畢業(yè)設(shè)計LED顯示屏控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計

1、畢業(yè)論文(設(shè)計) 題 目 LED顯示屏控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計 學生姓名 司 紅 君 學 號 20031334004 院 系 電子與信息工程學院專 業(yè) 通信工程指導教師 周 杰 二七年五月三十日前言一、問題的提出：用于圖文顯示的LED顯示屏，如果只顯示一些圖形、文字，而對圖像、動畫以及信息的實時顯示要求不高，而且信息的內(nèi)容和屏與屏切換相對比較穩(wěn)定，不需要固定計算機實時服務(wù)，只需要在控制顯示屏的單片機中加入存儲塊，實現(xiàn)信息的保存功能。通過無線發(fā)射機和無線接收機進行數(shù)據(jù)的傳輸，達到對LED顯示屏的控制。二、論文的主要研究內(nèi)容:通過軟件編輯實現(xiàn)圖文編輯與傳輸。采用習慣的Windows窗體，開啟文本編輯區(qū)

2、，完成圖形和文字的編輯工作。在控制系統(tǒng)中實現(xiàn)字模的提取與保存，無需在單片機中加入漢字庫。通過采用PC與無線發(fā)射機串行通訊方式，無線接受機接收信息發(fā)送給LED顯示屏，從而完成信息的傳輸。通過對點陣模塊和控制電路的分析，確定LED顯示屏的部件構(gòu)成;通過對單片機及智能控制模塊的分析，確定LED顯示屏的組成結(jié)構(gòu)和掃描驅(qū)動方式，實現(xiàn)LED顯示屏的顯示。無線發(fā)射機硬件控制模塊無線接收機硬件控制模塊RS-232串口通信發(fā)射信息PC機控制系統(tǒng)單片機系統(tǒng)LED點陣顯示屏行列掃描驅(qū)動三、本課題系統(tǒng)圖四、論文的組織論文分為三個部分，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LED顯示屏工作部分。具體組織安排如

3、下：第一部分：LED顯示屏控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計。這一部分主要由司紅君同學設(shè)計，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，對整個系統(tǒng)進行詳細的分析。主要介紹: 1）整體分析。對軟件的整體結(jié)構(gòu)、框架進行分析； 2）軟件控制系統(tǒng)分析。在本節(jié)中，對系統(tǒng)的編輯、保存、預覽功能進行詳細的分析與設(shè)計；2、核心控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，具體如下： 1）編輯功能設(shè)計與實現(xiàn)； 2）字模； 3）圖像預處理的設(shè)計與實現(xiàn)； 4）在核心功能初步實現(xiàn)的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)進行開發(fā)。3、設(shè)備通訊，利用RS-232C串行通信實現(xiàn)PC機與無線傳輸機之間的數(shù)據(jù)傳輸。第二部分：。這一部分主要由王麗霞同學設(shè)計，在這一部分中主要介

4、紹以下內(nèi)容：1. 簡單介紹PIC系列單片機。第三部分：LED顯示屏工作原理。這一部分主要由鄧成富同學設(shè)計，在這一部分中主要介紹:1、介紹LED的歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展2、單片機概述及LED顯示屏的系統(tǒng)概述3、根據(jù)設(shè)計的要求，對LED顯示屏系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框架進行分析，并介紹工作過程。1、硬件設(shè)計。主要完成LED顯示屏的驅(qū)動任務(wù)，采用MCS51系列單片機控制，單片機主要負責與上位機間的通訊接收文件信息并保存，通過行列驅(qū)動器控制完成LED點陣的驅(qū)動和控制信號。2、軟件設(shè)計。主要介紹LED點陣漢字的顯示原理，并通過字模提取軟件將1616點陣的漢字字模轉(zhuǎn)換成832的編碼，進行編輯語言輸入。LED顯示屏的研究背景

5、及意義軟件開發(fā)工具C+概述LED顯示屏控制系統(tǒng)的系統(tǒng)分析整體分析計算機軟件模塊分析與設(shè)計串行接口串行通信的工作原理RS-232C串行通信簡介RS-232C引腳及使用MAX-232介紹軟件控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)編輯功能設(shè)計與實現(xiàn)字模提取效果添加與預覽功能的設(shè)計與實現(xiàn)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計總 結(jié)參考文獻LED顯示屏控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計摘要：本文根據(jù)LED圖文顯示屏系統(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)計以及串行通信設(shè)計。這個系統(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，對編輯的信息實現(xiàn)字模提取，然后可以根據(jù)系統(tǒng)提供的顯示

