4数字化测量技术课程设计指导书Word文件下载.docx

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第五组：

汉字的旋转与扩缩

1、在屏上显示2个汉字，然后每个字左旋90度显示3秒，然后右旋90度显示3秒，然后倒置3秒，最后恢复正常。

2、逐行显示2个汉字，2秒后横向放大两倍，3秒后恢复正常。

3、显示“回”字并放大缩小5次，恢复正常。

第六组：

显示一句“东方红”词谱，格式为简谱／歌词上下对正，左移显示。

第七组：

闪闪的红星（能旋转360○）

（三）小组选做题目

自定：

（例如动画显示、断点程序、显示程序、查询程序等）

要求：

可以协商，内容错开，不许重复，单独完成。

18或19周作为课程设计专用周，提前做好准备。

每组选出代表，指定一名组长。

四、课程设计的内容及主要步骤

1.课程设计的思考题

（1）数字显示技术（简称数显技术）在数字化测量中所占有的地位。

（2）什么是大屏幕智能显示屏？

常用的扫描方式有哪几种？

（3）在大屏幕LED智能显示系统中采用双CPU设计方案有哪些优点？

（4）字符编码方式。

（5）清屏方式与显示方式。

（6）动画设计。

2.设计步骤

（1）总体方案设计。

（2）硬件电路设计。

（3）程序设计与调试。

（4）总结，撰写课程设计报告。

3.设计注意事项

为在设计时少走弯路，同学们应注意以下事项：

1在编辑BAS文件时，要首先建立0号文件，然后才能建立其他任意文件号的文件。

2在汉字编辑时，一定要注意光标位置，并且以正确顺序输入汉字字串。

3在BAS文件中不能出现多余的控制符（码值大于80H的ASCII码），因为系统将它们作为一种控制命令字来解释，而我们只用了80H～83H，其余的有待系统扩充，若文件中出现不能解释的控制码，会导致显示不正常。

4在PRG状态下，P.是系统的监控态，此时可进行各种修改、运行、读取等操作。

5在程序的最后，为了能有时间观察输出并将控制权交回系统，须增加以下三条指令：

JNB01H,$

CLR01H;

相当于按任意键继续

LJMPRETURN;

