51單片機的1314點(diǎn)陣縮碼漢卡

我們歷時(shí)數載，開(kāi)發(fā)成“51單片機1314點(diǎn)陣縮碼漢卡”，適用于目前國內外應用最為廣泛的MCSX-51及其兼容系列單片機。
與此同時(shí)，還開(kāi)發(fā)了1314點(diǎn)陣漢字字模。1314點(diǎn)陣字模，可完全與目前通用的1616點(diǎn)陣漢字字模媲美，其在單片機和嵌入式系統的漢字顯示應用中也具有明顯的經(jīng)濟價(jià)值和實(shí)用意義。

1 單片機目前的漢字顯示
信息交流的最主要方式之一即文字交流，但由于我國方塊漢字數量繁多，構形迥異，使漢字顯示一直是我國計算機普及的障礙。隨著(zhù)計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，PC機的漢字顯示已不成問(wèn)題。但對于成本低、體積小、應用靈活且用量極為巨大的單片機而言，因其結構簡(jiǎn)單，硬件資源十分有限，其漢字顯示仍面對著(zhù)捉襟見(jiàn)肘，力不從心的窘境。
目前單片機的漢字顯示有三種基本方法。
①采用標準字庫法。即將國標漢字庫固人ROM中，將單片機的硬件和軟件進(jìn)行特別擴展后以顯示漢字。眾所周知，即使是1616點(diǎn)陣標準字庫，也須占用200KB以上的單元內存，而就目前主流5l系列單片機而言，最大尋址范圍僅64KB，即使程序區與數據區合起來(lái)也僅128KB內存。因此，若不加特別的擴展設計，不要說(shuō)檢字程序和用戶(hù)空間，僅字庫都裝不下。這種方法雖然可以方便地使用現成標準字庫，但卻需占用大量的硬件和軟件資源，增加很大一部分成本和設計難度，所以不經(jīng)常使用。
②字模直接固化法。即將所顯示的漢字，依先后順序將其字模一一從標準字庫中提取后，重新固化，予以顯示。此法雖為簡(jiǎn)捷，但只適于顯示少量漢字，且字模的制取繁瑣，軟件的修改維護都很困難。
③帶索引小字庫法。即將欲顯示文件中的漢字字模，從標準字庫中逐一提取固化，制成小型字庫，并按其在小字庫中的位置制成索引表，顯示時(shí)從索引表查出其新的字模取碼地址，取碼顯示。此方法雖比較靈活，可顯示較多的漢字，但仍然局限于只能顯示固定文件內容，且字模制取同樣麻煩。
一種較新的單片機“漢字動(dòng)態(tài)編碼與顯示方案”(見(jiàn)《單片機與嵌入式系統應用》雜志2003年第1期和第9期)，實(shí)際上也是一種動(dòng)態(tài)的“小字庫”法，只是字庫的制取，索引的編寫(xiě)及文件的改碼皆由PC機自動(dòng)完成，免去了繁瑣的人工處理。
由上可見(jiàn)，目前單片機各種漢字顯示方案均不理想。標準字庫法，單片機不堪重負；而其它方法最大且又無(wú)法克服的缺點(diǎn)是，所顯示文字皆有局限。顯示內容也皆須專(zhuān)業(yè)人員設計而定，用戶(hù)難于更改。這便極大地限制了單片機在各個(gè)領(lǐng)域的開(kāi)拓和應用。究其原因，皆為單片機本身無(wú)漢卡，而這也正是我們致力于“51漢卡”開(kāi)發(fā)的初衷。