6、模式加載顯示效果，確認為欲顯示信息后保存文件，然后通過程序調(diào)用Windows函數(shù)，并采用RS-232C串口通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)到無線發(fā)射機的傳輸。本文具體設(shè)計了三個模塊:編輯功能模塊，字模提取模塊，效果添加及預覽模塊。系統(tǒng)是否需要更新以及現(xiàn)有設(shè)計是否能夠滿足要求都有待于進一步的研究。關(guān)鍵詞: LED C+ 字模 串行通信第1章 緒論1.1 LED顯示屏的研究背景及意義在當今現(xiàn)代信息化社會的高速發(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)電視機成為人們享受信息和多媒體內(nèi)容的中心。與

7、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：(1) LED顯示屏色彩豐富，顯示方式變化多樣(圖形、文字、三維、二維動畫、電視畫面等)、亮度高、壽命長，是信息傳播設(shè)施劃時代的產(chǎn)品。(2) LED顯示屏是集光電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(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、計算機屏幕同步的圖形。它以其超大畫面、超強視覺、靈活多變的顯示方式等獨居一格的優(yōu)勢，是目前國際上使用廣泛的顯示系統(tǒng)。(3) LED顯示屏應(yīng)用廣泛，金融證券、銀行利率、商業(yè)廣告、文化娛樂等方面，有巨大的社會效益和豐厚的經(jīng)濟效益。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

8、：如陰級管(crt)或石英管(dv)大型電視，成本非常昂貴，在不需要超大畫面且在室內(nèi)使用時效果尚可；彩色液晶顯示同樣成本昂貴、電路復雜，面積有限，受視頻角的影響非常大，可視角度很??；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)用時亮度效果差。而LED顯示屏以其受空間限制較小，并可以根據(jù)用戶要求設(shè)計屏的大小，具有全彩色效果，視角大，可以用于顯示文字、圖案、圖象、動畫、視頻、錄象信號等各種信息的特點得到了突飛猛進的發(fā)展。 LED顯示屏的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個階段：1、1990年以前LED顯示屏的成長時期。一方面，受LED材料器件的限制，LED顯示屏的應(yīng)用領(lǐng)

9、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。這一時期的LED顯示屏在國外應(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，灰度等級為單點4級調(diào)灰，成本較高。2、1990-1995年，這一段是LED顯示屏迅速發(fā)展的時期。進入九十年代，全球信息產(chǎn)業(yè)高速增長，信息技術(shù)各個領(lǐng)域不斷突破，LED顯示屏在LED材料和控制技術(shù)方面也不斷出現(xiàn)新的成果。藍色LED晶片研制成功，全彩色LED顯示屏進入市場;電子計算機及微電子領(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)，顯示屏灰度等級實現(xiàn)16級灰度和64級灰度調(diào)灰，顯示屏的動態(tài)顯示效果大大提高，產(chǎn)品應(yīng)

10、用領(lǐng)域涉及金融證券、體育、機場、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LED顯示屏市場的大幅增長。LED顯示屏在平板顯示領(lǐng)域的主流產(chǎn)品局面基本形成，LED顯示屏產(chǎn)業(yè)成為新興的高科技產(chǎn)業(yè)。3、 1995年以來，LED顯示屏的發(fā)展進入一個總體穩(wěn)步提高產(chǎn)業(yè)格局調(diào)整完善的時期。進入新世紀，光電子產(chǎn)業(yè)得到廣泛的重視，中國加入WTO、北京申奧成功等，成為LED顯示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的契機，LED顯示屏必將得到飛躍發(fā)展5。 1.2 軟件開發(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習和掌握。C+以

11、其獨特的語言機制在計算機科學的各個領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想是在原來結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法基礎(chǔ)上的一個質(zhì)的飛躍，C+完美地體現(xiàn)了面向?qū)ο蟮母鞣N特性。VC+作為一個面向?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概念：1、對象從概念上講，對象代表著正在創(chuàng)建的系統(tǒng)中的一個實體。例如，在一個學校管理系統(tǒng)中，像學生、教師、成績單等都是對象，這些對象對于實現(xiàn)系統(tǒng)的完整功能都是必要的。從實現(xiàn)形式上講，對象一個屬性（狀態(tài)）和操作（方法或行為）的封裝體。屬性是由對象中變量的內(nèi)容和值定義的，例如學生有年齡、性別、入學日期等屬性。各個對象的屬性值互不相同。操作是一系列

12、的實現(xiàn)步驟，它能夠完成特定的功能，例如對學生可以有選課、畢業(yè)等操作。在C+中，對象的狀態(tài)由成員變量的值表示，操作由對象的成員函數(shù)完成。對象實現(xiàn)了信息隱藏，對象與外部是通過操作接口聯(lián)系的，操作的具體實現(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對象的功能。對象是通過消息與另一個對象傳遞信息的，每當一個操作被調(diào)用，就有一條消息被發(fā)送到這個對象上，消息帶來將被執(zhí)行的這個操作的詳細內(nèi)容。在C+中，向?qū)ο蟀l(fā)送消息就是調(diào)用對象的成員函數(shù)，從而獲取對象的狀態(tài)信息或是對對象的狀態(tài)進行修改。2、類類是對象的模板，它包含所創(chuàng)建對象的狀態(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

