引言
    采用發(fā)光二極管(LED)點陣模塊構(gòu)成的電子顯示屏已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)、生活、公共場所等各個方面。其規(guī)模和復(fù)雜程度各有所異，投入成本也差別很大。按照微處理器工作原理，可將電子顯示屏分為兩大類：同步型和異步型。前者的微處理器就是一臺電腦，顯示屏在電腦支持下工作。其優(yōu)點是規(guī)模大、顯示花樣多，可用于彩色顯示。很顯然，其缺點是成本高、體積大，須專業(yè)人員操作。異步型電子顯示屏的微處理器一般采用單片機(MCU)，顯示內(nèi)容由電腦通過通信方式發(fā)送到單片機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲器，顯示控制完全由單片機完成。異步型電子顯示屏具有結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、顯示刷新簡單、無需專業(yè)人員操作、成本低等優(yōu)點，但對于大規(guī)模、彩色、顯示花樣復(fù)雜的動態(tài)顯示它卻無能為力。
    用于小型公示場所(例如公交車的到站提示等)的電子顯示屏是規(guī)模最小的一種，自然采用異步型系統(tǒng)比較合適。設(shè)計這類電子顯示屏的原則是，在滿足顯示要求的前提下，盡量節(jié)省投入，縮短開發(fā)周期，以降低成本。為此，選擇通用型51系列單片機為核心是明智的選擇。

1 原理概述
    本電子顯示屏的整體硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。本系統(tǒng)采用的是共陰極(AS)的LED點陣模塊，行、列驅(qū)動方法上與一般資料所述不同。由于篇幅限制，本文不作詳細論述。

    由圖1可以看出，本系統(tǒng)的片外數(shù)據(jù)存儲器(RAM)與MCU通過地址鎖存器交換數(shù)據(jù)。小規(guī)模電子顯示屏的顯示內(nèi)容一般在幾十個到幾百個漢字，按一個漢字字模占用32字節(jié)計算，故32 KB的數(shù)據(jù)存儲器可存儲900個漢字。實際上，由于漢字在動態(tài)顯示時(例如左移、上移等)，需要進行數(shù)據(jù)處理，故需在片外數(shù)據(jù)存儲器預(yù)留3 KB左右的空間作為數(shù)據(jù)處理緩沖空間。這是對片外數(shù)據(jù)存儲器的容量要求。
    有時候數(shù)據(jù)處理量是很大的。例如，一屏32個漢字左移，一次需處理32×32=1024個字節(jié)，處理過程有讀也有寫，因此對片外數(shù)據(jù)存儲器的讀／寫速度有嚴格要求。否則，會因為數(shù)據(jù)處理消耗大量時間而造成閃爍。這是對片外數(shù)據(jù)存儲器讀／寫速度的要求。
    電子顯示屏一次顯示的內(nèi)容通常希望重復(fù)顯示幾天、幾個星期甚至幾個月才得以更新。為此，片外RAM中漢字字模數(shù)據(jù)至少要能保存一個更新周期，不能因停電、下班而丟失。因此對片外數(shù)據(jù)存儲器有掉電不丟失數(shù)據(jù)(即“不揮發(fā)”)的要求。

2 存儲器選擇
2．1 數(shù)據(jù)存儲器性能比較
    開發(fā)試驗過程中，關(guān)注過如表1所列的各種可能用于單片機擴展的片外數(shù)據(jù)存儲器芯片。