2 1314點(diǎn)陣漢字字模
為墊定“5l漢卡”的字型基礎，首先開(kāi)發(fā)成了l314點(diǎn)陣漢字字模。在目前通用的漢字字模中，最簡(jiǎn)單的是1616點(diǎn)陣字模。在微型打字機中，也偶見(jiàn)有1212點(diǎn)陣字模，但實(shí)用中不多見(jiàn)。字模點(diǎn)陣數直接決定著(zhù)每一漢字所占單元內存值，能否在保證字模準確、美觀(guān)的基礎上，尋找一種較少的點(diǎn)陣字模呢?這便是我們最初的想法。于是我們經(jīng)過(guò)反復選擇比較，終于在國內首個(gè)推出了1314點(diǎn)陣字模。此設計，一是基于我國漢字為方塊字，故其行、列值需相近；二是漢字多有對稱(chēng)1生，故其列值宜奇不宜偶。設計實(shí)際表明，若行、列值很少，則難保證字模的準確性和美觀(guān)性。
1314點(diǎn)陣字模，是以我國現行簡(jiǎn)化字為準，并在此基礎上設計而成。與目前通用的漢字16l6點(diǎn)陣字模相比，其準確性和美觀(guān)性并不遜色。然而其單字所占內存卻由32個(gè)單元降至26個(gè)單元；另外使得每個(gè)單字顯示由原來(lái)的256個(gè)像素降至l82個(gè)像素，使顯示成本和空間均減少近三分之一。100200點(diǎn)陣LED字屏，可顯示16l6點(diǎn)陣漢字72個(gè)，而l314點(diǎn)陣漢字便可顯示l05個(gè)，且顯示效果并無(wú)太大差異。這無(wú)疑對單片機和嵌入式系統漢字顯示產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和應用，具有明顯的經(jīng)濟價(jià)值和實(shí)用意義。

3 51單片機1314點(diǎn)陣縮碼漢卡
“51漢卡”依據我國的漢字特點(diǎn)和單片機的快速構字功能，在1314點(diǎn)陣字?；A上，以縮碼形式開(kāi)發(fā)而成單片機漢卡的開(kāi)發(fā)，應以目前通用的主流單片機為研發(fā)對象，還應在囊括國標一、二級漢字及常用字符的前提下，使內存占用必須降至主流單片機可尋址范圍內，且需留有足夠的檢字程序和用戶(hù)應用空間。另外，字模設計必須準確、美觀(guān)。字模提取速度也必須滿(mǎn)足實(shí)用要求?！?1漢卡”的開(kāi)發(fā)正是依據原則，并達到了以上各項要求。
顧名思義，“51漢卡，，即以MCS-51系列及其兼容單片機為研發(fā)對象。以51系列為代表的8位單片機，在過(guò)去、現在以及可以予見(jiàn)的將來(lái)，都將是嵌入式系統低端應用的主流機型。此乃業(yè)界專(zhuān)家的共識。
“51漢卡”囊括了“GB2312-80”國標字庫的全部一、二級漢字，并增補漢字86個(gè)；同時(shí)包括了大、小英文字母、阿拉伯數字等160個(gè)常用字符和不到4KB的構字程序，卻僅總共占用了不足66KB的內存。每字平均約占9.8個(gè)單元，相對于1616點(diǎn)陣每字占32單兀內存而言，尚不到其三分之一。這對于具有相互獨立的64KB程序區和64KB數據區的51系列單片機而言，若適當配置內存，可為檢字程序和用戶(hù)留出90％以上的程序空間及相當數量的數據空間，對于一般用戶(hù)的應用，都將綽綽有余。
另外，為使“51漢卡’’更便于使用和進(jìn)一步節省內存，在上述基礎上又開(kāi)發(fā)成一套簡(jiǎn)化版本，刪去了部分較偏僻的二級漢字。簡(jiǎn)化版本包括約5580個(gè)漢字，共占用內存58KB。實(shí)際上，按有關(guān)權威部門(mén)的統計，一般文本99％的文字是由2400個(gè)字寫(xiě)成的，因此使用簡(jiǎn)化版本，并配以簡(jiǎn)單的造字程序，一般亦可滿(mǎn)足我們的使用要求。
"51漢卡”所用字模，即我們開(kāi)發(fā)的完全可與1616點(diǎn)陣字模媲美的I314點(diǎn)陣漢字字模。字模提取速度是我們最為關(guān)心的問(wèn)題之一。經(jīng)測試及實(shí)際使用表明，“51漢卡’’的提模速度完全可滿(mǎn)足單片機漢字顯示的實(shí)用要求。
我們使用Intel公司MCS-51經(jīng)典系列87C51單片機在24MHz頻率下測試，平均字模提取速度為2.1ms／字。因人的視覺(jué)暫留時(shí)間為0.1s，無(wú)論理論還是實(shí)際使用都表明，50字字模提取并顯示，并無(wú)遲滯和待機之感。即使在1 2MHz頻率下，20字取模，即點(diǎn)即出，在一般拼音檢字和少量漢字顯示中，完全可滿(mǎn)足使用要求。隨著(zhù)單片機技術(shù)的迅速發(fā)展，目前，Intel公司、Atmel公司、philips公司、我國臺灣華邦等公司生產(chǎn)的MCS-51兼容單片機時(shí)鐘頻率可達33MHz，增強型可達40MHz，以至達60MHz；現市售的“STC89LE”系列單片機，最高頻率可達90MHz。這些芯片都完全能與MCS-51芯片兼容，對于更高需求的場(chǎng)合，更新升級也十分簡(jiǎn)便。另外，在單片機和嵌入式系統中，文字顯示速度要求并不高，只要滿(mǎn)足換屏時(shí)的視覺(jué)要求即可。其漢字顯示字數，一般也不太多。如用LCD顯示屏，12864點(diǎn)陣，才顯示32個(gè)字；19264點(diǎn)陣才顯48個(gè)字；即使使用l314點(diǎn)陣字模，滿(mǎn)屏也才56個(gè)漢字。

