬件控制系統(tǒng)中 陣主要任務(wù)是通過電流控制完成信息顯示， 通過單片機(jī)的掃描驅(qū)動(dòng)方式的控制對(duì) 陣行列驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)并最終實(shí)現(xiàn)接收的圖文顯示功能。 算機(jī) 軟件模塊分析與設(shè)計(jì) 軟件模塊分為編輯部分和控制通 訊部分，編輯部分實(shí)現(xiàn)圖文文件的編輯功能，通訊部分通過 口通訊完成 文件到 單片機(jī)存儲(chǔ)模塊 的傳輸。 通訊部分將在第三章做詳細(xì)的介紹。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用 作系統(tǒng)下，開啟文本編輯窗口，客戶區(qū)內(nèi)像素 點(diǎn)采用與實(shí)際陣顯示屏 像素 點(diǎn)相同，功能類似 檔編輯工具，包括編輯模塊、繪圖模塊、文字編輯模塊、顏色控制模塊、顯示效果加載模塊、預(yù)覽模塊、信息下載模塊。 1、 編輯模塊 1)除 生成的剪貼、復(fù)制、粘貼功能，系統(tǒng)加入了撤消、重復(fù)功能。 （ 1） 選中撤消功能可以實(shí) 現(xiàn)之前編輯工 作的一 步 步 取消功能。 （ 2） 選中重復(fù)功能可以實(shí)現(xiàn)之前編輯工 作的最近的一條操作命令。 2)繪圖 ： 包括直線、矩形、橢圓、圓等在內(nèi)的圖形繪制功能。 3)文字編輯 ： 包括各種字體、字形、字號(hào)、效果、顏色的 文字的編輯，并且根據(jù)應(yīng)用的特殊用途，加入指定位置文字的編輯。 （ 1） 選中文字功能，彈出字體選擇框體，可以選擇各種字體的文字進(jìn)行編輯 （ 2） 調(diào)出具體文字位置編輯對(duì)話框，輸入文字和要求顯示位置的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)。 件控制系統(tǒng) 單片機(jī) 各功能模塊 行驅(qū)動(dòng)器示點(diǎn)陣 列 驅(qū) 動(dòng) 器無線 發(fā)射 機(jī) 無線接受機(jī) 9 4)顏色控制模塊 ： 由于應(yīng)用領(lǐng)域的具體特點(diǎn)，主要采用了紅、綠、黃三種顏色，可以實(shí)現(xiàn)顏色控制。 2、增添效果模塊 ： 通過增添顯示效果和傳輸通訊中多屏文件單屏傳送，完善了控制系統(tǒng)的功能。 1)普通效果，靜態(tài)的顯示屏幕上的信息 2)滾動(dòng)效果，可以實(shí)現(xiàn)從左向右的信息滾 動(dòng)顯示，可以與靜態(tài)信息 穿插顯示。 3)單屏信息傳輸，實(shí)現(xiàn)編輯待傳輸信息的保存。 4)多屏信息傳輸，實(shí)現(xiàn)編輯保存好的單屏信息合并保存成一個(gè)文件，大大減少傳輸文件時(shí)的煩瑣。 3、圖像 預(yù)覽模塊 ： 在文件傳輸之前實(shí)現(xiàn)字模信息的預(yù)覽功能 ，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)覽傳輸前所保存的任何形式的字模信息，并且直接集成到工 具欄文件打開功能鍵按鈕。 1)顯示效果，通過文件傳輸前的預(yù)覽，可以調(diào)整靜態(tài)與滾動(dòng)顯示效果的排列順序。 2)顯示時(shí)間，顯示不同屏幕顯示信息之間的時(shí)間間隔。 軟件模塊結(jié)構(gòu)圖 如下： 圖 3件模塊結(jié)構(gòu)圖 第 3 章 串行接口 行通信的工作原理 在各種單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)中，如智能儀器儀表、各類手持設(shè)備、 收器等，都會(huì)遇到怎樣與 機(jī)的主板通過并行口和串行口等與外設(shè)交換數(shù)據(jù)，并行口主要進(jìn)行短距離的數(shù)據(jù)傳送，傳送速率較快，通常用作打印機(jī)的輸出。