基于單片機IAP技術的LED顯示屏控制系統(tǒng)

　　根據上述編程步驟，可以很容易編出顯示第i行的子程序l。子程序1的第3行至第9行為循環(huán)體，送1字節(jié)的顯示數據共需lO個機器周期，機器碼的字節(jié)數為11。通過分析74HC595的SCK為上升沿有效，可用單片機的寫信號(WR)來代替，故子程序l中的第5、6、7行3條指令可用“MOVX@R0，A”一條指令來替換，實驗表明這樣的替換是可靠的。顯示第i行的子程序2為替換后的程序，送l字節(jié)的顯示數據所需機器周期減為9，機器碼的字節(jié)數減為6。再對顯示第i行的子程序2仔細分析后發(fā)現(xiàn)，在僅使用SST89E516內部64 KB的Flash存儲器作為顯示數據存儲且不增加輔助電路的前提下，只有子程序2第7行“DJNZ RO，DP1”這條2個機器周期2字節(jié)指令，可以利用SST89E516內部64 KB的Flash存儲器大的特點，直接簡單的重復256次子程序2中第3、4、5、6行4條單字節(jié)指令，從而可以縮短2個機器周期的時間。這樣送1字節(jié)的機器周期可以減少為7，但程序需要增加l KB。對64 KB的F1ash存儲器來說，程序增加1 KB減少不 了多少顯示數據。與子程序1相比，子程序3速度提高了30％。在圖2所示12 MHz晶振并利用SST89E516的倍速功能，其1個機器周期為O．5μs，在忽略其他數據處理時間的前提下，顯示l屏完整數據所需時間近似為：(7×O．5μs×256列×16行)=14．336 ms(每秒近70幀)。實驗表明：人眼對LED顯示屏開始感覺到閃爍大約為每秒55幀，即每幀時間18 ms。從圖2、圖1(c)和3個子程序可以看出，一幀顯示數據在內存中的排列有以下幾個特點：①按掃描行掃描的先后順序依次排列；②在每一行按數據輸出的先后順序依次排列；③通過硬件和軟件的優(yōu)化使每個顯示數據輸出的時間最短。

　　4 基于IAP功能的顯示數據傳送及PC軟件編程

　　SST89E516單片機可以實現(xiàn)IAP(In Application Programming)是由于它將Flash存儲器分為2個塊(區(qū)域)：block0(64 KB)和blockl(8 KB)。通過IAP指令的切換可以使程序在這2個塊中執(zhí)行，如程序在block0中運行可對bleckl的數據進行改寫，同樣在block1中運行可對b1ock0的數據進行改寫。具體使用IAP功能時對SST89E516單片機的2個塊作如下分配：①上電或復位時自動運行block1中的IAP程序，如2s內沒有接收到PC機通過串行口發(fā)送的數據傳輸指令，則開始運行blockO中的顯示程序。②block0中的最低8 KB用于存放顯示程序，其余56 KB用于存放顯示數據。③在blockO中運行IAP程序時利用SST89E516單片機128字節(jié)的小扇區(qū)擦除功能只擦除和改寫blockO中56 KB 用于存放顯示數據的區(qū)域，8KB存放顯示程序的區(qū)域保持不變。④在block0運行顯示程序時單片機串行口監(jiān)測來自PC機的復位命令，如有復位命令執(zhí)行IAP指令使程序轉移到block1塊并運行blockl中的IAP程序修改顯示數據。

　　PC軟件編程采用VB。該程序可完成字型的提取以及顯示數據的組織，生成Intel格式的HEX文件，通過串行口下載到SST89E516單片機中。為了方便控制，自定義了8字節(jié)的顯示指令集[命令(1字節(jié))+參數表(7字節(jié))]，各種不同顯示效果所需的參數，如起始地址、結束地址、每行的長度及顯示時間等，指定其存放指令的參數表中。顯示指令集存放在顯示數據區(qū)的最開始l頁256個存儲單元中，底層單片機運行時根據顯示指令可實現(xiàn)不同的顯示效果，如畫面的切換、定時、水平移動、垂直移動以及其他特殊顯示效果。同樣可通過IAP下載顯示程序。

　　結語

　　通過大量的實踐檢驗，本控制系統(tǒng)是非?？煽康?，利用該控制系統(tǒng)制作的小型LED顯示屏已達數十個，最長的已經運行了3年以上。在運行過程中也對該控制系統(tǒng)作了多方面的改進。例如，為了進一步提高顯示速度可擴展外部RAM，即在子程序3的基礎上去掉“CLR A”指令，使機器周期減為6個；采用指令為1個機器周期的單片機并提高晶振頻率；利用有些51單片機(如DS89C450)具有DPTR自動加1的功能；外加用CPLD制成的硬件地址發(fā)生器等。但所有改進的措施都是以增加外部輔助電路或成本為代價的。本控制系統(tǒng)的價格按市價不超過30元，因此其在小型LED顯示控制系統(tǒng)中有著廣闊的應用前景。