返回系统

⑥尽量使用断点运行。

注意，当程序不经过断点时，断点处的三字节指令将被改变，

切记要再改回来！

⑦学生们自编程序时只能用8000H～9F00H的程序空间。

⑧系统有两种复位方式：

第一种是硬件复位，使用侧面的复位键，但它不改变RAM中的内容。

第二种是软复位，在OTH菜单中选择RES功能，可清除全部BAS文件。

倘若做演示程序实验时，不能正确存储，说明上次学生们使用后内存已满，必须用软复位加以清除。

五、课程设计的考核方法及成绩评定

考核方法：

现场验收（占50分），课程设计报告（占50分）。

考核内容：

学习态度、方案合理性、协作精神、设计工作量的大小、是否有创新、完成设计任务的时间进度、资料完备性、报告撰写规范性和书面表达能力。

成绩评定：

优，良，中，及格，不及格。

六、书写及格式要求

字迹工整、文笔通畅，结构严谨、内容充实、结论正确、插图规范，符合设计要求。

七、KD-2000型LED智能显示屏的设计原理与设计注意事项

（一）概述

智能显示屏是由计算机控制，将光、电、声融为一体，能显示各种信息的大型显示装置。

它是高科技的结晶。

我国在大屏幕显示的技术领域已取得丰硕成果，各种智能显示屏已广泛用于车站、机场、商店等公共场所，以及新闻发布、金融或股市行情、体育比赛、模拟军事演习等领域。

但是将其作为教学设备在国内尚未有先例。

1989年有本教研室老师指导学生研制的由单板机控制的，以分立发光二极管为像素的阵列型显示屏开创了先例。

但是随着计算机技术的不断发展，单板机已被淘汰。

为适应教学内容和教学设备的不断更新，我们在1996年开发出KD-96型LED智能显示屏系统。

在此基础上，2001年我们又研制成功KD-2000型LED智能显示屏系统。

该系统是由MCS-51单片机控制的全开放型LED点阵智能显示屏，它具有以下特点：

1显示器件采用LED点阵板，大大简化了电路设计与安装工艺

②有两套扫描程序，一套是动画扫描，既可显示前景，又可显示背景；

另一套是分页扫描程序，可进行功能控制显示。

③通过自制汉卡能显示多种国标字符。

只要存储不同的汉字库便可达到要求。

④具有通信接口，可以和系统机进行通信。

⑤学生可利用键盘控制，还可用遥控器控制，所有功能可由按键完成，操作简便灵活。

⑥每屏可同时显示4个16×

16点阵的国标字符，并能连续显示出128个国标字符。

字库容量为8192个国标一、二级汉字、西文、数字和算符。

⑦利用通信方式，一台PC机可同时控制多达127个单元显示屏的工作，并显示不同的内容。

⑧整机结构紧凑，外形美观。

机箱内的主控板、扫描显示板、开关电源三者分开布置，并以接插件相连，工作安全可靠。

⑨具有仿真运行功能，即能解释运行自定义文件格式的BAS文件，又可对汇编语言进行仿真。

同时可现场编辑、存储、修改用户程序。

⑩具有日历显示功能，可显示出年、月、日、星期、时、分、秒。

综上所述，LED点阵智能显示屏系统确有独到之处，为此我们设计并制作了10套KD-2000型LED智能显示屏系统，作为本专业教学实验设备。

（二）系统工作原理

系统框图如图1所示。

主要包括四部分：

主控制电路（主CPU、汉卡等），显示控制电路（辅CPU等），列驱动显示电路，开关电源。

1.主控制电路基本工作原理

主控制电路首先从遥控器或键盘接收数据和指令，然后根据显示内容和显示指令的要求在软件控制下完成下述工作：

如果要显示汉字，就从扩展卡27020中提取汉字点阵信息，然后存放在共享RAM6264中。

如果要显示的是8×

8点阵的ASCII码或数字，以及16×

8点阵的控制字符，就从程序存储器27256的高端提取有关的点阵信息，然后存放于共享RAM中。

最后，主CPU通过地址切换电路①与②及时序控制电路，与辅CPU以应答方式进行联络，对共享RAM进行分时操作，完成显示。

图1系统框图

由专用的日历时钟芯片MC146818，可产生年、月、日、时、分、秒、星期共7个时标信号。

我们可通过软件来获得和修改这些时标，并使之在屏幕上显示出来。

2.扫描板基本工作原理

首先由辅CPU将欲显示的数据由串行口送出，然后经并行／串行转换芯片CD4094转换成并行数据，输出的数据经过MC1413驱动产生列信号；

由P1口输出的行数据经CD4515译码生成行信号，再经达林顿管BD682产生行驱动信号。

最后输出行、列选通信号，点亮某一行。

如此循环往复，完成扫描过程。

（三）共享RAM电路的工作原理

为了大大减轻主CPU的负担，合理地分配资源，以及便于实现显示电路的高速扫描，该系统设计成双CPU结构，共享一片RAM。

电路如图2所示。

共享RAM电路主要是通过六片74LS245来完成的，74LS245是三态八总线双向收发器。

其中

是控制端，低电平时有效，允许传输；

高电平时禁止。

DIR是方向控制端，为低电平时数据由B传到A，呈高电平时，数据由A传到B。

由原理图可以看到：

IC1～IC3的

端不仅接主CPU的T0端，还接74LS74的Q端。

IC4～IC6的

端不仅接显示CPU的INT0端，还接74LS74的

端；

这样当主CPU控制公共RAM时，Q端为低，IC1～IC3开启，IC4～IC6关闭。

主CPU对RAM可进行读写操作，而辅CPU则不能。

