汉字显示与数字显示（精选10篇）
汉字显示与数字显示 篇1
在大型商场、车站、码头、地铁站以及各类办事窗口等越来越多的场所需要用LED点阵显示图形和汉字。LED行业已成为一个快速发展的新兴产业, 市场空间巨大, 前景广阔。随着信息产业的高速发展, LED显示作为信息传播的一种重要手段, 已广泛应用于室内外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所, 例如户内外公共场所广告宣传、机场车站旅客引导信息、公交车辆报站系统、证券与银行信息显示、餐馆报价信息显示、高速公路可变情报板、体育场馆比赛转播、楼宇灯饰、交通信号灯、景观照明等。显然, LED汉字显示已成为城市亮化、现代化和信息化社会的一个重要标志。
本文基于单片机 (AT89C51) 论述了16*16LED汉字点阵显示的基本原理、硬件组成与设计、程序编译与数据传送等基本环节和相关技术。
1 硬件系统
在本设计系统中, 上位机采用一台标配的计算机, 下位机由AT89C51单片机及其外围辅助电路组成, 其间通过RS-232C串行通信方式交换上位机下发的操作控制命令, 并返回下位机的工作状态。为了实现串口控制LED显示条屏显示, 因RS-232信号电平与单片机的串口TTL电平不一样, 所以PC机与单片机之间的通信接口电路必须经过电平转换。芯片MAX232正好可以完成这个功能。同时单片机要对接收到的控制信号进行检测, 然后再通过驱动电路对点阵的行列进行驱动, 继而控制点阵显示条屏做出相应的显示。
1.1 单片机电路的设计
图1为AT89C51单片机基本电路。供应单片机+5V工作电压, 接上12MHz石英振荡器作为时钟电路, RESET按钮提供系统重置电路。同时由于PC串行口是RS232形式的, 与TTL电平的电气标准不同, 因此PC机的信号必须经过MAX232电位转换芯片, 该芯片接收器将TIA/EIA-232-F电平转换成TTL/CMOS电平, 发送器将TTL/CMOS电平转换成TIA/EIA-232-F电平。而对于一般的双向通信, 只需使用串行输入RXD, 串行输出TXD和地线GND, 与89C51串行口连接, 就可确保输出信号正确。
1.2 汉字的点阵显示原理
每一个字均由16行16列的点阵组成显示。一般我们把它拆分为上部和下部, 上部由8*16点阵组成, 下部也由8*16点阵组成。其原理如图2所示, 单片机首先显示的是左上角的第一列的上半部分, 即第0列的p00---p07口。方向为p00到p07, 显示汉字“大”时, p05点亮, 由上往下排列, 为p0.0灭, p0.1灭, p0.2灭p0.3灭, p0.4灭, p0.5亮, p0.6灭, p0.7灭。即二进制00000100, 转换为16进制为04h。
上半部第一列完成后, 继续扫描下半部的第一列, 为了接线的方便, 我们仍设计成由上往下扫描, 即从p27向p20方向扫描, 从上图可以看到, 这一列全部为不亮, 即为00000000, 16进制则为00h。然后单片机转向上半部第二列, 仍为p05点亮, 为00000100, 即16进制04h。这一列完成后继续进行下半部分的扫描, p21点亮, 为二进制00000010, 即16进制02h.
依照这个方法, 继续进行下面的扫描, 一共扫描32个8位, 可以得出汉字“大”的扫描代码为:
由这个原理可以看出, 无论显示何种字体或图像, 都可以用这个方法来分析出它的扫描代码从而显示在屏幕上。如图2所示。
1.3 LED显示条屏驱动电路的设计
1.3.1 行驱动电路模块
行驱动电路如图3所示, 由单片机的输入输出口生成数据信号, 而51单片机的灌电流 (1.6m A左右) 和拉电流 (-10m A) 很小无法直接驱动二极管, 所以必须经过驱动器才能驱动点阵二极管。由于系统是16*16点阵显示屏, 因此刚好可以利用P0和P2口共16个输入输出口来生成数据信号, 再经过16个驱动器三极管并列分别驱动16*16点阵显示屏的16行线。
1.3.2 行驱动电路参数计算
一条行线上有16个LED, 因采用的是动态扫描方式进行显示, 每一个LED以7.5m A电流计算, 那么瞬时流经电路的电流为16x7.5m A=120m A, 驱动管选用9012可满足要求。由于VCC接+5V, 而三极管处于开关状态下其集电极与发射极之间的压降约为0.3V, 又发光二极管的压降为0.7V, 从而集电极电阻的阻值选用 (5V-0.3V-0.7V) /0.12A=33Ω。因51单片机灌电流约为1.6m A, 同时为了使三极管工作在开关状态下, 所以在此电路中I/O口输出必须接4.7K的限流电阻。
1.3.3 列选通电路模块
列选通电路由集成电路74HC154构成, 74HC154是4线-16线高性能存储器的译码器。当两个选通输入G1和G2为低时, 它可将4个二进制编码的输入译成16个互相独立的输出之一。本设计的行选通电路用51单片机P1口的P1.1-P1.4位输出的二进制编码经4/16线译码器74LS154译码后生成16条列选通信号线, 再经过驱动对应的列线。
2 软件系统
2.1 处理系统软件设计思想
本设计的处理系统采用AT89C51单片机汇编语言编写。采用12M晶振, 串行口定义为8位异步串行通信口, 波特率由定时器T1所确定, 为9600。主程序部分主要进行T1定时器初值设置, 还有串口中断控制字的设置和各个存储器的初始化等。子程序部分实现的功能是:接收计算机串口发送过来的数据;单片机对接收到的按键标志位进行扫描;单片机根据相应的按键情况转向相应的分支进行处理各个功能模块分别为串口中断、停止状态、移动显示模块、逐字显示模块。
2.2 控制系统软件设计思想
软件控制系统平台采用Visual Basic编程, 计算机要跟单片机之间实现通信, VB所实现的功能主要是:首先要通过按键发送显示方式标志位, 通知单片机做好接收控制数据的准备;其次等到按下启动的按键之后就把真正要控制点阵显示屏的数据传送给单片机。另外, VB实现PC机与单片机的串行通信, 还结合了两种不同的通信处理方式:一、事件驱动方式;二、Comm Event属性值查询方式。同时还有滚动字幕、实时时钟、菜单等功能, 使控制界面不再单调, 简单。
3 结论
基于串行通信的LED汉字显示条屏控制系统具有集成度高、外围电路简单、操作简单便捷、交互性强、便于维护、运行可靠等优点。在利用Visual Basic开发的控制平台上输入控制数据, 并且利用事先约定好的握手协议实现LED汉字点阵显示条屏按设定的循环次数和显示方式进行显示。经测试, 该系统能实现较好显示效果, 结果令人满意。
摘要：本文介绍了一种LED条屏汉字显示与传送技术的设计方案, 其原理是利用AT89C51单片机控制显示条屏, 使其具有汉字显示功能, 并能通过上位计算机向单片机输送控制信号及修改显示内容, 控制显示条屏的循环次数、显示方式。单片机通过串口数据接收, 并控制驱动LED显示屏做出相应的显示。