而長距離的數(shù)控制模塊 編輯模塊 增添效果模塊 圖像預(yù)覽模塊 設(shè)備通訊模塊 文字編輯 圖形編輯 顏色控制 滾動(dòng)效果 多屏文件合并 顯示效果 顯示時(shí)間 設(shè)備通訊 文件傳輸 10 據(jù)傳送只能采用串行口，串行口只需一根數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，傳送距離較長，投資較少，但傳送速率較低。因此，在數(shù)據(jù)量不大、傳輸要求不高的情況下，一般都采用串行通訊方式 ，即通過與 配置的 準(zhǔn)串行接口 相連接來實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)與 為了能使微機(jī)與單片機(jī)之間能通信，必須遵守相同的通信協(xié)議。由于單片機(jī)的串行口以平進(jìn)行輸入輸出，而微機(jī)的 口則采用 +12V 和的 平方式，與 準(zhǔn)串行接口的電氣規(guī)范不一致，因此要實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 之間的數(shù)據(jù)通讀，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。一般常用的平轉(zhuǎn)換器件有 ，但 要 +源，這對(duì)于不具備 +源的單片機(jī)系統(tǒng)是非常不便的，而雙路發(fā)器 是基于這一功能開發(fā)的新型器件 4。 行通信簡介 串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過使用和發(fā)展，目前 已經(jīng)有幾種。但都是在 準(zhǔn)的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進(jìn)而形成的。 準(zhǔn)是美國 子工業(yè)聯(lián)合會(huì) )與 公司一起開發(fā)的1969 年公布的通信協(xié)議。它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在 020000b/s 范圍內(nèi)的通信。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)串行通信接口的有關(guān)問題，如信號(hào)線功能、電器特性都作了明確規(guī)定。由于通行設(shè)備廠商都生產(chǎn)與 式兼容的通信設(shè)備，因此，它作為一種標(biāo)準(zhǔn)，目前已在微機(jī)通信接 口 中廣泛采用。 準(zhǔn) (協(xié)議 )的全稱是 準(zhǔn)，其中 表美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)， 表推薦標(biāo)準(zhǔn)， 232 是標(biāo)識(shí)號(hào)， C 代表 最新一次修改 (1969 在這之前，有 它規(guī)定連接電纜和機(jī)械、電氣特性、信號(hào)功能及傳送過程。 定 標(biāo)準(zhǔn)接口有 25 條線， 4 條數(shù)據(jù)線、 11 條控制線、 3 條定時(shí) 線、 7 條備用和未定義線，常用的只有 9 根，它們是 ： （ 1）聯(lián)絡(luò)控制信號(hào)線 ： 數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好 ( 有效時(shí) (態(tài)，表明 于可以使用的狀態(tài)。 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好 ( 有效時(shí) (態(tài)，表明數(shù)據(jù)終端可以使用。 這兩個(gè)信號(hào)有時(shí)連到電源上，一上電就立即有效。這兩個(gè)設(shè)備狀態(tài)信號(hào)有效，只表示設(shè)備本身可用，并不說明通信鏈路可以開始進(jìn)行通信了，能否開始進(jìn)行通信要由下面的控制信號(hào)決定。 請(qǐng)求發(fā)送 (to 用來表示 求 送數(shù)據(jù)，即當(dāng)終端要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，使該信號(hào)有效 (態(tài) )，向 求發(fā)送。