基于單片機控制電子胸卡的設計初探

葛健+邢入姿+龍翔

摘 要：當前在信息傳播領域當中，LED顯示屏已經成為一向炙手可熱的產品技術，標志著我國信息化程度的進一步加深。而隨著LED顯示屏的不斷發現，其種類越來越多、型態逐漸變小且已經可以輕松完成大批量生產。在此背景之下，文章將通過與單片機控制技術進行有機結合，嘗試設計一種基于單片機控制的LED電子胸卡。因此文章將分別從硬件和軟件兩個角度出發，重點圍繞基于單片機控制電子胸卡的設計進行簡要分析研究。

關鍵詞：單片機控制；電子胸卡；設計

引言

本文設計的基于單片機控制的電子胸卡，無論是進行動態顯示的控制命令，還是提取與之相對應的漢字點陣字模均全部交由PC機負責完成。而上位機在生成相關控制命令之后，直接利用紅外串行通信將其傳輸至電子胸卡中系統的下位機也就是單片機處，再通過對LED點陣屏進行驅動的方式從而獲得預期的動態顯示效果。

1 基于單片機控制的電子胸卡硬件設計

1.1 單片機硬件電路

基于單片機控制的電子胸卡，其系統硬件主要是由單片機硬件電路與顯示驅動電路，以及紅外串行通信電路共同組合而成。其中單片機硬件電路主要負責對LED點陣顯示屏顯示的方式以及最終呈現出的效果進行有效控制。結合當前相關研究我們可以得知，近些年來絕大多數研究人員傾向于使用飛利浦AT89S52作為電子胸卡的單片機，這主要是由于該種單片機的能耗相對比較低，但性能與質量良好，在片內振蕩復位的情況下，無需復位電路或是進行RC振蕩電路的外接，可以有效為系統節省大量原本用于安裝元件以及電路板的面積，方便電子胸卡實現小型與集成化[1]。

在設計相關程序的過程當中，最重要的便是設計主程序以及串口終端程序。上位機在向下位機傳輸控制數據與命令時，需要利用串口中斷才能實現單片機的有效接收，而其接收到的數據、命令等都會先放置在接受緩沖區當中，在按照一定的規律對數據和命令進行分析整理之后，再將其保存至數據存儲區內。根據具體的顯示方式，主程序將從用于存儲數據的控制器當中依次進行數據的讀取工作，同時使用數據的行掃描列傳輸方式一一將其顯示在顯示緩沖區中，并保證擁有至少50Hz掃描點陣的頻率，從而有效保障顯示效果具有良好的穩定性。之后結合數據的放入以及顯示順序，運用相關控制按鍵自行選擇與之相對應的顯示方式。如果數據存儲區在將數據移至顯示緩沖區當中，每次只選取一位數據則其顯示方式為左右移動。如果數據存儲區在將數據移動至顯示緩沖區時，每次只選取一行數據，則其顯示方式為上下移動。

1.2 顯示驅動電路

在本文設計的基于單片機控制的電子胸卡當中，使用12×40點陣的單色LED顯示屏，點陣數據利用列傳送和行掃描的方式予以顯示。一般情況下，40列左右的LED會在顯示在同一條行先上，因此需要選擇較大功率的行驅動器。在列驅動當中，則通過使用首尾相連的方式依次連接五片串入并出移位寄存器，使之能夠形成一條40位的數據鏈。此種串入并出移位寄存器在對鎖存端進行控制的過程中，主要是利用單片機完成在鎖存器中一次性全部打入40列顯示數據，在進行數據輸出顯示時只需要將相應行選通即可，列數據將自動通過單片機當中的數據控制端完成傳送[2]。

1.3 紅外串行通信

鑒于電子胸卡本身并不需要較大的體積與質量，因此選用普通光波波長在850nm到900nm的紅外串行通信即可，尤其是利用貼片式的紅外接收管作為其接收部分，能夠有效減輕系統質量。使用USB轉紅外數據線和總線轉接芯片分別作為紅外發送以及電路部分，通過將USB上拉電阻與電復位電路放置在芯片內部，并直接將±UD引腳與總線相連即可。

2 基于單片機控制的電子胸卡軟件設計

2.1 軟件流程

在基于單片機控制的電子胸卡軟件設計中，最為關鍵的部分便是軟件控制系統的編寫，這也是完成漢字字模提取與傳輸的前提。因此我們可以選用VB代碼的方式進行系統編寫，軟件流程為輸入漢字，判斷其是否為漢字，如果是漢字則需要進入到查找漢字區位碼的環節當中，并從字庫中取24字節。此時需要對是否取完進行判斷，如已經取完則需要進入到串口打開和數據發送環節，但如若未能取完則需要重新進入到查找漢字區位碼的環節中直至24字節全部取完。

2.2 串行通信

利用VB本身自帶的通信控件能夠有效完成設計串口通信的工作，控擁有比較完善的發送和接收串口數據功能，通過進行串口狀態與通信信息格式、協議等設置，即可在有效保障數據傳輸安全可靠的基礎之上，用最短的時間完成數據的傳輸。一般在數據幀格式方面會選擇一位的起始與停止位，以及八位數據位的十位數據為一幀數據。另外，選擇異步通信的方式，將字節作為一個單位，同時利用RS-232通信接口協議進行數據傳輸，此種通信接口協議能夠有效完成半雙工發送數據以及數據的接收。而數據發送與接收則分別有上位機軟件與下位機負責完成，在單片機當中主要選擇9600bit/s波特率的1串行通信方式[3]。

2.3 程序生成與應用

在完成全部程序編寫之后，為了能夠有效提升程序運行的環境適應性，還需要為程序配置獨立安裝包或是可執行文件，并將其發送至用戶處，但用戶無法通過安裝包以及可執行文件進行程序代碼的查詢與修改。用戶通過在PC機當中下載安裝包或是點擊可執行文件，并可以在指定目錄當中安裝包括共享庫、源代碼等內容，之后在PC機的菜單欄當中點擊啟動項生成即可完成應用程序的生成與安裝。此時通過運用PC機用戶便可以對各項參數進行監察和修改，同時在單片機成功連接PC機之后，可以利用相關控制命令將字模數據發送至單片機處并實現系統顯示。

3 結束語

總而言之，本文通過運用單片機控制技術設計了一款電子胸卡，在使用紅外線串線通信之下，單片機能夠完成接收由上位機發送的顯示方式與數據，并將其按照相關順序進行排列顯示與存儲。不僅使得電路變得更加簡單優化，同時也有利于電子胸卡減輕體積與質量，在保障低耗能高性能的同時更加方便人員佩戴。

參考文獻

[1]冀恩祥.基于單片機控制電子胸卡的設計[D].大連交通大學，2015.

[2]胡汪洋，冀恩祥，費繼友.基于單片機控制電子胸卡的設計[J].儀表技術，2015，05：19-21+25.

[3]郭志卓，陳振軍.基于單片機控制的電子胸卡設計[J].電腦知識與技術，2014，12：2861-2863.