关键词：单片机,LED显示,条屏,汉字显示
参考文献
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汉字显示与数字显示 篇2
1.1设计制作产品的背景、目的及设计要求
本项目为16x16点阵汉字显示“新年快乐”的设计，首先将本次实训的电路图在仿真软件上绘制完成，将点阵文件存入ROM，形成汉字编码，再进行相关转换，以新编码提取相应的点阵汉字显示。将相应编码代入运行程序，进行调试和准备。
1.2分工情况、工作计划及本人所承担工作
1.周一 1~4 进行分组，选题 和软件的安装 2.周二 1~4 进行电路的设计及程序编写 3.周三 1~4 进行电路的设计及程序编写 4.周四 1~4 进行说明书的填写 5.周五 1~4 答辩
本人在本次课程设计中承担电路图的绘制及相关程序的编写与调试。
1.3本课题的设计重点及难点
本次课程设计重点在于单片机控制系统程序采用单片机汇编语言进行编辑，通过编程控制各显示点对应LED阳极和阴极端的电平，就可以有效的控制各显示点的亮灭。而其中的难点就在于运行程序的编写及相关汉字的点阵数据，这种显示字符的点阵数据可以自行编写，也可以标准字库中提取。
在进行课题设计时需要熟练掌握相关电路软件及编程软件的使用，编写程序时需掌握一定的C语言逻辑关系的运用。在电路图的绘制时需要清楚的了解各个电路设备的功能及用途。
二、实训内容
2.1实训原理
本设计应用的扫描方法为水平方向（X方向）扫描。
每一个字由16行16列的点阵形成显示，即每个字均由256个点阵来表示，我们可以把每一个点理解为一个像素。一般我们使用的16×16的点阵宋体字库，即所谓的16×16，是每一个汉字在纵横各16点的区域内显示的。汉字库从该位置起的32字节信息记录了该字的字模信息。事实上这个汉字屏不仅可以显示汉字，也可以显示在256像素范围内的任何图形。
上半部分第一列完成之后，继续扫描下半部分的第一列，为了接线的方便，我们仍设计成由上往下的扫描方式，即从A8向A15方向扫描，按照这个方法，继续进行下面的扫描，一共扫描32个8位，可以得出汉字。
2.2硬件设计 2.3软件设计
#include for(j=q;j<32+q;j++) { P1=sm[t]; P0=seg[j]; j++; P2=seg[j]; delay(50);t--; if(t==0) t=16;} q=q+32; if(q==128) q=0;} } 三．结论 3.1 实训过程中遇到的问题及解决措施 在本次实验中，我组在制作的16x16点阵显示汉字“新年快乐”的课程设计中，首先在使用单片机仿真软件找寻相关设备时没有找到16x16的点阵设备，继而用四个8x8的点阵排列组合予以替代。 依据相关教材及指导教师的参考和建议，我组对于本次设计的电路图采用了通用模板设计。 此次课程设计的运行程序是我组在设计中的最大难点，后经多方查资料及参考询问，我组找到了相应汉字在点阵中的排序规律，顺利编写出代码。 3.2 今后的学习展望 经过这次的单片机课程设计，从产生设计想法到实际操作，到最终的设计完成，中间遇到的困难及困难的解决，让我更进一步了解了单片机，让我不再仅仅局限于书本上。 本次的设计经验对于我们日后的学习工作有非常重要的作用，在遇到困难时可以不仅仅从书本上找解决方案，还可以自己亲自动手实践来验证相关问题及找到解决方法。 这次难得的课程设计过程中我锻炼了自己的思考能力和动手能力。通过题目选择和设计电路的过程中，加强了我思考问题的完整性和实际生活联系的可行性。在方案设计选择和芯片的选择上，培养了我们综合应用单片机的能力，对单片机的各个管脚的功能也有了进一步的认识。还锻炼我们个人的查阅技术资料的能力，动手能力，发现问题，解决问题的能力。并且我们熟练掌握了有关器件的性能及测试方法。 四、心得体会 本次的设计经验对于我们日后的学习工作有非常重要的作用，在遇到困难时可以不仅仅从书本上找解决方案，还可以自己亲自动手实践来验证相关问题及找到解决方法。 单片机这门课是一科非常重视动手实践的科目，不能总是看书，但是也不能完全不看书。单片机并不象传统的数字电路或模拟电路那样比较直观，原因是除了“硬件”之外还存在一个“软件”的因素。正是这个“软件”的原因使得许多初学者怎么也弄不懂单片机的工作过程，怎么也不明白为什么将几个数送来送去就能让数码管显示一串字符或控制一个电机的变速。对初学单片机的人来说，需要从书中大概了解一下单片机的各个功能寄存器，如果看的多了反而容易搞乱，现在市场上大多数讲单片机的书一开始就讲解较复杂的内存、地址、存储器什么的，更让初学者感到不知所云、难以入门。如果按教科书式的学法，上来就是一大堆指令、名词，学了半天还搞不清这些指令起什么作用，能够产生什么实际效果，那么也许用不了几天就会觉得枯燥乏味而半途而废。简单的说，使用单片机实际上就是用我们自己编写的软件去控制单片机的各个功能寄存器。再简单些，就是控制单片机哪些引脚的电平什么时候输出高电平，什么时候输出低电平。由这些高低变化的电平来控制外围电路，实现我们需要的各个功能。 关键词:AT89C51单片机;LCD;Proteus 中图分类号:TN702 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2012) 12-0046-02 一、引言 亮丽实用的广告牌可以给我们的生活添加光彩、可以给店铺招揽生意。传统的广告牌都是固定的汉字,并且时间长了会掉色,使汉字模糊难认,这给我们的生活带来很多的不便。尤其是到了晚上传统的广告牌就失去了作用。因此我们需要一种造价低廉、使用方便、可以发光、可以方便改变汉字且比较耐用的电子显示广告牌。 二、设计过程及工艺要求 (一)基本功能 1.可以发光; 2.可以滚动; 3.可以用电脑改变汉字。 (二)主要技术参数 1.单片机选择AT89C51; 2.LCD显示器选择SMG12864A或AMPIRE128×64; 3.晶振选择12MHz; 4.两个输出电容选择30pF; 5.两个外围电阻选用10K和100Ω。 本设计的主要任务是显示标语,因此在硬件安装方面需要有适当的面积来安装电子显示屏,并且还要通过数据线把电子显示屏和电脑连起来。 三、系统的总体设计 (一)系统设计 本设计是基于51单片机的LCD汉字滚动显示,该设计是以AT89C51基本系统为核心的一套应用系统,其中包括单片机、复位电路、外围电路、显示电路、系统软件等部分的设计【1】。 (二)芯片AT89C51介绍 AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压、高性能CMOS 8位微处理器, 该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。AT89C51的实物图如图所示。 