条形led显示屏远程控制系统
论文摘要
Co m p a r e d w i t h t h e t r a d i t i o n a l d i s p l a y e q u i p m e n t s , t h e l e d - s c r e e n h a s
ma n y a d v a n t a g e s , f o r e x a m p l e , t h e c o l o r i s f r e s h e r a n d b r i g h t e r , t h e i n f o r m a t i o n
cap a c i t y i s g r e at e r , t h e l i f e s p a n i s l o n g e r ， i t r u n s o n v e r y l i t t l e e l e c t r i c i t y , t h e
w e i g h t i s l i g h t e r , t h e s t a b i l i t y i s h i g h e r a n d o p e r a t i n g , i n s t a l l i n g a n d m a i n t e n an c e
an d s o o n a r e e a s i e r . S o i t p l a y s a n i m p o r t a n t r o l e i n t h e s o c i e t y . F r o m o n t h e
ma r k e t d e m a n d , n o t o n l y n e e d a b i g s c a l e d l e d - s c r e e n b u t a l s o n e e d i n s t a l l t h e
sm a ll l e d - s c r e e n s a c c o r d i n g t o t h e d i f f e r e n t p l a c e s . A m o n g t h e m , t h e b a r c h a r a c t e r
di s p l a y s c r e e n is m a i n l y u s e d t o a n n o u n c e s o m e s i m p l e w r i t i n g i n f o r m a t i o n , s u c h
as b a n k , te l e c o m m u n i c a t i o n o f f i c e , p o s t , s t a t i o n , d o c k , an d h o s p i t a l e t c . .
Th o u g h t h e a p p l i c at i o n f i e l d o f l e d - s c r e e n i s m o r e a n d m o r e w i d e , b u t s o m e
ne w p r o b l e m s a r e e x p o s e d i n t h e a p p l i c a t i o n . S u c h a s t o u p d a t e c o n t e n t m u s t
em p l o y a c o m p u t e r , b u t t h e c o m m u n i c a t i o n s b e t w e e n a c o m p u t e r a n d a l e d - s c r e e n
ar e l i m i t e d i n t h e c e r t a i n d i s t a n c e , w h i c h i s d i f f i c u l t t o c o m e a r e m o t e
co m m u n i c a t i o n t r u e ; S o m e t i m e s o n e c o m p u t e r c a n o n l y r e a l - t i m e l y c o n t r o l a l e d -
sc r e e n . S o t h e s i n g l e b o d y in v e s t o f t h e s y s t e m i s g r e a t e r , th e e x p e n s e o f
ma i n t e n a n c e a n d a d m i n i s t r a t i v e i s a l s o h i g h e r , w h i c h r e s t r i c t s a p p l i c a t i o n o f t h e
le d - s c r e e n . I f w e c a n t h r o w a c a l c u l a t o r a w a y o r s e v e r a l d i s p l a y s c r e e n s
co m m u n a l l y u s e o n e c o m p u t e r , w h i c h c a n e f f e c t i v e l y r e d u c e t h e d e v o t i o n a n d
w i d e l y e x p a n d t h e a p p l y i n g s c o p e o f t h e l e d - s c r e e n .
D o m e s t i c a n d i n t e r n a t i o n a l L E D m a n u f a c t u r e r s h a v e a l s o s t u d i e d o n t h e
re m o t e c o n t r o l , a n d p u t f o r w a r d s o m e p r o j e c t s , b u t a l l h a v e s o m e r e s t r i c t i o n i n t h e
ac t u a l m o v e m e n t , f o r e x a m p l e , i f t h e s o m e m a n u f a c t u r e r s l e a d s t h e I n t e r n e t
te c h n i q u e i n t o a r e m o t e c o m mu n i c a t i o n , t h a t i s , e a c h l e d - s c r e e n i s s t i l l a d o p t e d a n
or i g i n a l c o m p u t e r s y s t e m , m a k i n g c o m p u t e r an d I n t e r n e t c o n n e c t w i t h e a c h o t h e r ,
c a r r y i ng o n d a t a e x c h a n g e s w i t h c o m p u t e r s t h r o u g h I n t e r n e t . T h i s k in d o f m e t h o d
can w o r k f r o m t h e p r i n c i p l e , b u t s t i l l h a v e a v e r y b i g p r o b l e m i n u s i n g p r a c t i c a l l y .
