周 敏，劉 彬

（太原工業(yè)學(xué)院自動化系，山西太原 030008）

0 引言

LED電子顯示屏是隨著計算機(jī)及機(jī)關(guān)的微電子、光電子技術(shù)的迅猛發(fā)展而形成的一種新型信息顯示媒體。它利用發(fā)光二極管構(gòu)成的點陣模塊或像素單元組成的可變面積的顯示屏幕，以可靠性高、使用壽命長、環(huán)境適應(yīng)能力強、性能價格比高、使用成本低等特點，在短短十?dāng)?shù)年中，迅速成長為平板顯示的主流產(chǎn)品，在信息顯示領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[1]。

可編程控制器在控制自動化領(lǐng)域里也以其高可靠性及驅(qū)動設(shè)備簡便實用得到了廣泛應(yīng)用，在這里設(shè)計了一個GE PAC為控制器的點陣顯示系統(tǒng)[2]。

1 PAC驅(qū)動點陣顯示屏的硬件設(shè)計

LED點陣顯示屏由4個8×8的LED點陣塊組成，形成16×16的矩形點陣。使用PAC的32個輸出點，即%Q00001～%Q00016分別控制16行，%Q00017～%Q00032分別控制16列。當(dāng)行與列均有輸出時，相應(yīng)的點被點亮，如，當(dāng)%Q00001為ON，%Q00017也為ON時，其對應(yīng)第一行第一列的發(fā)光二極管LED1亮，PAC與點陣顯示屏的接線原理圖如圖1所示。

圖1 PAC與點陣的接線原理圖

2 LED點陣掃描周期確定及動態(tài)掃描設(shè)計

2.1 LED點陣掃描周期確定

點陣LED一般采用掃描式顯示[3]，實際運用分為三種方式：（1）點掃描；（2）行掃描；（3）列掃描。若使用第一種方式，其掃描頻率必須大于16×64=1 024 Hz，周期小于1 ms即可。若使用第二和第三種方式，則頻率必須大于16×8=128 Hz，周期小于7.8 ms即可符合視覺暫留要求。

2.2 動態(tài)掃描設(shè)計

PAC與PLC一樣，其工作方式為掃描方式，其掃描周期一般最小可達(dá)1 ms，因此本系統(tǒng)采用行掃描顯示方式對點陣進(jìn)行編程。

（1）PAC的工作及流程如圖2所示。

圖2 PAC工作流程

（2）PAC編程思路[4]

①采用動態(tài)顯示方式，首先在第一個掃描周期利用DATA-INIT-WORD指令將所要顯示的字符編碼輸入。如顯示“GEPAC”字樣（如圖3所示），則需在PAC程序中將字符編碼在第一個掃描周期時輸入編碼，編碼可采用16進(jìn)制數(shù)表示，如表1所示，此編碼從第一位起，亮點為1，不亮為0，每16位為一個字，按字錄入，可采用2進(jìn)制、10進(jìn)制或16進(jìn)制數(shù)錄入，本設(shè)計程序中采用16進(jìn)制數(shù)進(jìn)行錄入，并存于%R00001-%R00048中。

圖3 “GEPAC”字符點陣顯示示例

表1 “GEPAC”字符16進(jìn)制編碼

②用FOR循環(huán)指令實現(xiàn)：每隔半秒鐘，將下一幀數(shù)據(jù)導(dǎo)入顯示區(qū)，顯示下一幀（動態(tài)顯示，左移一位），程序段如圖4所示。

圖4 采用FOR循環(huán)指令將下一幀數(shù)據(jù)導(dǎo)入顯示區(qū)程序段

③用循環(huán)移位ROL指令和轉(zhuǎn)鼓指令實現(xiàn)：每隔一個掃描周期將顯示區(qū)的字符編碼輸出，顯示下一行。實現(xiàn)下一行掃描。

圖5 轉(zhuǎn)鼓指令格式

3 GE PAC中使用轉(zhuǎn)鼓指令（DRUM）實現(xiàn)字符編碼

（1）DRUM指令格式及其說明

如圖5所示，DRUM功能塊像機(jī)械轉(zhuǎn)鼓排序一樣。轉(zhuǎn)鼓排序器在一組預(yù)存的“樣本組”（??，最長為128個字）之間移步，將樣本按順序編號（也稱為“步”），選擇編號（或“步”）所對應(yīng)的值并復(fù)制到一組16位離散的輸出Q對應(yīng)的基準(zhǔn)地址。