4“51漢卡”設計依據及說(shuō)明
“51漢卡”設計依據是，我國漢字雖然數量繁多，字型各異，但其中復合結構者占大部分，并素有“偏旁取義，正字取音”之說(shuō)。如“寸”字與不同偏旁可組成“村”、“付”、“討”、“守”、“過(guò)”等字。因此“51漢卡”除單結構字基本以全碼設計外，復臺結構字多用相應的單體字及其偏旁，以結構代碼寫(xiě)成。利用單片機快速的單元積木式構字程序，便可迅速生成字模代碼。這既保證了提碼速度，又節省了大量的漢卡內存。

有關(guān)“51漢卡”的幾點(diǎn)說(shuō)明如下：
①凡漢字庫中簡(jiǎn)、繁體字都有的用簡(jiǎn)體。如“後”以“后”代，“馀”以“余”代等；
② 《新華字典》未收入字，多未收入，如“酏”、“鼽”等字，但“婧”、“弳”等字仍收入；
③對于多體字，一般以常用字代，如“摺”以“折”代，“鏇”以“旋，，代等，但“吒”不以“咤”代，“讎”不以“仇”代等；
④對通常已由其它字取代的字，都以這些字代替，如“崠”以“東”代，“肛’’以“船”代等；
⑤二級漢字中，不單獨構成漢字的偏旁未收入；
⑥依據名篇名著(zhù)，生活用語(yǔ)等，增補漢字86個(gè)；
⑦收編大、小寫(xiě)英文字母、阿拉伯數字、標點(diǎn)符號等各種常用字符160個(gè)。

5“51單片機漢卡”應用舉例
利用“51單片機漢卡”，將使51系列單片機的漢字顯示輕而易舉，并可大為降低成本、體積和設計開(kāi)發(fā)的難度，為單片機在生產(chǎn)控制、信息通信、文化教育和日常生活等領(lǐng)域，特別是計算機終端和手持產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供極大的便利和支持。
我們現已初步開(kāi)發(fā)成“51漢卡”的“區位碼輸入法”和“拼音輸入法，，檢字程序，并利用“51漢卡”成功地開(kāi)發(fā)了帶有廉價(jià)單片機控制器的LED漢字顯示屏。這不僅大幅度降低了成本費用。而且用戶(hù)可以通過(guò)單片機控制器，隨心所欲地改變顯示內容。
5.1 硬件設計

CPU――87C51、12MHz晶振。

程序存儲器一1片EPROM 27C512。
數據存儲器一1片EPROM 27C512；1片EEPROM28C64A；1片6116。
控制器顯示屏一LCD HY一19264B(深圳秋田視佳實(shí)業(yè)有限公司)。
LED屏選24016點(diǎn)陣。
本系統用標準小鍵盤(pán)檢字，一次可予選4000字；控制器LCD滿(mǎn)屏顯示l314點(diǎn)陣漢字56個(gè)；LED屏滿(mǎn)屏顯示漢字19個(gè)。
地址分配及用途如表l所列。

5.2程序設計框圖
程序設計流程如圖1所示。本系統采用12MHz晶振，若LCD取滿(mǎn)屏56字，換屏時(shí)有約0.1s的延時(shí)，這對人的實(shí)際視覺(jué)并無(wú)大影響。