单片机并行扩展口在小型汉字显示屏中的应用

【摘　要】　结合开发汉字LED显示屏与教授单片机课程的体会，介绍一种利用单片机8031的并行扩展口构成小型汉字LED显示屏的方法。
    关键词：并行口扩展 单片机 汉字LED显示
　　
1　引 言
　  在车站、机场、商场、证券交易所、厂矿企业及其他一些公共场所，经常需要发布多变的实时的信息或进行广告宣传，传统的黑板和纸张等为媒介的手段不能满足其多变性和实时性。而LED（发光二极管）电子显示屏以其修改方便、实时显示、美观整洁等特点应运而生。构成LED电子显示系统的方法很多，它们的基本原理相同，都是采用点阵的形式显示汉字、字符等。
　  下面，笔者结合开发LED汉字显示屏与教授单片机课程的体会，介绍点阵显示的原理以及如何利用8255A扩展8031的并行口构成小型汉字LED显示系统。
　  汉字和字符的点阵显示原理相同，下面以汉字为例说明点阵显示原理。
　　在计算机中，汉字以内码的形式进行表示、交换、处理。需要显示时，由内码转换成区位码 ，利用区位码在字库中提取要显示汉字的字模，然后根据字模信息在屏幕上以画点的方法显示出来 。用LED点阵模块代替计算机屏幕，则每个LED对应字模中的一个位，在控制器的控制下，让LED根据字模信息亮或灭，就可显示汉字。
2 系统总体结构
　　构成LED汉字点阵显示屏的设计方法很多，但大多数设计的电路采用串行口，其原理不再赘述 。这里，基于8031并行扩展口设计一种成本低、结构简洁、易实现的电路。系统结构如图1所示。
                            
    利用8031的并行扩展口构成显示控制部分，并扩展程序存储器、数据存储器；以MAX202电平转换芯片构成串行通信接口与主机通信；驱动电路由译码器、锁存器构成。
　　工作过程：由主机把提取的字模信息通过串行口发送，在单片机8031构成的控制电路的控制下，接收字模信息并存储在字库存储器中，再送给驱动电路，在LED显示屏进行显示。
3 电路设计
3．1　显示控制电路和存储器设计
    显示控制电路和存储器的构成如图2所示。 
　　控制电路以单片机8031为核心，外扩一片EPROM2764(8K)用以存储程序、一片RAM6264(8K)作为屏幕的显示缓冲存储器、一片可电擦写EEROM2864A(8K)作为字库存储器。若改变显示的内容，通过串行口修改字库存储器的内容即可，掉电后不会丢失信息。
                            
　　LED显示屏扫描的帧频不能太低，因此，LED显示屏不能太大。兼顾到电路的结构应尽量简洁 ，实现成本应尽可能低，并且还要保证显示屏的大小具有实用价值，所以，在设计电路时，选择16个字的小型LED显示屏。这样，需要16根行线，用来传递字模数据，列扫描线需要16*16＝256根 ，则用8根线译码可得到，共需16＋8＝24根并行线，所以对8031的并行口扩展一片8255A即可。为使2764、6264、2864、8255A的地址不发生冲突，对8031的P2口进行译码，得4个片选信号线。
3．2 扫描驱动电路
　　扫描驱动电路由8255A的PA口、PB口、PC口，译码器和功率放大三极管等组成，如图3所示 。8255A的PA口、PB口共16根输出线，作为16根行数据线，16个字的行数据线相同，每个字有两片数据锁存器，字模数据经锁存器锁存后送到LED的行端，锁存器的时钟由8031的P1口提供。列扫描部分由8255A的PC口、译码器、功率放大三极管等组成，由8255A的PC口的低四位4根线与并联的16个4线－16线译码器输入相联，每个译码器的16根输出线经功率放大三极管驱动后接每个字的16根列线，8255A的PC口的高四位4根线经4线－16线译码器后，16根输出线控制上述的16个并联译码器的选通，则每一时刻只有一行被选中。
                            
　　扫描过程：首先由行送第一个字的第一列16位字模数据，并锁存，同时选通第一列，那么对应的字模数据位为‘1’的LED就被点亮，为‘0’不显示，第一列扫描完成，再送第二列字模数据 ，选通第二列，直到扫描完第256列，即扫描完一帧，这样动态地、不停地扫描，就会稳定地显示汉字。在程序的控制下，以不同的方式送字模数据，就能进行花样特技显示。
4 结束语
　  本电路实现后，效果很好，加之成本较低，具有应用推广价值，特别是电路简洁明了，容易实现，适合教学实验用。