计算机汉字显示原理(点阵字)

中文点阵字库的使用方法安富莱电子 armfly2010-01-03在嵌入式设备LCD上显示的汉字大多数都属于点阵汉字。

常用的点阵字库来自UCDOS。

大家可以去网上下载一个UCDOS的完全安装版本，里面可以找到很多点阵字库文件。

下面几个字库文件是常用的：HZK12 ： 12点阵汉字库（宽度x高度 = 12x12）ASC12 ： 12点阵ASCII字库（宽度x高度 = 6x12）HZK16 ： 16点阵汉字库（宽度x高度 = 16x16） 最常用的中文字库ASC16 ： 16点阵ASCII字库（宽度x高度 = 8x16）最常用的ASCII字库HZK24 ： 24点阵汉字库（宽度x高度 = 24x24）票据打印机用得较多UCDOS的字库排列标准符合国标一、二级字库标准，即GB2312，汉字个数为6000多个。

按照汉语拼音顺序排列，前面一部分是一级常用汉字大约2000多个，后面一部分是二级汉字大约4000多个。

大多数情况下，一二级字库就可以满足我们的需求。

但是在某些特殊应用（比如显示每个人的姓名）中可能需要用到GB18030字库，该字库除了包括一、二级字库外还包含很多不常用的汉字，总汉字个数为27538个。

安富莱STM32F103ZE-EK开发板配套的光盘上收录一个16点阵的GB18030字库（由于授权问题，这个字库不对外开放）。

下面是GB18030字库点阵的截图。

这个放大的汉字就是二级字库中最后一个汉字，这个字后面的汉字就属于GB18030特有的汉字了。

估计大多数人一个都不认识。

我们来看看GB18030字库最后区域的汉字长得啥样子。

汉字点阵在汉字库中的地址计算公式汉字库种类繁多，但都是按照区位的顺序排列的。

前一个字节为该汉字的区号，后一个字节为该字的位号。

每一个区记录94个汉字，位号则为该字在该区中的位置。

计算公式为： （94*(区号-1)+位号-1） * 一个汉字字模占用字节数对于16点阵的字库，1个汉字字模占用32字节。

计算机中的常用编码计算机中的常用编码字符又称为符号数据，包括字母和符号等。

计算机除处理数值信息外，大量处理的是字符信息。

例如，将高级语言编写的程序输入到计算机时，人与计算机通信时所用的语言就不再是一种纯数字语言而是字符语言。

由于计算机中只能存储二进制数，这就需要对字符进行编码，建立字符数据与二进制数据之间的对应关系，以便于计算机识别、存储和处理。

1. ASSII码目前，国际上使用的字母、数字和符号的信息、编码系统种类很多，但使用最广泛的是ASCII码(American Standard Code for Interchange)。

该码开始时是美国国家信息交换标准字符码，后来被采纳为一种国际通用的信息交换标准代码。

ASCII码总共有128个元素，其中包括32个通用控制字符，10个十进制数码，52个英文大、小写字母和34个专用符号。

因为ASCII码总共为128个元素，故用二进制编码表示需用7位。

任意一个元素由7位二进制数D7D6D5D4D3D2D1表示，从0000000到1111111共有128种编码，可用来表示128个不同的字符。

ASCII码是7位的编码，但由于字节(8位)是计算机中常用单位，故仍以1字节来存放一个ASCII字符，每个字节中多余的最高位D7取为0。

表1-3所示为7位ASCII编码表(省略了恒为0的最高位D7)。

表1-3 7位ASCII编码表要确定某个字符的ASCII码，在表中可先查到它的位置，然后确定它所在位置相应的列和行，最后根据列确定高位码(D6D5D4)，根据行确定低位码(D3D2D1D0)，把高位码与低位码合在一起就是该字符的ASCII码(高位码在前，低位码在后)。

例如，字母A的ASCII码是1000001，符号"+"的ASCII码是0101011。

ASCII码的特点如下。

编码值0～31(0000000～0011111)不对应任何可印刷字符，通常为控制符，用于计算机通信中的通信控制或对设备的功能控制；编码值为32(0100000)是空格字符，编码值为127(1111111)是删除控制DEL码；其余94个字符为可印刷字符。

