單片機(jī)并行擴(kuò)展口在小型漢字顯示屏中的應(yīng)用分析

【摘　要】　結(jié)合開發(fā)漢字LED顯示屏與教授單片機(jī)課程的體會，介紹一種利用單片機(jī)8031的并行擴(kuò)展口構(gòu)成小型漢字LED顯示屏的方法。
關(guān)鍵詞：并行口擴(kuò)展 單片機(jī) 漢字LED顯示
　　
1　引 言
　 在車站、機(jī)場、商場、證券交易所、廠礦企業(yè)及其他一些公共場所，經(jīng)常需要發(fā)布多變的實(shí)時的信息或進(jìn)行廣告宣傳，傳統(tǒng)的黑板和紙張等為媒介的手段不能滿足其多變性和實(shí)時性。而LED（發(fā)光二極管）電子顯示屏以其修改方便、實(shí)時顯示、美觀整潔等特點(diǎn)應(yīng)運(yùn)而生。構(gòu)成LED電子顯示系統(tǒng)的方法很多，它們的基本原理相同，都是采用點(diǎn)陣的形式顯示漢字、字符等。
　 下面，筆者結(jié)合開發(fā)LED漢字顯示屏與教授單片機(jī)課程的體會，介紹點(diǎn)陣顯示的原理以及如何利用8255A擴(kuò)展8031的并行口構(gòu)成小型漢字LED顯示系統(tǒng)。
　 漢字和字符的點(diǎn)陣顯示原理相同，下面以漢字為例說明點(diǎn)陣顯示原理。
　　在計算機(jī)中，漢字以內(nèi)碼的形式進(jìn)行表示、交換、處理。需要顯示時，由內(nèi)碼轉(zhuǎn)換成區(qū)位碼 ，利用區(qū)位碼在字庫中提取要顯示漢字的字模，然后根據(jù)字模信息在屏幕上以畫點(diǎn)的方法顯示出來 。用LED點(diǎn)陣模塊代替計算機(jī)屏幕，則每個LED對應(yīng)字模中的一個位，在控制器的控制下，讓LED根據(jù)字模信息亮或滅，就可顯示漢字。
2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
　　構(gòu)成LED漢字點(diǎn)陣顯示屏的設(shè)計方法很多，但大多數(shù)設(shè)計的電路采用串行口，其原理不再贅述 。這里，基于8031并行擴(kuò)展口設(shè)計一種成本低、結(jié)構(gòu)簡潔、易實(shí)現(xiàn)的電路。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

利用8031的并行擴(kuò)展口構(gòu)成顯示控制部分，并擴(kuò)展程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器；以MAX202電平轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成串行通信接口與主機(jī)通信；驅(qū)動電路由譯碼器、鎖存器構(gòu)成。
　　工作過程：由主機(jī)把提取的字模信息通過串行口發(fā)送，在單片機(jī)8031構(gòu)成的控制電路的控制下，接收字模信息并存儲在字庫存儲器中，再送給驅(qū)動電路，在LED顯示屏進(jìn)行顯示。
3 電路設(shè)計
3．1　顯示控制電路和存儲器設(shè)計
顯示控制電路和存儲器的構(gòu)成如圖2所示。
　　控制電路以單片機(jī)8031為核心，外擴(kuò)一片EPROM2764(8K)用以存儲程序、一片RAM6264(8K)作為屏幕的顯示緩沖存儲器、一片可電擦寫EEROM2864A(8K)作為字庫存儲器。若改變顯示的內(nèi)容，通過串行口修改字庫存儲器的內(nèi)容即可，掉電后不會丟失信息。

　　LED顯示屏掃描的幀頻不能太低，因此，LED顯示屏不能太大。兼顧到電路的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡潔 ，實(shí)現(xiàn)成本應(yīng)盡可能低，并且還要保證顯示屏的大小具有實(shí)用價值，所以，在設(shè)計電路時，選擇16個字的小型LED顯示屏。這樣，需要16根行線，用來傳遞字模數(shù)據(jù)，列掃描線需要16*16＝256根 ，則用8根線譯碼可得到，共需16＋8＝24根并行線，所以對8031的并行口擴(kuò)展一片8255A即可。為使2764、6264、2864、8255A的地址不發(fā)生沖突，對8031的P2口進(jìn)行譯碼，得4個片選信號線。
3．2 掃描驅(qū)動電路
　　掃描驅(qū)動電路由8255A的PA口、PB口、PC口，譯碼器和功率放大三極管等組成，如圖3所示 。8255A的PA口、PB口共16根輸出線，作為16根行數(shù)據(jù)線，16個字的行數(shù)據(jù)線相同，每個字有兩片數(shù)據(jù)鎖存器，字模數(shù)據(jù)經(jīng)鎖存器鎖存后送到LED的行端，鎖存器的時鐘由8031的P1口提供。列掃描部分由8255A的PC口、譯碼器、功率放大三極管等組成，由8255A的PC口的低四位4根線與并聯(lián)的16個4線－16線譯碼器輸入相聯(lián)，每個譯碼器的16根輸出線經(jīng)功率放大三極管驅(qū)動后接每個字的16根列線，8255A的PC口的高四位4根線經(jīng)4線－16線譯碼器后，16根輸出線控制上述的16個并聯(lián)譯碼器的選通，則每一時刻只有一行被選中。

　　掃描過程：首先由行送第一個字的第一列16位字模數(shù)據(jù)，并鎖存，同時選通第一列，那么對應(yīng)的字模數(shù)據(jù)位為‘1’的LED就被點(diǎn)亮，為‘0’不顯示，第一列掃描完成，再送第二列字模數(shù)據(jù) ，選通第二列，直到掃描完第256列，即掃描完一幀，這樣動態(tài)地、不停地掃描，就會穩(wěn)定地顯示漢字。在程序的控制下，以不同的方式送字模數(shù)據(jù)，就能進(jìn)行花樣特技顯示。
4 結(jié)束語
　 本電路實(shí)現(xiàn)后，效果很好，加之成本較低，具有應(yīng)用推廣價值，特別是電路簡潔明了，容易實(shí)現(xiàn)，適合教學(xué)實(shí)驗(yàn)用。