当主CPU放弃对共享RAM的操作时，通过GAL对74LS74置位，因而

变低，Q变高。

封锁IC1～IC3，从而辅CPU取得控制权，对共享RAM进行操作；

当辅CPU放弃对共享RAM的操作时，通过74LS00发出清零信号，使得74LS74的Q端输出低电平，当主CPU检测到T0为低时，可恢复对共享RAM的控制权。

这样就通过数据、地址切换的反复动作，完成了对共享RAM的分时操作。

图2共享RAM电路

（四）汉卡电路工作原理

汉卡电路工作原理图见图3。

在扩展电路中，用了373、374、27020和6264各一片。

373和374的区别是：

373为八D锁存器，当控制端G为低电平时锁存；

374则是八D触发器，在系统时钟下降沿时可以对数据锁存。

本系统所用的字库芯片是27020，它是256Kbit的CMOS超大规模集成电路只读存储器，共有18根地址线，而8031只有16根地址线。

为读取27020内的数据，使用一片374，利用其下降沿锁存的特点来对27020进行分页处理，因为374的时钟端接片选信号CS1，而CS1平时为高电平，有效时为低电平，所以其有效的过程对374来说相当于是一个下降沿，当向4000H单元送数（即片选信号CS1有效）时，由GAL地址分配所决定的写入4000H单元中的数据的高5位，同时被锁入374中，形成27020的页面地址。

因而从27020中读数时只需加片选信号CS2即可。

需要指出，6264和27020的

端选通信号不同，前者接PSEN信号，后者接读信号。

因此把27020作为一个数据存储器，而把6264当作一个程序存储器，充当本系统的仿真RAM。

这样可避免27020和6264的地址发生冲突。

（五）地址分配

地址分配实际上是由GAL来完成的。

它是一种电擦写、可反复编程、随时修改并且能加密的可编程逻辑器件（PLD）。

它既不同于PAL，也不同于EPROM。

目前常用的有GAL16V8和GAL20V8。

它们具有以下特点：

（1）由于GAL采用的是一种高速的电可擦写（E2CMOS）工艺制造，因而比TTL构造的PAL功耗低，速度快；

（2）GAL有8个逻辑宏单元（OLMC），使输出任意变化，又很强的带负载能力，驱动电流可达24mA；

（3）采用高速编程算法，按行进行编程，整个芯片的写入可在1秒钟内完成。

此外，还采取了加密措施。

图3汉卡电路

各芯片的地址分配详见附表。

附表

名称

IC型号

片选信号

地址

备注

程序存储器

27256

＝A15＝0

0000H－7FFFH

数据存储器

62256

＝

＝0

8000H－FFFFH

共享RAM

6264

＝A15+A14+A13＝0

0000H－1FFFH

主CPU读RAM

+PSEN

8000H－9FFFH

辅CPU读RAM

辅CPU

2764

A15＝1，A14＝0

汉卡ROM

27020

CS2＝A15+A14+

+RD

2000H－3FFFH

仿真RAM

+A14+A13+PSEN

读操作

+A14+

+WR

写操作

对于主CPU，其程序存储器27256的片选信号为

＝A15，仅当A15＝0时选通，其地址分配为0000H～7FFFH。

数据存储器62256采用A15做片选信号，

，仅当A15＝1时选通，其地址分配为8000H～FFFFH。

对于公共RAM6264而言，当CPU取得控制权时用A15＋A14＋A13做片选信号，其地址分配为0000H～1FFFH。

对于辅CPU，其程序存储器2764的片选信号为

＝A15，仅当A15＝0时选通，其地址分配为0000H～1FFFH，数据存储器6264采用A15和A14做片选信号，仅当A15＝1且A14＝0时选通，其地址分配为8000H～9FFFH。

对于共享RAM的选通比较复杂，它取决于数据传输转换器IC9的允许端

，而

＝（

）＝PSEN＋

所以仅当辅CPU的PSEN为低，且A15为高时，选通共享RAM，这表明共享RAM对辅CPU而言，相当于是一个程序存储器，其地址分配为8000H～9FFFH。

汉卡上的27020先由CS1选通页面地址，再由片选信号CS2决定页内地址。

而CS2＝A15＋A14＋

＋RD，因而其地址分配为2000H到3FFFH。

6264在读、写操作时，地址分配是不同的。

当进行读操作时，用CS2做片选信号，而CS2＝

＋A14＋A13＋PSEN，因而地址分配为8000H～9FFFH。

进行写操作时，CS2＝A15＋A14＋

＋WR，因而地址分配为2000H～3FFFH。

（六）显示控制电路的工作原理

电路如图4所示。

显示控制电路主要完成扫描显示功能。

它采用逐行扫描、列驱动方式。

其主控制器为CPU2，简称辅CPU。

当主CPU接收到从遥控器或者从键盘传来的数据和指令后，就将显示内容从汉卡的汉字库中取出并转化成点阵信息，存放在共享RAM中。

主CPU根据显示指令，对共享RAM中的数据进行操作。

操作完毕后，即向辅CPU发出应答信号。

辅CPU接到应答信号后，就从共享RAM中取出显示数据，从串行口输出的数据经级联的八位串入／并出移位寄存器CD4094，转换成并行数据，再经过七达林顿驱动器MC1413获得列驱动信号。