Be c a u s e t h e c u s t o m e r ' s e a c h l e d - s c r e e n i s r e q u e s t e d t o c o n n e c t w i t h I n t e r ne t ,
w h i c h c u r r e nt l y c a n o n l y c o m e t r u e i n l o c a l r e g i o n w i t h t h e I n t e r n e t . F r o m o n
ma n a g e m e n t , t h i s k i n d l o n g r a n g e c o n t r o l w a y c a n ' t s o l v e t h e n e e d o f n o c o m p u t e r
eq u i p m e n t s o n t h e s p o t ; t h e a d m i n i s t r a t i v e e x p e n s e e v e r y d a y i s s t i l l h i g h e r t h a n
or i g i n a l . S o t h i s k i n d o f m e t h o d a c t u a l l y u s e s a l i t t l e .
To s o l v e t h e t w o p r o b l e m s o f r e f r e s h i n g d a t a u s i n g P C a n d r e m o t e
co m m u n i c a t i o n , t h e t h e s i s b r o u g h t f o r w a r d n e w c o n t r o l t e c h n i q u e w i t h M CU ,
w h i c h t o o k d e s i g n i n g t h e c o n t r o l s y s te m o f “e l e c t r o n d o o r p l a t e ” f o r i n s t a n c e . W e
ma i n l y d e s c r i b e d i n t h e t h e s i s t h e d e s i g n i n g p r o c e s s w i t h M C U f o r c o r e , r e p l a c i n g
th e c o n t r o l s y s t e m o f 4 8 5 i n t e r f a c e t e c h n o l o g y w i t h p c m a c h in e c o m i n g t r u e a
l o n g r a n g e c o n t r o l . T h i s d e s i g n c a n l o w e r t h e u s a g e c o s t o f w h o l e m a n i f e s t a t i o n
sy s t e m , m o r e c o n v e n i e n t l y t a k e a n d o p e r a t e m o r e f l e x i b l e , c a n c a r r y o u t t h e s p o t
co n t r o l , c a n e v e n a d a p t t h e n e e d o f c o m m o n c u s t o m e r , h a v e b e t t e r m a r k e t
fo r e g r o u n d .
Th i s t h e s i s s t u d i e d t h e c o n t r o l m e t h o d o f b ar l e d - s c r e e n , a s f o l l o w s :
Th e f i r s t , e l a b o r a t e d a l e d - s c r e e n o f d e v e l o p m e n t a n d f o r e g r o u n d , t h e k e y
an a l y z e d w o r k p r i n c i p l e o f l e d - s c r e e n a n d t h e s t r u c t u r e a n d r e l a t e d p a r a me t e r s a n d
co n c r e t e c a r i n g o u t p r o c e s s , w h i c h c o n c r e t e l y i n c l u d e t h e c h o i c e a n d c o n t r o l o f
MC U a n d a f f i l i a t e d c h i p s , t h e b a s i c c o m p o n e n t o f h a r d w a r e e l e c t r i c c i r c u i t a n d
s o f t w a r e d e s c r i b e o f t h e w o r k f l o w . I n t h e f o r m m a n i f e s t a t i o n s y st e m d e s i g n , i n
co n s i d e r a t i o n o f t h e s p e e d o f d i s p o s i n g i n f o r m a t i o n , a d o p t e d a d o u b l e M C U o f
S T C 1 2 C 5 4 1 0 A D i n t h e s y s t e m . T h e m a i n M C U i s r e s p o n s i b l e f o r c a r r y i n g o n
co r r e s p o n d e n c e w i t h e x t e r i o r l o n g r a n g e c o n t r o l l e r a n d r e f r e s h i n g c o n t e n t s o f
di s p l a y s c r e e n , a n d c a n a l s o d i r e c t l y c a r r y o n i n i t i a l i z i n g t o t h e c l o c k c h i p o f
D S 1 3 0 2 a n d t h e S H T s e n s o r o f t h e h u m i d i t y d e g r e e . T h e s u b s i d i a r y M C U c a n
th e n i n d e p e n d e n t l y c a r r y o n r e f r e s h i n g t h e c u r r e n t t i m e a n d t h e d a t a o f t h e
hu m i d i t y d e g r e e a n d d i s p l a y t h e d a t a i n c o r r e s p o n d i n g n u m b e r t u b e s . B e c a u s e o f
th e s y s t e m n e e d i n g v e r y b i g o f w o r k e l e c t r i c c u r r e n t , s o c h o s e t o u s e t h e f u n c t i o n
be t t e r s w i t c h p o w e r t o s u p p l y t h e w h o l e s y s t e m .