它用來控制 否要進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)。 允許發(fā)送 (to 用來表示 備好接收 來的數(shù)據(jù)，是對(duì)請(qǐng) 11 求發(fā)送信號(hào) 響應(yīng)信號(hào)。當(dāng) 準(zhǔn)備好接收終端傳來的數(shù)據(jù)，并向前發(fā)送時(shí)，使該信號(hào)有效，通知終端開始沿發(fā)送數(shù)據(jù)線 送數(shù)據(jù)。 這對(duì) 求應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號(hào)是用于半雙工 統(tǒng)中發(fā)送方式和接收方式之間的切換。在全雙工系統(tǒng)中 作發(fā)送方式和接收方式之間的切換。在全雙工系統(tǒng)中，因配置雙向通道，故不需要 絡(luò)信號(hào)，使其變高。 接收線信號(hào)檢出 ( 用來表示 接通通信鏈路，告知 備接收數(shù)據(jù)。當(dāng)本地的 到由通信鏈路另一端 (遠(yuǎn)地 )的 來的載波信號(hào)時(shí)，使 號(hào)有效，通知終端準(zhǔn)備接收，并且由 接收下來的載波信號(hào)解調(diào)成數(shù)字兩數(shù)據(jù)后，沿接收數(shù)據(jù)線 到終端。此線也叫做數(shù)據(jù)載波檢出 (。 振鈴指示 ( 當(dāng) 到交換臺(tái)送來的振鈴呼叫信號(hào)時(shí)，使該信號(hào)有效 (態(tài) )，通知終端，已被呼叫。 （ 2）數(shù)據(jù)發(fā)送與接收線 ： 發(fā)送數(shù)據(jù) ( 通過 端將串行數(shù)據(jù)發(fā)送到 接收數(shù)據(jù) ( 通過 終端接收從 來的串行數(shù)據(jù)，（ （ 3）地線有兩根線 信號(hào)地和保護(hù)地信號(hào)線，無方向。 腳及使用 從機(jī)械特性而言， 括標(biāo)準(zhǔn)的 25 針及簡化的 9 針引腳排列。實(shí)際上， 5 條引腳中有許多是很少使用的，要完成最基本的串行通信功能，只需要 可。 表 1 為常用的 9 針接口各引腳的信號(hào)功能。 引腳 信號(hào) 信號(hào)源 類型 描述 1 制 載波信號(hào)檢測(cè) 2 據(jù) 數(shù)據(jù)接收 3 據(jù) 數(shù)據(jù)接收 4 制 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好 5 信號(hào)地 6 制 數(shù)據(jù)設(shè)置準(zhǔn)備好 7 制 請(qǐng)求發(fā)送 8 制 清除發(fā)送 9 制 振鈴指示 表 1 從電氣特性而言， 線的邏輯電平與 平完全不兼容，因此必須進(jìn)行電平 12 轉(zhuǎn)換。目前常使用的電平轉(zhuǎn)換電路為 紹 雙路驅(qū)動(dòng) /接收器，內(nèi)部包括電容型的電壓生成器，可以將單 5V 電源轉(zhuǎn)換成符合 電壓等級(jí)。接收器將 準(zhǔn)的輸入電平轉(zhuǎn)換成平。接收器的典型臨界值是 型磁滯是 ，可以接收 +輸入信號(hào)。驅(qū)動(dòng)器 (發(fā)送器 )將 入電平轉(zhuǎn)換成 平。圖 其管腳分布圖。其特性如下 6。 圖 3腳圖 (1)單 5V 電源 (2) 藝 (3)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器和兩個(gè)接收器 (4)+輸入電平 (5)低工作電流： 8型值 (6)滿足和超過 薦標(biāo)準(zhǔn) 工藝技術(shù)如下 ： (1)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器及兩個(gè)接收器 (2)+入電平 (3)低電源電流：典型值是 84)符合甚至優(yōu)于 準(zhǔn) 薦標(biāo)準(zhǔn) V. 28 (5)可與 司的 換 (6)護(hù)大于 法 3015)標(biāo)準(zhǔn)的 2000V 注意事項(xiàng) ： (1)工作溫度 (自然通風(fēng) )范圍內(nèi)的極限參數(shù) (除非另有說明 ) (2)輸入電源電壓范圍， 0. 