    表中所列的前3類都有掉電不丟失數(shù)據(jù)功能。第一類為光擦除程序存儲器，不能在線寫入，只能用作只讀存儲器，顯然不適用于本系統(tǒng)。第二類為電擦除程序存儲器，在線寫入數(shù)據(jù)不多時，也可以作為不揮發(fā)數(shù)據(jù)存儲器使用。它是按頁(16字節(jié))寫入，頁之間須有一定延時。由于本系統(tǒng)要求一次連續(xù)寫入的數(shù)據(jù)可能多達1 KB，故寫入速度不能滿足要求。第三類為閃爍(Flash)存儲器，其讀／寫速度應(yīng)該很快，但是在寫入時也是和第二類一樣分塊寫入。一塊為64字節(jié)，塊之間寫入需要一定延時(ms級)，故不能在指定地址連續(xù)大量數(shù)據(jù)，經(jīng)過試驗以后，本系統(tǒng)也摒棄了這類存儲器。表中所列最后兩類都屬于靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲器，讀／寫速度都很快，其引腳完全和單片機愛好者所熟悉的6264(8KB)兼容，只要增加兩條地址線即可。HKl235-7實際上是62256加上保持數(shù)據(jù)的電池組成的模塊。廣告宣傳數(shù)據(jù)可以保持10年不丟失，實際上，我們在以前的課題中使用發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)不能保持這么長時間，而且價格昂貴，是62256的10倍!無論開發(fā)試驗或者產(chǎn)品生產(chǎn)都不宜選擇HK1235-7模塊。
2．2 對62256的評價
    表中所列的62256屬于51系列單片機典型的片外數(shù)據(jù)存儲器，一片62256的容量為32 KB，完全可以滿足小規(guī)模顯示系統(tǒng)的要求。若用戶嫌容量不夠還可以擴展第二片、第三片。62256的讀／寫速度與單片機匹配，可以達到最快。而且，可以對任意指定地址進行單個字節(jié)或者連續(xù)寫入，一次寫入的字節(jié)數(shù)沒有限制。和其他RAM芯片一樣，其缺點是掉電不能保持數(shù)據(jù)。在試驗中，我們另辟蹊徑解決了這一問題。

3 實現(xiàn)方法和效果
3．1 實現(xiàn)62256數(shù)據(jù)不揮發(fā)的方法
    參照HK1235-7模塊的方法，在靠近62256的電路板上增加了一顆專用于保持數(shù)據(jù)的電池，如圖2所示。圖中二極管有兩方面作用：一是在電源停電時，防止鋰電池對其他元件放電，縮短保持數(shù)據(jù)時間；二是在電源對鋰電池充電時，對電源電壓進行鉗位。因為鋰電池最高電壓為4．2 V左右，電源電壓為5 V，二極管正向飽和壓降為0．7 V左右，故可防止鋰電池的過充電。

3．2 調(diào)試中遇到的問題
3．2．1 二極管選型問題
    開始試驗時，選用檢波二極管4148作為鉗位二極管，使用不到一個星期發(fā)現(xiàn)被擊穿短路，無法保持數(shù)據(jù)。后來改用整流二極管1N4007，長期使用，未發(fā)現(xiàn)擊穿問題。可能是在鋰電池充電電流比較大，特別是當鋰電池剛充電時，本身電壓比較低，充電電流最大，故檢波二極管容易損壞。
3．2．2 片外數(shù)據(jù)存儲器讀／寫技巧
    剛開始調(diào)試顯示程序的時候，為了節(jié)省時間，沒有使用串口通信向62256注入漢字編碼(漢字字模)，而是將程序存儲器(ROM)的漢字字模傳送給62256。
    這樣的傳送過程必須有兩個地址指針才能完成，AT89S52正好滿足了這一要求。例如，將ROM中512字節(jié)的字模傳送給62256，程序流程如圖3所示。

    以下為此段子程序?qū)?yīng)的代碼全文。
           
   
    由上述程序清單可以看出，AT89S52并沒有實際獨立的兩個地址指針，而是通過修改特殊功能寄存器OA2H中的數(shù)據(jù)(0或者1)使一個地址指針指向兩個不同的16位地址，就像操作兩個地址指針一樣。
    程序清單中第一條指令對于讀／寫片外數(shù)據(jù)存儲器是必要的。如果不對P2口初始化，可能出現(xiàn)讀／寫錯誤，這一點是經(jīng)過反復(fù)試驗得出的結(jié)論。
3．3 使用效果
    LED電子顯示屏的片外數(shù)據(jù)存儲器的擴展方案經(jīng)調(diào)試后試運行半年，工作正常。讀／寫速度完全和MCU匹配，數(shù)據(jù)保持時間為2天到1星期(視鋰電池充電容量而定)。這一數(shù)據(jù)保持周期完全能滿足實際使用需要。

4 結(jié)論
    ①用于LED電子顯示屏的片外數(shù)據(jù)存儲器的芯片不但要滿足存儲容量要求，更加重要的是要滿足讀／寫速度要求，還要能在一定周期內(nèi)保持數(shù)據(jù)不丟失。
    ②試驗證明，采用62256加保持數(shù)據(jù)電池是最佳方案。此方案已經(jīng)試運行半年，完全符合使用要求，其成本也是最低的。