專利名稱：數(shù)字顯示板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及伺服系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，特別涉及對(duì)伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)測(cè)試顯示技術(shù)。
背景技術(shù)：
數(shù)字顯示技術(shù)與應(yīng)用主要分為以下幾種一種是以發(fā)光二極管為基礎(chǔ)的顯示模塊，另一種是以液晶為基礎(chǔ)的顯示模塊；而顯示模塊又分為固定字符顯示與點(diǎn)陣字符顯示，固定字符顯示如常見的用于顯示數(shù)字的八段數(shù)碼管，點(diǎn)陣字符顯示就是由陣列組成的微小發(fā)光器件部分發(fā)光來顯示字符。對(duì)于發(fā)光二極管，簡(jiǎn)稱LED，具有發(fā)光亮度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低的特點(diǎn)；而液晶顯示模塊，優(yōu)點(diǎn)是低能耗，顯示效果良好，但不足是可靠性不高，亮度不高，而且成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種數(shù)字顯示板，采用LED數(shù)碼管顯示，擁有較好的顯示效果，占用計(jì)算機(jī)資源少，并且成本低。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種數(shù)字顯示板，包括控制電路和顯示電路，控制電路和顯示電路分別與電源模塊相連，所述控制電路包括單片機(jī)，所述顯示電路包括至少一個(gè)顯示模塊；所述單片機(jī)的RST管腳接有復(fù)位電路；所述單片機(jī)的RXD和TXD管腳分別通過連接器與計(jì)算機(jī)相連，用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)；所述單片機(jī)的PORT2端口中至少一個(gè)管腳上連接有顯示模塊；所述單片機(jī)的LOAD管腳與所述顯示模塊相連，用于由單片機(jī)向顯示電路發(fā)送LOAD指令；所述單片機(jī)的CLK管腳接所述顯示模塊，用于傳送單片機(jī)產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)，控制顯示電路的指令周期；所述顯示模塊包括數(shù)碼管控制芯片，所述數(shù)碼管控制芯片的DIN管腳與所述單片機(jī)的PORT2端口中的一個(gè)管腳相連，用于從單片機(jī)接收數(shù)據(jù)；所述數(shù)碼管控制芯片的LOAD管腳與所述單片機(jī)的LOAD管卻相連；所述數(shù)碼管控制芯片的CLK管腳與所述單片機(jī)的CLK管腳相連。
所述數(shù)碼管控制芯片上還包括DOUT管腳，所述DOUT管腳連接另一個(gè)數(shù)碼管控制芯片的DIN管腳，用于將數(shù)據(jù)傳送給所述另一個(gè)數(shù)碼管控制芯片。
所述復(fù)位電路包括串接在電源與地線之間的復(fù)位按鍵和復(fù)位電阻，所述復(fù)位電阻兩端并接有電容，所述復(fù)位按鍵和復(fù)位電阻之間的連線接所述單片機(jī)的RST管腳。
所述的數(shù)碼管控制芯片的GND管腳接地，所述數(shù)碼管控制芯片的V+管腳接電源，所述數(shù)碼管控制芯片的ISET管腳串接電阻后接地。
所述電源模塊包括一個(gè)濾波電路，所述濾波電路由兩個(gè)電容和一個(gè)電解電容并接后一端接電源一端接地構(gòu)成，其中所述電解電容的正極接電源。
所述單片機(jī)采用ATMEL AT89S51單片機(jī)，所述數(shù)碼管控制芯片采用MAX7219型數(shù)碼管控制芯片。
本發(fā)明所產(chǎn)生的有益效果是采用了工業(yè)控制中通用的串口進(jìn)行顯示數(shù)據(jù)的傳輸，保證了數(shù)據(jù)的可靠，降低了成本；在數(shù)據(jù)格式的定義上采用了有針對(duì)性的壓縮方式。顯示模塊的設(shè)計(jì)是在可擴(kuò)展性的前提下完成的，通過多路復(fù)用串行通訊，大大降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間，更有利于實(shí)時(shí)系統(tǒng)的工作。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖1為本發(fā)明的數(shù)字顯示板的一種實(shí)施例的總體原理圖；圖2為本發(fā)明中控制電路單片機(jī)的一種實(shí)施例的電路圖；圖3為本發(fā)明中顯示模塊的一種實(shí)施例的電路原理圖；圖4為本發(fā)明中顯示模塊的一種實(shí)施例的電路圖；圖5為本發(fā)明中顯示板電路的八段發(fā)光數(shù)碼二極管電路圖；圖6為本發(fā)明中復(fù)位電路的一種實(shí)施例的電路圖；圖7為本發(fā)明中濾波電路的一種實(shí)施例的電路圖；圖8為本發(fā)明的控制電路與顯示電路串行數(shù)據(jù)協(xié)議時(shí)序圖；圖9為發(fā)明的控制板單片機(jī)接收上位機(jī)指令與數(shù)據(jù)程序流程圖。
具體實(shí)施例方式
