大屏幕日历时钟显示系统

　　　　天津纺织工学院学报　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 　第16卷第4期 (1997) JOU RNAL O F T IAN J IN IN ST ITU T E O F　　　　　　　　　　　 　　　　V o l. 16　N o. 4 (1997) T EXT IL E SC IEN CE AND T ECHNOLO GY 　　　　　　　　　　　 　 　　　　SUM 　N o. 55　　 大屏幕日历时钟显示系统 耿仁义 (天津纺织工学院自动化系　天津300160) 摘　要　采用发光二极管组成大屏幕数字显示系统, 既可用于广告显示, 也可用于日历时钟显示. 系 统采用8031单片计算机与较先进的日历时钟集成电路芯片M SM 5832联接, 组成可编程微机控制大 屏幕数字显示系统, 电路先进, 程序简单, 调整方便, 运行可靠. 关键词　单片机, 集成电路, 发光二极管, 二极管阵列, 数字显示系统, 日历时钟, 可编程 分类号　T P271182 System of large screen ca lender clock d isplay Geng Reny i (D ep t. of Ind. A u tom. Eng. ) Abstract 　T he system adop ts the la rge screen dig ita l d isp lay system com po sed of g lit tering diodes. It can be u sed either in advert ising disp lay o r in ca lender clock. T he system is connected by 8031 sing le ch ip m icrocom pu ter and advanced ca lender clock in tegra ted circu it M SM 5832 to fo rm the p rogramm ab le com pu terized large screen dig ita l d isp lay system w ith the characterist ics of advanced circu it, easy p ro2 gram , sim p le ad ju stm en t and reliab le opera t ion. Keywords　 sing le ch ip m icrocom pu ters, in tegra ted circu it, em it ligh t d iode, d iode array, d ig ita l d isp lay system , ca lendar clock, p rogramm ab le 在许多场合需要大屏幕日历时钟显示, 如车站、码头、机场等公共场所, 需要有明显的时间 显示标志. 本文研制一种新型大屏幕显示系统, 介绍其原理和程序. 这一显示系统显示六位数 据, 可分别显示“日÷时÷分”, 按动有关按钮可定时切换显示, 可显示“年÷月÷日”或其它信息, 如 报警提示或广告标语等. 显示内容更换方便, 操作简单, 显示亮度大, 非常醒目. 1　发光二极管显示阵列控制原理 收稿日期: 1996212205; 　 耿仁义, 男, 50岁, 副教授. —63— 　　大屏幕日历时钟显示系统构成框图如图1所示. 显示电路由6块独立的显示板构成, 每块板 又由发光板和控制板组成后背式结构, 体积小, 结构紧凑, 组装与修理灵活方便. 图1　大屏幕日历时钟显示系统框图 发光板由16×16阵列、直径为Á 5的发光二极管构成. 控制板由锁存电路、行列驱动电路和 相应的控制电路组成. 对于每一行, 某一时刻只驱动一个发光二极管, 驱动电流只有20 mA 左右, 所以行驱动元 件采用集电极开路门7407即可. 由于是16行16列的显示阵列, 故每块显示板的字型码数据要由 指令分两次提供, 经两片74L S373锁存器并列锁存, 然后经开路门驱动做行输出. 对于每一列的驱动, 采取列扫描驱动方式. 某一时刻最多只有16个发光管导通, 每列最大 驱动电流为320 mA 左右, 驱动元件选用BD 68三极管做为驱动管. 该管导通速度快, 压降低, Β > 2000, 体积小, 不需加散热片, 可直接与数字集成电路连接. 由于每块板有16列, 6块板共有96 列, 所以每列扫描周期约10 m s, 足以满足人们的视觉要求, 感觉不到闪烁现象, 并有理想的亮 度. 2　日历时钟发生电路 本电路采用较先进的日历时钟集成芯片M SM 5832, 该芯片是O K I 公司生产的CM O S 芯 片, 可做到参数一次设定, 用3节镉镍电池可维持工作1年以上, 功耗只有90 Λw , 而且有秒、分、 时、日、星期、月、年等计时功能, 使用非常方便. 片内有13个寄存器, 各寄存器名称和功能如表1 所示, 引脚如图2所示. 　　