AT89C51具有以下标准功能:8k字节Flash,256字节RAM,32 位I/O口线,看门狗定时器,2 个数据指针,三个16 位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。另外,AT89C51可降至0Hz 静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止【2】。 (三) LCD显示屏介绍 LCD 液晶显示器是 Liquid Crystal Display 的简称,LCD 的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体,两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线,透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向,将光线折射出来产生画面。比CRT要好的多,但是价钱较其稍贵。LCD主要应用于电脑的显示屏,随着电子技术的发展越来越多的手写手机也大量使用LCD做显示屏,还有一些广告牌、标语栏等也都用LCD来显示。 液晶显示屏(LCD)用于数字型钟表和许多便携式计算机的一种显示器类型。LCD显示使用了两片极化材料,在它们之间是液体水晶溶液。电流通过该液体时会使水晶重新排列,以使光线无法透过它们。因此,每个水晶就像百叶窗,既能允许光线穿过又能挡住光线。液晶显示器(LCD)目前科技信息产品都朝着轻、薄、短、小的目标发展,在计算机周边中拥有悠久历史的显示器产品当然也不例外。在便于携带与搬运为前提之下,传统的显示方式如CRT映像管显示器及LED显示板等等,皆受制于体积过大或耗电量甚巨等因素,无法达成使用者的实际需求。而液晶显示技术的发展正好切合目前信息产品的潮流,无论是直角显示、低耗电量、体积小、还是零辐射等优 点,都能让使用者享受最佳的视觉环境。 液晶显示器,依驱动方式来分类可分为静态驱动(Static)、单纯矩阵驱动(Simple Matrix)以及主动矩阵驱动(Active Matrix)三种。其中,被动矩阵型又可分为扭转式向列型(Twisted Nematic;TN)、超扭转式向列型(Super Twisted Nematic;STN)及其它被动矩阵驱动液晶显示器;而主动矩阵型大致可区分为薄膜式晶体管型(Thin Film Transistor;TFT)及二端子二极管型(Metal/Insulator/Metal;MIM)二种方式。 TN、STN及TFT型液晶显示器因其利用液晶分子扭转原理之不同, 液晶显示屏在视角、彩色、对比及动画显示品质上有高低程次之差别,使其在产品的应用范围分类亦有明显区隔。以目前液晶显示技术所应用的范围以及层次而言,主动式矩阵驱动技术是以薄膜式晶体管型(TFT)为主流,多应用于笔记型计算机及动画、影像处理产品。而单纯矩阵驱动技术目前则以扭转向列(TN)、以及超扭转向列(STN)为主,目前的应用多以文书处理器以及消费性产品为主。在这之中,TFT液晶显示器所需的资金投入以及技术需求较高,而TN及STN所需的技术及资金需求则相对较低。 (四)LCD的主要参数如下 1.对比度 液晶显示器的对比度实际上就是亮度的比值,定义是:在暗室中,白色画面(最亮时)下的亮度除以黑色画面(最暗时)下的亮度。更精准地说,对比度就是把白色信号在100%和0%的饱和度相减,再除以用Lux(光照度,即勒克斯,每平方米的流明值)为计量单位下0%的白色值(0%的白色信号实际上就是黑色),所得到的数值。对比度是最黑与最白亮度单位的相除值。因此白色越亮、黑色越暗,对比度就越高。对比度是液晶显示器的一个重要参数,在合理的亮度值下,对比度越高,其所能显示的色彩层次越丰富。 nlc202309011129 2.亮度 LCD是一种介于固态与液态之间的物质,本身是不能发光的,需借助要额外的光源才行。因此,灯管数目关系着液晶显示器亮度。最早的液晶显示器只有上下两个灯管,发展到现在,普及型的最低也是四灯,高端的是六灯。四灯管设计分为三种摆放形式:一种是四个边各有一个灯管,但缺点是中间会出现黑影,解决的方法就是由上到下四个灯管平排列的方式,最后一种是“U”型的摆放形式,其实是两灯变相产生的两根灯管。六灯管设计实际使用的是三根灯管,厂商将三根灯管都弯成“U”型,然后平行放置,以达到六根灯管的效果。 3.信号响应时间 响应时间指的是液晶显示器对于输入信号的反应速度,也就是液晶由暗转亮或由亮转暗的反应时间,通常是以毫秒(ms)为单位。要说清这一点我们还要从人眼对动态图像的感知谈起。人眼存在“视觉残留”的现象,高速运动的画面在人脑中会形成短暂的印象。动画片、电影等一直到现在最新的游戏正是应用了视觉残留的原理,让一系列渐变的图像在人眼前快速连续显示,便形成动态的影像。人能够接受的画面显示速度一般为每秒24张,这也是电影每秒24帧播放速度的由来,如果显示速度低于这一标准,人就会明显感到画面的停顿和不适。按照这一指标计算,每张画面显示的时间需要小于40ms。这样,对于液晶显示器来说,响应时间40ms就成了一道坎,低于40ms的显示器便会出现明显的画面闪烁现象,让人感觉眼花。要是想让图像画面达到不闪的程度,则就最好要达到每秒60帧的速度。 4.可视角度 LCD的可视角度都是左右对称的,但上下可就不一定了。而且,常常是上下角度小于左右角度。当然了,可视角是愈大愈好。然而,大家必须要了解的是可视角的定义。当我们说可视角是左右80度时,表示站在始于屏幕法线80度的位置时仍可清晰看见屏幕图像,但每个人的视力不同;因此我们以对比度为准。在最大可视角时所量到的对比愈大愈好。一般而言,业界有CR3 10及CR3 5两种标准【3】。 四、系统调试 (一)硬件的设计 打开Proteus ISIS,在Proteus ISIS 编辑窗口中单击元件列表之上的“P”按钮,添加元件,画出电路图。硬件电路制作完成并调试好后,便可将程序编译好下载到单片机试运行。根据实际情况可以修改汉字的内容、大小以及滚动方向。源程序可以使用汇编语言也可以使用C语言,本文使用了汇编语言。 (二)程序的调试与运行 1.HEX文件的生成 (1)打开单片机软件开发系统Keil μVision,单击“μVision”菜单中的“Project”,在此下拉菜单中单击“New Project”选项后,弹出“Create New Project”对话框,键入新建项目名称。 (2)键入新建项目名并单击“确定”按钮后,在弹出的“Select Device”对话框中选择合适的单片机型号,选择AT89C51。 (3)单击“μVision”菜单中的“File”,在此下拉菜单中选择“New”后,打开一个空的文本编辑窗口,在此窗口中键入程序,创建新的源程序“汉字式LCD滚动显示.ASM”文件。 (4)在左边的“Project”窗口的文件页中单击文件组,再单击鼠标右键后,再弹出的窗口中选中“Add Files to Group ‘Source Group 1”选项,将“汉字式LCD滚动显示.ASM”程序导入到“Source Group1”中。 (5)在“Project”下拉菜单中,选择“Rebuild all Target Files”项。若程序编译成功,将生成“汉字式LCD滚动显示.HEX”文件【4】。 2.调试与仿真 (1)在Proteus ISIS 编辑窗口中,单击鼠标右键将AT89C51单片机选中并单击鼠标左键,弹出“Edit Component”对话框,在此对话框的“Clock Frequency”栏中设置单片机晶振频率为12MHz,在“Program File”栏中单击新建图标,选择先前用Keil μVision 2生成的“汉字式LCD滚动显示.DSN”文件。 (2)更改程序中汉字库的内容可显示不同的汉字。本设计系统采用了美国ATMEL公司生产的单片机AT89C51芯片。以及其它常用芯片如:SMG12864A、AMPIRE128×64等来设计LCD汉字滚动显示电路,实现了汉字的滚动和显示。本系统具有易安装检测、软件功能完善,工作可靠、准确度高等优点。 参考文献: [1]张鑫.单片机原理及应用[M].电子工业出版社,2010 [2]张元良.单片机开发技术实例教程[M].机械工业出版社,2011 [3]韩雪涛.液晶显示器加工工艺[M].机械工业出版社,2011 [4]周润景.PROTEUS入门实用教程[M].机械工业出版社,2007 [作者简介]胡立波,教师,助教,江苏省南通商贸高等职业学校。 Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它可以仿真、分析各种模拟器件和集成电路,该软件的特点是:a.实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路、数字电路仿真、单片机及其外围电路的仿真、各种虚拟仪器,如示波器等功能。b.支持主流单片机系统的仿真。c.提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能;同时支持第三方的软件编译和调试环境,如Keil C51 uVision2等软件。d.具有强大的原理图绘制功能。Proteus软件的使用彻底改变了传统单片机学习和开发方式,初学者可以在没有实验硬件条件下进行仿真实验,开发者可以直接用Proteus进行电路设计和仿真运行程序,运行成功后再制作产品,缩短开发周期,节约开发成本。汉字点阵显示电路设计时,显示部分应用16×16点阵字模提取软件,提取"广东工贸"显示汉字的字模数据,通过查表取出字模数据送输出动态显示。 1 汉字显示电路设计 汉字点阵的控制电路采用AT89C51单片机,硬件电路由单片机接口电路、LED显示屏行列驱动电路、LED点阵显示屏三部分组成,如图1所示,电路用Proteus软件画出,具体画法参见文献[1]。 一般情况下要完全显示出常用汉字至少需要16×16点阵,但由于Proteus元件库中没有16×16LED模块,为了达到显示要求,每个汉字可由四块8×8 LED模块组成。组合方式为先对每个8×8模块行列引脚连接好总线,然后四个单色模块组合紧密。 驱动电路采用动态扫描驱动方式,设计中行驱动信号采用了16个同向驱动器7407,并在每根信号线上接上拉电阻;列驱动信号先接一4-16译码器74HC154,然后十六个列驱动信号接16个反向驱动器7406,并每根信号线接上拉电阻。 单片机上电复位后,当按列扫描时,四个汉字的第一个字由P1口输出列信号,首先第1列输出"1",第1列字模数据由16行输出(P0、P2口);然后延时一定时间后,第2列输出"1",第2列字模数据再由16行输出;……;如此循环,直至第16列;16列扫描完成后,再进行下一次循环扫描。所以在某一时刻,只有一行或一列LED被对应的字模数据驱动点亮。只要扫描间隔时间合适,利用人眼的视觉暂留特性,看上去整个字符就显示在LED点阵显示器上。 2 汉字显示程序设计 根据以上硬件电路和单片机控制原理,编程思路如图2所示。 图2汉字点阵动态显示程序流程图(参见下页) 完整的程序代码如下: 3 仿真及结果 仿真方法是: (1)在Keil C51仿真软件下创建项目,并把上述源程序添加到项目中,通过编译产生一个".hex"为后缀的文件,此文件就是用于烧写到Proteus软件中AT89C51芯片的文件[2]。 (2)把生成的".hex"为后缀的文件添加到Proteus软件中绘制的AT89C51芯片中作为控制程序。方法参见文献[3]。 (3)在Proteus软件仿真电路图中点击左下角的运行按钮,则可在LED显示点阵中看到"广东工贸"四个汉字轮流显示的结果。 从仿真图中可以看到"东"字在LED显示点阵中显示出来,设定每个字显示1秒,下秒将显示"工"字,"广东工贸"四个字循环显示。四个字显示出来如图3所示。 摘要：Proteus软件经常用于单片机仿真,本文用Proteus软件设计汉字LED点阵动态显示,给出了完整设计电路和仿真程序源代码,通过仿真运行,在LED点阵中动态显示出"广东工贸"四个汉字。仿真结果表明Proteus软件在单片机应用设计中具有重要的使用价值,能极大缩短产品开发周期,节约开发成本。 关键词：Proteus,仿真,单片机,汉字动态显示,LED点阵 参考文献 [1]周润景.基于Proteus的电路与单片机系统设计与仿真[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005. [2]金炯泰,金奎焕.如何使用KEIL8051C编译器[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002. public class KeyBoardTool { /** * 如果输入法在窗口上已经显示，则隐藏，反之则显示 * @param context */ public static void showOrhide(Context context){ InputMethodManager imm = (InputMethodManager) context.getSystemService(Context.INPUT_METHOD_SERVICE); imm.toggleSoftInput(0, InputMethodManager.HIDE_NOT_ALWAYS); } /** * 显示软键盘视图 * @param context * @param view为接受软键盘输入的视图 */ public static void showKeyBoard(Context context,View view){ InputMethodManager imm = (InputMethodManager)context.getSystemService(Context.INPUT_METHOD_SERVICE); imm.showSoftInput(view,InputMethodManager.SHOW_FORCED); } /** * 隐藏软键盘 * @param context * @param view为接受软键盘输入的视图 */ public static void hideKeyBoard(Context context,View view){ InputMethodManager imm = (InputMethodManager) context.getSystemService(Context.INPUT_METHOD_SERVICE); imm.hideSoftInputFromWindow(view.getWindowToken, InputMethodManager.HIDE_NOT_ALWAYS); } /** * 获取输入法打开的状态 * @param context * @return 若返回true，则表示输入法打开 */ public static boolean getStateOfKeyBoard(Context context){ InputMethodManager imm = (InputMethodManager)context.getSystemService(Context.INPUT_METHOD_SERVICE); return imm.isActive(); } } 据光明日报报道, 伴随着信息技术的发展, 键盘输入替代书写, 网络用语渐成风尚———在告别“铅与火”的同时, 我们逐渐失去很多与汉字“亲密接触”的机会, 很多人变成了“键盘手”, 患上了“失写症”, “汉字危机”成为一个令人忧心的文化现象。零点指标数据针对京、沪、穗等12个城市进行了“中国人书法”系列调查, 结果显示:有94.1%的受访者都曾提笔忘字, 其中26.8%的人经常出现该情况;除此之外, 很多人经常写错别字或者写字越来越难看, 甚至惧怕手写。《通用规范汉字表》研制组组长、北京师范大学教授王宁认为, 把提笔忘字归咎于电脑技术, 在逻辑上行不通。“人们应当检讨精神追求的失落、文化素养的降低, 以及对母语和汉字缺乏敬畏之心, 没有爱惜之情———这是在基础教育阶段没有培养成写字的爱好和习惯, 而不能怪罪于人类用智慧发明出来的电脑。”她表示:“我们可以探讨汉字手写机会少了, 很多人特别是青少年写字水平下降这个问题如何解决, 不过, 没有必要把这种现象夸大为‘汉字危机’。”中国工程院院士、微电子技术专家许居衍认为, 形码输入法对汉字的传承具有重要作用。他表示, “汉字走拼音化的道路”已经在年轻一代中形成了思维定式, 人们越来越多地使用拼音输入法, 不仅写字的机会减少了, 连汉字的构造都记不住。“‘形码’是依形编码, 输入时就相当于直接输入汉字, 会写就会输入, 会输入就会写。通过这种方式, 人们就不会忘掉汉字的笔画和结构, 这才是传承汉字文化的上上之策。” 随着技术的发展,人们对信息交换手段的不断提出新的要求,同时对文字和图形现实的要求也越来越高。传统的数字电路、单片机以及EDA技术都为今天的文字和图形图像显示提供了技术支持。而文字和图形显示所使用的场合也越来越普遍。本文以EDA技术为手段,FPGA可编程逻辑器件为载体,讨论一种基于FPGA的汉字显示系统设计方法。 1 LED点阵显示原理 本文利用16×16LED点阵作为显示器件。 16×16的LED点阵是用256个发光二极管由4块8×8的点阵块组成,如图1、图2。其中Q0~Q15为点阵块的行选线,COM0~COM15为点阵块的列选线,每一行和列上的发光二极管都有一个公共的阴极(或阳极),一般以动态扫描方式显示。扫描分为点扫描,行扫描和列扫描三种方式即按点,行和列抽取字型码。以列扫描为例,由时钟提供脉冲信号,每当有一个脉冲到来时就扫描一列,通过地址数据来控制一列中的灯亮。同时显示时为了满足视觉暂留的要求,扫描频率必须大于人眼的识别速度即频率大于1024Hz,但在实际设计时应视情况而定。 2 系统设计原理 2.1 电路控制原理图 整个电路由五大部分组成,如图3所示。(1)四位二进制计数器:提供系统工作时钟和地址工作寻址时钟;(2)分频器部分,由4个74LS160串联组成的;(3)2位二进制计数器进行寻址操作;(4)并置模块完成时钟寻址计数整合扫描;(5)存储器ROM模块用来储存汉字显示电平数值。 2.2 总体设计思路 本设计的目的是要求循环显示“青海民族大学”六个汉字。其中en端作为电路的开关信号,高电平有效;时钟信号clk:一路作为lpm counter0的clk信号,用来控制不断循环扫描指定的汉字,另一路接入由74160组成的分屏器的clk中;74160的输出作为lpm counter1的clk信号,用以来控制显示的一个汉字;将lpm counter0和lpm counter1的输出并置后作为ROMZI模块的address信号来控制整体汉字的循环显示;最后用16位数据线在LED点阵显示板上自动循环的输出。 2.3 模块简介及相应的VHDL程序 本文仅简单介绍ROMZI模块和并置模块。 2.3.1 ROMZI模块 ROMZI模块直接利用QuartusⅡ中的Mega Wizard Plug-In Manager定制而成。定制前首先要制作LPM ROM初始化文件,用来存储待显示汉字的字模数据,然后按照LPM Mega Wizard Plug-In Manager的向导提示,根据设计要求进行定制。 图4为所作者定制的ROM模块中的初始化汉字“青海民族大学”的字型码。数据分配模块MUX要求能在16个时钟作用下,从ROM中读出一列(一个汉字的16个字型码)分别送到地址选通端中的输出端。 2.3.2 并置模块 模块的VHDL程序: 3 仿真结果 上述各模块分别在QuartusⅡ中通过了仿真验证,最后对整体设计进行了硬件验证。将设计下载到Cyclone系列的EP1C12Q240C8器件中,验证汉字滚动显示扫描情况均正常,能够按照预想进行循环显示,可以正确地实现所要求的设计功能。 4 系统扩展 本文只基于16X16点阵设计,所以输出端和ROM模块内的相应内容都是与其相匹配的设置,可稍加修改设计成为8X8或32X32位的显示,当需要显示的字数不同时只需修改ROM模块,lpm counter1的位数和并置模块的端口位数即可。此设计也可以扩展到可编程片上系统SOPC上实现,输出显示可用液晶显示屏效果更为理想。 5 结束语 本设计简单可行,使用了QuartusⅡ中自带的模块组成,尤其利用QuartusⅡ中的Mega Wizard Plug-In Manager定制模块,对所显示汉字进行预存储。如果显示内容有变化则只需修改相应的存储数据,使用方便,性能稳定。 参考文献 [1]汪国强.EDA技术与应用(第3版),电子工业出版社,2010. [2]李玉山,来新泉.