计算机控制技术-杨鹏-常用控制程序设计2汇编

1、 河北工业大学 自动化系 在微型计算机控制系统中，除了操作系统及监控系统 以外，还有大量的应用程序。所谓应用程序就是面对控制 系统本身的程序，它是根据系统的具体要求，由用户自己 设计的。 在进行微型机控制系统设计时，除了系统硬件外，大 量的工作就是如何根据各个生产对象的实际需要设计应用 程序。由于各种生产对象种类繁多，要求各异，所以控制 程序也是多种多样的。 河北工业大学 自动化系 随着计算机语言的不断发展，目前应用程序所用的语言也 很多，如BASIC、C及汇编语言等。由于很多控制系统实时性很 强，所以目前主要采用汇编语言进行程序设计。本章主要介绍 微型计算机控制系统的常用程序，如巡回检测程序

2、、数字滤波 程序、标度变换程序、上下限报警程序、显示程序、面板操作 程序等。它虽然不是微型机控制系统的全部，但它是最基本最 常用的程序。读者学完本章后，只需根据系统的需要，把这些 程序进行排列组合即可。此外这些方法亦可推广到其它微机控 制系统，达到触类旁通的学习效果。 河北工业大学 自动化系 3.1 3.1 巡回检测程序巡回检测程序 3.1.1 3.1.1 概述概述 在现代冶金、石油、化工以及电力生产过程中，往往 需要测量和控制几十点甚至几百点的参数。随着电子计算 机的发展，特别是利用其速度快的特点，可以用一台计算 机同时对几十点进行检测，即巡回检测，如图3-1所示。 河北工业大学 自动化系

3、巡回检测就是对生产过程中的各个参数以一定的 周期进行检查和测量，检测的结果经计算机处理后再 进行显示、打印和报警，以提醒操作人员注意或直接 用于控制。由于计算机具有快速、灵活和逻辑判断能 力，所以可以跟据现场的变化，实现自动改变巡回检 测周期和各检测点的监视定值，并在巡测中对各参数 进行判断和非线性处理。 河北工业大学 自动化系 由于计算机在巡视中是利用采样开关对输入通 道进行逐个采样，依次处理，再逐个输出。因此， 采样是计算机巡回检测的特点之一。计算机通过采 样把模拟量转化为离散量，但这种离散量还不能直 接进入计算机，还必须进行“量化”处理，转化为 数字量后再输入到计算机中。 河北工业大学

4、自动化系 3.1.2 3.1.2 巡回检测举例巡回检测举例 某厂有一组退 火炉，要求用一台 工业控制计算机对 八座炉子进行温度 巡回检测，并存入 SV单元，其系统原 理图如图3-2所示。 河北工业大学 自动化系 (1)系统硬件：测量温度的传感器为热电偶，由于系统 测量温度的范围为0-800，故选用镍铬热电偶，其输出的 mV信号，经变送器转换成0-5V直流信号，供A/D转换用。由 于ADC0809的工作频率为500KHZ，而IBM计算机的时钟频率 较高，故利用74LS393四位二进制计数器进行16分频得到 500kHZ供ADC0809的时钟。A/D转换结束信号EOC送IBM计算 机的IRQ2中断

5、请求输入端，以便在A/D转换结束后，向CPU 发中断请求。选择那个通道的模拟量进行转换，由地址总 线A0、A1、A2的状态定。 河北工业大学 自动化系 （2）系统软件： 采样的方法是先将 八个通道的模拟量 各采样一次，再采 八 个 通 道 的 第 二 次，直至第 五次全采完，其数 据存放方法如图3- 3所示。 河北工业大学 自动化系 图3-4为系统的程 序框图。主程序主要 是初始化。其中，05 为每个炉子采5个值， 0 8 为 采 八 个 炉 子 ， 220H对应ADC0809的地 址，采样数据存放SV 单元中。 河北工业大学 自动化系 3.2 3.2 数字滤波程序数字滤波程序 3.2.1 3

