毕业设计LED显示屏控制系统的分析与设计

毕业论文毕业论文 设计设计 题题 目目 LED 显示屏控制系统的分析与设计显示屏控制系统的分析与设计 1 一 问题的提出 用于图文显示的 LED 显示屏 如果只显示一些图形 文字 而对图像 动画以及信息 的实时显示要求不高 而且信息的内容和屏与屏切换相对比较稳定 不需要固定计算机实 时服务 只需要在控制显示屏的单片机中加入存储块 实现信息的保存功能 通过无线发 射机和无线接收机进行数据的传输 达到对 LED 显示屏的控制 二 论文的主要研究内容 通过软件编辑实现图文编辑与传输 采用习惯的 Windows 窗体 开启文本编辑区 完 成图形和文字的编辑工作 在控制系统中实现字模的提取与保存 无需在单片机中加入汉 字库 通过采用 PC 与无线发射机串行通讯方式 无线接受机接收信息发送给 LED 显示屏 从而完成信息的传输 通过对点阵模块和控制电路的分析 确定 LED 显示屏的部件构成 通过对单片机及智能 控制模块的分析 确定 LED 显示屏的组成结构和扫描驱动方式 实现 LED 显示屏的显示 三 本课题系统图 无线发射机硬 件控制模块 无线接收机硬 件控制模块 RS 232 串口通信 发射信息 PC 机控制系统 单片机系统 LED 点阵显示屏 行列扫描驱动 2 四 论文的组织 论文分为三个部分 分别是 系统的控制部分 无线数据传输系统部分以及 LED 显示 屏工作部分 具体组织安排如下 第一部分 LED 显示屏控制系统的分析与设计 这一部分主要由司红君同学设计 在这一部分中主要介绍以下内容 1 根据具体应用环境的要求 对整个系统进行详细的分析 主要介绍 1 整体分析 对软件的整体结构 框架进行分析 2 软件控制系统分析 在本节中 对系统的编辑 保存 预览功能进行详细的分析与 设计 2 核心控制系统的设计与实现 具体如下 1 编辑功能设计与实现 2 字模 3 图像预处理的设计与实现 4 在核心功能初步实现的基础上 对系统进行开发 3 设备通讯 利用 RS 232C 串行通信实现 PC 机与无线传输机之间的数据传输 第二部分 基于 PIC 的无线数据传输系统设计 这一部分主要由王丽霞同学设计 在这一部分中主要介绍以下内容 1 简单介绍 PIC 系列单片机 2 无线数据传输发射机的设计 1 以 PIC16F84 芯片为基本部件的无线数据传输发射机的各部原理 2 发送信机控制 Code 码信号 3 发送信机端的程式设计框图 3 无线数据传输接收机的设计 1 高频放大电路 2 遥控接收机接收编码 ST0 ST1 和 ST2 的原理 4 系统的调试 1 发送信机的安装调试 2 接收机调测 动作确认 5 小结 第三部分 LED 显示屏工作原理 这一部分主要由邓成富同学设计 在这一部分中主要介绍 1 介绍 LED 的历史 现状及发展 3 2 单片机概述及 LED 显示屏的系统概述 3 根据设计的要求 对 LED 显示屏系统整体结构框架进行分析 并介绍工作过程 1 硬件设计 主要完成 LED 显示屏的驱动任务 采用 MCS51 系列单片机控制 单片机主要 负责与上位机间的通讯接收文件信息并保存 通过行列驱动器控制完成 LED 点阵的驱动和 控制信号 2 软件设计 主要介绍 LED 点阵汉字的显示原理 并通过字模提取软件将 16 16 点阵的 汉字字模转换成 8 32 的编码 进行编辑语言输入 4 目目 录录 前 言 1 摘 要 5 第 1 章 绪论 5 1 1 LED 显示屏的研究背景及意义 5 1 2 软件开发工具 C 概述 6 第 2 章 LED 显示屏控制系统的系统分析 7 2 1 整体分析 8 2 2 计算机软件模块分析与设计 8 第 3 章 串行接口 10 3 1 串行通信的工作原理 10 3 2 RS 232C 串行通信简介 10 3 3 RS 232C 引脚及使用 11 3 4 MAX 232 介绍 12 第 4 章 软件控制系统设计与实现 13 4 1 编辑功能设计与实现 14 4 2 字模提取 16 4 3 效果添加与预览功能的设计与实现 18 4 4 控制系统软件设计 20 第 5 章 总 结 26 参考文献 27 致 谢 28 Abstract 29 5 LED 显示屏控制系统的研究与设计 司红君 南京信息工程大学电子与信息工程学院 南京 摘要 本文根据 LED 图文显示屏系统的具体要求 通过查阅资料 分析并归纳出具体设计方案 即系统 体系结构 系统整体工作流程 软件控制系统的设计以及串行通信设计 这个系统的工作流程是 通过 软件控制系统提供的编辑工具完成图文编辑工作 对编辑的信息实现字模提取 然后可以根据系统提 供的显示模式加载显示效果 确认为欲显示信息后保存文件 然后通过程序调用 Windows 函数 并采 用 RS 232C 串口通信 实现数据到无线发射机的传输 本文具体设计了三个模块 编辑功能模块 字模提取模块 效果添加及预览模块 系统是否需要更 新以及现有设计是否能够满足要求都有待于进一步的研究 关键词 LED C 字模 串行通信 第第 1 1 章章 绪论绪论 1 1 LED 显示屏的研究背景及意义 在当今现代信息化社会的高速发展过程中 大屏幕显示已经从公共信息展示等商业应 用向消费类多媒体应用渗透 随着宽带网络的发展 数字化的多媒体内容将在信息世界中 