寄存器由地址线A 0～A 3进行译码选择; 4根数据线D 0～D 3用于与8031单片计算机 交换数据, 数据形式全为BCD 码; CS 为片选信号, 高电平有效, 本系统M SM 5832直接与8155 连接, 所以该信号可接高电平, 处于常选通态; R EAD 和W R IT E 分别为读、写信号, 均为高电 平有效; T EST 引脚用于对时间的快速调整, 当 CS= 1且 T EST = 1时, 在分、时、日、星期、月、 年的相应寄存器被选通的情况下, 直指对相应的计数器加1操作; ±30ADJ 引脚用于±30秒修 —73— 　　　　　　耿仁义: 大屏幕日历时钟显示系统　　　　　　　　　　第16卷　第4期 正, 该脚为高电平时, 如果此时秒数在0～ 29之间, 则将秒计数器置为零, 若秒数在31～ 59之间, 则将秒计数器置为零后再把分钟计数器加1; XT 和XT 外接321768KH Z 晶体振荡器; HOLD 脚用于在寄存器读或写期间让计数器停止工作, 高电平有效, 也就是说只有HOLD 引脚有效 时才能进行读写操作. 日历时钟发生电路原理如图3所示. 表1　各寄存器名称和功能 地　址　输　入 A 3 A 2 A 1 A 0 寄存器 名　称 数据输入ö输出 D 3 D 2 D 1 D 0 数据 范围 备　　　　　　注 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 S1 S10 M 11 M 110 H 1 333 33333 33333 33333 0～ 90～ 50～ 90～ 50～ 9 秒的个位秒的十位分的个位分的十位时的个位 0 1 0 1 H 10 ↑ ↑ 3 3 0～ 1ö0～ 2 D 2= 0 上午, D 3= 0　12小时制 D 2= 1 下午, D 3= 1　24小时制 0 1 1 0 W 3 3 3 0～ 6 星期 0 1 1 1 D 1 3 3 3 3 0～ 9 日的个位 1 0 0 0 D 10 ↑ 3 3 0～ 3 日的十位D 2= 1, 2月为29天 D 2= 0, 2月为28天 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 M 01 M 010 Y1 Y10 333 333 333 3333 0～ 90～ 10～ 90～ 9 月的个位月的十位年的个位年的十位 图2 M SM 5832引脚图 HOLD18 XT17 XT16 ±30ADJ15 TEST14 13 GND D3 D2 D1 12 11 109 8 7 6 5 4 3 CS D0 A3 A2 A1 A0 READ W R ITE VDD 2 1 5832 MSM 图3　日历时钟发生电路原理图 —83— 1997年　　　　　　　　　　天　津　纺　织　工　学　院　学　报　　　　　　　　　　　　　　 3　系统软件分析 由于M SM 5832本身不带输入输出锁存器, 所以必须经过一个并行接口与 CPU 联接. 本 系统为了不占用8031单片机端口资源, 故扩展了一片可编程并行接口芯片8155. 用8031单片机 的 P210口线对8155的 IO öM 引脚进行选择, 当 P217= 0时, 选通8155片内256个RAM 存储单 元; 当 P217= 1时, 选通8155各端口寄存器. 设8155片内RAM 地址范围为0000H～ 00FFH; 端口控制寄存器地址为8000H; A 口数据寄存器地址为8001H , 输入方式; B 口数据寄存器地址为8002H , 输出方式; C 口数据寄存器地址为8003H , 输出方式; 8155方式控制字为06H , 非中断方式; 8155初始化程序: STA RT:M OV 　　A , # 06H M OV 　　D PTR , # 8000H M OV X　 @D PTR , A 图4 系统程序框图 调设初值子程序 调切换显示子程序 调设置特殊显示子程序 Y Y Y N N 选特殊显示? 切换显 示内容? N 设时钟初值? N Y 系统初始化 读键盘状态 调显示子程序 数据送显示缓冲区 读MSM5832 有键按下否? 开 始 利用8155片内256个 存储单元可做为时钟芯 片的设置初值数据缓冲 区 和 显 示 缓 冲 区. M SM 5832 有 13 个寄存 器, 每个寄存器将占用一 个存储单元. 设00F0H～ 00FFH 为初值数据缓冲 区. 当时钟芯片的4个控 制信号均为低电平, 芯片 被启动并处于计时状态, 此时可用指令随时读取芯片的计时数据并送显示缓冲区待显示. 设显示缓冲区地址为00E0H ～ 00EFH 区域, 由于取出的均为BCD 码, 所以经查表程序查表后转换为16×16阵列发光管的 显示字形码, 并输出显示. 系统程序框图如图4所示. 4　结束语 本显示系统已成功地应用于大型锅炉控制台的报警与大屏幕日历时钟显示, 效果良好, 运 行可靠. 参 考 文 献 1　沈德金等1M CS251接口电路与应用实例1北京: 北京航空航天大学出版社, 1988 —93— 　　　　　　耿仁义: 大屏幕日历时钟显示系统　　　　　　　　　　第16卷　第4期