Th e s e c o n d m a i n l y s o l v e s t h e d e s i g n m e t h o d o f M C U c o n t r o l s y s t e m .
In c l u d e t h e r e a l i z a t i o n o f h a r d w a r e e l e c t r i c c i r c u i t , t h e c h o i c e o f t h e M C U m o d e l
an d t h e i n p u t m e t h o d , t h e t y p e m a t r i x p i c k - u p t e c h n i q u e , a n d s t u d i e d
co m m u n i c a t i o n p r o b l e m . T h e w o r k i n g p r o c e s s o f t h e c o n t r o l s y s t e m a s f o l l o w s :
th e c u s t o m e r i n p u t s T h e i n f o r m a t i o n i n t o l o n g r a n g e c o n t r o l l e r , a n d t h e n t h e
co n t r o l l e r c o n v e r t s t h e i n f o r m a t i o n i n t o c o r r e s p o n d i n g f r a m e d a t a , w a s d e l i v e r e d
by 4 8 5 t o t a l l i n e s to t h e t e r mi n a l d i s p l a y ( e x t e n s i o n ) , t o c o m e t r u e r e m o t e
co m m u n i c a t i o n . A f t e r e a c h d i s p l a y t e r mi n a l c o r r e s p o n d e n c e in t e r f a c e r e c e i v e s a
st r i n g d a t a , t h e in f o r m a t i o n i s s t o r e d i n t o b u f f e r s e c t i o n a n d a c c o r d i n g t o t h e
co n t r o l i n f o r m a t i o n d e l i v e r s t h e m a n i f e s t a ti o n d a t a t o th e u n it o f t h e l a t t i c e
di s p l a y s c r e e n , c o m p l e t i n g t h e w h o l e p r o c e s s . F o r i m p r o v i n g t h e r e l i a b i l i t y o f t h e
sy s t e m , a d o p t s t h e M C U o f S T C 1 2 C 5 4 1 0 A D , t h i s s e r i e s M C U h a s s i n g l e c l o c k / a
pe r i o d ( 1 T ) o f m a c h i n e i s c o m p a t i b l e w i t h 8 0 5 1 M C U k e r n e l , h a v e h i g h
sp e e d / l e s s p o w e r , a l l n e w f l o w i n g w a t e r l i n e / s i m p li f y i n s t r u c t i o n g a t h e r s t r u c t u r e ,
in t e r n a l i n t e g r a t i o n M A X 8 1 0 r e s e t t i n g e l e c t r i c c i r c u i t , h a v i n g f u n c t i o n s , s u c h a s
el e c t r i c v o l t a g e m o n i t o r a n d w a t c h d o g e t c . , a p p l y i n g t h i s m o d e l n u m b e r o f M C U
can r a i s e a s y s t e m p r o c e s s i n g s p e e d a n d c a n p r e v e n t f r o m s y s t e m b e c a u s e o f
po w e r s u p p l y i n t e r f e r e n c e a n d o t h e r i n t e r f e r e n ce s t h e d e v i c e a p p e a r s p o w e r o f f .