6、.2.1 概述概述 由于工业控制对象的环境比较恶劣，干扰源比较多， 如环境温度、电场及磁场等。因此，为了减少对采样值的 干扰，提高系统的性能，一般先对采样值进行数字滤波， 再进行数据处理和PID调节控制。 数字滤波，是通过一定的计算程序对采样信号进行平 滑加工，提高其有用信号，消除或减少各种干扰和噪音， 以保证计算机系统的可靠性。 河北工业大学 自动化系 数字滤波器与模拟RC滤波器相比其优点是： 不需增加任何硬设备，只要在程序进入数据处理和控制 算法之前，附加一段数字滤波程序即可。 由于数字滤波器不需增加硬设备，所以系统可靠性高， 不存在阻抗匹配问题。 模拟滤波器通常是每个通道都有，而数字滤波

7、器则可以 多个通道共用，从而降低成本。 可以对频率很低的信号进行滤波，而模拟滤波器由于受 电容容量的影响，频率不能太低。 使用灵活、方便，可根据需要选择不同的滤波方法，或 改变滤波器的参数。 河北工业大学 自动化系 3.2.2 3.2.2 数字滤波方法数字滤波方法 数字滤波的方法有各种各样，我们可以根据不同的测 量参数进行选择，下面介绍几种常用数字滤波方法： 一、程序判断滤波一、程序判断滤波 当采样信号由于随机干扰和误检测或者变送器不稳定 而引起严重失真时，可采用程序判断滤波。 程序判断滤波的方法，是根据生产经验，确定出两次 采样输入信号可能出现的最大偏差Y，若超过此偏差值， 则表明该输入信号

8、是干扰信号，应该去掉，若小于此偏差 值，可将信号作为本次采样值。程序判断滤波根据滤波方 法不同，可分为限幅滤波和限速滤波两种。 河北工业大学 自动化系 （1）限幅滤波 所谓限幅滤波就是把两次相邻的采样值进行相减， 求出其增量（以绝对值表示），然后与两次采样允许的 最大差值（由被控对象的实际情况决定）Y进行比较， 如果小于或等于Y，则取本次采样值，如果大于Y， 则仍取上次采样值，即： |YnYn-1|Y, 则Yn = Yn，取本次采样值 |YnYn-1|Y，则Yn = Yn -1，取上次采样值 式中：Yn第n次采样值，Yn-1第n-1次采样值， Y两次采样值所允许的最大偏差，其大小取决于采 样周

9、期T及Y值的变化动态响应。 河北工业大学 自动化系 （2）限速滤波 设顺序采样时刻t1、t2、t3所采集的参数分别为y1、y2、y3，则 当 |y2-y1|Y，则y2输入计算机， |y2- y1|Y，则y2不采用，但仍保留，再继续采样一次，得 y3。 |y3- y2|Y，则y3输入计算机， |y3- y2|Y，则取（y2 + y3）/ 2输入计算机。 这是一种折中的方法，既照顾了采样的实时性，又照顾了不 采样时的连续性。程序判断滤波程序，可用于变化较慢的参数， 如温度、液位等。 河北工业大学 自动化系 二、中值滤波二、中值滤波 所谓中值滤波就是对某一个被测参数连续采样n 次（一般n取奇数），然

10、后把n次的采样值从小到大 （或从大到小）排队，再取中间值作为本次采样值。 采用本程序滤波，对于去掉脉动性质的干扰比较有效， 但对快速变化过程的参数（如流量）则不宜采用。 本程序只要改变大循环次数n，则可推广到任意 次数采样值进行中值滤波。一般来说n值不能太大 （一般取35即可）。 河北工业大学 自动化系 三、算术平均滤波三、算术平均滤波 该方法是把n次采样值进行相加，然后取其算术平均值，即 （3-1） 式中： Y为次采样值的算术平均值；Xi第i次采样值； n采样次数。 本方法主要对压力、流量等周期脉动的采样值进行平滑加 工用，但对脉冲性干扰的平滑尚不理想。因而它不适用于脉冲 性干扰比较严重的场

11、合。平均次数n，取决于平滑度和灵敏度。 随着n值的增大，平滑度提高，灵敏度降低。通常流量取12次， 压力取4次，温度如无噪声可不平均。 n ix n Y 1 1 河北工业大学 自动化系 四、加权平均滤波四、加权平均滤波 式（3-1）中所示的平均算术值，对于n次内的所有采 样值，其结果中的比重是均等的，但有时为了提高滤波效 果，将各采样值取不同的比例，然后再相加，此方法称为 加权平均法。一个n项加权平均式为 （3-2） 式中C0、C1 Cn-1均为常数项，应满足下列关系： （3-3） 式中C0、C1 Cn-1为各次采样值的系数，可根据具 体情况决定，一般采样次数愈靠后，取的比例愈大，这样 可增加