行码则由P1口输出，经4线／16线译码器CD4515译码后，产生16路行输出信号。

通过达林顿功率管BD682，获得列驱动信号。

行信号送至显示行驱动端，经显示后消隐，然后输出下一行数据并显示下一行内容。

（七）键盘

键盘布置如图5所示，共有30个键。

其中，9个双功能键被定义为：

在BAS状态下为上挡键，在PRG状态下为下挡键。

数字键（0~F）。

0区表示前128个ASCII码；

1区表示后128个ASCII码。

HOM／连续：

光标移到文件头／连续执行程序。

END／单步：

光标移到文件尾／单步执行程序。

ASC／调出：

当前输入状态切换为ASCII码输入／将程序从备份RAM调到仿真 

RAM中。

汉字／存入：

将

当前输入状态切换为汉字输入／将程序从仿真 

RAM中存储到备份RAM。

PUP／XRA：

向上翻页／检查或修改外部数据存储器。

PDN／MEM：

向下翻页／检查或修改程序存储器内容。

DEL／REG：

删除／检查或修改寄存器的内容。

HLP／SCR：

提示帮助信息／用户屏幕。

ESC：

退出。

INS／回车：

输入状态（插入和替换）的切换／回车。

↑：

向上移动光标。

↓：

向下移动光标。

图5键盘布置图

八、课程设计内容

（一）系统的熟悉使用

程序流程图如图6所示。

上电后，屏上出现主菜单光标在B上闪烁，按↑、↓键移动光标，可选择不同的菜单项。

图6程序流程图

BASPRG

SETOTH

例如：

当光标在S上闪烁时，按回车键便会进入系统设置（SET）菜单项。

1．BAS功能

进入BAS功能后，屏上出现BAS菜单：

RUNNEW

EDIESC

光标在R上闪动，用↑、↓键移动光标，按回车键进入该菜单功能。

此部分包括四个功能：

运行BAS文件（RUN）、清除BAS文件（NEW）、编辑BAS文件（EDI）和退出BAS功能（ESC）。

在内存可存储16个BAS文件，文件号分别为0～F，BAS文件就是将要显示的文件，并以一定的格式存储起来。

在文件中，除了包含要显示的字符和汉字，还有一些控制信息（包括控制码和控制参数），它们动态的存储在内存中的A000H～CFFFH共12K的空间内。

当系统掉电后，改由备用电源供电，所以存储在内存中的文件不会丢失。

（1）清除（新建）BAS文件（NEW）

当光标在NEW上闪烁时，按回车键进入该功能，屏幕上提示：

文件号×

。

该功能用来清除在内存中已有的文件。

假如内存中已有16个文件，如果要建立第17个文件，则需将原来文件中的某一个覆盖。

键入文件号，或键入回车使用缺省文件号。

屏上提示：

文件的所有数据要丢失！

确信？

按回车键确认，按其他键退出。

另外，0号文件保留给系统使用，不能清除。

如清除0号文件，屏上会

提示：

0号文件为系统使用，不能清除。

（2）编辑BAS文件（EDI）

该功能用来编辑BAS文件。

当光标在EDI上闪烁时，键入回车键进入该功能。

屏上提示：

键入文件号或回车使用缺省文件号。

此时分两种情况：

1如果是旧文件

空间×

×

ZI

然后进入编辑屏幕，此文件中的第一字显示在屏上。

0001I

如：

热

0440H

其中（如右图）12345678

161514131211109

1、2、3、4区为当前编辑汉字位置，它表明将来显示此汉字时所在的位置，亦即光标。

5区为插入开关状态I—插入开，否则覆盖

6区表示当前的ASCII码区0－0区

1－1区

7、8、9、10区用来显示调出的汉字或字符。

11区表示输入状态：

C控制码

H汉字

A字符

12区未用。

13、14、15、16区表示输入代码区。

即可进入编辑。

②如果是新文件

新文件

空间×

然后进入如下初始化屏幕0001IO

end^H

即可接着编辑。

在编辑时各键的功能如下:

0～F键：

数字键，用来输入数据。

在输入汉字是用来输入汉字的区位码（如4040代表第40区、第40位的汉字，即“热”字）。

在输入字符时，用来输入十六进制的ASCII码，（如ASCII码值为41H的字符“A”）

↑、↓键：

用来寻找前一个或后一个汉字

HELP键：

按此键，在屏幕上出现有关编辑时的一些帮助信息。

DEL键：

如果已经开始输入，此键用来删除错误的数字，否则删除当前的汉字或字符。

ESC键：

用来退出编辑。

按此键后

确信：

回车确认。

如果修改文件，就在

存储吗？

然后

正在存储

存储完毕后退回BAS菜单。

INS：

是INS和回车键的组合，此键用来进行插入开、关的转换（INS）。

或进行确认（回车）

0区、1区：

用来进行0区、1区的转换。

为0区时输入前128个（第1页）ASCII码字符；

1区时输入后128个（第2页）ASCII码字符。

PUP、PDN：

PUP向上翻页。

PDN向下翻页。

ASC／汉字：

用来改变输入状态：

按下ASC键，屏幕上出现“A”，接收十六进制ASCII码；

按下汉字键，屏幕上出现“H”，接收汉字区位码。

HOM、END：

HOM键到文件头，END键到文件尾。

BAS文件使用仿WPS式文件格式。

可以在字符或汉字前边加上控制字符和参数，以达到预期效果，系统给出了以下几个控制字符以及它们所需带的参数（有待扩充）：

控制码所需参数功能举例

①②③

80H移动光标把光标移动到参数要8002代表光标到

求处第二个汉字

81H显示时间在当前光标处固定显示8102固定显示汉字2秒

82H出屏方式显示时间清屏方式以参数要求的出屏方82000103以

式，显示时间及清屏方式正常方式出屏显示

固定显示1秒，然后，逐行清屏

83H出屏方式移动速度清屏方式以参数要求的出屏方82020104以

式，移动速度及清屏跳字方式出屏每次移

方式移动显示动一点后，逐列清屏

出屏方式清屏方式

参数方式参数方式

00正常出屏00正常清屏

01逐字出屏01从左向右逐字清屏

02跳字出屏02从右向左逐字清屏

03逐行出屏03逐行清屏

04逐列出屏04逐列清屏

05旋转出屏……

06外扩出屏……

…………

例如：

要输入0号文件如下：

我是中国人，我爱中国

若要求用移动方式来显示，逐行出屏，逐列清屏，每次移动一点；

则在输入文件过程中键入的内容如下：

|83030104|46504239544829504043|0312|4650161454482590|

第一部分是控制码和参数，按ASC键后键入，第二部分是“我是中国人”的汉字区位码，第三部分是逗号的区位码，第四部分是“我爱中国”的汉字区位码。

后三部分是用汉字状态输入。

（3）运行BAS文件（RUN）：

此功能用来运行已存储的BAS文件。

当光标在RUN上闪烁时，键入回车，进入RUN功能。

文件号

键入文件号或键入回车，使用缺省值后，如果文件不存在

文件不存在！

返回菜单，否则

请输入运行次数

键入运行次数（0～F）（其中0代表无数次，1～F代表1～15次）后便开始运行。

运行指定次数后，返回BAS菜单，如运行中可按复位键退出。

（4）退出BAS功能（ESC）

此功能用来从BAS菜单返回主菜单。

2．PRG功能

在系统中有8K的仿真RAM，同学们可在RAM中运行自己的程序。

此功能主要是帮助同学们输入程序、运行程序和调试程序。

进入PRG功能后，系统进入仿真调试状态，此时它的作用就相当于功能齐全的51单片机开发系统。

P.

此时数字键的功能不变，其他键的第二功能起作用，分别为：

上一单元

下一单元