电子系统集成设计导论,西安电子科技大学出版社,2008. 根据放射线管理规定, 加速器及各X光室在放射源送出或X射线出束时应有声、光、电等报警, 以防止无关人员进入工作场地造成辐射伤害, 因此在X光室显要位置放置警示说明十分必要。随着国内大规模集成电路的快速发展, 微处理器的运算能力大幅度增加, 单片机已在很多工业及商用系统中承担机械化、智能化的作用。STC89C52是一款具有低功耗、高性能的微控制芯片, 包含8K可编程Flash存储器, 为嵌入式控制系统提供了一种灵活、高效的解决方案。本文即采用STC89C52 单片机实现对8*64 点阵LED数字屏的控制和设计。 2 设计方案 在本设计中, 主控制器为STC89C52 单片机, 74HC154 芯片为译码器, 行驱动电路采用三极管8550 构成, 列驱动电路采用三极管8050 构成。应用4 个16×16 LED显示器级联构成16×64 的点矩阵汉字显示屏, 显示内容为“辐射重地禁止入内”八个大字不断左移循环显示。 (1) 系统硬件设计。STC89C52 各引脚功能如表1: (2) 复位电路。复位的主要作用是把特殊功能寄存器的数据刷新为默认数据, 单片机在运算过程中由于干扰等外界原因造成寄存器中数据混乱不能使其正常继续执行程序 (称死机) 或产生的结果不正确时均需要复位, 以使程序重新开始运行。单片机的复位需要第9 引脚接 (VST) 接收到持续2us的高电平即可实现。 (3) 晶振电路。晶振电路的功能是为单片机提供稳定、可靠的参考时钟。晶振的频率常用的有6 MHz、11.0592 MHz、12 MHz、24MHz等。本文采用11.0592 MHz频率的晶振, 不仅可以获得较高的刷新频率, 而且使LED屏显示更加稳定清晰。晶振电路设计为在晶振两端分别接1 个20-30 p F的起振电容C1、C2 后接地, 然后两端接单片机的XTAL1 和XTAL2 引脚即可。 STC89C52 引脚图以及复位电路、晶振电路如下图1: (4) 驱动电路。驱动电路分为行驱动和列驱动两种。列驱动电路由集成芯片74HC595组成。该集成芯片包含一个8 位的移位寄存器和8 位输出锁存器, 移位寄存器能实现串行输人并行输出, 且与输出锁存器的控制是分离的。从而可以在显示本行各列数据的同时传送下一行的列数据, 达到重叠处理的目的。 行驱动电路的设计类似于双向D触发器功能。由单片机P0口高4位的信号进入4/16线译码器译码, 生成16条行选通信号, 再经过三极管8550驱动到对应的行线上。 3 系统软件设计 根据分层式的软件设计思路, 可把显示屏的软件系统分成底层和上层两大层。底层是第一层的驱动显示程序;上层是第二层的系统应用程序。底层程序负责向LED屏传送特定组合的显示数据, 并产生行扫描信号和其他控制信号。LED显示屏的扫描显示工作由显示子程序实现, 初始化功能由相应的初始化程序实现, 显示效果则由主程序调用子程序来实现。 4 结语 随着嵌入式控制技术的日益发展, LED汉字点阵显示技术为警示装备提供了更广阔的思路和前景。现已将X光室所有显示屏全部更换, 改进后的警示屏外形美观、动态循环显示、字体明亮清晰、视觉警示效果明显, 且维修耗时短, 保证了重要场所的安全, 极大的避免了X光室的辐射隐患。 摘要：本文应用STC89C52单片机快速实现LED点阵汉字显示, 利用LED点阵技术和汉字编码, 从原理图设计到电路板开发, 基于单片机和译码器等元器件, 运用C语言设计LED汉字显示程序和单片机引脚控制程序。该设计方法可操作性强、电路易设计, 方便快捷的实现了LED动态汉字显示。 关键词：STC89C52单片机,LED点阵,汉字动态显示,警示装置 参考文献 [1]石东海.单片机数据通信技术从入门到精通[J].西安电子科技大学出版社, 2002. [2]王标, 周新志.嵌入式系统中NAND FLASH写平衡的研究[M].微计算机信息, 2008, 24 (5-2) :8-9. [3]Steven F.Barrett, Daniel J.Pack.Embedded System[M].北京:电子工业出版社, 2006. 1 显示器原理 1.1 CRT显示器 CRT显示器,即阴极射线管显示器,其成像的原理是利用显像管内部的电子枪阴极发出的电子束,经控制、聚焦和加速后变成细小的电子流,再经过偏转线圈的作用向正确目标飞去,穿过荫罩的金属板或金属栅栏,轰击到显示器内层玻璃涂满了无数红、绿、蓝三原色荧光粉的屏幕上,在电子束的轰击下,这些荧光粉会发光,而这些荧光就形成我们所看到的图像画面了。这些红、绿、蓝三原色以不同的比例加以混合,就会产生各种色彩。 1.2 LCD显示器 LCD(Liquid Crystal Display,液晶显示器)使用了目前最新的全彩显示技术,成像原理简单易懂。整个液晶显示技术的核心是让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。就技术方面而言,液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材,称为“Substrates”,中间夹着一层液晶。当光束通过这层液晶时,液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状,因而阻隔或使光束顺利通过。液晶显示器具有图像清晰精确、平面显示、体积小、重量轻、能耗低、工作电压低等优点。随着医院数字化的发展,医疗成像显示器将急剧增长,LCD显示器将被广泛使用。 2 CRT显示器与LCD显示器性能对比 2.1 亮度和对比度 亮度的测量单位为cd/m2(每平方米烛光),也叫NIT流明。亮度就是显示器上显示图像有多么明亮,显示越明亮图像中的能够产生的动态范围就越大,使人们在图像中分辨更多的色调,这种动态范围必须提供全8 bit灰阶图像(即256不同色调)。显示器亮度与肉眼敏感度的关系,当亮度在500cd/m2时,肉眼敏感度为700,当亮度在800 cd/m2时,肉眼敏感度为777(最大),理想亮度在400~500 cd/m2,所以选择亮度≥700cd/m2就可以了。 一般的CRT显像管显示器的亮度在100~300cd/m2,LCD液晶显示器的亮度在600~1500 cd/m2。在DR、CR等只需黑白两色显示器上,LCD液晶显示器比CRT显像管显示器有着较大的优势。然而,彩色显示器的亮度比黑白显示器要低的多,一般在120~250 cd/m2,这时两种显示器就相差无几了。 对比度也叫动态范围,对比度率是描述显示器能显示黑与白之间的差别,表达显示器最亮值和最暗值之比。彩色显示器不做过多要求,黑白显示器要求来表达灰阶影像的黑白之间的程度。临床使用显示器的对比度范围在600:1~1000:1。高性能显示器对比度率高达1000:1,能够显示所有色调需要大的对比度率,一般选择对比度≥600较好。 