12、新的采样值在平均值中的比例。 in n i iXCY 1 0 1 1 0 n i iC 河北工业大学 自动化系 五、一阶滞后滤波五、一阶滞后滤波 前面的几种滤波方法基本上属于静态滤波 ，主要适用于 变化过程比较快的参数。为了提高滤波效果，通常可采用动态 滤波方法，即一阶滞后滤波方法，其表达式为： （3-4） 式中：Xn第n次采样值；Yn-1上次滤波结果输出值； Yn第n次采样后滤波结果输出值；滤波平滑系数；（1- ）滤波环节的时间常数；T采样周期 通常采样周期远小于滤波环节的时间常数，也就是输入信 号的频率快，而滤波环节时间常数相对较大，这是一般滤波器 的概念，所以这种滤波方法相当于RC滤波器

13、。 1)1 (nnnYXY 河北工业大学 自动化系 六、复合滤波程序六、复合滤波程序 有时为了进一步提高滤波效果，常常采用复合滤波程 序即把两种以上的滤波方法结合起来使用。如把中值滤 波程序和算数平均值滤波两种结合起来，则可得到一种复 合滤波程序，其方法是把n个采样值首先按大小排序，然后 分别去掉k个最大值和最小值，再把剩下的值加起来，最后 取平均值。即 （3-5） 这种滤波兼有算术平均滤波和中值滤波的优点，它既 可去掉脉冲干扰，又可对采样值进行平滑处理，因而它对 快速和慢速参数均适用。 kn ki iX kn Y 2 1 河北工业大学 自动化系 七、各种滤波方法的比较七、各种滤波方法的比较

14、每种滤波程序都有其各自的特点，可根据具体的测量参 数进行合理的选用，在选用时主要考虑以下两个方面： 1. 滤波效果 一般来说，对于变化比较慢的参数如温度，可选用程序 判断滤波以及一阶滞后滤波方法比较好，而对于变化比较快 的脉冲参数，则可选用算术平均和加权平均滤波方法，特别 是加权平均滤波比算术滤波更好。对于要求比较高的系统可 选用复合滤波方法。另一方面，在算术平均滤波和加权平均 滤波中，其滤波效果与所选择的次数n有关，n越大，则效果 越好，但此时花费的时间也越长。 河北工业大学 自动化系 2. 滤波时间 在考虑滤波效果的前提下，尽量采用执行时间比较短 的程序，如果计算机的时间允许则可采用更好的

15、复合滤波 程序。 值得说明的是，数字滤波故然是消除计算机控制系统 干扰的好方法，但一定要注意，并不是在任何一个系统中 都需要进行数字滤波，有时不适当采用数字滤波反而适得 其反，造成不良影响。因此，我们在对微型机控制系统进 行设计时，到底采用哪一种滤波，或者要不要数字滤波， 一定要根据实验后确定，不可千篇一律，或生搬硬套。 河北工业大学 自动化系 3.2.3 3.2.3 数字滤波程序设计数字滤波程序设计 用复合滤波方法将上 节中1号退火炉的5个温度 采样值（起始存放地址为 SV单元）进行滤波，并存 入SAMP单元。 程序设计时将5个数据 从小到大排序，去掉一个 最大值和一个最小值，然 后求剩下3

16、个数的算术平均 值。其程序框图如图3-5所 示。 河北工业大学 自动化系 3.3 3.3 标度变换程序标度变换程序 生产过程中的各个参数都有不同的量纲和数值。如 测温元件用热电偶或热电阻，温度单位为，且热电偶 输出的电势信号也不尽相同；如测量压力用的弹性元 件膜片、膜盒以及弹簧管等，其压力范围从几Pa到 几十几百Mpa。而测量流量则可用节流装置等等。所有 这些都经过变送器转换成A/D所能接收的信号0-5V，又由 A/D转换成00-FFH（8位）的数字量。为了进行显示，记 录、打印以及报警等，必须把这些数字转换成不同的量 纲，以便操作人员进行监视和管理生产，这就是所谓的 标度变换。 河北工业大学