占据主流 新型的大屏幕显示设备将代替传统电视机成为人们享受信息和多媒体内容的中 心 与传统的显示设备相比 这种未来的巨大需求让大屏幕显示技术成为众人目光的焦点 1 LED 显示屏色彩丰富 显示方式变化多样 图形 文字 三维 二维动画 电视画面 等 亮度高 寿命长 是信息传播设施划时代的产品 2 LED 显示屏是集光电子技术 微电子技术 计算机技术 信息处理技术于一体的高技 术产品 可用来显示文字 计算机屏幕同步的图形 它以其超大画面 超强视觉 灵 活多变的显示方式等独居一格的优势 是目前国际上使用广泛的显示系统 3 LED 显示屏应用广泛 金融证券 银行利率 商业广告 文化娱乐等方面 有巨大的 社会效益和丰厚的经济效益 在其历史的演变过程中 出现了多种信息传播媒体 但就其性能看 如阴级管 crt 或 石英管 dv 大型电视 成本非常昂贵 在不需要超大画面且在室内使用时效果尚可 彩色 液晶显示同样成本昂贵 电路复杂 面积有限 受视频角的影响非常大 可视角度很小 影象投影设备亮度小 清晰度差 画面受光不均匀 电视墙表面有分割线 视觉上有异物 感 室外应用时亮度效果差 而 LED 显示屏以其受空间限制较小 并可以根据用户要求设 计屏的大小 具有全彩色效果 视角大 可以用于显示文字 图案 图象 动画 视频 6 录象信号等各种信息的特点得到了突飞猛进的发展 LED 显示屏的发展主要经历了三个阶段 1 1990 年以前 LED 显示屏的成长时期 一方面 受 LED 材料器件的限制 LED 显 示屏的应用领域没有广泛开展 另一方面 显示屏控制技术基本上是通讯控制方式 客观上 影响了显示效果 这一时期的 LED 显示屏在国外应用较广 国内很少 产品以红 绿双基 色为主 控制方式为通讯控制 灰度等级为单点 4 级调灰 成本较高 2 1990 1995 年 这一段是 LED 显示屏迅速发展的时期 进入九十年代 全球信息产 业高速增长 信息技术各个领域不断突破 LED 显示屏在 LED 材料和控制技术方面也不 断出现新的成果 蓝色 LED 晶片研制成功 全彩色 LED 显示屏进入市场 电子计算机及微 电子领域的技术发展 在显示屏控制技术领域出现了视频控制技术 显示屏灰度等级实现 16 级灰度和 64 级灰度调灰 显示屏的动态显示效果大大提高 产品应用领域涉及金融证 券 体育 机场 铁路 车站 公路交通 商业广告 邮电电信等诸多领域 特别是 1993 年证券股票业的发展更引发了 LED 显示屏市场的大幅增长 LED 显示屏在平板显示领域 的主流产品局面基本形成 LED 显示屏产业成为新兴的高科技产业 3 1995 年以来 LED 显示屏的发展进入一个总体稳步提高产业格局调整完善的时期 进入新世纪 光电子产业得到广泛的重视 中国加入 WTO 北京申奥成功等 成为 LED 显示屏产业发展的契机 LED 显示屏必将得到飞跃发展 5 1 2 软件开发工具 C 概述 C 语言是一种优秀的面向对象程序设计语言 它在 C 语言的基础上发展而来 但它比 C 语言更容易为人们学习和掌握 C 以其独特的语言机制在计算机科学的各个领域中得到 了广泛的应用 面向对象的设计思想是在原来结构化程序设计方法基础上的一个质的飞跃 C 完美地体现了面向对象的各种特性 VC 作为一个面向对象的开发工具 而不同于传统的基于过程的编程工具 所以在本 文中必须明确以下几个概念 1 对象 从概念上讲 对象代表着正在创建的系统中的一个实体 例如 在一个学校管理系统 中 像学生 教师 成绩单等都是对象 这些对象对于实现系统的完整功能都是必要的 从实现形式上讲 对象一个属性 状态 和操作 方法或行为 的封装体 属性是由 对象中变量的内容和值定义的 例如学生有年龄 性别 入学日期等属性 各个对象的属 性值互不相同 操作是一系列的实现步骤 它能够完成特定的功能 例如对学生可以有选 课 毕业等操作 在C 中 对象的状态由成员变量的值表示 操作由对象的成员函数完成 对象实现了信息隐藏 对象与外部是通过操作接口联系的 操作的具体实现外部是不 可见的 封装的目的就是阻止非法的访问 操作接口提供了这个对象的功能 对象是通过消息与另一个对象传递信息的 每当一个操作被调用 就有一条消息被发 7 送到这个对象上 消息带来将被执行的这个操作的详细内容 在 C 中 向对象发送消息 就是调用对象的成员函数 从而获取对象的状态信息或是对对象的状态进行修改 2 类 类是对象的模板 它包含所创建对象的状态描述和方法的定义 类的完整定义包含了 外部接口和内部算法以及数据结构的形式 由一个特定的类所创建的对象被称为这个类的实例 因此类是对象的抽象及描述 它 是具有共同行为的若干对象的统一描述体 类是抽象数据类型的实现 一个类的所有对象都有相同的数据结构 并且共享相同的 实现操作的代码 而各个对象有着各自不同的状态 即私有的存储 因此 类是所有对象 的共同的行为和不同状态的集合体 3 继承 类提供了说明一组对象结构的机制 再借助于继承扩充类的定义方式 从而体现代码 可重用的优越性 继承提供了创建新类的一种方法 这种方法就是说 一个新类可以通过对已有类进行 修改或扩充来满足新类的要求 新类共享已有类的行为 而自己还具有修改的或额外添加 的行为 因此 可以说继承的本质特征是行为共享 