数字显示板制造技术

本发明专利技术公开了一种数字显示板，属于伺服系统运动控制技术，特别是对伺服系统动态测试显示技术。本数字控制电路采用了通用单片机与专用数码管控制电路两部分设计的方案。专用数码控制芯片与每组发光二极管制作在同一块显示电路板上，通用单片机制作在一块控制板上；控制电路板通过数据通讯线与显示电路板联接。本发明专利技术采用了工业控制中通用的串口进行显示数据的传输，保证了数据的可靠，降低了成本；在数据格式的定义上采用了有针对性的压缩方式。显示模块的设计是在可扩展性的前提下完成的，通过多路复用串行通讯，大大降低了数据传输的时间，更有利于实时系统的工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及伺服系统运动控制技术，特别涉及对伺服系统动态测试显示技术。
技术介绍
数字显示技术与应用主要分为以下几种一种是以发光二极管为基础的显示模块，另一种是以液晶为基础的显示模块；而显示模块又分为固定字符显示与点阵字符显示，固定字符显示如常见的用于显示数字的八段数码管，点阵字符显示就是由阵列组成的微小发光器件部分发光来显示字符。对于发光二极管，简称LED，具有发光亮度高，结构简单，成本低的特点；而液晶显示模块，优点是低能耗，显示效果良好，但不足是可靠性不高，亮度不高，而且成本高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种数字显示板，采用LED数码管显示，拥有较好的显示效果，占用计算机资源少，并且成本低。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种数字显示板，包括控制电路和显示电路，控制电路和显示电路分别与电源模块相连，所述控制电路包括单片机，所述显示电路包括至少一个显示模块；所述单片机的RST管脚接有复位电路；所述单片机的RXD和TXD管脚分别通过连接器与计算机相连，用于发送和接收数据；所述单片机的PORT2端口中至少一个管脚上连接有显示模块；所述单片机的LOAD管脚与所述显示模块相连，用于由单片机向显示电路发送LOAD指令；所述单片机的CLK管脚接所述显示模块，用于传送单片机产生的时钟信号，控制显示电路的指令周期；所述显示模块包括数码管控制芯片，所述数码管控制芯片的DIN管脚与所述单片机的PORT2端口中的一个管脚相连，用于从单片机接收数据；所述数码管控制芯片的LOAD管脚与所述单片机的LOAD管却相连；所述数码管控制芯片的CLK管脚与所述单片机的CLK管脚相连。所述数码管控制芯片上还包括DOUT管脚，所述DOUT管脚连接另一个数码管控制芯片的DIN管脚，用于将数据传送给所述另一个数码管控制芯片。所述复位电路包括串接在电源与地线之间的复位按键和复位电阻，所述复位电阻两端并接有电容，所述复位按键和复位电阻之间的连线接所述单片机的RST管脚。所述的数码管控制芯片的GND管脚接地，所述数码管控制芯片的V+管脚接电源，所述数码管控制芯片的ISET管脚串接电阻后接地。所述电源模块包括一个滤波电路，所述滤波电路由两个电容和一个电解电容并接后一端接电源一端接地构成，其中所述电解电容的正极接电源。所述单片机采用ATMEL AT89S51单片机，所述数码管控制芯片采用MAX7219型数码管控制芯片。本专利技术所产生的有益效果是采用了工业控制中通用的串口进行显示数据的传输，保证了数据的可靠，降低了成本；在数据格式的定义上采用了有针对性的压缩方式。显示模块的设计是在可扩展性的前提下完成的，通过多路复用串行通讯，大大降低了数据传输的时间，更有利于实时系统的工作。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1为本专利技术的数字显示板的一种实施例的总体原理图；图2为本专利技术中控制电路单片机的一种实施例的电路图；图3为本专利技术中显示模块的一种实施例的电路原理图；图4为本专利技术中显示模块的一种实施例的电路图；图5为本专利技术中显示板电路的八段发光数码二极管电路图；图6为本专利技术中复位电路的一种实施例的电路图；图7为本专利技术中滤波电路的一种实施例的电路图；图8为本专利技术的控制电路与显示电路串行数据协议时序图；图9为专利技术的控制板单片机接收上位机指令与数据程序流程图。具体实施例方式由于本数字显示电路应用的计算机在实时性要求严格，所以本专利技术中设计所考虑的一个因素就是占用尽量少的计算机资源。首先，在通讯数据的定义上，本专利技术使用数据压缩，压缩数据由本专利技术中的控制板上的单片机系统解压缩后，发送显示数据；其次，在通讯协议的选择，本专利技术使用串口RS-485协议，加大了数据传输的距离，提高了可靠性。