17、 自动化系 3.3.1 3.3.1 线性标度变换线性标度变换 1. 线性标度变换原理 对一般的生产仪表来说，标度变换的公式为 (3-6) 式中：A0一次测量仪表的下限； Am一次测量仪表的上限； Ax实际测量值（工程量）； N0仪表下限所对应的数字量； Nm仪表上限所对应的数字量； Nx测量值所对应的数字量。 其中，A0、Am、N0、Nm对于某一个固定的被测参数 来说，他们是常数，不同的参数有不同的值。 0 0 00)( NN NN AAAA m X mX 河北工业大学 自动化系 为了使程序简单，一般把被测参数的起点A0（输入信 号为0）所对应的A/D转换值为0，即N0=0，这样式（3-6）

18、又变为 （3-7） 式（3-6）和（3-7）即为参量标度变换的公式。 例如某热处理炉温度测量仪表的量程为0800，在 某一时刻计算机采样并经数字滤波后的数字量为CDH（设该 仪表的量程是线性的）。根据式（3-7）已知，A0=0， Am=800，Nx=CDH=（205）D，Nm=FFH=（255）D。所 以此时的温度为 00) (A N N AAA m X mX 00 205 ()(8000)0643 255 X Xm m N AAAAC N 河北工业大学 自动化系 2. 标度变换程序 在微型计算机控制系统中，为了实现上述转换， 可把他设计成专门的子程序，把各个不同的参数所对 应的A0、Am、N

19、0、Nm存放在存储器中，然后当某一 个参量需要进行标度变换时，我们只要调用标度变换 子程序即可。根据式（3-6）编写的标度变换程序如 书84页。 河北工业大学 自动化系 3.3.2 3.3.2 非线性参数标度变换非线性参数标度变换 必须指出，上面介绍的标度变换程序，它只适用于 具有线性刻度的参量，如果被测量为非线性刻度时，则 其标度变换式应根据具体问题具体分析，首先求出它所 对应的标度变换公式，然后再进行设计。 例如，在流量测量中，其流量与差压的公式为 （3-8） 式中： G流量； K刻度系数，与流体的性质及节流装置的尺寸有 关； P节流装置的差压。 PKG 河北工业大学 自动化系 我们得到测

20、量流量时的标度变换公式： （3-9） 式中： Gx被测量的流量值； Gm流量仪表的上限值； G0流量仪表的下限值； Nx差压变送器所测得的差压值（数字量）； Nm差压变送器上限所对应的数字量； N0差压变送器下限所对应的数字量。 0 0 0 0 NKNK NKNK GG GG m X m X 0 0 00)( NN NN GGGG m X mX 河北工业大学 自动化系 式（3-9）则为流量测量中标度变换的通用表达式。 对于流量测量仪表，一般下限均取零，所以此时G0=0， N0=0，故式（3-9）变为 （3-10） 式（3-10）的关键是开方计算，下面给出整数开方 的计算方法。考虑n个自然数求和

21、，根据高斯公式有 展开整理得 或 令被开方数N=n2，则下式即为被开方数的近似计算公式 (3-11) m X m m X mX N N G N N GG 2 ) 1( 1 nn i n i 02 1 2 nin n i 02 1 1 2 nin n i 02 1 1 niN n i 河北工业大学 自动化系 3.3.3 3.3.3 非线性补偿非线性补偿 在数据处理系统中，特别是用显示仪表进行显示 时，我们总是希望得到均匀刻度，也就是希望系统的 输出和输入呈线性关系，这样，不仅读起数来清楚方 便，而且使仪表在整个刻度范围内灵敏度一致，从而 便于读数及对系统进行处理。 在实际工程中，有许多参数是非线

22、性的。如在温 度测量中，热电阻及热电偶与温度的关系即为非线性 关系。在流量测量中，流经孔板的差压信号与流量之 间也是非线性关系。 河北工业大学 自动化系 特别是在高精度仪表及测量系统中，传感器的分 散性、温度漂移，以及滞后等都会带来一定的误差。 为此，必须对上述误差进行补偿和校正，以提高测量 精度。 在模拟仪表中，常用的校正及线性化方法，有 凸轮机构及曲线板（如在流量测量仪表中）； 非线性电位计（如对数或指数电位器）； 二极管阵列（如用多个二极管组成开方器）； 运算放大器（如各种对数、指数、三角函数运算 放大器等）； 河北工业大学 自动化系 所有这些方法均属于硬件补偿，这种方法不但成本 高，使