从一个类继承定义的新类将继承已有类的所有方法和属性 并且还可以添加所需要的 新的方法和属性 新类被称为已有类的子类 而已有类称为父类 又叫基类 新类又叫派 生类 面向对象的 3 个要素是对象 类和继承 在 C 中 类是主要的编程对象 程序员需 要设计类的成员变量和成员函数 以及类与外界的接口 对象即类的实例化 类是对象的 模板 同一个类的对象具有相同的行为 但状态可以不同 继承是创建新类的一种重要方 法 派生类按照继承类型的不同可以从基类继承到不同的成员 同时派生类还可以添加新 的成员 通过这种继承和扩充得到新的类 第第 2 2 章章 LEDLED 显示屏控制系统的系统分析显示屏控制系统的系统分析 根据 LED 显示屏控制系统的应用 本章设计了 LED 图文显示屏的体系结构和工作流 程 其中软件系统与无线传输控制硬件主系统之间采用串行通讯方式完成程序下载 实现 文本信息的传输 2 1 整体分析 LED 显示屏系统组成 LED 图文显示屏系统由软件控制系统 无线传输系统 设备主控制器 LED 显示点阵 电源等部分组成 基本结构如下图 8 PC 软件控制系统 单片机 各功能模块 行驱动器 LED 显示点阵 列驱动器 无线发射机 无线接受机 图 4 1 LED 显示屏总体框架 系统工作过程 软件控制系统主要完成的任务为图文编辑 字模提取与保存 图像预览与文件传输 无线传输系统主要完成文件信息由 PC 机传输至 LED 显示器 硬件控制系统中 LED 点阵 主要任务是通过电流控制完成信息显示 通过单片机的扫描驱动方式的控制对 LED 点阵行 列驱动 实现设备的驱动并最终实现接收的图文显示功能 2 2 计算机软件模块分析与设计 软件模块分为编辑部分和控制通讯部分 编辑部分实现图文文件的编辑功能 通讯部 分通过 RS 232C 串口通讯完成文件到单片机存储模块的传输 通讯部分将在第三章做详细 的介绍 系统设计采用 Windows 操作系统下 开启文本编辑窗口 客户区内像素点采用与实际 LED 点阵显示屏像素点相同 功能类似 Word 文档编辑工具 包括编辑模块 绘图模块 文字编辑模块 颜色控制模块 显示效果加载模块 预览模块 信息下载模块 1 编辑模块 1 除 Windows 自生成的剪贴 复制 粘贴功能 系统加入了撤消 重复功能 1 选中撤消功能可以实现之前编辑工作的一步步取消功能 2 选中重复功能可以实现之前编辑工作的最近的一条操作命令 2 绘图 包括直线 矩形 椭圆 圆等在内的图形绘制功能 3 文字编辑 包括各种字体 字形 字号 效果 颜色的文字的编辑 并且根据应用 的特殊用途 加入指定位置文字的编辑 1 选中文字功能 弹出字体选择框体 可以选择各种字体的文字进行编辑 2 调出具体文字位置编辑对话框 输入文字和要求显示位置的横坐标和纵坐标 9 4 颜色控制模块 由于应用领域的具体特点 主要采用了红 绿 黄三种颜色 可以 实现颜色控制 2 增添效果模块 通过增添显示效果和传输通讯中多屏文件单屏传送 完善了控制系统的 功能 1 普通效果 静态的显示屏幕上的信息 2 滚动效果 可以实现从左向右的信息滚动显示 可以与静态信息穿插显示 3 单屏信息传输 实现编辑待传输信息的保存 4 多屏信息传输 实现编辑保存好的单屏信息合并保存成一个文件 大大减少传输文 件时的烦琐 3 图像预览模块 在文件传输之前实现字模信息的预览功能 可以实现预览传输前所保存 的任何形式的字模信息 并且直接集成到工具栏文件打开功能键按钮 1 显示效果 通过文件传输前的预览 可以调整静态与滚动显示效果的排列顺序 2 显示时间 显示不同屏幕显示信息之间的时间间隔 软件模块结构图如下 控制模块 编辑模块增添效果模块图像预览模块设备通讯模块 文字编辑 图形编辑 颜色控制 滚动效果 多屏文件合并 显示效果 显示时间 设备通讯 文件传输 图 3 2 软件模块结构图 第第 3 3 章章 串行接口串行接口 3 1 串行通信的工作原理 在各种单片机应用系统的设计中 如智能仪器仪表 各类手持设备 GPS 接收器等 都会遇到怎样与 PC 机进行通讯的问题 微机的主板通过并行口和串行口等与外设交换数 据 并行口主要进行短距离的数据传送 传送速率较快 通常用作打印机的输出 而长距 10 离的数据传送只能采用串行口 串行口只需一根数据线进行数据传送 传送距离较长 投 资较少 但传送速率较低 因此 在数据量不大 传输要求不高的情况下 一般都采用串 行通讯方式 即通过与 PC 机配置的 RS 232 标准串行接口 COMl COM2 等相连接来实现 应用系统与 PC 机之间的数据交换 为了能使微机与单片机之间能通信 必须遵守相同的通信协议 由于单片机的串行口 以 TTL 电平进行输入输出 而微机的 RS 232 接口则采用 12V 和的 12V 电平方式 与 PC 机 RS 232 标准串行接口的电气规范不一致 因此要实现单片机与 PC 机之间的数据通读 必须进行电平转换 一般常用的平转换器件有 MC1488 MC1489 及 MAX232 等 但 MC1488 MC1489 需要 12V 电源 这对于不具备 12V 电源的单片机系统是非常不便的 而双路 RS 232 收发器 MAX232 就是基于这一功能开发的新型器件 4 3 2 RS 232C 串行通信简介 串行通信接口标准经过使用和发展 