單片機(jī)系統(tǒng)中的漢字顯示解決方案

引言

在現(xiàn)代工業(yè)控制和一些智能化儀器儀表中，越來(lái)越多的場(chǎng)所需要用點(diǎn)陣圖形顯示器顯示漢字。通常的漢字顯示方式是先根據(jù)所需要的漢字提取漢字點(diǎn)陣(如16×16點(diǎn)陣)，將點(diǎn)陣文件存入ROM，形成新的漢字編碼;而在使用時(shí)剛需要先根據(jù)新的漢字編碼組成語(yǔ)句，再由MCU根據(jù)新編碼提取相應(yīng)的點(diǎn)陣進(jìn)行漢字顯示。在這種顯示方式中，如果使用的流字?jǐn)?shù)量較大或語(yǔ)句較多時(shí)，利用漢字的新編碼組成語(yǔ)句將是一件十分繁瑣而枯燥的工作。針對(duì)這種情況，本文提出了一種十分簡(jiǎn)單的方式——直接利用PC機(jī)的漢字內(nèi)碼作為單片機(jī)系統(tǒng)的編碼。下面以8051單片機(jī)系統(tǒng)為例闡述如下：

一、硬件組成

本系統(tǒng)中采用香港精電公司的內(nèi)置T6963控制器[1]的240128T點(diǎn)陣圖形液晶顯示器。該顯示器1行為240點(diǎn)，能容納16×16點(diǎn)陣的漢字15個(gè)，總列數(shù)為128點(diǎn)，能顯示8行漢字。為了使用MCU操作可使用1片512KB的存儲(chǔ)器(如本系統(tǒng)中的29F040)用來(lái)存儲(chǔ)全部的國(guó)標(biāo)16×16點(diǎn)陣漢遼、8×16的ASCII碼點(diǎn)陣數(shù)據(jù)以及漢字語(yǔ)句編碼數(shù)據(jù)。為了降低成本和減小體積，對(duì)于速度要求不是很高的場(chǎng)合也可采用大容量的串行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，如AT45DB041B。具體的硬件控制電路如圖1所示(與漢字顯示無(wú)關(guān)的電路略)。

由于29F040的容量為512KB，而5031微控制器只能管理64KB的數(shù)據(jù)間，所以可將29F040分成16頁(yè)，每頁(yè)32KB，占單片機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)空間的8000H～0FFFFH(剩余32KB為單片機(jī)系統(tǒng)的其他存儲(chǔ)器和外設(shè))。頁(yè)碼由單片機(jī)的P1.0～P1.3選擇。液晶顯示器的地址為7FF8H～7FF9H。

二、漢字顯示原理及軟件設(shè)計(jì)

UCDOS軟件中的文件HZK16和文件ASC16分別為16×16的國(guó)標(biāo)漢字點(diǎn)陣文件和8×16的ASCII碼點(diǎn)陣文件，以二進(jìn)制格式存儲(chǔ)。在文件HZK16中，按漢字區(qū)位碼從小到大依次存有國(guó)標(biāo)區(qū)位碼表中的所有漢字，每個(gè)漢字占用32個(gè)字節(jié)，每個(gè)區(qū)為94個(gè)漢字。在文件ASC16中按ASCII碼從小到大依次存有8×16的ASCII碼點(diǎn)陣，每個(gè)ASCII碼占用16個(gè)字節(jié)。

在PC機(jī)的文本文件中，漢字是以機(jī)內(nèi)碼的形式存儲(chǔ)的，每個(gè)漢字占用兩個(gè)字節(jié)：第一個(gè)字節(jié)為區(qū)碼，為了與ASCII碼區(qū)別，范圍從十六進(jìn)制的0A1H開始(小于80H的為ASCII碼字符)，對(duì)應(yīng)區(qū)位碼中區(qū)碼的第一區(qū);第二個(gè)字節(jié)為位碼，范圍也是從0A1H開始，對(duì)應(yīng)某區(qū)中的第一個(gè)位碼。這樣，將漢字機(jī)內(nèi)碼減去0A0AH就得該漢字的區(qū)位碼。

例如漢字“房”的機(jī)內(nèi)碼為十六進(jìn)制的“B7BF”，其中“B7”表示區(qū)碼，“BF”表示位碼。所以“房”的區(qū)位碼為0B7BFH-0A0A0H=171FH。將區(qū)碼和位碼分別轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制得漢字“房”的區(qū)位碼為“2331”，即“房”的點(diǎn)陣位于第23區(qū)的第31個(gè)字的位置，相當(dāng)于在文件HZK16中的位置為第32×[(23-1) ×94+(31-1)]=67136B以后的32個(gè)字節(jié)為“房”的顯示點(diǎn)陣。