23、设备更加复杂，而且对有些误差的补偿是极为困 难的，有些甚至是不可能的。然而，在微型机化的智能 仪表和控制系统中，用软件代替硬件进行校正，不仅能 节省大量的硬件开支，而且精度也大为提高，因而得到 了广泛地应用。在这一节里，主要讲述使用微型机对非 线性及静态误差进行修正的方法。 1.线性插值法 （1）线性插值原理 设某传感器的输出特性曲 线，如图3-6所示。 河北工业大学 自动化系 显然，当我们已知某一输入值后，要想输出值Y 并非容易之事，因为其 的函数并不是简单的 线性方程。为此，我们可将该曲线按一定要求分成若 干段，然后把相邻两分段点用直线连接起来（如图中 虚线所示），用此直线代替各段的曲线，

24、即可求出输 入值X所对应的输出值y。例如，设x在（ ）区间 内，则其对应的逼近值为 （3-12） )(tfY 1,iiXX )( 1 1 i ii ii ixx xx yy yy 河北工业大学 自动化系 将上式进行简化，可得 （3-13） 和 （3-14） 其中 （为第i段直线的斜率） 式（3-13）是点斜式方程，而式（3-14）为截距式直线 方程。在上述两式中，只要n取得足够大，即可获得良好 的精度。 )( iiixxkyy xkyy ii0 iiiiXkyy0 ii ii i xx yy k 1 1 河北工业大学 自动化系 (2)线性插值的计算机实现方法 以点斜式直线方程式（3-13）为例

25、线性插值的方法: 第一步，用实验法测出传感器的变化曲线。 第二步，将上述曲线进行分段，选取各插值基点。 第三步，确定并计算出各插值点Xi 、Yi值及两相邻插 值点间的拟合直线的斜率ki，并存放在存储器中。 第四步，计算 。 第五步，找出x所在的区间（ ），并取出该段的 斜率k。 第六步，计算 。 第七步，计算结果 。 ixx 1,iixx )( iixxk )( iiixxkyy 河北工业大学 自动化系 2. 非线性补偿应用举例 在温度测量中大量使用的 热电偶，其输出热电势与被测 温度之间是非线性关系（如图 3-7所示），而且不同种类的 热电偶的非线性程度也不同， 这就要求在进行热电偶非线性

26、补偿之前，必须根据实际情况 选择不同的补偿公式，以适应 不同种类的热电偶。 河北工业大学 自动化系 在第一节的例子中，退火炉的温度（0-800）检测采 用K型热电偶，经过150倍两级放大，变成0-5V的标准电压 信号，再经过A/D转换变为0-FFH的数字信号。其热电势V与 温度t之间的分度值如表3-1所示。可以看出，热电偶温度 与mV变化曲线比较平缓，故可采用线性插值法进行补偿。 河北工业大学 自动化系 采用等距分段法每一段，共 分为16段，其中第i段的线性插值 计算公式为： 设检测值已存放在SAMP对应 的单元中，各分点的mV值V1V16 已分别存放在VLT对应的连续的单 元中，各分点的温度

27、已存放在TMP 对应的内存单元中。 16, 2 , 1)( 1 1 11 i VV VV tttt ii ix iiix 河北工业大学 自动化系 3.4 3.4 上、下限报警程序上、下限报警程序 为了安全生产，在微型计算机控制系统中，对于重 要的参数一般都设有上下限检查及报警系统，以便提醒 操作人员注意或采取紧急措施。有些报警系统要求不但 能发出声光报警信号，而且还带有打印输出（如记下报 警的参数，时间等），并能自动进行处理，并自动切换 到手动操作等等。 报警程序的设计是比较简单的，它主要是采用比 较法，把采样并经数字滤波以及标度变换后的被测参数 值与给定的上下限值进行比较，如果大于上限或者小

28、于 下限，则输出报警信号或进行自动处理。 河北工业大学 自动化系 设某温度巡回检测系统，共有4个回路，每个回 路都有一个上限和下限报警值，分别为XMAXi和 XMINi。设经标度变换后的各回路参数存放在以DATA 为首地址的内存单元中，其内存分配及报警信号的 安排如表3-2和图3-9所示。 河北工业大学 自动化系 河北工业大学 自动化系 该程序采用顺序比较法，即首先取出1#炉的上限 报警值XMAX1进行比较，如果X1XMAX1，则转1#炉 上限报警，否则再检查X1是否小于下限报警值XMIN1， 如果X1 XMIN1则转下限报警。1#炉上下限报警处理完 毕（或无报警），再转2#炉报警处理，其方法