目前已经有几种 但都是在 RS 232 标准的基础 上经过改进而形成的 RS 232C 标准是美国 EIA 电子工业联合会 与 BELL 等公司一起开 发的 1969 年公布的通信协议 它适合于数据传输速率在 0 20000b s 范围内的通信 这个 标准对串行通信接口的有关问题 如信号线功能 电器特性都作了明确规定 由于通行设 备厂商都生产与 RS 232C 制式兼容的通信设备 因此 它作为一种标准 目前已在微机通 信接口中广泛采用 RS 232C 标准 协议 的全称是 EIA RS 232C 标准 其中 EIA Electronic Industry Association 代表美国电子工业协会 RS recommeded standard 代表推荐标准 232 是标识 号 C 代表 RS 232 的最新一次修改 1969 在这之前 有 RS232B RS232A 它规定连接 电缆和机械 电气特性 信号功能及传送过程 RS 232C 规定标准接口有 25 条线 4 条数据线 11 条控制线 3 条定时线 7 条备用 和未定义线 常用的只有 9 根 它们是 1 联络控制信号线 数据装置准备好 Data set ready DSR 有效时 ON 状态 表明 MODEM 处于可以使 用的状态 数据终端准备好 Data set ready DTR 有效时 ON 状态 表明数据终端可以使用 这两个信号有时连到电源上 一上电就立即有效 这两个设备状态信号有效 只表示 设备本身可用 并不说明通信链路可以开始进行通信了 能否开始进行通信要由下面的控 制信号决定 请求发送 Request to send RTS 用来表示 DTE 请求 DCE 发送数据 即当终端要发 送数据时 使该信号有效 ON 状态 向 MODEM 请求发送 它用来控制 MODEM 是否要 进入发送状态 允许发送 Clear to send CTS 用来表示 DCE 准备好接收 DTE 发来的数据 是对请 11 求发送信号 RTS 的响应信号 当 MODEM 已准备好接收终端传来的数据 并向前发送时 使该信号有效 通知终端开始沿发送数据线 TXD 发送数据 这对 RTS CTS 请求应答联络信号是用于半双工 MODEM 系统中发送方式和接收方式 之间的切换 在全双工系统中作发送方式和接收方式之间的切换 在全双工系统中 因配 置双向通道 故不需要 RTS CTS 联络信号 使其变高 接收线信号检出 Received Line detection RLSD 用来表示 DCE 已接通通信链路 告知 DTE 准备接收数据 当本地的 MODEM 收到由通信链路另一端 远地 的 MODEM 送 来的载波信号时 使 RLSD 信号有效 通知终端准备接收 并且由 MODEM 将接收下来的 载波信号解调成数字两数据后 沿接收数据线 RXD 送到终端 此线也叫做数据载波检出 Data Carrier dectection DCD 线 振铃指示 Ringing RI 当 MODEM 收到交换台送来的振铃呼叫信号时 使该信号 有效 ON 状态 通知终端 已被呼叫 2 数据发送与接收线 发送数据 Transmitted data TXD 通过 TXD 终端将串行数据发送到 MODEM DTE DCE 接收数据 Received data RXD 通过 RXD 线终端接收从 MODEM 发来的串行数据 DCE DTE 3 地线有两根线 SG PG 信号地和保护地信号线 无方向 3 3 RS 232C 引脚及使用 从机械特性而言 RS 232C 包括标准的 25 针及简化的 9 针引脚排列 实际上 RS 232C 的 25 条引脚中有许多是很少使用的 要完成最基本的串行通信功能 只需要 RXD TXD 和 GND 即可 表 1 为常用的 9 针接口各引脚的信号功能 引脚信号信号源类型描述 1DCDDCE控制载波信号检测 2RXDDCE数据数据接收 3TXDDTE数据数据接收 4DTRDTE控制数据终端准备好 5GND信号地 6DSRDCE控制数据设置准备好 7RTSDTE控制请求发送 8CTSDCE控制清除发送 9RIDCE控制振铃指示 表 1 从电气特性而言 RS 232 总线的逻辑电平与 TTL 电平完全不兼容 因此必须进行电 12 平转换 目前常使用的电平转换电路为 MAX232 3 4 MAX 232 介绍 MAX232 是双路驱动 接收器 内部包括电容型的电压生成器 可以将单 5V 电源转 换成符合 EIA TIA 232 E 的电压等级 接收器将 EIA TIA 232 E 标准的输入电平转换成 SVTTL CMOS 电平 接收器的典型临界值是 1 3V 典型磁滞是 0 5 V 可以接收 30V 的 输入信号 驱动器 发送器 将 TTL CMOS 输入电平转换成 EIA TIA 232 E 电平 图 2 4 为 其管脚分布图 其特性如下 6 图 3 1 MAX232 管脚图 1 单 5V 电源 2 LinBiCMOS 工艺 3 两个驱动器和两个接收器 4 30V 的输入电平 5 低工作电流 8mA 典型值 6 满足和超过 ANSI EIA TIA 232 E 和 ITU 推荐标准 V 28 其工艺技术如下 1 两个驱动器及两个接收器 2 