13、及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式。由一個特定的類所創(chuàng)建的對象被稱為這個類的實例，因此類是對象的抽象及描述，它是具有共同行為的若干對象的統(tǒng)一描述體。類是抽象數(shù)據(jù)類型的實現(xiàn)。一個類的所有對象都有相同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且共享相同的實現(xiàn)操作的代碼，而各個對象有著各自不同的狀態(tài)，即私有的存儲。因此，類是所有對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象結(jié)構(gòu)的機制，再借助于繼承擴充類的定義方式，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，一個新類可以通過對已有類進行修改或擴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

14、行為共享。從一個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?個要素是對象、類和繼承。在C+中，類是主要的編程對象，程序員需要設(shè)計類的成員變量和成員函數(shù)，以及類與外界的接口。對象即類的實例化，類是對象的模板。同一個類的對象具有相同的行為，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，同時派生類還可以添加新的成員，通過這種繼承和擴充得到新的類。第2章 LED顯示屏控制系統(tǒng)的系統(tǒng)分析根據(jù)LED顯示屏控制系統(tǒng)的應(yīng)用，本章設(shè)計了LED

15、圖文顯示屏的體系結(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，實現(xiàn)文本信息的傳輸。2.1 整體分析LED顯示屏系統(tǒng)組成LED圖文顯示屏系統(tǒng)由軟件控制系統(tǒng)、無線傳輸系統(tǒng)、設(shè)備主控制器、LED顯示點陣、電源等部分組成?；窘Y(jié)構(gòu)如下圖：PC軟件控制系統(tǒng)單片機各功能模塊行驅(qū)動器LED顯示點陣列驅(qū)動器無線發(fā)射機無線接受機圖4-1 LED顯示屏總體框架系統(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、圖像預覽與文件傳輸；無線傳輸系統(tǒng)主要完成文件信息由PC機傳輸至LED顯示器，硬件控制系統(tǒng)中LED點陣主要任務(wù)是通過電流控制完成信息顯示，通過單片機的掃

16、描驅(qū)動方式的控制對LED點陣行列驅(qū)動，實現(xiàn)設(shè)備的驅(qū)動并最終實現(xiàn)接收的圖文顯示功能。2.2 計算機軟件模塊分析與設(shè)計軟件模塊分為編輯部分和控制通訊部分，編輯部分實現(xiàn)圖文文件的編輯功能，通訊部分通過RS-232C串口通訊完成文件到單片機存儲模塊的傳輸。通訊部分將在第三章做詳細的介紹。系統(tǒng)設(shè)計采用Windows操作系統(tǒng)下，開啟文本編輯窗口，客戶區(qū)內(nèi)像素點采用與實際LED點陣顯示屏像素點相同，功能類似Word文檔編輯工具，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、預覽模塊、信息下載模塊。1、編輯模塊 1)除Windows自生成的剪貼、復制、粘貼功能，系統(tǒng)加入了撤消、重復功能

17、。 （1）選中撤消功能可以實現(xiàn)之前編輯工作的一步步取消功能。 （2）選中重復功能可以實現(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、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行編輯 （2）調(diào)出具體文字位置編輯對話框，輸入文字和要求顯示位置的橫坐標和縱坐標。 4)顏色控制模塊：由于應(yīng)用領(lǐng)域的具體特點，主要采用了紅、綠、黃三種顏色，可以實現(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

18、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)滾動效果，可以實現(xiàn)從左向右的信息滾動顯示，可以與靜態(tài)信息穿插顯示。 3)單屏信息傳輸，實現(xiàn)編輯待傳輸信息的保存。 4)多屏信息傳輸，實現(xiàn)編輯保存好的單屏信息合并保存成一個文件，大大減少傳輸文件時的煩瑣。3、圖像預覽模塊：在文件傳輸之前實現(xiàn)字模信息的預覽功能，可以實現(xiàn)預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覽，可以調(diào)整靜態(tài)與滾動顯示效果的排列順序。 2)顯示時間，顯示不同屏幕顯示信息之間的時間間隔。軟件模塊結(jié)構(gòu)圖如下：控制模塊編輯模塊增添效果模塊圖像預覽模塊設(shè)備通