3V 至 6V (3)正輸出電源電壓范圍， 3V 至 15V (4)負(fù)輸出電源電壓范圍， 3V 至 5)輸入電壓范圍， 動(dòng)器 3v 至 0. 3V (6)接收器 +13 (7)輸出電壓范圍， 3V 至 O. 3V (8) 3V 至 O. 3V (9)短路持續(xù)時(shí)間： 限制 (10)工作溫度 (自然通風(fēng) )范圍， 0 至 70 (11) 85 (12)存儲(chǔ)溫度范圍， 150 (13)引線溫度，離外殼 )， 10 秒 260 強(qiáng)度超出所列的極限參數(shù)可能導(dǎo)致器件的永久性損壞。這些僅僅是極限參數(shù)，并不意味著在極限參數(shù)條件下或在任何其它超出推薦工作條件所示參數(shù)的情況下器件 能有效地工作。延長在極限參數(shù)條件下的工作時(shí)間會(huì)影響器件的可靠性 7。 第 4 章 軟件控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 在 示屏的軟件 控制系統(tǒng)中，文 本信息的編輯、字模信息的保存、顯示效果的處理、圖像 預(yù)覽以及設(shè)備通訊是設(shè)計(jì)的核心上作。下面就這四個(gè)核心功能做詳細(xì)的研究與設(shè)計(jì)。 輯功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 在 示屏上展現(xiàn)所要顯示的內(nèi)容以及效果，編輯工 作是最重要的環(huán)節(jié)之一。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)采用 . 0 開發(fā)工具，用 完成整個(gè)設(shè)計(jì)工 作。 基于 立工 程，以單文檔 形式開啟文本區(qū)。下面對(duì)工 程進(jìn)行分析和設(shè)計(jì) ： 1、 文本區(qū)的開啟 ： 由于所應(yīng)用的 示屏的像素點(diǎn)數(shù)量已定，而計(jì)算機(jī)屏幕的分辨率顯然遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于顯示屏，這樣 造成邏輯坐標(biāo)的不同，即而顯示的圖像會(huì)有扭曲、拉長甚至失真情況。所以可以通過選擇開啟窗口的計(jì)算機(jī)屏幕像素點(diǎn)與顯示屏像素?cái)?shù)之間恰當(dāng)?shù)谋壤齺頊p小誤差。 現(xiàn)在用來解決此問題的方法很多。例如點(diǎn)陣數(shù)據(jù)的壓縮方法，由于在 境下，系統(tǒng)默認(rèn)的每 個(gè)漢字為 4000 多點(diǎn)，而 16 16 點(diǎn)陣一個(gè)字的大屏幕，每 個(gè)漢字為 256 點(diǎn)，所以根據(jù)計(jì)算，可以采用間隔取點(diǎn)的方式，在橫向和縱向每 隔 12 個(gè)點(diǎn)取一個(gè)點(diǎn)，每 個(gè)漢字 256個(gè)點(diǎn)組成的原理來壓縮數(shù)據(jù)。 但為了圖像不失真，本系統(tǒng)采用所開啟文本區(qū)與顯示屏像素?cái)?shù)完全相同的方式，從而避免了圓變 橢圓，正方形變矩形，甚至連劃斜線時(shí)的斜率也不會(huì)變。 數(shù)用來設(shè)置整個(gè)窗口的大小，但是窗口外框還包括菜單，工具欄，狀態(tài)欄與客戶區(qū)。而系統(tǒng)定義的文本區(qū)要求精確的 于字模信息保存。所以表示客戶區(qū)大小的縱坐標(biāo)要加上狀態(tài)欄與工 具欄的高度，甚至菜單與窗口外框的邊緣也要扣 除 1。 /設(shè)置客戶區(qū)大小的函數(shù) 14 0; =& ( ) ); ( &() ); (); 384+(384 = (192+(192; ; 通過對(duì)客戶區(qū)的精確控制，可以真正的使文本 區(qū)的像 素點(diǎn)數(shù)與顯示屏的平面發(fā)光點(diǎn)數(shù)對(duì)應(yīng)，而且為了編輯操作過程中不至于因?yàn)槭д`造成 文本 區(qū)內(nèi)的象素改變，所以系統(tǒng)限制了窗體最大化控制 3 9。 = /取消最大化使窗體大小固定。 2、 編輯功能設(shè)計(jì) ： 在控制系統(tǒng)中，把文字與圖形的輸入通 通想象成是圖像的編輯，這樣就像 在畫板上一樣，隨心所欲的完成編輯工 作。 繪圖都是通過 是設(shè)備與數(shù)據(jù)之間的媒介，可以縮寫為 將繪圖 輸出到一個(gè)設(shè)備上。 存儲(chǔ)設(shè)備的屬性與輸出繪圖的數(shù)據(jù)。在 要輸出繪圖數(shù)據(jù)至一個(gè)設(shè)備上，必須準(zhǔn)備一個(gè)針對(duì)此設(shè)備的 象，它是繼承于 類的對(duì)象。這個(gè) 象可以使用 的一些繪圖函數(shù) (如畫線、圓、方形等 )。每 個(gè) 須附著一些所謂的 (對(duì)象，如常見的畫筆、畫刷、字形、位圖等畫圖上具 )以配合繪圖函數(shù)。 15 系統(tǒng)通過編寫 函數(shù)畫直線、 函數(shù)畫矩形、 )函數(shù)畫橢圓、 )函數(shù)完成圖形的編輯 2 3。 需要 指出的是將 構(gòu) ： 調(diào)用 法。 象的析構(gòu)很重要，特別是自己創(chuàng)建的對(duì)象，一定要在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī) (象已經(jīng)不在附著在 )去掉。解除附著的方法只有以 數(shù)選擇別的新的對(duì)象 (舊的對(duì)象會(huì)自動(dòng)被消除 )。可以選擇 存的對(duì)象來解除對(duì)象的依附關(guān)系，因?yàn)?存的對(duì)象會(huì)在不用的時(shí)候自動(dòng)析構(gòu)。 公開的成員函數(shù)，所以它的子類都可以使用。 文字的輸入 ： 通過 生成一個(gè)選 擇字體類型 (對(duì)話框。 ; m _ = = = ; 調(diào)用系統(tǒng)自帶的輸入法，包括文字的字體、字形、顏色、效果 等。 系統(tǒng)加載 話框，以文本編輯區(qū)左上頂點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，向右為 X 軸正方向，向下為 Y 軸正方向 建立邏輯坐標(biāo)系，實(shí)現(xiàn)文字指定位置的編輯 ： (); = 000, 000); 16 &m 0); ; 在 函數(shù)中嵌入 函數(shù)， /文本區(qū)內(nèi)文字輸入 X 軸 , /文本區(qū)內(nèi)文字輸入 Y 軸 顏色的控制 ： 在 統(tǒng)中，色彩是以 定義的，即 是一個(gè)四字節(jié)字，其中的 3 個(gè)字節(jié)分別代表紅，綠，藍(lán)三 種基本單色， 也就是 每 一個(gè)基本單色由一個(gè)字節(jié)來表示，亦即每 一個(gè)基本單色有 256 種色階。所以 16777216 種色彩變化。雖然計(jì)算機(jī)內(nèi)定義了這么多顏色，但是對(duì)于應(yīng)用與現(xiàn)實(shí)生活中的 示屏來說無須也無法達(dá)到。因?yàn)槿搜蹖?duì)不同顏色光線的敏感程度不同，并且紅、綠和黃三種顏色是人眼視覺細(xì)胞最敏感的，所以這三種顏色成為基色，通過其不同比例的混合就能實(shí)現(xiàn)從白到黑的各種顏色。所以也正是應(yīng)用于交通警 視最為普遍的顏色。 示屏應(yīng)用于交通指揮大廳的法律宣傳，為公眾傳輸信息以及服務(wù)，基于特殊的應(yīng)用領(lǐng)域，圖 文顯示屏都只有三種顏色的變化。所以控制系統(tǒng)在上具欄內(nèi)只添加了以上三種顏色滿足今后擴(kuò)展的要求。 字模提取 模簡介 文字的字模是一組數(shù)字，但它的意義卻與數(shù)字的意義有著根本的變化，它是用數(shù)字的各位信息來記載英文或漢字的形狀 1。 在電腦硬件中，根本沒有漢字這個(gè)概念，也沒有英文的概念，其認(rèn)識(shí)的概念只有 內(nèi)碼 (將 的高 128 個(gè)很少用到的數(shù)值以兩個(gè)為一組來表示漢字，即漢字的內(nèi)碼。而剩下的低 128 位則留給英文字符使用，即英文的內(nèi)碼 )。