29、与1#炉相 同，如此下去，直到把四个炉子全部处理完毕，则返 回主程序。 河北工业大学 自动化系 根据 上 述 要 求 其 报 警 程 序 流 图 如 图3-10所 示。 河北工业大学 自动化系 3.5 3.5 数码管显示程序数码管显示程序 在自动控制系统中，常常需要显示数字、文字或符号。 为了方便，现在已经把发光二极管作成固体显示器件，用以 显示数字、文字或符号。这种器件一般由七段组成，有的还 外加一个小数点。 其中每一段可由一个或几个发光二极管组成。显示器有 两种接法，一是阴极全部接地（见图3-11（a），称为共阴 极接法；另一种是阳极全接高电平（见图3-11（b）所示）， 称为共阳极接法。

30、 3.5.1 3.5.1 LEDLED数码显示器数码显示器 河北工业大学 自动化系 表 3-3 十进制数的七段表示法 十六进制表示 十进制 数码 共阴极 共阳极 0 3F 40 1 06 79 2 5B 24 3 4F 30 4 66 19 5 6D 12 6 7D 02 7 07 78 8 7F 00 9 67 18 表 3-4 大写字母的七段表示法 十六进制表示 字母 共阴极 共阳极 A 77 08 C 39 46 E 79 06 F 71 0E H 76 09 I 06 79 G 1E 61 L 38 47 O 3F 40 P 73 0C U 3E 41 Y 66 19 河北工业大学 自

31、动化系 表 3-5 小写字母及特殊符号 十六进制表示 字母 共阴极 共阳极 b 7C 03 c 58 27 d 5E 21 h 74 0B n 54 2B o 5C 23 r 50 2F u 1C 63 - 40 3F ? 53 3C 在共阳极显示器中，当某一阴 极上有逻辑“0”时，其LED上有一 定的电流流过，该段便发光。而在 共阴极接法中，当某一阳极上有逻 辑“1”时，该段便发光。故可知， 共阳极接法为负逻辑，共阴极接法 为正逻辑。 利用七段数码管不但可以显示 数字，而且可以显示字母和符号， 它们的代码如表3-3、表3-4、表3- 5所示。 河北工业大学 自动化系 为便于现场操作人员直接掌

32、握生产过程，所以通常采 用BCD码进行显示。但由于七段LED数码管的显示模型与BCD 码不一样，因此在数据被传送之前，必须把BCD码变成七段 数码的显示模型。例如，BCD数0010（2），其显示模型为 5BH。因此，如何从BCD码求出显示模型，这便是显示程序 设计中的关键问题。 解决这个问题的方法有两种，一种是用软件查表法， 另一种则是硬件译码法。 河北工业大学 自动化系 硬件译码程序比较简单，只需把要显示的BCD数取 出来，从相应的接口送到译码器中即可。但这种方法 比较贵，且线路比较复杂。用软件实现十进制显示电 路比较简单，但程序设计比较复杂。因此，到底用哪 一种显示方法，要根据系统的要求，

33、综合考虑后再确 定。通常，当系统CPU的时间比较富裕时，可采用软件 方法，而当系统实时性要求比较强时则可采用硬件显 示的办法。 这两种方法都属于静态显示，他们之间的差别只 是求字模的方法不同而已。 河北工业大学 自动化系 3.5.2 3.5.2 静态显示静态显示 一、软件查表法 用软件的显示不需要译码器，而直接将数码 管经锁存器和CPU相连。CPU先将要显示的数据通 过查表得到显示字模，然后输出到锁存器，在更 新显示数据之前，不需要CPU再进行显示管理， 这样CPU用于显示管理的时间只是查表和输出显 示字模的时间，这种显示方法的硬件和软件的开 销都不大，适合少量数码管显示。 河北工业大学 自动