Th is c o n t r o l s y s te m s t i ll p r o v i d e d w i t h O C M 4 X 8 C 1 2 8 6 4 l i q u i d c r y s t a l d i s p l a y s ,
ex t e r i o r s s a v i n g m a c h i n e a n d m a t r i x t y p e k e y b o a r d , c a n c o n v e n i e n t c u s t o m e r
re n e w a l t h e s c r e e n c o n t e n ts a n d c o m p l e t e a r e l a t e d c o n s t i t u t i o n .
Th e t h i r d , t h e p r i c e o f t h e r e m o t e c o n t r o l s y s t e m u s i n g M C U l o w e r s
ob v i o u s l y , b u t M C U r e m o t e c o n t r o l l e r r e m a i n s n o t a g i l e c o m p a r e d w i t h t h e P C
ma c h i n e s o f t w a r e c o n t r o l i n C h i n e s e c h a r a c t e r s r e c o r d , c a n ' t c h a n g e t h e f o n t
fr e e l y , s o t h i s t h e s i s s t i l l ma i n ly a i m e d a t t h e u s a g e n e e d o f c u s t o m e r w h o a l r e a d y
ha s P C , r e s o l v e d t o u s e P C a s l o n g r a n g e c o n t r o l l e r p r o b l e m , a n d d e s c r i b e d i n
de t a i l c o n c r e t e t h e p r o c e s s . W e u s e d M i c r o s o f t V i s u a l B a s ic 6 . 0 s o f t t o e d i t t e x t
in f o r m a t i o n a n d w i t h d r a w a n d d e l i v e r w o r d p a t t e r n i n f o r m a t i o n , s e t t h e s h o w
ef f e c t a n d p r e v i e w c h a r a c t e r s a n d c o m m u n i c a t i o n e t c . A m o n g t h e m , t h e k e y p o i n t
di s c u s s e d t h e a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n ta g e s o f p i c k i n g - u p c h a r a c t e r m o d e l s w i t h
is n i n q u i r e m e t h o d a n d i m a g e e l e m e n t m e t h o d , a n d c a r r y o n i n t r o d u c t i o n t o t h e
MS C o m m c o m p o n e n t s w h i c h c a n c a r r y o u t s e r i a l c o m m u n i c a t i o n .
In t h i s t h e s i s t h r o u g h t h e r e s e a r c h o f a b o v e c o n t e n t s , i t d i s c u s s e d a w o r k
pr i n c i p l e o f t h e b a r l a t t i c e d i s p l a y s c r e e n , d e s i g n m e t h o d a n d t h e s y s t e m