30V 输入电平 3 低电源电流 典型值是 8mA 4 符合甚至优于 ANSI 标准 EIA TIA 232 E 及 ITU 推荐标准 V 28 5 可与 Maxim 公司的 MAX232 互换 6 ESD 保护大于 MIL STD 883 方法 3015 标准的 2000V 注意事项 1 工作温度 自然通风 范围内的极限参数 除非另有说明 2 输入电源电压范围 Vcc 0 3V 至 6V 3 正输出电源电压范围 VS Vcc 0 3V 至 15V 4 负输出电源电压范围 VS 0 3V 至 15V 5 输入电压范围 VI 驱动器 0 3v 至 Vcc 0 3V 6 接收器 30V 13 7 输出电压范围 V0 T10UT T20UT VS 0 3V 至 VS O 3V 8 RlOUT R20UT 0 3V 至 Vcc O 3V 9 短路持续时间 T10UT T20UT 未限制 10 工作温度 自然通风 范围 TA MAX232 0 至 70 11 MAX232I 40 至 85 12 存储温度范围 Tstg 65 至 150 13 引线温度 离外壳 1 6mm 1 16 英寸 10 秒 260 强度超出所列的极限参数可能导致器件的永久性损坏 这些仅仅是极限参数 并不意 味着在极限参数条件下或在任何其它超出推荐工作条件所示参数的情况下器件能有效地工 作 延长在极限参数条件下的工作时间会影响器件的可靠性 7 第第 4 4 章章 软件控制系统的设计与实现软件控制系统的设计与实现 在 LED 显示屏的软件控制系统中 文本信息的编辑 字模信息的保存 显示效果的处 理 图像预览以及设备通讯是设计的核心上作 下面就这四个核心功能做详细的研究与设 计 4 1 编辑功能设计与实现 在 LED 显示屏上展现所要显示的内容以及效果 编辑工作是最重要的环节之一 本系 统在设计时采用 VC 6 0 开发工具 用 VC 完成整个设计工作 基于 MFC AppWizard 建立工程 以单文档 View 的形式开启文本区 下面对工程进 行分析和设计 1 文本区的开启 由于所应用的 LED 显示屏的像素点数量已定 而计算机屏幕的分辨率显然远远高于显 示屏 这样造成逻辑坐标的不同 即而显示的图像会有扭曲 拉长甚至失真情况 所以可 以通过选择开启窗口的计算机屏幕像素点与显示屏像素数之间恰当的比例来减小误差 现在用来解决此问题的方法很多 例如点阵数据的压缩方法 由于在 Windows 环境下 系统默认的每个汉字为 4000 多点 而 16 16 点阵一个字的大屏幕 每个汉字为 256 点 所以根据计算 可以采用间隔取点的方式 在横向和纵向每隔 12 个点取一个点 每个汉字 256 个点组成的原理来压缩数据 但为了图像不失真 本系统采用所开启文本区与显示屏像素数完全相同的方式 从而 避免了圆变椭圆 正方形变矩形 甚至连划斜线时的斜率也不会变 CMainFrame PreCreateWindow 函数用来设置整个窗口的大小 但是窗口外框还包括菜 单 工具栏 状态栏与客户区 而系统定义的文本区要求精确的 client area 用于字模信息 保存 所以表示客户区大小的纵坐标要加上状态栏与工具栏的高度 甚至菜单与窗口外框 的边缘也要扣除 1 14 SetClientSize 设置客户区大小的函数 CRect rect CSize winSize int cx cy 0 CControlBar pBar pBar GetControlBar AFX IDW STATUS BAR if pBar NULL winSize rect Size cy winSize cy pBar GetControlBar AFX IDW TOOLBAR if pBar NULL winSize rect Size cy winSize Cy 2 cx 384 384 m clientSize cx cy 192 192 m clientSize cy GetWindowRect rect SetWindowPos this rect left rect top cx cy SWP NOZORDER OnViewStatusBar CFrameWnd OnBarCheck ID VIEW STATUS BAR SetClientSize 通过对客户区的精确控制 可以真正的使文本区的像素点数与显示屏的平面发光点数 对应 而且为了编辑操作过程中不至于因为失误造成文本区内的象素改变 所以系统限制 了窗体最大化控制 3 9 cs style 取消最大化使窗体大小固定 2 编辑功能设计 在控制系统中 把文字与图形的输入通通想象成是图像的编辑 这样就像在画板上一 样 随心所欲的完成编辑工作 MFC 的绘图都是通过 Device Context 它是设备与数据之间的媒介 可以缩写为 DC 来 将绘图输出到一个设备上 DC 中存储设备的属性与输出绘图的数据 在 MFC 中要输出绘 图数据至一个设备上 必须准备一个针对此设备的 DC 对象 它是继承于 CDC 的类的对象 这个 DC 对象可以使用 CDC 类的一些绘图函数 如画线 圆 方形等 每个 DC 必须附着 一些所谓的 GDI object GD 工对象 如常见的画笔 画刷 字形 位图等画图上具 以配 15 合 DC 的绘图函数 