19、訊模塊文字編輯圖形編輯顏色控制滾動效果多屏文件合并顯示效果顯示時間設(shè)備通訊文件傳輸圖3-2軟件模塊結(jié)構(gòu)圖第3章 串行接口3.1 串行通信的工作原理在各種單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計中，如智能儀器儀表、各類手持設(shè)備、GPS接收器等，都會遇到怎樣與PC機進行通訊的問題。微機的主板通過并行口和串行口等與外設(shè)交換數(shù)據(jù)，并行口主要進行短距離的數(shù)據(jù)傳送，傳送速率較快，通常用作打印機的輸出。而長距離的數(shù)據(jù)傳送只能采用串行口，串行口只需一根數(shù)據(jù)線進行數(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PC機配置的RS-232標準串行接口COMl,

20、 COM2等相連接來實現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)與PC機之間的數(shù)據(jù)交換。為了能使微機與單片機之間能通信，必須遵守相同的通信協(xié)議。由于單片機的串行口以TTL電平進行輸入輸出，而微機的RS-232接口則采用+12V和的-12V電平方式，與PC機RS-232標準串行接口的電氣規(guī)范不一致，因此要實現(xiàn)單片機與PC機之間的數(shù)據(jù)通讀，必須進行電平轉(zhuǎn)換。一般常用的平轉(zhuǎn)換器件有MC1488, MC1489及MAX232等，但MC1488, MC1489需要+-12V電源，這對于不具備+-12V電源的單片機系統(tǒng)是非常不便的，而雙路RS-232收發(fā)器MAX232就是基于這一功能開發(fā)的新型器件4。3.2 RS-232C串行通信簡介串

21、行通信接口標準經(jīng)過使用和發(fā)展，目前已經(jīng)有幾種。但都是在RS-232標準的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進而形成的。RS-232C標準是美國EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會)與BELL等公司一起開發(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。這個標準對串行通信接口的有關(guān)問題，如信號線功能、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RS-232C制式兼容的通信設(shè)備，因此，它作為一種標準，目前已在微機通信接口中廣泛采用。RS-232C標準(協(xié)議)的全稱是EIA-RS-232C標準，其中EIA（Electronic Industry Association)代表美國電子工業(yè)協(xié)會，RS（

22、recommeded standard)代表推薦標準，232是標識號，C代表RS-232的最新一次修改(1969在這之前，有RS232B ，RS232A)。它規(guī)定連接電纜和機械、電氣特性、信號功能及傳送過程。RS-232C規(guī)定標準接口有25條線，4條數(shù)據(jù)線、11條控制線、3條定時線、7條備用和未定義線，常用的只有9根，它們是： （1）聯(lián)絡(luò)控制信號線：數(shù)據(jù)裝置準備好(Data set ready-DSR)有效時(ON)狀態(tài)，表明MODEM處于可以使用的狀態(tài)。數(shù)據(jù)終端準備好(Data set ready-DTR)有效時(ON)狀態(tài)，表明數(shù)據(jù)終端可以使用。這兩個信號有時連到電源上，一上電就立即有效。

23、這兩個設(shè)備狀態(tài)信號有效，只表示設(shè)備本身可用，并不說明通信鏈路可以開始進行通信了，能否開始進行通信要由下面的控制信號決定。請求發(fā)送(Request to send-RTS)用來表示DTE請求DCE發(fā)送數(shù)據(jù)，即當終端要發(fā)送數(shù)據(jù)時，使該信號有效(ON狀態(tài))，向MODEM請求發(fā)送。它用來控制MODEM是否要進入發(fā)送狀態(tài)。允許發(fā)送(Clear to send-CTS)用來表示DCE準備好接收DTE發(fā)來的數(shù)據(jù)，是對請求發(fā)送信號RTS的響應(yīng)信號。當MODEM已準備好接收終端傳來的數(shù)據(jù)，并向前發(fā)送時，使該信號有效，通知終端開始沿發(fā)送數(shù)據(jù)線TXD發(fā)送數(shù)據(jù)。這對RTS/CTS請求應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號是用于半雙工MODEM

24、系統(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RTS/CTS聯(lián)絡(luò)信號，使其變高。接收線信號檢出(Received Line detection-RLSD)用來表示DCE已接通通信鏈路，告知DTE準備接收數(shù)據(jù)。當本地的MODEM收到由通信鏈路另一端(遠地)的MODEM送來的載波信號時，使RLSD信號有效，通知終端準備接收，并且由MODEM將接收下來的載波信號解調(diào)成數(shù)字兩數(shù)據(jù)后，沿接收數(shù)據(jù)線RXD送到終端。此線也叫做數(shù)據(jù)載波檢出(Data Carrier dectection-DCD)線。振鈴指示(Ringing-RI)當

25、MODEM收到交換臺送來的振鈴呼叫信號時，使該信號有效(ON狀態(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)(Transmitted data-TXD)通過TXD終端將串行數(shù)據(jù)發(fā)送到MODEM，(DTE DCE)。接收數(shù)據(jù)(Received data-RXD)通過RXD線終端接收從MODEM發(fā)來的串行數(shù)據(jù)，（ DCEDTE）。 （3）地線有兩根線SG，PG信號地和保護地信號線，無方向。3.3 RS-232C引腳及使用從機械特性而言，RS-232C包括標準的25針及簡化的9針引腳排列。實際上，RS-232C的25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RXD