对于数字显示部分，从系统结构上说，系统结构框图如图1，本数字控制电路采用了通用单片机与专用数码管控制电路两部分设计的方案。专用数码控制芯片与每组发光二极管制作在同一块显示电路板上，通用单片机制作在一块控制板上；控制电路板通过数据通讯线与显示电路板联接。数字显示板包括控制电路、显示电路和电源模块，其中，控制电路包括一个单片机，如图2所示，这里的单片机采用的是ATMEL AT89S51单片机，该单片机兼容MCS-51指令，具有4KB Flash，128B RAM，32个I/O通道以及全双工串行通讯接口等等；并且其成本低廉，体积小，可扩展性与可靠性较高。单片机的RST管脚用于单片机系统复位，RXD与TXD管脚用于接收与发送数据，而PORT2端口的8个管脚主要用于与显示板模块进行通讯。LOAD为加载信号管脚，由单片机发出LOAD指令，CLK为时钟信号管脚，发出单片机产生的时钟信号控制显示板电路的指令周期，D0-D6分别为六组显示板电路组的串行数据线，用于单片机向显示板发送串行数据。单片机的串口从计算机串口接收数据，解压缩处理，转换成显示板指令后，通过时针信号线与串行数据线发送数据到各级显示电路板，数据传输完毕后，通过加载信号线发出加载信号，显示电路接收到加载信号后，显示各自显示板所接收到的数据。如图3和图4所示，显示电路的一个显示模块，其核心是数码管控制专用芯片MAX7219，数码管控制专用芯片的DIN管脚定义为显示板串行数据接收端；DOUT定义为显示板串行数据输出端，当有下一级显示电路时，将DOUT接下一级显示电路的DIN即可；LOAD为加载信号接收端，一旦LOAD变为1，显示板将显示所接收到的数据；CLK为信号接收端，信号由控制板产生，每16个CLK周期为一个指令周期，当LOAD变为1，则指令生效，16个CLK中的串行数据线中传输的16位数据将成为显示板指令由MAX7219执行；若LOAD不变为1，则串行数据线中的数据将顺序由DOUT传入下一级显示板的DIN，直到LOAD指令到来。以此基础上的显示板在设计上是一个分级结构，第一级通过输出扩展线来扩展第二级显示电路，但各级使用相同的时钟与加载信号线，第二级的串行数据线用第一级的输出扩展线代替，依次类推；虽然在控制板中将各组显示板组分别传输数据，但由于时钟与加载信号线共用，完全可以达到各组显示板同步显示数据。显示板电路的八段发光数码二极管电路图如图5所示。其中，与单片机的RST管脚相连的复位电路的电路图如图6所示，包括串接在电源与地线之间的复位按键和复位电阻，复位电阻两端并接有电容，复位按键和复位电阻之间的连线接单片机的RST管脚。本专利技术的电源模块采用了直流电源加电容滤波的方式，滤波电路如图7所示，该滤波电路由两个电容和一个电解电容并接后一端接电源一端接地构成，其中电解电容的正极接电源。本专利技术在电路的设计上把时钟与加载信号线采用了各组显示电路并用，而数据传输则采用了单独占用，其数据信号定义与传输协议如图8所示。而且每个显示电路板留有数据输出端口，可使用输出扩展线作为下一级显示电路的串行数据输入，扩展下一级显示电路，用于更大规模显示。本专利技术的数字显示模块采用上下位机(上位机是数据处理计算机，下位机指控制电路中的单片机系统)的通讯与控制方式，数字显示模块的显示部分位于数码管控制电路中，显示电路的控制部分位于下位机固件中，其流程如图9所示；数据传输位于上位机的软件中。权利要求1.一种数字显示板，其特征在于，包括控制电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字显示板，其特征在于，包括控制电路和显示电路，控制电路和显示电路分别与电源模块相连，所述控制电路包括单片机，所述显示电路包括至少一个显示模块；所述单片机的ＲＳＴ管脚接有复位电路；所述单片机的ＲＸＤ和ＴＸＤ管脚分别通过串口线与计算机相连，用于发送和接收数据；所述单片机的ＰＯＲＴ２端口中至少一个管脚上连接有显示模块；所述单片机的ＬＯＡＤ管脚与所述显示模块相连，用于由单片机向显示电路发送ＬＯＡＤ指令；所述单片机的ＣＬＫ管脚接所述显示模块，用于传送单片机产生的时钟信号，控制显示电路的指令周期；所述显示模块包括数码管控制芯片，所述数码管控制芯片的ＤＩＮ管脚与所述单片机的ＰＯＲＴ２端口中的一个管脚相连，用于从单片机接收数据；所述数码管控制芯片的ＬＯＡＤ管脚与所述单片机的ＬＯＡＤ管却相连；所述数码管控制芯片的ＣＬＫ管脚与所述单片机的ＣＬＫ管脚相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴云洁，王卫红，刘正华，师帅，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]