co m m u n i c a t i o n a n d s o o n , c a r r y i n g o u t a d e si g n o f t h e r e l a t e d h a r d w a r e e l e c t r i c
ci r c u i t a n d s o f t w a r e , t h e p h y s i c a l l y a p p l i e d e f f e c t i s b e t t e r .
与 传 统的 显 示 设备 相 比， L E D 电子 显 示 屏以 其 色 彩鲜 亮 夺 目、 显 示 信息
量 大 、寿 命长 、 耗 电 量小 、重 量 轻 、 稳 定 性 高、 易 于 操作 、 安 装和 文 护 等特
点 ， 在 社 会 经 济 发 展 中 扮 演越 来 越 重要 的 角 色。 从 L E D 显 示 屏 的市 场 需 求上
看 ， 市 场 上 不 仅 需 要 大 屏幕 L E D 显示 装 置 ，也 需 要 根据 不 同 场合 配置 不 同规
格的 小 型 显 示 屏， 其中 条 形 文 字 显 示屏 ， 主 要用 于 发 布一 些 简 单的 文 字信息，
用 于银 行 、电 信 局 、 邮 电 局 、 车 站、 码 头、 医 院等 场 所。
尽 管 目前 L E D 显 示 屏 的应 用 范 围越 来 越 广， 但 是 在应 用 中 也暴 露 出 一些
新的 问 题 ， 如 内 容更 新 必 须 通过 P C 机 完 成 ； 作 为 控 制 器的 P C 机与 L E D 屏幕
之间 的 通 信 只 能 在 一 定距 离内 实 现 ， 很 难 实 现远 程 通 信； 有 时 为了 实 现 实时
控 制 ， 每台 P C 机 一 般 只 能控 制 一台 L E D 显 示 屏 等 ，这 使 得 系统 的单 体 投资
比较 大 ， 文 护 管 理 费 用 也 比较 高 ， 这一 切极 大的 制 约了 L E D 显 示 屏 的 应 用。
如果 能将 P C 机 去 掉 或 多 台显 示 屏 共用 一台 P C 机 ， 则可 以 有 效的 减少 一 次性
投 入 ， 大大 拓宽 L E D 显 示 屏 的 使 用 范 围。
国 内 外的 L E D 生 产 厂 家对 远 程 控制 也 进 行了 研 究， 提 出 了 一些 解 决案方，
但是 在 实 际 运 行 中 都 有一 定的 限 制 ， 如 有 的 生产 厂 家 将互 联 网 技术 引 入 远程
传 输， 即 每个 L E D 显示 屏仍 采 用 原来 的 P C 机 系 统 ，使 P C 机 与 互 联网 相 连，
通 过互 联 网实 现 与 远程 P C 机 进 行数 据交 流。 这 种 方法 从 原 理上 可 行 ， 但是
实际 使 用 时 却 出 现 了 问 题 ，如 对 客 户的 每个 L E D 显 示屏 都 要 求与 互联 网 相连
接 ， 就目 前国 内 互 联 网普 及情 况 看 ， 还 只 能 在小 部 分 地区 实 现 。从 运 行 管理
上 看， 这 种远 程 控 制 方 式并 不 能 解决 现 场 上不 用 P C 机 设 备这 一 难 题 ， 日常
运 行 管 理 费 用比 原 来 的 还 高 ， 因 此 这 种 方 法 实 际 使 用的 很 少。
针 对显 示 屏 系统 必 须 使用 P C 机更 新 数 据以 及远 程通 信 困 难， 这 两 个突
出 问 题， 本 文 以 设计 “ 电子 门牌 ” 远 程 控 制系 统 为例 ， 利用 单 片 机 控 制技
术 ，提 出 了 新 的 控 制 方 法， 即实 现 既 可 以由 P C 作 为 L E D 显示 屏的 远 程 控制
器， 也 可 以 由 相 对 廉 价 的 单片 机 为 核心 ，配 合 4 8 5 接口 方 式 的控 制系 统 代替
PC 机 完 成对 L E D 显示 屏 远 程 控 制 的 设 计过 程 。 此 设 计 可 以 极 大 地降 低 整 体显
示 系 统的 使 用 成 本 、 携 带更 方便 、 操 作 更 灵活 的 、可 实 现现 场控 制 ， 更能
适应 普 通 用 户 根 据 实 际 经 济情 况 来 选择 控 制 器类 型， 拓宽 L E D 显示 屏 的 使用
范 围， 具 有较 好 的 市 场 前 景。
本 文针 对 L E D 显示 屏 的 控 制 方法 进 行 了 如 下 工 作：
第一 ， 阐 述了 L E D 显示 屏的 发 展 现 状 以 及 前景 ， 分 析了 L E D 显 示 屏 的工