26、, TXD和GND即可。表1為常用的9針接口各引腳的信號功能。 引腳信號信號源類型描述1DCDDCE控制載波信號檢測2RXDDCE數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)接收3TXDDTE數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)接收4DTRDTE控制數(shù)據(jù)終端準備好5GND信號地6DSRDCE控制數(shù)據(jù)設(shè)置準備好7RTSDTE控制請求發(fā)送8CTSDCE控制清除發(fā)送9RIDCE控制振鈴指示表1從電氣特性而言，RS-232總線的邏輯電平與TTL電平完全不兼容，因此必須進行電平轉(zhuǎn)換。目前常使用的電平轉(zhuǎn)換電路為MAX232。3.4 MAX-232介紹MAX232是雙路驅(qū)動/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EIA/TIA-232-E的電壓等

27、級。接收器將EIA/TIA-232-E標準的輸入電平轉(zhuǎn)換成SVTTL/CMOS電平。接收器的典型臨界值是1.3V，典型磁滯是0.5 V，可以接收+-30V的輸入信號。驅(qū)動器(發(fā)送器)將TTL/CMOS輸入電平轉(zhuǎn)換成EIA/TIA-232-E電平。圖2.4為其管腳分布圖。其特性如下6。 圖3-1 MAX232管腳圖 (1)單5V電源 (2) LinBiCMOS工藝 (3)兩個驅(qū)動器和兩個接收器 (4)+-30V的輸入電平 (5)低工作電流：8mA典型值 (6)滿足和超過ANSI EIA/TIA-232-E和ITU推薦標準V.28其工藝技術(shù)如下： (1)兩個驅(qū)動器及兩個接收器 (2)+-30V輸入

28、電平 (3)低電源電流：典型值是8mA (4)符合甚至優(yōu)于ANSI標準EIA/TIA-232-E及ITU推薦標準V. 28 (5)可與Maxim公司的MAX232互換 (6)ESD保護大于MIL-STD-883(方法3015)標準的2000V注意事項： (1)工作溫度(自然通風)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，Vcc -0. 3V至6V (3)正輸出電源電壓范圍，VS+ Vcc-0. 3V至15V (4)負輸出電源電壓范圍，VS- -0. 3V至-15V (5)輸入電壓范圍，VI：驅(qū)動器 -0. 3v至Vcc + 0. 3V (6)接收器 +-30V (7)輸出電壓范

29、圍，V0：T10UT, T20UT VS- -0. 3V至VS+O. 3V (8) RlOUT，R20UT -0. 3V至Vcc +O. 3V (9)短路持續(xù)時間：T10UT, T20UT未限制 (10)工作溫度(自然通風)范圍，TA：MAX232 0至70 (11)MAX232I -40至85 (12)存儲溫度范圍，Tstg -65至150 (13)引線溫度，離外殼1.6mm(1/16英寸)，10秒260 強度超出所列的極限參數(shù)可能導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)條件下的工作時間會

30、影響器件的可靠性7。第4章 軟件控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)在LED顯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、圖像預覽以及設(shè)備通訊是設(shè)計的核心上作。下面就這四個核心功能做詳細的研究與設(shè)計。4.1 編輯功能設(shè)計與實現(xiàn)在LED顯示屏上展現(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)計時采用VC 6. 0開發(fā)工具，用VC+完成整個設(shè)計工作。 基于MFC AppWizard建立工程，以單文檔View的形式開啟文本區(qū)。下面對工程進行分析和設(shè)計：1、文本區(qū)的開啟：由于所應(yīng)用的LED顯示屏的像素點數(shù)量已定，而計算機屏幕的分辨率顯然遠遠高于顯示屏，這樣造成邏輯坐標的不同

31、，即而顯示的圖像會有扭曲、拉長甚至失真情況。所以可以通過選擇開啟窗口的計算機屏幕像素點與顯示屏像素數(shù)之間恰當?shù)谋壤齺頊p小誤差。現(xiàn)在用來解決此問題的方法很多。例如點陣數(shù)據(jù)的壓縮方法，由于在Windows環(huán)境下，系統(tǒng)默認的每個漢字為4000多點，而1616點陣一個字的大屏幕，每個漢字為256點，所以根據(jù)計算，可以采用間隔取點的方式，在橫向和縱向每隔12個點取一個點，每個漢字256個點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)與顯示屏像素數(shù)完全相同的方式，從而避免了圓變橢圓，正方形變矩形，甚至連劃斜線時的斜率也不會變。CMainFrame:PreCreateWindow函數(shù)用來設(shè)