如果你用啟動(dòng)盤啟動(dòng)系統(tǒng)后用 令可能得到一串串 莫名其妙的字符，但那確確實(shí)實(shí)是漢字，如果你啟動(dòng) 其他的漢字系統(tǒng)后，就會(huì)看到那是一個(gè)個(gè)熟悉的漢字。在硬件系統(tǒng)內(nèi)，英文的字模信息一般固化在，即使在沒有進(jìn)入系統(tǒng)的 ，也可以讓你看到英文字符。而在 ，中文的字模信息一般記錄在漢字庫文件里 (將制作好的字模放到一個(gè)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的庫中，這就是點(diǎn)陣字庫文件 )。 示屏領(lǐng)域字模實(shí)現(xiàn)技術(shù) 在通過軟件實(shí)現(xiàn)的技術(shù)中，目前有許多字模生成軟件，軟件打開后輸入漢字，點(diǎn)“檢取”， 17 十六進(jìn)制數(shù)據(jù)的漢字代碼即可自動(dòng)生成，把我們所需要的豎排數(shù)據(jù)復(fù)制到我們 的程序中即可。在通過硬件實(shí)現(xiàn)字模提取的技術(shù)中，有在單片機(jī)系統(tǒng)中增加硬漢字庫的方法，主控器發(fā)送的漢字是其機(jī)內(nèi)碼，用兩個(gè)字節(jié)來表示一個(gè)漢字。根據(jù)機(jī)內(nèi)碼，顯示單元控制模塊從漢字庫中查取顯示字模，實(shí)現(xiàn)漢字顯示。由于帶有硬漢字庫，進(jìn)行動(dòng)態(tài)文字顯示時(shí)，通用智能顯示單元僅接受漢字的機(jī)內(nèi)碼即可，這樣數(shù)據(jù)通訊量大大減少。因此，“動(dòng)態(tài)文字顯示速度快”。 件控制系統(tǒng)字模提取的分析與設(shè)計(jì) 而在 示屏控制系統(tǒng)具體應(yīng)用的 作系統(tǒng)下如何提取 字模信息是設(shè)計(jì)的核心。軟件控制系統(tǒng)在實(shí)際編輯過程中，要求各種字體、 字號(hào)的文字都能被編輯、保存。所以系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，把文本區(qū)理解為由眾多的象素點(diǎn)構(gòu)成，而把不同字體、字號(hào)的文字理解為一幅圖像。因?yàn)樗_啟的文本區(qū)大小與 示屏的大小對(duì)應(yīng)，所以采用 16 16 點(diǎn)陣為單位，把文本區(qū)內(nèi)的每個(gè)像素點(diǎn)都看成一個(gè)二維數(shù)組，由于系統(tǒng)中各種顏色都有對(duì)應(yīng)的值，賦予每個(gè)不同顏色的像素點(diǎn)不同的對(duì)應(yīng)值，再把每個(gè)點(diǎn)賦予一個(gè) 的值，這樣保存下來的信息就是二進(jìn)制數(shù)據(jù)。通過這樣的設(shè)計(jì)，我們不僅可以把任何字型，任何大小的文字保存下來，還可以顯示以 256 個(gè)像素點(diǎn)陣為單位的任何圖形。在軟件控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)字模的 提取，也就避免了在單片機(jī)中加載硬漢字庫模塊，從而簡化了硬件模塊的設(shè)計(jì)。 以下以單色屏為例，介紹系統(tǒng)采用字模保存的算法設(shè)計(jì) ： 定義 像素點(diǎn)的顏色，判斷某個(gè)點(diǎn)的顏色值。如果值為 明此點(diǎn)為白色，賦予此點(diǎn)值 0。由于單色屏只有紅色和不顯色兩種，所以可以簡單賦值為除白色外其余點(diǎn)賦值為 1。 dc( 92 384=0; 9248=0; ; ; i， j， k; i=0;i192;i+) j=0;j48;j+) k=0;k8;k+) i j+=i 8=j+k*(2, (7); 果添加與預(yù)覽功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 在當(dāng)今高度信息化的社會(huì)，圖形圖像等形象性信息所占比例 日 益提高，計(jì)算機(jī)在各種信息處理中正發(fā)揮 著重要作用。由于數(shù)字化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的介入，傳統(tǒng)的模擬圖像為主