目前CRT显示器的对比度都能达到1000:1,液晶显示器的对比度也能达到1000:1以上,可能在更高的对比度上不及CRT,但这个数值已足够满足临床使用要求。 2.2 分辨率 用低分辨率显示器显示高分辨率影像时,影像会严重失真。显示器的分辨率与图像本身的分辨率有很密切的关系,一般影像的分辨率如下:DSA、数字胃肠:1024×1024;MRI:512×512;CT:1024×1024或512×512;CR/DR:500万像素以上。 用于临床医疗的显示器目前主要有1MP、2MP、3MP、5MP四种: 1MP:1024×1280(竖屏)/1280/1024(横屏),称为100万像素,常用横屏显示,多适用于CT、MRI、数字胃肠机。 2MP:1200×1600(竖屏)/1600×1200(横屏),称为200万像素,简称1K,常用竖屏显示,多适用于CR、DSA、数字胃肠机,PACS阅片工作站。 3MP:1536×2048(竖屏)/2048×1536(横屏),称为300万像素,简称1.5 K,常用竖屏显示,多适用于CCD-DR、PACS诊断工作站。 5MP:2048×2560(竖屏)/2560×2048(横屏),称为500万像素,简称2 K,常用竖屏显示,多适用于平板DR、乳腺机、PACS诊断工作站。 目前,有不少彩色液晶显示器达到了2MP和3MP的标准。某些单色液晶显示器达到了5MP的标准。他们完全有能力代替CRT显像管显示器。但LCD的最大分辨率就是它的真实分辨率,也就是最佳分辨率。一旦所设定的分辨率小于真实分辨率,图像很容易发生扭曲,所以会对显示效果造成一定影响。 这一特性与LCD的成像原理有关:液晶本身是不发光的,它是利用电场控制液晶转动,来改变光的行进方向,如此一来,不同的电场大小,就会形成不同灰阶亮度。再把RGB三种颜色,分成独立的三个点,各自拥有不同的灰阶变化,然后把邻近的三个RGB显示的点,当作一个显示的基本单位,也就是像素。那这一个像素,就可以拥有不同的色彩变化了。然后对于一个需要分辨率为1024×768的显示画面,我们只要让这个平面显示器的组成有1024×768个像素,便可以正确的显示这一个画面。 这也造成LCD的真实分辨率就是最佳分辨率,如果用于显示小于最佳分辨率的图像(如:800×600)时,将有两种显示方式。一种是居中显示,只在LCD中间的800×600个点显示图像,而其他点不显示,给我们的感觉是画面大大缩小了;另一种是扩展显示,用1024×768来显示800×600的分辨率,这样图像很容易发生扭曲,所以会对显示效果造成一定影响。 所以相比CRT显示器分辨率的可调性,LCD显示器使用时只能根据需要配套使用。 2.3 响应时间 响应时间指的是显示器对于输入信号的反应速度,也就是由暗转亮或由亮转暗的反应时间,通常是以毫秒(ms)为单位。要说清这一点我们还要从人眼对动态图像的感知谈起。人眼存在“视觉残留”的现象,高速运动的画面在人脑中会形成短暂的印象。动画片、电影等一直到现在最新的游戏正是应用了视觉残留的原理,让一系列渐变的图像在人眼前快速连续显示,便形成动态的影像。人能够接受的画面显示速度一般为每秒24张,这也是电影每秒24帧(大约42ms)播放速度的由来,如果显示速度低于这一标准,人就会明显感到画面的停顿和不适。 显示器的响应时间主要影响动态影像,对于静止的CR/DR影像并无多大影响。由于人眼的“视觉暂留”现象,响应时间过长会导致动态影像的拖尾现象,不适合动态影像的实时播放。所以,在选购DSA和数字胃肠等显示器时,就要首选响应时间20ms以下的显示器。 LCD液晶显示器在响应时间上远远不如CRT显像管显示器,而且不同品牌不同型号的差别也不小,从50ms~5ms都有。但一般作为手术用(微创手术,内窥镜手术,介入治疗等)显示器,它的响应时间在8ms-5ms。而CRT显示器的响应时间在1ms以内,可以说几乎没有响应时间。虽然LCD在响应时间上与CRT有一定的差距,但5ms的响应时间已经能够满足临床的使用需求。 2.4 视角和闪烁(刷屏率) 一般而言,LCD显示器的可视角度都是左右对称的,但上下就不一定了,而且常常是上下角度小于左右角度。现在市面上的液晶显示器可视偏转角度一般在170˚左右,对于个人使用来说是够了,但如果几个人同时观看,失真的问题就显现出来了。而CRT显示器的可视角度从各个方向上来说都几乎是180˚,不会出现失真问题。 CRT显示器是靠电子束重复撞击到荧光粉来达到发光的,这样会导致亮度周期性闪烁。即使通过最新的标准的显示器工作在或者更高的刷新率下,也不过是只能让眼睛在短期使用不觉得闪烁而已。实际上仍然是闪烁的,长时间使用后照样让人感到不适,这个现象的根源是由于的工作原理导致的,就是说显示器的闪烁现象是很难避免的。 液晶显示器的液晶本身不发光,它属于背光型显示器件。液晶显示器是靠屏幕上均匀排列的细小的液晶颗粒通过“阻断”或“通过”光线来达到还原画面的目的,也就是说,液晶显示器是“永远”在发光的。通电后,背光灯点亮,如果屏幕上的液晶像素全部“打开”,则背光毫无遮拦地进入人眼,此时屏幕一片全白。显示图像时,通过对显示信号的转换,计算出各像素的通断状态后,直接把信号驱动具体像素,控制该液晶像素对光线的“通”“断”,就可以在屏幕上生成图像。此时,屏幕上的图像就象是广告灯箱那样,灯箱里的灯管发出的光透过有图案的薄膜进入人眼,使人眼看到图像是非常稳定而不会闪烁的!液晶显示独特的显示原理决定了其屏幕上各个像素发光均匀,因此不会出现传统的CRT显示器固有的会聚以及聚焦不良的弊病,所以在刷屏率上液晶显示器有着先天的优势。 2.5 几何失真 几何失真会引起原始图像几何部分的偏差,实际后果是使得图像特征的相对尺寸和形状受到了一定的影响。CRT显示器通常的失真有:线性改变(其形式为针垫,桶形和倾斜失真);形成角度和不合适的屏幕宽高比;非线性。有些几何失真也可能是显示控制器(显卡)的不恰当设置,或是显示器与显卡之间的相比不匹配造成的。另外,磁场也能造成CRT显示器的几何失真,且还能降低黑白CRT显示器的分辨力及彩色CRT显示器的色彩纯度。 相比而言,LCD显示器由于其纯平面设计,使其避免了线性失真;显卡与显示器配合问题有人为因素在其中,所以LCD也会产生这个问题;LCD显示器采用的是直接数码寻址的显示方式,它能够将显卡输出的视频信号经过AD转换之后,根据信号电平中的“地址”信号,直接将视频信号一一对应的在屏幕上的液晶像素上显示出来,所以磁场也不会对LCD显示器造成影响。 2.6 其他方面 (1)LCD在色彩方面比不上CRT。CRT可显示的色彩跟电视机一样,都是无限的,而LCD可显示1600万~10.7亿种颜色。显示颜色越多则颜色过度越顺畅,但由于一般人的眼睛只能分辨120多种颜色,如果在不同颜色的相互补充、相互衬托之下,有经验的人可分辨13000多种颜色。所以LCD与CRT的差距人眼是不易区分的,对诊断的影响也不大。 (2)当CRT的显像管寿命完结时,更换新显像管的成本差不多等同整台显示器,而LCD在亮度下降到不满足诊断需要时只需更换光源,除零件成本较低外,更换过程亦很简单。 (3)有些医院空间是十分有限,LCD的厚度很薄,可以比CRT节省许多空间,可放在桌上、工作站上或挂在墙上;另外LCD远较CRT轻便,用户可根据需要移动位置。 (4)LCD显示屏为完全平面,比CRT的弧面显示屏更符合传统读片的习惯。 (5)LCD的用电量和散热量远低于CRT,LCD没有像CRT发出的电磁波辐射,避免对人体造成不良影响,符合环保原则。 3 总结 综上所述: (1)LCD显示器与CRT显示器相比,在以下方面的优势和特点明显,如表1。 LCD的亮度大大高于CRT,有利于灰阶的显示;LCD具有稳定的亮度控制功能,平均使用寿命比CRT长;LCD纯平面设计,使图像无几何失真;LCD通过“通”“断”光线来达到还原图像的目的,使图像稳定不会闪烁。 (2)LCD显示器与CRT显示器相比,在色彩、响应时间和对比度方面的参数还有一定的差距。但由于新技术新产品的不断问世,使得这些差距相对于人眼的敏感度来论,可以忽略不计。 (3)由于LCD是通过液晶像素实现显示的,而液晶像素的数量和位置都是固定不变的。所以液晶显示器只有在标准分辨率下,才能达到最佳效果。而在非标准分辨率下则是由LCD内的IC通过插值算法计算而成,因此画面会变得模糊不清。所以,我们在使用和购买LCD显示器时应考虑图像分辨率与显示器分辨率相匹配。 (4)随着科学技术的发展,LCD显示器将逐渐扩大在各个领域的使用,并最终取代CRT显示器的趋势不可阻挡。 参考文献 [1]马建涛肖英刘永伟.CRT与LCD显示器的性能分析.信息科技2007年第19期 [2]冯黎建.浅谈医用显示器与普通显示器的区别.医疗装备2007年第7期 [3]崔现成陈为军张林医郝永付孝根张宝华.探讨数字化放射科医用显示器的选择、使用和维护.医疗装备2006年第8期 关键词：数据,图像,函数,模糊聚类 数据图像化就是通过计算机技术巧妙地将枯燥的文字信息通过图像来呈现, 直观地将数据形像化地表达。这一技术在日常经济社会活动中已经被广泛地采用, 也越来越显示其直观、生动、形像的优点。本文试就数据图像化处理技术进行分析。 1 关键问题和解决方案 数据图像化的前提是获取足够多的数据, 数据形式是多样的, 包括数字、文字、图像、声音等。数据图像化就是要数据还原成对应坐标, 从而实现数据的可视化。主要解决方案利用一些非商业性质公开获取的用户兴趣数据作为初始数据, 读取搜集的用户兴趣信息数据, 找出某两列可以绘制成坐标的字段。 2 模块设计描述 方法一:void CKuan2View::On File Open () ;函数的功能是读取采集的用户感兴趣的数据, 先将窗体中显示坐标点的坐标轴画出来。 因为采集的用户兴趣数据的横坐标的取值范围在[20-130] 之间, 那么设置坐标轴的X坐标的起始位置是20, X轴的步长为10。纵坐标取值范围在[50-140] 之间, 设置Y轴坐标的起点为50, Y轴的步长也是10。设置C++中用户绘制窗体应用程序的画刷。 声明窗体CDC*p DC=Get DC () ;创建画刷, 并为画刷设置线条属性和线条的颜色CPen Pen (PS_DASH, 3, RGB (250, 0, 0) ) ;将创建的这个笔刷交给CPen *p Pen= p DC->Select Object (&Pen) ;如代码1所示。创建完画刷之后, 将读取的用户信息数据读取到内存单元中。 代码1 创建绘刷工具 进行方法二之前, 先将绘制的用户坐标系和坐标系上面的分割线绘制出来, 首先我们要在MFC的桌面端窗口中绘制一个方法一中说明的坐标系属性。X轴的坐标的起点为20, 步长为10, Y轴的坐标起始坐标为50, 增长的步长为10。设置坐标系、坐标点的代码如代码2 所示。 代码2打开目标文件的操作 方法二:void CKuan2View::OnD raw (CDC*p DC) , 该函数的功能建立坐标系、读取用户兴趣数据, 并且把用户兴趣数据转成坐标点呈现在坐标系中。FILE*fp=fopen ("c:\3.txt", "r") ;打开所要读取的用户兴趣数据。文件3.txt中存储采集的用户兴趣数据。循环读取文件3.txt中的数据存入声明的数组中pt Array, 其中ptA rray数据的数据结构是POINT类型的。将读取的用户兴趣数据的经度赋值给POINT的x坐标, 纬度赋值给POINT的y坐标。如代码3所示。这边要将3.txt文件中的所有数据读取出来, 并且用黑色的点在坐标系中显示出来, 即数据的可视化。 代码3建立可视化坐标系读取数据 3 功能实现说明 分析搜集到的用户兴趣数据, 循环读取出其中代表用户兴趣数据的经度、纬度, 将读取的经度和纬度的坐标赋值给声明的POINT数组中。其中经度坐标赋值给POINT类型数据变量的横坐标, 纬度坐标赋值给声明的POINT类型变量的纵坐标。在将这些点绘制出来之前首先需要创建这样的画刷, 设置画刷的一些相关属性, 包括画刷的颜色, 画刷的线条的类型等。 画刷创建并赋值属性之后, 需要将窗口界面的中用于显示这些数据的坐标系先画出来, 还要将坐标的标点和坐标的水平分割线表示出来。在画刷画完坐标系和坐标点后, 将数组中读取的用户感兴趣数据显示绘制在创建完的坐标系中, 系统界面如图1所示。 4 绘制多边形区域并保存区域内数据 如何记录绘制的多边形区域, 并将绘制的多边形区域中的用户兴趣数据保存起来?解决方案主要是在程序中实现了这样的功能, 在窗体的右上方事先设置多边形区域选择, 在保存多边形区域中选中数据的时候, 主要用到的算法是线性扫描算法。该模块设计中也包含两大主要功能, 首先是在利用鼠标手动选取多边形区域在窗体中显示。在窗体显示完之后可以对窗体中的多边形区域里面的数据进行遍历保存数据并输入到文本文件。系统界面如图2所示。同时监听鼠标的点击事件, 程序对用户的鼠标事件做出响应, 如代码4 所示。 代码4记录鼠标扫描轨迹 当确定多边形区域之后, 点击开始确定多边形内用户兴趣数据前, 首先介绍下扫描线算法的含义, 扫描线算法适用于图形的计算, 将多边形区域内的数据作为第一次模糊聚类的依据。扫描线算法的步骤分析: (1) 计算扫描线与多边形的交点; (2) 对第1步得到的交点按照其x值从小到大进行排序; (3) 循环遍历将多边形区域内的点找出来; (4) 能否实现多边形扫描?如果能就结束算法, 如果不能就变更扫描线, 然后转到第1步继续处理。第1步是决定算法能否完成的关键, 需要用尽可能少的计算量求出交点, 还要考虑到交点是线段端点的例外情况。 参考文献 [1]杨向天, 邬斌, 张君, 殷郊, 靳畅.六度分割理论下网络SNS模式发展对策研究[J].新西部 (理论版) , 2013 (05) :42-43. 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