利用LabVIEW產(chǎn)生字模的LED顯示屏設計

　　.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(zhuān)門(mén)的字庫可自動(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，通過(guò)單片機驅動(dòng)相應的二極管發(fā)光，顯示信息。硬件由計算機、單片機、驅動(dòng)電路和 LED 顯示屏構成，結構如圖 1所示。

圖 1總體結構框圖。

　　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。

　　漢字機內碼與區位碼的關(guān)系為：

　　區位碼=機內碼- 160（1）

　　對于 16*16點(diǎn)陣字庫，每個(gè)漢字占用 32 b i t 其首字節的起始位置的計算公式為：

　　首字節= [ (區碼- 1)*94+位碼- 1]*32 ( 2)

　　以此為基點(diǎn)連續讀取 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，按照上述運算規則找出漢字字模首字節在漢字庫文件HZK16中的位置，從 HZ K 16中以首地址開(kāi)始連續讀取 32 b i t的數據，這樣就得到了一個(gè)容量為 32的數組，即輸入漢字的點(diǎn)陣字模。然后再按照下位機的構建運用數組的算術(shù)運算控件對數組修改，將最終結果通過(guò)串口發(fā)送給單片機，以進(jìn)行顯示。

　　本系統利用 LabV I EW 的圖片處理功能生成字模,包括漢字、數字、英文以及各種特殊符號等等，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計

　　首先設置一個(gè)白色的按鈕，通過(guò)屬性節點(diǎn)，把輸入的字符作為這個(gè)按鈕的文本顯示。在通過(guò)調用節點(diǎn),獲取這個(gè)布爾的圖像數據。將圖像數據轉化為 8位像素矩陣。同樣的方法獲得一個(gè)同樣大小但沒(méi)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中產(chǎn)生數字、漢字、英文或各種特殊符號的字模點(diǎn)陣，簡(jiǎn)化了編程過(guò)程，使用方便靈活。

　　由于 LabV IEW 有很強的格式轉化功能，將生成的點(diǎn)陣按照下位機的驅動(dòng)方式運用其中數組的運算控件對點(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點(diǎn)實(shí)際上是 V IS節點(diǎn)，為了方便用戶(hù)使用，LabV IEW 將這些節點(diǎn)單獨組成 1個(gè)子模板，共包含 6個(gè)節點(diǎn)。字模 2通過(guò)LabV IEW 的控件 V I SA與單片機的串口進(jìn)行傳輸。

　　LabV IEW 本身也具有寫(xiě)入電子表格文件功能可以將生成的字模儲存為任意格式的文件，相當于一個(gè)字模提取軟件，用于普通 LED顯示屏設計。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. 單片機控制電路設計

　　LED顯示屏的設計采用以 AT89C51單片機為核心芯片的電路來(lái)實(shí)現，主要由 AT89C51芯片、時(shí)鐘電路、復位電路、列掃描驅動(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。

　　本設計所使用的 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(xiàn)接在單片機 I /O口，然后把上面分析到的掃描代碼送入總線(xiàn)，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，則需要使用 32條 I /O 口，這樣會(huì )造成 I/O資源的耗盡，系統也再無(wú)擴充的余地。

　　因此，在實(shí)際應用中只將 LED點(diǎn)陣的 16條行線(xiàn)直接接在 P0 口和 P2 口，至于列選掃描信號則是由 4~ 16線(xiàn)譯碼器 74HC154來(lái)選擇控制，這樣列選控制只使用了單片機的 4個(gè) I /O口，節約了 I /O資源,為單片機系統擴充使用功能提供了條件。由于 P0口做通用數據 I/O端口驅動(dòng)負載時(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。

　　單片機上電后由于沒(méi)有事先存儲字模而處于黑屏等待狀態(tài)，當接收到串口傳來(lái)的字模數據后，單片機按照設定的程序在P 0和P 2接口輸出漢字對應的代碼電平送至 LED 點(diǎn)陣的行選線(xiàn)，同時(shí)在 P1.1，P1.2,P1.3，P1.4接口輸出列選掃描信號，從而選中相應的LED發(fā)光，并利用人眼的視覺(jué)暫留特性合成整個(gè)漢字的顯示。

　　3. 控制系統的軟件設計

　　軟件程序主要由初始化、主程序、中斷程序等構成，采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)。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傳送的字模信息，由于 LabV I EW 和下位機傳遞的數據是 ASC II形式的，需要轉換為 16進(jìn)制數，具體程序流程如圖 7所示。采用中斷的方式接收數據可以提高數據傳輸的時(shí)效性。

　　4. 結束語(yǔ)

　　設計研究的基于 LabV IEW 和單片機結合控制的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，簡(jiǎn)化了編程、節省了單片機程序運行的時(shí)間，且可實(shí)現動(dòng)態(tài)輸入，也可根據需要隨時(shí)修改所需顯示的內容，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

　　雖然本設計只使用了一塊 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)行擴展，只需擴展單片機的I/O接口，增加一些 LED點(diǎn)陣和相關(guān)芯片，就能設計出更大面積、更多花樣的 LED顯示屏。