GE PAC动态扫描程序在点阵显示系统中的应用*

周 敏，刘 彬

（太原工业学院自动化系，山西太原 030008）

0 引言

LED电子显示屏是随着计算机及机关的微电子、光电子技术的迅猛发展而形成的一种新型信息显示媒体。它利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成的可变面积的显示屏幕，以可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、性能价格比高、使用成本低等特点，在短短十数年中，迅速成长为平板显示的主流产品，在信息显示领域得到了广泛的应用[1]。

可编程控制器在控制自动化领域里也以其高可靠性及驱动设备简便实用得到了广泛应用，在这里设计了一个GE PAC为控制器的点阵显示系统[2]。

1 PAC驱动点阵显示屏的硬件设计

LED点阵显示屏由4个8×8的LED点阵块组成，形成16×16的矩形点阵。使用PAC的32个输出点，即%Q00001～%Q00016分别控制16行，%Q00017～%Q00032分别控制16列。当行与列均有输出时，相应的点被点亮，如，当%Q00001为ON，%Q00017也为ON时，其对应第一行第一列的发光二极管LED1亮，PAC与点阵显示屏的接线原理图如图1所示。

图1 PAC与点阵的接线原理图

2 LED点阵扫描周期确定及动态扫描设计

2.1 LED点阵扫描周期确定

点阵LED一般采用扫描式显示[3]，实际运用分为三种方式：（1）点扫描；（2）行扫描；（3）列扫描。若使用第一种方式，其扫描频率必须大于16×64=1 024 Hz，周期小于1 ms即可。若使用第二和第三种方式，则频率必须大于16×8=128 Hz，周期小于7.8 ms即可符合视觉暂留要求。

2.2 动态扫描设计

PAC与PLC一样，其工作方式为扫描方式，其扫描周期一般最小可达1 ms，因此本系统采用行扫描显示方式对点阵进行编程。

（1）PAC的工作及流程如图2所示。

图2 PAC工作流程

（2）PAC编程思路[4]

①采用动态显示方式，首先在第一个扫描周期利用DATA-INIT-WORD指令将所要显示的字符编码输入。如显示“GEPAC”字样（如图3所示），则需在PAC程序中将字符编码在第一个扫描周期时输入编码，编码可采用16进制数表示，如表1所示，此编码从第一位起，亮点为1，不亮为0，每16位为一个字，按字录入，可采用2进制、10进制或16进制数录入，本设计程序中采用16进制数进行录入，并存于%R00001-%R00048中。

图3 “GEPAC”字符点阵显示示例

表1 “GEPAC”字符16进制编码

②用FOR循环指令实现：每隔半秒钟，将下一帧数据导入显示区，显示下一帧（动态显示，左移一位），程序段如图4所示。

图4 采用FOR循环指令将下一帧数据导入显示区程序段

③用循环移位ROL指令和转鼓指令实现：每隔一个扫描周期将显示区的字符编码输出，显示下一行。实现下一行扫描。

图5 转鼓指令格式

3 GE PAC中使用转鼓指令（DRUM）实现字符编码

（1）DRUM指令格式及其说明

如图5所示，DRUM功能块像机械转鼓排序一样。转鼓排序器在一组预存的“样本组”（??，最长为128个字）之间移步，将样本按顺序编号（也称为“步”），选择编号（或“步”）所对应的值并复制到一组16位离散的输出Q对应的基准地址。

控制块地址address（????）输入是DRUM的参数块的“起始步”也称“激活步”，DRUM功能块第一次被激活时，自动将“激活步”对应的样本值输出，并在每次S从OFF到ON跳变时，转鼓排序器移动一步，并将“步”值写入address中，称作“活动步”。

DRUM功能块一旦被激活并持续接收能流时，总是复制“活动步”——address中内容所对应的样本位置中的值至Q。

在第一次扫描时，初始化“激活步”。

转鼓排序器控制块包含操作转鼓排序器的必要信息，其中首地址address中存放为活动步位置，指定样本组里复制进输出存储单元的元素位置，address+1中存放预设步位置，指定当复位信号R时ON时，复制进活动步输出的一个样本组元素位置。

（2）转鼓指令中各操作数功能说明

S：当功能块接收到能流，且S从OFF到ON跳变时，转鼓排序器移动一步。当R激活，功能块S无效。

R：当DRUM和R都接收到能流，DRUM复制控制块address+1中的“预设步”到控制块的“活动步”地址address里。

PTN：样本字组的起始地址。

DT：暂停时间，若使用DT操作数，若使用，则必须使用DTO（停顿超时，当前步的暂停时间一到，DTO被置位。）操作数，反之亦然。DT操作数是存储器的字长的起始地址。这里的长度就是步数。每个DT字对应一个PTN字。每个字的值表示对应转鼓排序器对应步的停留时间，单位是0.1秒。给定步的停留时间一到，DTO位置位。如果暂停时间固定，转鼓排序器要等停留时间到才能进入下一步。程序软件不能自动生成字组，若使用，必须给DT提供足够的内存空间。

Q：存储器中一个字，对应当前活动步的PTN元素。

（3）转鼓指令程序实现，如图6所示。

程序中：

（1）%R00420-%R00424中分别存入16、1、0、0、0，表示DRUM的“激活步”为16，“预设步”为1，程序中当Q16为ON时，转回复位至第1步，重新从第一行进行扫描。

图6 移位指令和转鼓指令实现每两个扫描周期一次行扫描

（2）FOR循环指令中，采用间接寻址方式（@R00100）将下一帧字符编码传送至显示区，用自加3指令将字符编码分割为每次显示16位。

4 结束语

转鼓指令DRUM是GE PAC中特有的一个指令功能块。论文使用DRUM指令，与其他指令配合，实现了LED点阵的动态显示，编程方法新颖，思路巧妙，程序通用，只需要一次性输入所要显示的字符编码，即可在LED显示屏上进行动态显示，而且不论显示多少字符，均不影响显示速度和扫描频率。其不足之处在于目前还没有各种字符的标准编码，需要人工编码。

［1］闻世玉.有关LED电子显示屏的探讨［J］.金田，2013（02）：322，343.

［2］吉顺平，孙承志，路明.“可编程控制器及应用”创新教学方法研究［J］.电气电子教学学报，2008，30（4）：10-12.

［3］周杰英，陈晓帆，王涛，等.点阵LED多功能动态显示实验系统设计［J］.实验室研究与探索，2010，29（9）：36-40.

［4］董海兵.基于PLC和显示控制屏的信息轮巡的显示方法设计［J］.制造业自动化，2008，30（1）：83-87.

［5］郁汉琪，王华.可编程自动化控制器（PAC）技术及应用——基础篇［M］.北京：机械工业出版社，2010.