控制塊地址address（????）輸入是DRUM的參數(shù)塊的“起始步”也稱“激活步”，DRUM功能塊第一次被激活時，自動將“激活步”對應(yīng)的樣本值輸出，并在每次S從OFF到ON跳變時，轉(zhuǎn)鼓排序器移動一步，并將“步”值寫入address中，稱作“活動步”。

DRUM功能塊一旦被激活并持續(xù)接收能流時，總是復(fù)制“活動步”——address中內(nèi)容所對應(yīng)的樣本位置中的值至Q。

在第一次掃描時，初始化“激活步”。

轉(zhuǎn)鼓排序器控制塊包含操作轉(zhuǎn)鼓排序器的必要信息，其中首地址address中存放為活動步位置，指定樣本組里復(fù)制進(jìn)輸出存儲單元的元素位置，address+1中存放預(yù)設(shè)步位置，指定當(dāng)復(fù)位信號R時ON時，復(fù)制進(jìn)活動步輸出的一個樣本組元素位置。

（2）轉(zhuǎn)鼓指令中各操作數(shù)功能說明

S：當(dāng)功能塊接收到能流，且S從OFF到ON跳變時，轉(zhuǎn)鼓排序器移動一步。當(dāng)R激活，功能塊S無效。

R：當(dāng)DRUM和R都接收到能流，DRUM復(fù)制控制塊address+1中的“預(yù)設(shè)步”到控制塊的“活動步”地址address里。

PTN：樣本字組的起始地址。

DT：暫停時間，若使用DT操作數(shù)，若使用，則必須使用DTO（停頓超時，當(dāng)前步的暫停時間一到，DTO被置位。）操作數(shù)，反之亦然。DT操作數(shù)是存儲器的字長的起始地址。這里的長度就是步數(shù)。每個DT字對應(yīng)一個PTN字。每個字的值表示對應(yīng)轉(zhuǎn)鼓排序器對應(yīng)步的停留時間，單位是0.1秒。給定步的停留時間一到，DTO位置位。如果暫停時間固定，轉(zhuǎn)鼓排序器要等停留時間到才能進(jìn)入下一步。程序軟件不能自動生成字組，若使用，必須給DT提供足夠的內(nèi)存空間。

Q：存儲器中一個字，對應(yīng)當(dāng)前活動步的PTN元素。

（3）轉(zhuǎn)鼓指令程序?qū)崿F(xiàn)，如圖6所示。

程序中：

（1）%R00420-%R00424中分別存入16、1、0、0、0，表示DRUM的“激活步”為16，“預(yù)設(shè)步”為1，程序中當(dāng)Q16為ON時，轉(zhuǎn)回復(fù)位至第1步，重新從第一行進(jìn)行掃描。

圖6 移位指令和轉(zhuǎn)鼓指令實現(xiàn)每兩個掃描周期一次行掃描

（2）FOR循環(huán)指令中，采用間接尋址方式（@R00100）將下一幀字符編碼傳送至顯示區(qū)，用自加3指令將字符編碼分割為每次顯示16位。

4 結(jié)束語

轉(zhuǎn)鼓指令DRUM是GE PAC中特有的一個指令功能塊。論文使用DRUM指令，與其他指令配合，實現(xiàn)了LED點陣的動態(tài)顯示，編程方法新穎，思路巧妙，程序通用，只需要一次性輸入所要顯示的字符編碼，即可在LED顯示屏上進(jìn)行動態(tài)顯示，而且不論顯示多少字符，均不影響顯示速度和掃描頻率。其不足之處在于目前還沒有各種字符的標(biāo)準(zhǔn)編碼，需要人工編碼。

［1］聞世玉.有關(guān)LED電子顯示屏的探討［J］.金田，2013（02）：322，343.

［2］吉順平，孫承志，路明.“可編程控制器及應(yīng)用”創(chuàng)新教學(xué)方法研究［J］.電氣電子教學(xué)學(xué)報，2008，30（4）：10-12.

［3］周杰英，陳曉帆，王濤，等.點陣LED多功能動態(tài)顯示實驗系統(tǒng)設(shè)計［J］.實驗室研究與探索，2010，29（9）：36-40.

［4］董海兵.基于PLC和顯示控制屏的信息輪巡的顯示方法設(shè)計［J］.制造業(yè)自動化，2008，30（1）：83-87.

［5］郁漢琪，王華.可編程自動化控制器（PAC）技術(shù)及應(yīng)用——基礎(chǔ)篇［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.