系统通过编写 Line 函数画直线 Rectangle 函数画矩形 Ellipse 函数画椭圆 Circle 函数完成图形的编辑 2 3 需要指出的是将 newPen 析构 调用 newPen DeleteObject 方法 GDI 对象的析构很重 要 特别是自己创建的对象 一定要在适当的时机 GDI 对象已经不在附着在 DC 时 去掉 解除附着的方法只有以 SelectObject 函数选择别的新的对象 旧的对象会自动被消除 可以 选择 MFC 预存的对象来解除对象的依附关系 因为 MFC 预存的对象会在不用的时候自动 析构 DeleteObject 是 CGdiObject 类公开的成员函数 所以它的子类都可以使用 文字的输入 通过 CFontDialog 类生成一个选择字体类型 font 的对话框 CDC pDC GetDC LOGFONT m lFont COLORREF m cTextColor CFont myFont CFont pOldFont CFontDialog FontDlg FontDlg m cf lpLogFont FontDlg m cf rgbColors m cTextColor FontDlg m cf Flags CF INITTOLOGFONTSTRUCT if FontDlg DoModal IDOK FontDlg GetCurrentFont m cTextColor FontDlg GetColor 调用系统自带的输入法 包括文字的字体 字形 颜色 效果等 系统加载 TextDialog 对话框 以文本编辑区左上顶点为坐标原点 向右为 X 轴正方向 向下为 Y 轴正方向建立逻辑坐标系 实现文字指定位置的编辑 CString str CTextDlg TextDlg CRect rect TextDlg m ctrEdit GetClientRect if TextDlg DoModal IDOK CRect rect TextDlg m iPosX TextDlg m iPosY TextDlg m iPosX 1000 TextDlg m iPosY 1000 16 Str TextDlg m sText myFont CreateFontIndirect pOldFont pDC SelectObject pDC SetTextColor m cTextColor pDC DrawText str rect 0 pDC SelectObject pOldFont SaveInStack 在 OnFont 函数中嵌入 TextDialog 函数 DDX Text pDX IDC POS X m iPosX 文本区内文字输入 X 轴 DDX Text pDX IDC POS Y m iPosY 文本区内文字输入 Y 轴 颜色的控制 在 Windows 系统中 色彩是以 ture color 来定义的 即 COLORREF 它是一个四字节字 其中的 3 个字节分别代表红 绿 蓝三种基本单色 也就是每一个基本单色由一个字节来 表示 亦即每一个基本单色有 256 种色阶 所以 True color 有种色彩变化 虽然计算机内 定义了这么多颜色 但是对于应用与现实生活中的 LED 显示屏来说无须也无法达到 因为 人眼对不同颜色光线的敏感程度不同 并且红 绿和黄三种颜色是人眼视觉细胞最敏感的 所以这三种颜色成为基色 通过其不同比例的混合就能实现从白到黑的各种颜色 所以也 正是应用于交通警视最为普遍的颜色 LED 显示屏应用于交通指挥大厅的法律宣传 为公众传输信息以及服务 基于特殊的 应用领域 图文显示屏都只有三种颜色的变化 所以控制系统在上具栏内只添加了以上三 种颜色满足今后扩展的要求 4 2 字模提取 4 2 1 字模简介 文字的字模是一组数字 但它的意义却与数字的意义有着根本的变化 它是用数字的 各位信息来记载英文或汉字的形状 1 在电脑硬件中 根本没有汉字这个概念 也没有英文的概念 其认识的概念只有 内码 将 ASCII 表的高 128 个很少用到的数值以两个为一组来表示汉字 即汉字的内码 而 剩下的低 128 位则留给英文字符使用 即英文的内码 如果你用启动盘启动系统后用 DIR 命令可能得到一串串莫名其妙的字符 但那确确实实是汉字 如果你启动 UCDOS 或 其他的汉字系统后 就会看到那是一个个熟悉的汉字 在硬件系统内 英文的字模信息一 般固化在 ROM 里 即使在没有进入系统的 CMOS 里 也可以让你看到英文字符 而在 DOS 下 中文的字模信息一般记录在汉字库文件里 将制作好的字模放到一个个标准的库 中 这就是点阵字库文件 4 2 2 LED 显示屏领域字模实现技术 17 在通过软件实现的技术中 目前有许多字模生成软件 软件打开后输入汉字 点 检 取 十六进制数据的汉字代码即可自动生成 把我们所需要的竖排数据复制到我们的程序 中即可 在通过硬件实现字模提取的技术中 有在单片机系统中增加硬汉字库的方法 主 控器发送的汉字是其机内码 用两个字节来表示一个汉字 根据机内码 显示单元控制模 块从汉字库中查取显示字模 实现汉字显示 由于带有硬汉字库 进行动态文字显示时 通用智能显示单元仅接受汉字的机内码即可 这样数据通讯量大大减少 因此 