32、置整個窗口的大小，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client area，用于字模信息保存。所以表示客戶區(qū)大小的縱坐標要加上狀態(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。SetClientSize() /設(shè)置客戶區(qū)大小的函數(shù) CRect rect; CSize winSize; int cx, cy = 0; CControlBar* pBar; pBar = GetControlBar(AFX_IDW_STATUS_BAR); if(pBar ! =NULL) & (pBar - IsWindowVisible() pBar -GetW

33、indowRect (rect); winSize = rect. Size (); cy+=(winSize. cy); pBar=GetControlBar(AFX_IDW_ TOOLBAR); if(pBar!=NULL)&(pBar -IsWindowVisible() pBar - GetWindowRect(rect); winSize = rect.Size (); cy+=(winSize. Cy*2); cx = 384+(384-m_clientSize. cx); cy += (192+(192-m_clientSize. cy); GetWindowRect(rect)

34、; SetWindowPos(this，rect. left，rect.top, cx, cy, SWP_ NOZORDER);OnViewStatusBar() CFrameWnd:OnBarCheck(ID_VIEW_STATUS_BAR); SetClientSize();通過對客戶區(qū)的精確控制，可以真正的使文本區(qū)的像素點數(shù)與顯示屏的平面發(fā)光點數(shù)對應(yīng)，而且為了編輯操作過程中不至于因為失誤造成文本區(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。 cs. style& = WS_MAXIMIZEBOX; /取消最大化使窗體大小固定。2、編輯功能設(shè)計：在控制系統(tǒng)中，把文字與圖形的輸入通通想

35、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。MFC的繪圖都是通過Device Context(它是設(shè)備與數(shù)據(jù)之間的媒介，可以縮寫為DC)來將繪圖輸出到一個設(shè)備上。DC中存儲設(shè)備的屬性與輸出繪圖的數(shù)據(jù)。在MFC中要輸出繪圖數(shù)據(jù)至一個設(shè)備上，必須準備一個針對此設(shè)備的DC對象，它是繼承于CDC的類的對象。這個DC對象可以使用CDC類的一些繪圖函數(shù)(如畫線、圓、方形等)。每個DC必須附著一些所謂的GDI object (GD工對象，如常見的畫筆、畫刷、字形、位圖等畫圖上具)以配合DC的繪圖函數(shù)。系統(tǒng)通過編寫Line()函數(shù)畫直線、Rectangle()函數(shù)畫矩形、Ellipse (

36、)函數(shù)畫橢圓、Circle ()函數(shù)完成圖形的編輯2 3。需要指出的是將newPen析構(gòu)：調(diào)用newPen. DeleteObject)方法。GDI對象的析構(gòu)很重要，特別是自己創(chuàng)建的對象，一定要在適當?shù)臅r機(GDI對象已經(jīng)不在附著在DC時)去掉。解除附著的方法只有以SelectObject函數(shù)選擇別的新的對象(舊的對象會自動被消除)?？梢赃x擇MFC預存的對象來解除對象的依附關(guān)系，因為MFC預存的對象會在不用的時候自動析構(gòu)。DeleteObject是CGdiObject類公開的成員函數(shù)，所以它的子類都可以使用。 文字的輸入：通過CFontDialog類生成一個選擇字體類型(font)的對話框。

37、CDC* pDC=GetDC(); LOGFONT m _lFont; COLORREF m_cTextColor; CFont myFont; CFont* pOldFont; CFontDialog FontDlg; FontDlg. m_cf. lpLogFont=&m_lFont; FontDlg.m_cf.rgbColors=m_cTextColor; FontDlg. m_cf. Flags!=CF_INITTOLOGFONTSTRUCT;if ( FontDlg. DoModal() = =IDOK)FontDlg.GetCurrentFont(&m_1Font);m_cText

38、Color = FontDlg.GetColor(); 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TextDialog對話框，以文本編輯區(qū)左上頂點為坐標原點，向右為X軸正方向，向下為Y軸正方向建立邏輯坐標系，實現(xiàn)文字指定位置的編輯： CString str; CTextDlg TextDlg; /CRect rect (TextDlg. m_ctrEdit. GetClientRect(); if ( TextDlg. DoModal)=IDOK ) CRect rect (TextDlg. m_iPosX, TextDlg. m_iPosY, TextDlg.m_iP

39、osX+1000, TextDlg.m_iPosY+1000); Str=TextDlg. m_sText; myFont.CreateFontIndirect (&m lFont); pOldFont=pDC-SelectObject(&myFont); pDC-SetTextColor(m_cTextColor); pDC-DrawText (str, rect, 0); pDC-SelectObject(pOldFont); SaveInStack();在OnFont()函數(shù)中嵌入TextDialog()函數(shù)，DDX_ Text(pDX，IDC_ POS-X, m_iPosX); /文本

