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單片機系統(tǒng)中的漢字顯示
摘要：需要顯示的漢字較多時，單片機系統(tǒng)中的漢字編碼非常繁瑣。本文介紹一種直接利用PC機的漢字內(nèi)碼作為單片機系統(tǒng)的漢字編碼，以簡化系統(tǒng)的設(shè)計。關(guān)鍵詞：單片機 液晶顯示器 29F040 漢字顯示
引言
在現(xiàn)代工業(yè)控制和一些智能化儀器儀表中，越來越多的場所需要用點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陣（如16×16點陣），將點陣文件存入ROM，形成新的漢字編碼；而在使用時剛需要先根據(jù)新的漢字編碼組成語句，再由MCU根據(jù)新編碼提取相應(yīng)的點陣進行漢字顯示。在這種顯示方式中，如果使用的流字數(shù)量較大或語句較多時，利用漢字的新編碼組成語句將是一件十分繁瑣而枯燥的工作。針對這種情況，本文提出了一種十分簡單的方式——直接利用PC機的漢字內(nèi)碼作為單片機系統(tǒng)的編碼。下面以8031單片機系統(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點陣圖形液晶顯示器。該顯示器1行為240點，能容納16×16點陣的漢字15個，總列數(shù)為128點，能顯示8行漢字。為了使用MCU操作可使用1片512KB的存儲器（如本系統(tǒng)中的29F040）用來存儲全部的國標16×16點陣漢遼、8×16的ASCII碼點陣數(shù)據(jù)以及漢字語句編碼數(shù)據(jù)。為了降低成本和減小體積，對于速度要求不是很高的場合也可采用大容量的串行數(shù)據(jù)存儲器，如AT45DB041B。具體的硬件控制電路如圖1所示（與漢字顯示無關(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，每頁32KB，占單片機系統(tǒng)數(shù)據(jù)空間的8000H～0FFFFH（剩余32KB為單片機系統(tǒng)的其他存儲器和外設(shè)）。頁碼由單片機的P1.0～P1.3選擇。液晶顯示器的地址為7FF8H～7FF9H。
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二、漢字顯示原理及軟件設(shè)計
UCDOS軟件中的文件HZK16和文件ASC16分別為16×16的國標漢字點陣文件和8×16的ASCII碼點陣文件，以二進制格式存儲。在文件HZK16中，按漢字區(qū)位碼從小到大依次存有國標區(qū)位碼表中的所有漢字，每個漢字占用32個字節(jié)，每個區(qū)為94個漢字。在文件ASC16中按ASCII碼從小到大依次存有8×16的ASCII碼點陣，每個ASCII碼占用16個字節(jié)。
在PC機的文本文件中，漢字是以機內(nèi)碼的形式存儲的，每個漢字占用兩個字節(jié)：第一個字節(jié)為區(qū)碼，為了與ASCII碼區(qū)別，范圍從十六進制的0A1H開始（小于80H的為ASCII碼字符），對應(yīng)區(qū)位碼中區(qū)碼的第一區(qū)；第二個字節(jié)為位碼，范圍也是從0A1H開始，對應(yīng)某區(qū)中的第一個位碼。這樣，將漢字機內(nèi)碼減去0A0AH就得該漢字的區(qū)位碼。
例如漢字“房”的機內(nèi)碼為十六進制的“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)換為十進制得漢字“房”的區(qū)位碼為“2331”，即“房”的點陣位于第23區(qū)的第31個字的位置，相當于在文件HZK16中的位置為第32×[(23-1) ×94+(31-1)]=67136B以后的32個字節(jié)為“房”的顯示點陣。
在本單片機系統(tǒng)中，起始地址的高4位為頁號，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個字節(jié)送LCD的相應(yīng)位置，就能實現(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中不存在機內(nèi)碼的問題，其顯示點陣直接按ASCII碼從小到大依次排列，只是每個ASCII碼在文本文件中只占1個字節(jié)且小于80H，而且ASCII碼為8×16點陣，所以在ASCII16文件中，每個ASCII碼的點陣也只占16個字節(jié)。
首先提取16×16的國標漢字點陣和8×16的ASCII碼點陣（如UCDOS軟件中的HZK16和ASC16）并將其直接寫入29F040。其中HZK16（共256KB）點0～7頁。為了便于編程，ASC16雖然只有4KB，也單獨占用第8頁。其余剩下的空間用來存儲漢字語句的編碼。
由于240×128點陣的LED顯示器每個只能顯示15個漢字（16×16點陣漢字），即30個字節(jié)。所以可將需要顯示的語句按30個字節(jié)為1行進行編寫，不足30個字符的則補空格。在PC機上進行錄入時，每行30個字符再加上回車鍵和換行符，實占32個字符。所錄入的語句以純文本形式存盤，再將該文本文件以二進制的形式寫入29F040的第9頁。那么，以后根據(jù)需要顯示的語句行號便可以進行正確的顯示。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個字符。
根據(jù)以上原則，顯示1行漢字的具體程序框圖如圖2所示。
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為方便讀者，將已經(jīng)在實際應(yīng)用中中通過的匯編子程序列出如下（關(guān)于LCD控制器T6963的用戶法請見參考文獻1）。
LCDCOM EQU 7FF9H
LCDDAT EQU 7FF8H
；顯示1行漢字子程序
；漢字語句位置編號DPTR；行號：R6 PRHZ：MOV 24H，DPH
MOV 25H,DPL
PUSH DPH
PUSH DPL
MOV A，DPH ；計算頁號
RR A
RR A
ADD A，#9；從第9區(qū)開始存放每行字符的機內(nèi)碼
ORL A，#0F0H
MOV P1，A
LCALL RL245 ；行號乘以32（每行32個字符）
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個字符至0E0H內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器
PRHZ3：MOVX A，@DPTR
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）
MOV R5，#0 ；當前列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 ；是漢字則將機內(nèi)碼送24H25H
INC R0
MOV 25H，@R0
INC R0
MOV A，25H
CLR C
SUBB A，#0A1H ；機內(nèi)碼轉(zhuǎn)換為二進制的區(qū)碼和位碼
MOV 25H，A
MOV A，24H
CLR C
SUBB A，#0A1H
LCALLDPONHZ ；顯示1個漢字
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
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個漢字
MOV B，#94 ；每區(qū)94個漢字
MUL AB
ADD A，25H
MOV 25H，A
CLR A
ADDC A，B
MOV 24H，A
RR A ；獲得32KB為1頁的頁號
RR A
ORL A，#0F0H
MOV P1，A ；頁號送P1口
LCALL RL245 ；漢字序號乘以32
SETB 24H，7 ；因為存儲器位于單片機系統(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)用實例，調(diào)用以上程序時請讓寄存器組位于第2區(qū)，即R0對應(yīng)10H。
三、應(yīng)用實例
我們應(yīng)用本文介紹的方法成功地進行了某醫(yī)療儀器的設(shè)計。該設(shè)計要求具有完整的中、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展和處方修改留有余地。目前儀器中用到的漢字約1200個，語句行為1300行左右，而且用戶認為利用工控PC機設(shè)計成本過高，要求盡可能地降低成本。顯然，對于該系統(tǒng)利用傳統(tǒng)的漢字處理方式進行設(shè)計雖然能節(jié)省一定的存儲空間，但龐大的漢字和語句重新編碼工作卻讓人望而生畏，而且當處方修改須要用到新的漢字時相當麻煩。我們利用8031單片機系統(tǒng)和本文介紹的方法進行設(shè)計，整個硬件電路和底層程序設(shè)計只用了1周的時間，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，所以對于功能的擴展和處方的修改十分方便。
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