动态文字 显示速度快 4 2 3 软件控制系统字模提取的分析与设计 而在 LED 显示屏控制系统具体应用的 Windows 操作系统下如何提取字模信息是设计 的核心 软件控制系统在实际编辑过程中 要求各种字体 字号的文字都能被编辑 保存 所以系统在设计时 把文本区理解为由众多的象素点构成 而把不同字体 字号的文字理 解为一幅图像 因为所开启的文本区大小与 LED 显示屏的大小对应 所以采用 16 16 点 阵为单位 把文本区内的每个像素点都看成一个二维数组 由于系统中各种颜色都有对应 的值 赋予每个不同颜色的像素点不同的对应值 再把每个点赋予一个 int 型的值 这样 保存下来的信息就是二进制数据 通过这样的设计 我们不仅可以把任何字型 任何大小 的文字保存下来 还可以显示以 256 个像素点阵为单位的任何图形 在软件控制系统中实 现字模的提取 也就避免了在单片机中加载硬汉字库模块 从而简化了硬件模块的设计 以下以单色屏为例 介绍系统采用字模保存的算法设计 定义 COLORREF zimo color 为像素点的颜色 判断某个点的颜色值 如果值为 Oxffffff 说明此点为白色 赋予此点值 0 由于单色屏只有红色和不显色两种 所以可以 简单赋值为除白色外其余点赋值为 1 CClientDC dc this CFile myfile unsigned int zimo 192 384 0 unsigned char zimo data 192 48 0 COLORREF zimo color int row col this HideCaret for row 0 row 192 row for col 0 colShowCaret int i j k for i 0 i 192 i for j 0 j 48 j for k 0 k 8 k zimo data i j zimo i 8 j k int pow 2 7 k 4 3 效果添加与预览功能的设计与实现 在当今高度信息化的社会 图形图像等形象性信息所占比例日益提高 计算机在各种 信息处理中正发挥着重要作用 由于数字化技术 计算机技术的介入 传统的模拟图像为 主的电视界已开始全面进入数字化的数字广播时代 从电子显微镜下的微观世界 到卫星 图像所拍广阔领域 图像处理在实际生活中广泛应用 把文档 图形等图像化的办公图像 处理 医用 X 射线 CT Computer Tomography 计算机断层摄影 机为代表的医用图像处理 用于人造卫星拍摄的遥感图像处理以及广播电视 电影界中的图像处理等 为了增强显示效果 LED 显示屏也可以有多种显示模式 1 硬件模块处理显示模式技术 LED 图文显示屏可以增添多种显示模式 从而增强显示效果 产生不同显示模式的方 法 主要是随时间变化不断控制刷新显示数据 但对于显示数据的刷新 并不意味着一定 要重新编写显示数据 可以通过一定的算法从原来的显示数据直接生成 可以按顺序调整 行号 使显示图文产生上下平移 而顺序调整列显示数据的位置 就可以达到左右平移的 目的 同时调整行列顺序 就能得到对角线平移的效果 2 软件模块直接加载效果技术 如果对于信息数据的刷新算法过于复杂 可以考虑直接生成带有显示模式的数据 经 过系统的分析与设计 采用在文本区内 完成对文字及图形的编辑工作 完成字模的提取 与保存后 通过算法设计 增添滚动显示模式 1 滚动显示模式的设计与实现 屏幕显示滚动效果在 PreviewDialog 内 加入 button 选项 即实现多屏信息保存时 根据需要普通效果与滚动效果穿插选择达到最终保存的目的 for unsigned char i 0 i file number i CString tempFieldl tempField2 tempField3 unsigned char file length file distype file distime tempFieldl m listCtrl GetItemText i 0 tempField2 m listCtrl GetItemText i 1 19 tempField3 m listCtrl GetItemText i 2 file length unsigned char tempFieldl GetLength myfile Write 存储文件名长度 myfile Write 存储文件显示方式 myfile Write 存储文件显示时间 2 图像预览功能设计与实现 控制系统完成编辑工作后 保存的是字模信息 增加图像预览功能主要用来预览要传 输的字模保存文件 由于加入了多屏传输 滚动显示效果 而且传输到大屏的待显示的信 息需要预先保存 所以对保存的信息预览有利于准确 高效的完成编辑到传输的工作 研究与设计 定义 unsigned char dis type pre 0 表示普通方式 定义 unsigned char dis type pre 1 表示滚动方式 当设置方式为滚动时 if roll number 399 for row 0 row 192 row for col 0 col roll number col if zimo row 383 roll number col 1 dc SetPixel col row 0 else