40、區(qū)內(nèi)文字輸入X軸DDX_ Text(pDX，IDC_ POS_ Y, m_iPosY); /文本區(qū)內(nèi)文字輸入Y軸顏色的控制：在Windows系統(tǒng)中，色彩是以ture color來定義的，即COLORREF它是一個四字節(jié)字，其中的3個字節(jié)分別代表紅，綠，藍三種基本單色，也就是每一個基本單色由一個字節(jié)來表示，亦即每一個基本單色有256種色階。所以True color有16777216種色彩變化。雖然計算機內(nèi)定義了這么多顏色，但是對于應(yīng)用與現(xiàn)實生活中的LED顯示屏來說無須也無法達到。因為人眼對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胞最敏感的，所以這三種顏色成為基色，通過其不同

41、比例的混合就能實現(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。LED顯示屏應(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展的要求。4.2 字模提取字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，根本沒有漢字這個概念，也沒有英文的概念，其認識的概念只有內(nèi)碼(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。而剩下的低128位則留給英文字符使用，即英文的內(nèi)碼)。如

42、果你用啟動盤啟動系統(tǒng)后用DIR命令可能得到一串串莫名其妙的字符，但那確確實實是漢字，如果你啟動UCDOS或其他的漢字系統(tǒng)后，就會看到那是一個個熟悉的漢字。在硬件系統(tǒng)內(nèi)，英文的字模信息一般固化在ROM里，即使在沒有進入系統(tǒng)的CMOS里，也可以讓你看到英文字符。而在DOS下，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個標準的庫中，這就是點陣字庫文件)。4.2.2 LED顯示屏領(lǐng)域字模實現(xiàn)技術(shù)在通過軟件實現(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“檢取”，十六進制數(shù)據(jù)的漢字代碼即可自動生成，把我們所需要的豎排數(shù)據(jù)復制到我們的程序中即可。在通過硬件實現(xiàn)字模提取的技術(shù)中

43、，有在單片機系統(tǒng)中增加硬漢字庫的方法，主控器發(fā)送的漢字是其機內(nèi)碼，用兩個字節(jié)來表示一個漢字。根據(jù)機內(nèi)碼，顯示單元控制模塊從漢字庫中查取顯示字模，實現(xiàn)漢字顯示。由于帶有硬漢字庫，進行動態(tài)文字顯示時，通用智能顯示單元僅接受漢字的機內(nèi)碼即可，這樣數(shù)據(jù)通訊量大大減少。因此，“動態(tài)文字顯示速度快”。軟件控制系統(tǒng)字模提取的分析與設(shè)計而在LED顯示屏控制系統(tǒng)具體應(yīng)用的Windows操作系統(tǒng)下如何提取字模信息是設(shè)計的核心。軟件控制系統(tǒng)在實際編輯過程中，要求各種字體、字號的文字都能被編輯、保存。所以系統(tǒng)在設(shè)計時，把文本區(qū)理解為由眾多的象素點構(gòu)成，而把不同字體、字號的文字理解為一幅圖像。因為所開啟的文本區(qū)大小與L

44、ED顯示屏的大小對應(yīng)，所以采用1616點陣為單位，把文本區(qū)內(nèi)的每個像素點都看成一個二維數(shù)組，由于系統(tǒng)中各種顏色都有對應(yīng)的值，賦予每個不同顏色的像素點不同的對應(yīng)值，再把每個點賦予一個int型的值，這樣保存下來的信息就是二進制數(shù)據(jù)。通過這樣的設(shè)計，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個像素點陣為單位的任何圖形。在軟件控制系統(tǒng)中實現(xiàn)字模的提取，也就避免了在單片機中加載硬漢字庫模塊，從而簡化了硬件模塊的設(shè)計。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：定義COLORREF zimo_ color為像素點的顏色，判斷某個點的顏色值。如果值為Oxffffff，說明此點為

45、白色，賦予此點值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賦值為1。 CClientDC dc(this); CFile myfile; unsigned int zimo192 384=0; unsigned char zimo_data19248=0; COLORREF zimo_color; int row, col ; this -HideCaret(); for (row=0;row192;row+) for (col=0;colShowCaret(); int i，j，k; for(i=0;i192;i+) for(j=0;j48;j+) for (k=0

46、;k8;k+)zimo_datai j+=zimoi 8=j+k*(int) pow (2, (7-k);4.3 效果添加與預覽功能的設(shè)計與實現(xiàn)在當今高度信息化的社會，圖形圖像等形象性信息所占比例日益提高，計算機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)、計算機技術(shù)的介入，傳統(tǒng)的模擬圖像為主的電視界已開始全面進入數(shù)字化的數(shù)字廣播時代。從電子顯微鏡下的微觀世界，到衛(wèi)星圖像所拍廣闊領(lǐng)域，圖像處理在實際生活中廣泛應(yīng)用：把文檔、圖形等圖像化的辦公圖像處理；醫(yī)用X射線CT (Computer Tomography，計算機斷層攝影)機為代表的醫(yī)用圖像處理；用于人造衛(wèi)星拍攝的遙感圖像處理以及廣播電視、