作 原理 ； 显 示 器 件 的 结 构以 及相 关 参 数 ， 显 示 屏的 常 用 驱动 方 法； L E D 显示
屏 的 具体 实 现 过 程 ， 包 括单 片机 和 附 属 芯 片的 选 择及 程 序控 制、 硬 件 电路
的 基 本组 成 、 软 件 的 工 作流 程描 述 等 。 在 条形 显 示系 统 设计 中， 考 虑 到处
理 信 息的 速 度 ， 系 统 中 采用 了双 单 片 机 的 架构 ， 两个 单 片机 都采 用 性 价比
较高 的 S T C 1 2 C 5 4 1 0 A D 型号 ， 主 单 片机 负 责 与 外 部 远 程 控 制器 进 行 通 信 以及
显 示 屏 内容 的刷 新 任 务 ，还 可 以 直 接 对 时 钟 芯片 D S 1 3 0 2 和 温 湿 度传 感器 S H T
进 行 初始 化 操 作 。 附属 单片 机 则 可 以独 立 地对 当 前 时间 和温 湿 度 数 据 进行
刷 新 ，并 将 数 据 显 示 在 相应 的数 码 管 中 。 系统 由 于需 要 很大 的工 作 电 流，
因 此选 用 了 性 能 较 好 的开 关 电源 来 给整 个 系统 供 电。
第 二 ，重 点 解 决单 片 机 作为 远 程 控 制 系统 的设 计 方 法 。 包 括 硬 件 电 路的
实 现 ，单 片机 型 号 的 选择 ，输 入 法 的 选 择 ， 字模 的 提 取技 术 ， 以及 实 现 通讯
问题 的 研 究 。 控 制 系 统的 工作 过 程 为 ： 用 户 将要 显 示 的信 息 输 入到 远 程 控制
器中 ， 控 制 器 把 输 入 的 信 息转 换 成 相应 的帧 数据 ，经 4 8 5 总 线传 递到 显 示终
端 （ 分 机） ， 以 实 现 远距 离 信 息 传输 。各 显 示 终 端 通信 接 口接 收 到串 行 数据
后 ， 将 信 息 存 储 在 缓 冲 内 ，并 按 照 控 制 信 息 将显 示 数 据传 送 到 点阵 显 示 屏显
示 单 元 ， 完 成 整 个 设 置 过 程 。 为 了 提 高 系 统 的 可 靠 性 ， 单 片 机 采用
ST C 1 2 C 5 4 1 0 A D 型 号， 此 系 列 单 片 机 具 有 单时 钟/ 机 器 周 期( 1 T ) 的 兼容 8 0 5 1 内
核 ， 具有 高 速/ 低 功 耗 ，全 新的 流 水线 / 精 简 指令 集结 构 ，内 部 集成 M A X 8 1 0
专用 复 位 电 路 ， 具 有 电压 监测 和 看 门 狗 等 功 能， 应 用 此型 号 的 单片 机 既 可以
提高 系 统 处 理 速 度 又 可以 防止 系 统 因 电 源 干 扰和 其 他 干扰 出 现 死机 现 象 。本
控 制 系 统还 配备 了 O C M 4 X 8 C 1 2 8 6 4 液 晶显 示器 、 外部 存 储器 以 及 矩 阵 式盘键，
可 以 方 便 用 户 更 新 显 示 屏 的 内 容 和 完成 相关 设 置。
第 三 ，在 用 单 片机 实 现 的远 程 控 制器 系 统 中， 虽 然 整体 系 统 的价 格 明 显的
降 低， 提 高了 系 统 的 性 价比 ， 但 与使 用 P C 机 软 件 控制 相 比 ，单 片机 远 程控
制器 在 汉 字 录 入 上 还 存在 不灵 活 的 ， 不 能 随 意更 改 字 体的 问 题 ，因 此 本 文还
主 要针 对 已经 具 备了 P C 机 硬 件 的用 户的 使用 需 求 ，在 实 现 了单 片机 作 为点
阵 显示 屏 远程 控 制 器 的 前提 下 ， 解决 了用 P C 机 作 为远 程 控 制器 问题 ， 并详
细叙 述 了 其 具 体 实 现过 程 。 设计 中 应用 M i c r o s o f t V i s u a l B a s i c 6 . 0 开发
工具 完 成 了 文 本 信 息 的 编 辑、 字 模 信 息 的 提 取和 传 送 、显 示 效 果的 设 置 、文
字预 览 以 及 设 备 通 讯 等工 作 。 其 中 重 点 讨 论 了内 码 查 询法 和 像 素点 法 提 取汉
字字 模 的 优 缺 点 ， 并 对实 现串 口 通 讯的 M S C o m m 控件 进 行 了相 关 介 绍。
本 文 通过 以 上 内容 的 研 究， 深 入 讨 论 了条 形点 阵 显 示 屏 的 工 作 原 理 ，设
计方 法 ， 系 统 中 通 讯 等若 干问 题 ， 实 现 了 相 关的 硬 件 电路 和 软 件设 计 ， 实际
应 用 中效 果 较 好。414
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