dis type pre 0 roll number 1 KillTimer 1 for row 0 row 192 row for col 0 col 383 col if zimo row col 1 dc SetPixel col row 0 4 4 控制系统软件设计 软件控制主界面及功能 1 主界面 主界面采用标准 Windows 窗体风格 菜单栏上文件 编辑 绘图 文 字 效果 发送等按键分别用来控制编辑图文时的文字及图形的编辑 增添静态及滚动效 果 与下位机的文件传输 Windows 窗体基本功能在控制系统中均能实现 20 图 4 1 控制系统主界面 2 基本的文件新建 打开 保存 另存为 菜单栏中的剪切 复制 粘贴功能 另外 系统增设了撤销 重复功能 使文件编辑功能更完善 图 4 2 控制系统文件功能 21 图 4 3 控制系统编辑功能 3 绘图的添加可以使图文编辑过程中绘制简单图形 如直线 矩形 圆 椭圆 并可 以在颜色上具栏中选择颜色 图 4 4 控制系统绘图功能 22 4 文字的输入功能可以实现系统提供的所有字型 字体 字号的编写 点击菜单栏中 的文字按钮及可实现 图 4 5 控制系统文字编辑功能 点击文字按键后 弹出如下 Windows 自带文字编辑复选框 图 4 6 文字编辑复选框 选择正确的字体 字形 大小后 控制系统提供文字输入窗体 系统增设的对话框可 以根据文本区内的逻辑坐标 输入 X 轴与 Y 轴的位置 可以在编辑区内任意准确的位置输 23 入中文或英文 确定编辑所需要文字的各项设置后 就可以输入了 图 4 7 文字输入复选框 具体效果如下图 4 8 文字编辑效果图 5 由于 LED 显示屏的字模提取工作是在软件控制系统实现的 算法己经在前面章节 介绍 具体通过采用更改工具栏中的保存按钮的功能程序 实现字模的提取保存 下图为 字模文件的效果 24 图 4 9 字模文件效果图 6 系统完善显示效果 增设了静态显示与滚动显示模式 用鼠标点击效果按钮弹出的 下拉菜单设置按钮 在弹出的对话框内可以通过设置各项参数 完成滚动模式的添加 如 普通方式 滚动方式 并将实现多个单屏信息文件合并保存功能 点击对话框上面的打开文件按键 可以打开保存好的字模文件 在效果栏内选择普通 静态 模式或者滚动模式 确定后电击添加按钮 在对话框左栏会显示出具体信息 如下 图 图 4 10 控制系统效果设置功能 25 控制系统增设预览功能 点击工具栏上的打开文件按钮 可以预览增添效果后的信息 显示效果 图 4 11 控制系统预览功能 控制系统通过效果添加功能可以实现多屏文件合并保存 7 通过以上操作 基本完成了图文信息的编辑 处理 保存各项预期功能 通过点击 系统菜单栏发送按钮 打开所要传输的文件 实现信息的传输 在文件传输过程中 可以 观察发送状态 发送进度等参数 图 4 12 控制系统发送数据功能 26 点击右上角的打开文件按键打开要传输的文件 确定与下位机的串行线路连接完毕后 可以通过发送按键实现与下位机的通讯功能 图 4 13 文件下载过程 图 4 14 文件下载成功显示图 第第 5 5 章章 总结总结 LED 显示屏控制系统涉及到操作系统 设备通讯 软件和硬件等各方面问题 本论文 主要完成了以下工作 1 基于 Windows 操作系统下 软件控制系统采用 Windows 标准风格窗体 通过对文 本区的开启 满足对应 LED 显示屏象素点数 实现基本功能 如文字图形的编辑 颜色的 选择 动态显示效果的添加 显示信息的预览功能以及串行通讯文件的下载功能 27 2 通过查阅资料 了解了字模保存技术发展现状 系统在分析设计后 采用软件控制 保存方式 在文件保存时直接提取字模信息 不必再增设汉字库 从而简化了硬件模块的 设计 3 在 PC 机与无线发射记得的数据传输通讯方面 PC 机通过 RS 232C 串口 遵循串 行通讯协议 完成数据的传输 论文完成了 LED 显示屏软件控制系统的整体设计 确定了系统上作流程 完成了系统 软件控制功能 系统的工作流程 在计算机显示屏上开启文本窗口 大小可根据具体对应大 屏的象素点数 调整系统参数实现 在工具栏选择具体工具完成文字 图形的编辑 并采 用图像处理算法完成信息的优化及显示效果的处理 并实现预览功能 在完成整体编辑 设计后应用系统设计的字模信息保存方法实现文本信息的保存 根据具体设备通讯要求 采用串口通讯技术 通过介绍端口通讯以及串口通讯协议的相关知识 实现控制系统与硬 件设备部分的通讯 完成实现 LED 显示屏的文本信息传输功能 参考文献 参考文献 1 胡哲源 掌握 Visual C MFC 程序设计与剖析 清华大学出版社 2001 第一版 2 木林森 高峰霞 罗丽琼 Visual C 6 0 使用与开发 清华大学出版社 1999 第一版 3 陈必红 用 C 语言编写数学常用算法 人民邮电出版社 1999 第一版 4 王有绪 许杰 李拉 PIC 系列单片机接口技术及应用系统设计 北京航空航天大学出版社 出版 2000 5 马黎 单片机控制的汉字点阵大屏幕显示 计算机应用研究 99 年第 3 期 6 陈旻 谢剑英 双口 RAM 及其在 CAN 总线中的运用 微计算机信息 2001 7 范逸之 Visual Basic 与 RS232 串行通讯控制 中国