由于本數(shù)字顯示電路應(yīng)用的計(jì)算機(jī)在實(shí)時(shí)性要求嚴(yán)格，所以本發(fā)明中設(shè)計(jì)所考慮的一個(gè)因素就是占用盡量少的計(jì)算機(jī)資源。首先，在通訊數(shù)據(jù)的定義上，本發(fā)明使用數(shù)據(jù)壓縮，壓縮數(shù)據(jù)由本發(fā)明中的控制板上的單片機(jī)系統(tǒng)解壓縮后，發(fā)送顯示數(shù)據(jù)；其次，在通訊協(xié)議的選擇，本發(fā)明使用串口RS-485協(xié)議，加大了數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x，提高了可靠性。
對(duì)于數(shù)字顯示部分，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上說，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1，本數(shù)字控制電路采用了通用單片機(jī)與專用數(shù)碼管控制電路兩部分設(shè)計(jì)的方案。專用數(shù)碼控制芯片與每組發(fā)光二極管制作在同一塊顯示電路板上，通用單片機(jī)制作在一塊控制板上；控制電路板通過數(shù)據(jù)通訊線與顯示電路板聯(lián)接。
數(shù)字顯示板包括控制電路、顯示電路和電源模塊，其中，控制電路包括一個(gè)單片機(jī)，如圖2所示，這里的單片機(jī)采用的是ATMEL AT89S51單片機(jī)，該單片機(jī)兼容MCS-51指令，具有4KB Flash，128B RAM，32個(gè)I/O通道以及全雙工串行通訊接口等等；并且其成本低廉，體積小，可擴(kuò)展性與可靠性較高。單片機(jī)的RST管腳用于單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)位，RXD與TXD管腳用于接收與發(fā)送數(shù)據(jù)，而PORT2端口的8個(gè)管腳主要用于與顯示板模塊進(jìn)行通訊。LOAD為加載信號(hào)管腳，由單片機(jī)發(fā)出LOAD指令，CLK為時(shí)鐘信號(hào)管腳，發(fā)出單片機(jī)產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)控制顯示板電路的指令周期，D0-D6分別為六組顯示板電路組的串行數(shù)據(jù)線，用于單片機(jī)向顯示板發(fā)送串行數(shù)據(jù)。單片機(jī)的串口從計(jì)算機(jī)串口接收數(shù)據(jù)，解壓縮處理，轉(zhuǎn)換成顯示板指令后，通過時(shí)針信號(hào)線與串行數(shù)據(jù)線發(fā)送數(shù)據(jù)到各級(jí)顯示電路板，數(shù)據(jù)傳輸完畢后，通過加載信號(hào)線發(fā)出加載信號(hào)，顯示電路接收到加載信號(hào)后，顯示各自顯示板所接收到的數(shù)據(jù)。
如圖3和圖4所示，顯示電路的一個(gè)顯示模塊，其核心是數(shù)碼管控制專用芯片MAX7219，數(shù)碼管控制專用芯片的DIN管腳定義為顯示板串行數(shù)據(jù)接收端；DOUT定義為顯示板串行數(shù)據(jù)輸出端，當(dāng)有下一級(jí)顯示電路時(shí)，將DOUT接下一級(jí)顯示電路的DIN即可；LOAD為加載信號(hào)接收端，一旦LOAD變?yōu)?，顯示板將顯示所接收到的數(shù)據(jù)；CLK為信號(hào)接收端，信號(hào)由控制板產(chǎn)生，每16個(gè)CLK周期為一個(gè)指令周期，當(dāng)LOAD變?yōu)?，則指令生效，16個(gè)CLK中的串行數(shù)據(jù)線中傳輸?shù)?6位數(shù)據(jù)將成為顯示板指令由MAX7219執(zhí)行；若LOAD不變?yōu)?，則串行數(shù)據(jù)線中的數(shù)據(jù)將順序由DOUT傳入下一級(jí)顯示板的DIN，直到LOAD指令到來。以此基礎(chǔ)上的顯示板在設(shè)計(jì)上是一個(gè)分級(jí)結(jié)構(gòu)，第一級(jí)通過輸出擴(kuò)展線來擴(kuò)展第二級(jí)顯示電路，但各級(jí)使用相同的時(shí)鐘與加載信號(hào)線，第二級(jí)的串行數(shù)據(jù)線用第一級(jí)的輸出擴(kuò)展線代替，依次類推；雖然在控制板中將各組顯示板組分別傳輸數(shù)據(jù)，但由于時(shí)鐘與加載信號(hào)線共用，完全可以達(dá)到各組顯示板同步顯示數(shù)據(jù)。顯示板電路的八段發(fā)光數(shù)碼二極管電路圖如圖5所示。
其中，與單片機(jī)的RST管腳相連的復(fù)位電路的電路圖如圖6所示，包括串接在電源與地線之間的復(fù)位按鍵和復(fù)位電阻，復(fù)位電阻兩端并接有電容，復(fù)位按鍵和復(fù)位電阻之間的連線接單片機(jī)的RST管腳。
本發(fā)明的電源模塊采用了直流電源加電容濾波的方式，濾波電路如圖7所示，該濾波電路由兩個(gè)電容和一個(gè)電解電容并接后一端接電源一端接地構(gòu)成，其中電解電容的正極接電源。
本發(fā)明在電路的設(shè)計(jì)上把時(shí)鐘與加載信號(hào)線采用了各組顯示電路并用，而數(shù)據(jù)傳輸則采用了單獨(dú)占用，其數(shù)據(jù)信號(hào)定義與傳輸協(xié)議如圖8所示。而且每個(gè)顯示電路板留有數(shù)據(jù)輸出端口，可使用輸出擴(kuò)展線作為下一級(jí)顯示電路的串行數(shù)據(jù)輸入，擴(kuò)展下一級(jí)顯示電路，用于更大規(guī)模顯示。