在本單片機(jī)系統(tǒng)中，起始地址的高4位為頁(yè)號(hào)，送P1口，低15位為數(shù)據(jù)區(qū)地址，送指針DPTR。利用“MOVX”指令連續(xù)取32個(gè)字節(jié)送LCD的相應(yīng)位置，就能實(shí)現(xiàn)正確的漢字顯示。

ASCII碼的顯示與漢字的顯示基本原理相同。在文件ASC16中不存在機(jī)內(nèi)碼的問題，其顯示點(diǎn)陣直接按ASCII碼從小到大依次排列，只是每個(gè)ASCII碼在文本文件中只占1個(gè)字節(jié)且小于80H，而且ASCII碼為8×16點(diǎn)陣，所以在ASCII16文件中，每個(gè)ASCII碼的點(diǎn)陣也只占16個(gè)字節(jié)。

首先提取16×16的國(guó)標(biāo)漢字點(diǎn)陣和8×16的ASCII碼點(diǎn)陣(如UCDOS軟件中的HZK16和ASC16)并將其直接寫入29F040。其中HZK16(共256KB)點(diǎn)0～7頁(yè)。為了便于編程，ASC16雖然只有4KB，也單獨(dú)占用第8頁(yè)。其余剩下的空間用來(lái)存儲(chǔ)漢字語(yǔ)句的編碼。

由于240×128點(diǎn)陣的LED顯示器每個(gè)只能顯示15個(gè)漢字(16×16點(diǎn)陣漢字)，即30個(gè)字節(jié)。所以可將需要顯示的語(yǔ)句按30個(gè)字節(jié)為1行進(jìn)行編寫，不足30個(gè)字符的則補(bǔ)空格。在PC機(jī)上進(jìn)行錄入時(shí)，每行30個(gè)字符再加上回車鍵和換行符，實(shí)占32個(gè)字符。所錄入的語(yǔ)句以純文本形式存盤，再將該文本文件以二進(jìn)制的形式寫入29F040的第9頁(yè)。那么，以后根據(jù)需要顯示的語(yǔ)句行號(hào)便可以進(jìn)行正確的顯示。此，作者推出薦使用DOS版本的WPS軟件的“編輯非文收文件”功能，它能清楚地顯示每行是否有30個(gè)字符

為方便讀者，將已經(jīng)在實(shí)際應(yīng)用中中通過的匯編子程序列出如下(關(guān)于LCD控制器T6963的用戶法請(qǐng)見參考文獻(xiàn)1)。

LCDCOM EQU 7FF9H

LCDDAT EQU 7FF8H

;顯示1行漢字子程序

;漢字語(yǔ)句位置編號(hào)DPTR;行號(hào)：R6 PRHZ：MOV 24H，DPH

MOV 25H,DPL

PUSH DPH

PUSH DPL

MOV A，DPH ;計(jì)算頁(yè)號(hào)

RR A

RR A

ADD A，#9;從第9區(qū)開始存放每行字符的機(jī)內(nèi)碼

ORL A，#0F0H

MOV P1，A

LCALL RL245 ;行號(hào)乘以32(每行32個(gè)字符)

SETB 24H，7 ;數(shù)據(jù)地址位于8000H～0FFFFH

MOV DPH，24H

MOV DPL，25H

MOV R0，#0E0H

MOV R7，#30 ;連續(xù)取出30個(gè)字符至0E0H內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

PRHZ3：MOVX A，@DPTR

[!--empirenews.page--]

MOV @R0，A

INC R0

INC DPTR

DJNZ R7，PRHZ3

MOV 1DH，#30 ;顯示0E0H后的一行字符(共30個(gè))

MOV R5，#0 ;當(dāng)前列R5

MOV R0，#0E0H

MOV A，#7FH ;是否為ASCII碼?

CLR C

SUBB A，@R0

JC DPHZ1

MOV 26H，@R0

INC R0

MOV 24H，R6 ;ASCII碼顯示

MOV 25H，R5

LCALL PRASCII

SJMP PRHZ4

DPHZ1：MOV 24H，@R0 ;是漢字則將機(jī)內(nèi)碼送24H25H

INC R0

MOV 25H，@R0

INC R0

MOV A，25H

CLR C

SUBB A，#0A1H ;機(jī)內(nèi)碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的區(qū)碼和位碼

MOV 25H，A

MOV A，24H

CLR C

SUBB A，#0A1H

LCALLDPONHZ ;顯示1個(gè)漢字

DEC 1DH

INC R5

PRHZ4：INC R5

DJNZ 1DH，PRHZ5

POP DPL

POP DPH

RET

PR0：MOV DPTR，#LCDCOM ;讀狀態(tài)