34、化系 实现两位十进制数显示的接 口电路如图3-12所示。8255作为 锁存器分别存放高、低位显示字 模，经过同相驱动器74LS07来驱 动LED数码管，图中限流电阻必 不可少，一般发光二极管和驱动 器的压降为2V左右，若限定发光 二极管的电流为10mA，则限流电 阻大小应为 300 10 25 mA VV 河北工业大学 自动化系 该程序的设计思想是先显示高位，再显 示低位，为了求出BCD码显示字模模型，首先 把0-9十进制数的字模存放在以TABLE为首地 址的单元中，然后用查表指令从该地址中取 出要显示的BCD数的显示字模，并从相应的端 口输出即可。 河北工业大学 自动化系 二、硬件译码法 另

35、一种静态显示方法是由硬件译 码器代替软件查表求出显示字模，这 样可进一步节省CPU用于显示的时间， 但硬件开销较大。随着大规模集成电 路的发展，各种各样的译码、驱动及 显 示 模 块 相 继 问 世 。 典 型 芯 片 有 74LS47七段共阳LED数码管BCD码译码 器/驱动器。实现两位LED数码管显示 的接口电路如图3-12所示。 河北工业大学 自动化系 3.5.3 3.5.3 动态显示动态显示 动态显示是利用扫描的方法不断对每一位 LED数码管依次进行显示驱动。动态显示方法的 优点是硬件开销小、成本低、适合多位LED数码 管显示。但由于扫描占用了大量CPU的时间，使 软件开销过大。一些简

36、单的微机数显装置，特 别是单板机、单片机开发系统大多采用这种显 示方法。下面介绍两种动态LED数码管显示驱动 电路。 河北工业大学 自动化系 1. 共阴LED数码管显示 6位共阴LED数码管 显示硬件电路如图3-14 所示。两个74LS273分别 完成段数据锁存（地址 211H）和位数据锁存 （地址210H）,段驱动和 位驱动分别由74LS07和 74LS452完成。其显示程 序由拆字程序和循环显 示程序组成。 河北工业大学 自动化系 2.共阳LED数码 管显示 6 位 共 阳 LED数码管显示 硬件电路如图 3-15所示。其 显示驱动程序 读者可根据硬 件原理图自行 编写。 河北工业大学 自

37、动化系 3.5.4 LED3.5.4 LED点阵显示器的设计点阵显示器的设计 LED点阵显示器可用来显示各种西文字符、汉字 和其他图像点阵信息，除用于室外广告及有关信息公 告显示场合外，也可用于工业控制系统中作为远距离 实时信息显示器及高要求的工艺流程实时信息显示系 统。 1. LED点阵显示器 LED点阵显示器是由若干排成阵列的发光二极 管组成，一般为88或1616点阵，可根据需要拼成 相应点阵的屏幕显示器。有发单色、双色或三色光之 分，一般用途可选用单色高亮度器件。 河北工业大学 自动化系 单色88 LED点阵 显示器的结构如图3-16 所示，其中每一行共用 一个阳极，每一列共用 一个阴极

38、LED。行控制和 列控制满足正确的电平 就可使相应行列的发光 管点亮。因而显示器件 的引出脚则表现为行线 为数据端，列线为选择 脚。 河北工业大学 自动化系 从LED点阵显示器的结构可以看出，有效控制方式 为列扫描动态显示驱动方式。即要显示某一点阵信息 时，先将该信息按列分为8组，每组为1个字节，对应 位为信息“1”的LED亮；输出第1组信息到行线上，再 使列线1为低，这样使第1行上的相应LED点亮一段时间。 同样再处理第2列，直至最后一列，然后再这样循环显 示。为避免显示信息的闪烁，对每行的亮点时间和间 隔时间即行扫描周期应有一定要求。以显示“王”字 为例，给出具体行、列的数据，见表3-6。

39、 河北工业大学 自动化系 如果需要逐个显示若干数据，只需将要显示的字 所对应的字模存储下来，再循环取出显示，每个字显 示中间根据用户需要增加延时时间。 河北工业大学 自动化系 2. LED点阵显示器的接 口电路 控制LED点阵显示器 的接口电路可分为两种 情况： 一是控制单个LED点 阵显示器。很显然这比 较简单，只需构造两个 数字量输出锁存接口电 路即可，原理图如图3- 17所示。 河北工业大学 自动化系 二是控制一组LED点阵显示器。这可以有多种 方式。最基本的方法是每个显示器件配一套控制 电路，但硬件太繁杂。图3-18给出了一种方法的 原理框图。为了简化接口电路，采用并串转换和 数据移位的串行送数方法。 3. LED点阵显