本發(fā)明的數(shù)字顯示模塊采用上下位機(jī)(上位機(jī)是數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，下位機(jī)指控制電路中的單片機(jī)系統(tǒng))的通訊與控制方式，數(shù)字顯示模塊的顯示部分位于數(shù)碼管控制電路中，顯示電路的控制部分位于下位機(jī)固件中，其流程如圖9所示；數(shù)據(jù)傳輸位于上位機(jī)的軟件中。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字顯示板，其特征在于，包括控制電路和顯示電路，控制電路和顯示電路分別與電源模塊相連，所述控制電路包括單片機(jī)，所述顯示電路包括至少一個(gè)顯示模塊；所述單片機(jī)的RST管腳接有復(fù)位電路；所述單片機(jī)的RXD和TXD管腳分別通過串口線與計(jì)算機(jī)相連，用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)；所述單片機(jī)的PORT2端口中至少一個(gè)管腳上連接有顯示模塊；所述單片機(jī)的LOAD管腳與所述顯示模塊相連，用于由單片機(jī)向顯示電路發(fā)送LOAD指令；所述單片機(jī)的CLK管腳接所述顯示模塊，用于傳送單片機(jī)產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)，控制顯示電路的指令周期；所述顯示模塊包括數(shù)碼管控制芯片，所述數(shù)碼管控制芯片的DIN管腳與所述單片機(jī)的PORT2端口中的一個(gè)管腳相連，用于從單片機(jī)接收數(shù)據(jù)；所述數(shù)碼管控制芯片的LOAD管腳與所述單片機(jī)的LOAD管卻相連；所述數(shù)碼管控制芯片的CLK管腳與所述單片機(jī)的CLK管腳相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字顯示板，其特征在于，所述數(shù)碼管控制芯片上還包括DOUT管腳，所述DOUT管腳連接另一個(gè)數(shù)碼管控制芯片的DIN管腳，用于將數(shù)據(jù)傳送給所述另一個(gè)數(shù)碼管控制芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字顯示板，其特征在于，所述復(fù)位電路包括串接在電源與地線之間的復(fù)位按鍵和復(fù)位電阻，所述復(fù)位電阻兩端并接有電容，所述復(fù)位按鍵和復(fù)位電阻之間的連線接所述單片機(jī)的RST管腳。
4.根據(jù)權(quán)利要求1數(shù)字顯示板，其特征在于，所述的數(shù)碼管控制芯片的GND管腳接地，所述數(shù)碼管控制芯片的V+管腳接電源，所述數(shù)碼管控制芯片的ISET管腳串接電阻后接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1數(shù)字顯示板，其特征在于，所述電源模塊包括一個(gè)濾波電路，所述濾波電路由兩個(gè)電容和一個(gè)電解電容并接后一端接電源一端接地構(gòu)成，其中所述電解電容的正極接電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5之任意一項(xiàng)所述的數(shù)字顯示板，其特征在于，所述單片機(jī)采用ATMELAT89S51單片機(jī)，所述數(shù)碼管控制芯片采用MAX7219型數(shù)碼管控制芯片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)字顯示板，屬于伺服系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，特別是對(duì)伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)測(cè)試顯示技術(shù)。本數(shù)字控制電路采用了通用單片機(jī)與專用數(shù)碼管控制電路兩部分設(shè)計(jì)的方案。專用數(shù)碼控制芯片與每組發(fā)光二極管制作在同一塊顯示電路板上，通用單片機(jī)制作在一塊控制板上；控制電路板通過數(shù)據(jù)通訊線與顯示電路板聯(lián)接。本發(fā)明采用了工業(yè)控制中通用的串口進(jìn)行顯示數(shù)據(jù)的傳輸，保證了數(shù)據(jù)的可靠，降低了成本；在數(shù)據(jù)格式的定義上采用了有針對(duì)性的壓縮方式。顯示模塊的設(shè)計(jì)是在可擴(kuò)展性的前提下完成的，通過多路復(fù)用串行通訊，大大降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間，更有利于實(shí)時(shí)系統(tǒng)的工作。
文檔編號(hào)G09G3/30GK101055686SQ20071009856
公開日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2007年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月20日
發(fā)明者吳云潔, 王衛(wèi)紅, 劉正華, 師帥 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)