基于單片機(jī)IAP技術(shù)的LED顯示屏控制系統(tǒng)

　　根據(jù)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(shù)據(jù)共需lO個(gè)機(jī)器周期，機(jī)器碼的字節(jié)數(shù)為11。通過(guò)分析74HC595的SCK為上升沿有效，可用單片機(jī)的寫(xiě)信號(hào)(WR)來(lái)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(lái)替換，實(shí)驗(yàn)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(shù)據(jù)所需機(jī)器周期減為9，機(jī)器碼的字節(jié)數(shù)減為6。再對(duì)顯示第i行的子程序2仔細(xì)分析后發(fā)現(xiàn)，在僅使用SST89E516內(nèi)部64 KB的Flash存儲(chǔ)器作為顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(gè)機(jī)器周期2字節(jié)指令，可以利用SST89E516內(nèi)部64 KB的Flash存儲(chǔ)器大的特點(diǎn)，直接簡(jiǎn)單的重復(fù)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(gè)機(jī)器周期的時(shí)間。這樣送1字節(jié)的機(jī)器周期可以減少為7，但程序需要增加l KB。對(duì)64 KB的F1ash存儲(chǔ)器來(lái)說(shuō)，程序增加1 KB減少不 了多少顯示數(shù)據(jù)。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(gè)機(jī)器周期為O．5μs，在忽略其他數(shù)據(jù)處理時(shí)間的前提下，顯示l屏完整數(shù)據(jù)所需時(shí)間近似為：(7×O．5μs×256列×16行)=14．336 ms(每秒近70幀)。實(shí)驗(yàn)表明：人眼對(duì)LED顯示屏開(kāi)始感覺(jué)到閃爍大約為每秒55幀，即每幀時(shí)間18 ms。從圖2、圖1(c)和3個(gè)子程序可以看出，一幀顯示數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的排列有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①按掃描行掃描的先后順序依次排列；②在每一行按數(shù)據(jù)輸出的先后順序依次排列；③通過(guò)硬件和軟件的優(yōu)化使每個(gè)顯示數(shù)據(jù)輸出的時(shí)間最短。

　　4 基于IAP功能的顯示數(shù)據(jù)傳送及PC軟件編程

　　SST89E516單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)IAP(In Application Programming)是由于它將Flash存儲(chǔ)器分為2個(gè)塊(區(qū)域)：block0(64 KB)和blockl(8 KB)。通過(guò)IAP指令的切換可以使程序在這2個(gè)塊中執(zhí)行，如程序在block0中運(yùn)行可對(duì)bleckl的數(shù)據(jù)進(jìn)行改寫(xiě)，同樣在block1中運(yùn)行可對(duì)b1ock0的數(shù)據(jù)進(jìn)行改寫(xiě)。具體使用IAP功能時(shí)對(duì)SST89E516單片機(jī)的2個(gè)塊作如下分配：①上電或復(fù)位時(shí)自動(dòng)運(yùn)行block1中的IAP程序，如2s內(nèi)沒(méi)有接收到PC機(jī)通過(guò)串行口發(fā)送的數(shù)據(jù)傳輸指令，則開(kāi)始運(yùn)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(shù)據(jù)。③在blockO中運(yùn)行IAP程序時(shí)利用SST89E516單片機(jī)128字節(jié)的小扇區(qū)擦除功能只擦除和改寫(xiě)blockO中56 KB 用于存放顯示數(shù)據(jù)的區(qū)域，8KB存放顯示程序的區(qū)域保持不變。④在block0運(yùn)行顯示程序時(shí)單片機(jī)串行口監(jiān)測(cè)來(lái)自PC機(jī)的復(fù)位命令，如有復(fù)位命令執(zhí)行IAP指令使程序轉(zhuǎn)移到block1塊并運(yùn)行blockl中的IAP程序修改顯示數(shù)據(jù)。

　　PC軟件編程采用VB。該程序可完成字型的提取以及顯示數(shù)據(jù)的組織，生成Intel格式的HEX文件，通過(guò)串行口下載到SST89E516單片機(jī)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(shù)表(7字節(jié))]，各種不同顯示效果所需的參數(shù)，如起始地址、結(jié)束地址、每行的長(zhǎng)度及顯示時(shí)間等，指定其存放指令的參數(shù)表中。顯示指令集存放在顯示數(shù)據(jù)區(qū)的最開(kāi)始l頁(yè)256個(gè)存儲(chǔ)單元中，底層單片機(jī)運(yùn)行時(shí)根據(jù)顯示指令可實(shí)現(xiàn)不同的顯示效果，如畫(huà)面的切換、定時(shí)、水平移動(dòng)、垂直移動(dòng)以及其他特殊顯示效果。同樣可通過(guò)IAP下載顯示程序。

　　結(jié)語(yǔ)

　　通過(guò)大量的實(shí)踐檢驗(yàn)，本控制系統(tǒng)是非常可靠的，利用該控制系統(tǒng)制作的小型LED顯示屏已達(dá)數(shù)十個(gè)，最長(zhǎng)的已經(jīng)運(yùn)行了3年以上。在運(yùn)行過(guò)程中也對(duì)該控制系統(tǒng)作了多方面的改進(jìn)。例如，為了進(jìn)一步提高顯示速度可擴(kuò)展外部RAM，即在子程序3的基礎(chǔ)上去掉“CLR A”指令，使機(jī)器周期減為6個(gè)；采用指令為1個(gè)機(jī)器周期的單片機(jī)并提高晶振頻率；利用有些51單片機(jī)(如DS89C450)具有DPTR自動(dòng)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(jìn)的措施都是以增加外部輔助電路或成本為代價(jià)的。本控制系統(tǒng)的價(jià)格按市價(jià)不超過(guò)30元，因此其在小型LED顯示控制系統(tǒng)中有著廣闊的應(yīng)用前景。