MOVX A，@DPTR

RET

PR01：LCALLPR0 ;讀、寫一數(shù)據(jù)前

JNB ACC.0，PR01

JNB ACC.1，PR01

RET

PR02：LCALL PR0 ;連續(xù)讀前

JNB ACC.2，PR02

RET

PR03：LCALL PR0 ;連續(xù)寫前

JNB ACC.3，PR02

RET

[!--empirenews.page--]

PR1：LCALL PR01 ;雙字節(jié)參數(shù)R2，R3

MOV A，R2

LCALL PR14

PR11：LCALL PR01 ;單字節(jié)參數(shù)R3

MOV A，R3

LCALL PR14

PR12：LCALL PR01 ;無(wú)參數(shù)指令R4

MOV A，R4

SJMP PR15

PR14：MOV DPTR，#LCDDAT

PR15：MOVX @DPTR，A

RET

RL245：MOV R7，#5 ;24H25H左移5

RLL1：CLR C

MOV A，25H

RLC A

MOV 25H，A

MOV A，24H

RLC A

MOV 24H，A

DJNZ R7，RLL1

RET

;行位置R6(0～7)，列位置R5(0～29)，漢字區(qū)別24H，位碼25H

DPONHZ：MOV A，24H ;顯示1個(gè)漢字

MOV B，#94 ;每區(qū)94個(gè)漢字

MUL AB

ADD A，25H

MOV 25H，A

CLR A

ADDC A，B

MOV 24H，A

RR A ;獲得32KB為1頁(yè)的頁(yè)號(hào)

RR A

ORL A，#0F0H

MOV P1，A ;頁(yè)號(hào)送P1口

LCALL RL245 ;漢字序號(hào)乘以32

SETB 24H，7 ;因?yàn)榇鎯?chǔ)器位于單片機(jī)系統(tǒng)的7FFFH～0FFFFH

MOV DPH，24H

MOV DPL，25H

MOV R2，#32 ;在該位置連續(xù)取出32個(gè)字節(jié)

MOV R1，#0C0H

DPHZ2：MOVX A，@DPTR

INC DPTR

MOV @R1，A

INC R1

DJNZ R2，DPHZ2

MOV R1，#0C0H

MOV A，R6 ;根據(jù)行列位置計(jì)算LCD指針

MOV B，#16

MUL AB

MUL B，#30

MUL AB

ADD A，R5

MOV 25H，A

MOV R2，A

CLR A

ADDC A，B

MOV 24H，A

MOV R3，A

MOV 26H，#16 ;將取出的點(diǎn)陣送LCD顯示

PRHZ6：MOV R4，#24H

LCALL PR1 ;雙字節(jié)參數(shù)R2，R3

MOV A，@R1

MOV R3，A

INC R1

MOV R4，#0C0H

LCALL PR11 ;單字節(jié)參數(shù)R3

MOV A，@R1

MOV R3，A

INC R1

MOV R4，#0C0H

LCALL PR11

MOV A，#30

ADD A，25H

MOV R2，A

CLR A

ADDC A，24H

MOV R3，A

MOV 24H，A

DJNZ 26H，PRHZ6

RET

注：由于以上程序直接引自下面的應(yīng)用實(shí)例，調(diào)用以上程序時(shí)請(qǐng)讓寄存器組位于第2區(qū)，即R0對(duì)應(yīng)10H。

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三、應(yīng)用實(shí)例

我們應(yīng)用本文介紹的方法成功地進(jìn)行了某醫(yī)療儀器的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)要求具有完整的中、英文字符提示和漢字處方顯示，并盡可能地為今后的功能擴(kuò)展和處方修改留有余地。目前儀器中用到的漢字約1200個(gè)，語(yǔ)句行為1300行左右，而且用戶認(rèn)為利用工控PC機(jī)設(shè)計(jì)成本過高，要求盡可能地降低成本。顯然，對(duì)于該系統(tǒng)利用傳統(tǒng)的漢字處理方式進(jìn)行設(shè)計(jì)雖然能節(jié)省一定的存儲(chǔ)空間，但龐大的漢字和語(yǔ)句重新編碼工作卻讓人望而生畏，而且當(dāng)處方修改須要用到新的漢字時(shí)相當(dāng)麻煩。我們利用8051單片機(jī)系統(tǒng)和本文介紹的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，整個(gè)硬件電路和底層程序設(shè)計(jì)只用了1周的時(shí)間，大大地縮短了開周期。而且由于本系統(tǒng)可調(diào)用所有的ASCII碼和全部漢字庫(kù)，所以對(duì)于功能的擴(kuò)展和處方的修改十分方便。