47、電影界中的圖像處理等。 為了增強顯示效果，LED顯示屏也可以有多種顯示模式。1、硬件模塊處理顯示模式技術(shù)LED圖文顯示屏可以增添多種顯示模式，從而增強顯示效果。產(chǎn)生不同顯示模式的方法，主要是隨時間變化不斷控制刷新顯示數(shù)據(jù)。但對于顯示數(shù)據(jù)的刷新，并不意味著一定要重新編寫顯示數(shù)據(jù)，可以通過一定的算法從原來的顯示數(shù)據(jù)直接生成?？梢园错樞蛘{(diào)整行號，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。2、軟件模塊直接加載效果技術(shù)如果對于信息數(shù)據(jù)的刷新算法過于復雜，可以考慮直接生成帶有顯示模式的數(shù)據(jù)。經(jīng)過系統(tǒng)的分析與設(shè)計，采用在文本區(qū)內(nèi)

48、，完成對文字及圖形的編輯工作，完成字模的提取與保存后，通過算法設(shè)計，增添滾動顯示模式。1）滾動顯示模式的設(shè)計與實現(xiàn)屏幕顯示滾動效果在PreviewDialog內(nèi)，加入button選項，即實現(xiàn)多屏信息保存時，根據(jù)需要普通效果與滾動效果穿插選擇達到最終保存的目的： for (unsigned char i=0;ifile_number;i+) CString tempFieldl，tempField2, tempField3; unsigned char file_length, file_ distype,file_ distime; tempFieldl = m_listCtrl.GetIte

49、mText(i，0); tempField2 = m_listCtrl.GetItemText(i，1); tempField3 = m_listCtrl.GetItemText(i，2); file_length=(unsigned char)tempFieldl.GetLength();myfile. Write (&file_length, 1); /存儲文件名長度myfile. Write (&file_distype, 1); /存儲文件顯示方式 myfile.Write(&file_ distime, 1);/存儲文件顯示時間2）圖像預覽功能設(shè)計與實現(xiàn)控制系統(tǒng)完成編輯工作后，保存的

50、是字模信息，增加圖像預覽功能主要用來預覽要傳輸?shù)淖帜１４嫖募?，由于加入了多屏傳輸、滾動顯示效果，而且傳輸?shù)酱笃恋拇@示的信息需要預先保存，所以對保存的信息預覽有利于準確、高效的完成編輯到傳輸?shù)墓ぷ?。研究與設(shè)計：定義unsigned char dis_type_pre = 0;/表示普通方式定義unsigned char dis_type_pre = 1;/表示滾動方式當設(shè)置方式為滾動時： if (roll_number! = 399) for (row=0;row192;row+) for (col=0;col=roll number;col+) if (zimo row 383-roll_n

51、umber+col= = 1) dc. SetPixel (col，row, 0); else dis_type_pre=0; roll_number=-1; KillTimer (1); for (row=0;row192;row+) for(col=0;col383;col+) if (zimo row col=1) dc. SetPixel (col，row, 0);4.4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計軟件控制主界面及功能1）主界面 主界面采用標準Windows窗體風格，菜單欄上文件、編輯、繪圖、文字、效果、發(fā)送等按鍵分別用來控制編輯圖文時的文字及圖形的編輯，增添靜態(tài)及滾動效果，與下位機的文件傳輸。

52、Windows窗體基本功能在控制系統(tǒng)中均能實現(xiàn)。圖4-1控制系統(tǒng)主界面2）基本的文件新建，打開，保存，另存為；菜單欄中的剪切，復制，粘貼功能；另外系統(tǒng)增設(shè)了撤銷，重復功能，使文件編輯功能更完善。圖4-2控制系統(tǒng)文件功能圖4-3控制系統(tǒng)編輯功能3) 繪圖的添加可以使圖文編輯過程中繪制簡單圖形，如直線，矩形，圓，橢圓；并可以在顏色上具欄中選擇顏色：圖4-4控制系統(tǒng)繪圖功能4) 文字的輸入功能可以實現(xiàn)系統(tǒng)提供的所有字型，字體，字號的編寫，點擊菜單欄中的文字按鈕及可實現(xiàn)：圖4-5控制系統(tǒng)文字編輯功能點擊文字按鍵后，彈出如下Windows自帶文字編輯復選框圖4-6文字編輯復選框選擇正確的字體、字形、大小后，控制系統(tǒng)提供文字輸入窗體。系統(tǒng)增設(shè)的對話