字符编码一、西文字符编码：ASCII码ASCII码全称为美国标准信息交换码（American Standard Code for Information Interchange)。

它用8位二进制数来编码，第1位全部是0，因此ASCII码最多可以表示2^7＝128个字符，包括字母、数字、标点符号、控制符号等西文字符。

ASCII码已经被ISO认定为国际标准。

1）控制字符：0~31、127，共33个，不可显示；2）普通字符：95个，包括10个阿拉伯数字、52个英文大小写字母、33个标点符号和运算符。

常见ASCII码的大小规则，0－9＜A－Z＜a－z：ASCII码表记住几个常见字母的ASCII码大小：“A”为65；“a”为97；“0”为48；在计算机系统中，用1字节来存储一个ASCII字符。

上表是标准ASCII字符，有一个特点：最高位（第八位）为0。

还有一种叫做扩充ASCII码，它是用8位二进制数给字符编码，这样可以表示256种字符。

二、汉字编码计算机处理汉字时，也必须先将汉字代码化，然后对汉字代码进行处理。

1.汉字国标码中国的文字不是拼音文字，汉字的个数有数万之多，远远超过区区256 个字符，因此我们就使用两个字节来表示一个中文。

为了与ASCII 保持兼容，与ASCII码相同的编码我们不使用。

1980年我国颁布了《信息交换用汉字编码字符集（基本集）》GB2312－80，简称国标码（或GB码），一共收集了7445个字符，其中汉字6763个。

一级汉字3755个，按汉字拼音字母顺序排列；二级汉字3008个，按部首笔画汉字排列。

两个字节编码一个国标码字符。

2．汉字的机内表示：机内码：计算机在信息处理时表示汉字的编码，称作机内码。

现在我国都用国标码（GB2312）作为机内码。

中国的台湾省也在使用中文，但是由于历史的原因，那里没有使用大陆的简体中文，还在使用着繁体的中文，并且他们自己也制定了一套表示繁体中文的字符编码，称为BIG5,不幸的是，虽然他们的也使用两个字节来表示一个汉字，但他们没有象我们兼容ASCII 一样兼容大陆的简体中文，他们使用了大致相同的编码范围来表示繁体的汉字。

目录摘要 (1)Abstract (2)1设计原理 (3)1.1 MCS-51单片机的结构及编程方法 (3)1.2 16*16点阵LED原理 (5)1.3 3-8译码器原理 (6)2.设计方案介绍 (7)2.1 设计总体思路 (7)2.2 与题目相关的具体设计 (7)2.3程序设计流程图 (8)3.源程序，原理图和仿真图 (9)3.1程序清单(见附录) (9)3.2电路图 (9)3.2.1电路原理图 (9)3.2.2电路图分析 (9)3.3仿真图 (10)4性能分析 (11)5.总结和心得 (12)6.参考文献 (13)附录：程序代码 (14)摘要LED点阵显示屏作为一种新兴的显示器件,是由多个独立的LED发光二极管封装而成. LED点阵显示屏可以显示数字或符号, 通常用来显示时间、速度、系统状态等。

文章给出了一种基于MCS-51单片机的16×16 点阵LED显示屏的设计方案。

包括系统具体的硬件设计方案,软件流程图和部分汇编语言程序等方面。

在负载范围内, 只需通过简单的级联就可以对显示屏进行扩展,是一种成本低廉的图文显示方案。

关键词：MCS-51；LED；单片机AbstractAs a popular display device component, LED dot-matrix display board consists of several independent LED (Light Emitting Diode). The LED dot-matrix display board can display the number or sign, and it is usually used to show time, speed, the state of system etc. This paper introduces a kind of simple 16ｘ16 LED display screen design process based on MCS-51 single chip minicomputer . The detail hardware scheme, software flow and assemble language programmer design and so on is followed. The display part can be cascaded to meet the need. The practice proves the design is low-cost and effective.Key words: MCS-51；LED；MCU1设计原理1.1 MCS-51单片机的结构及编程方法MCS-51单片机的组成： CPU(进行运算、控制)、RAM(数据存储器)、ROM(程序存储器）、I/O口(串口、并口）、内部总线和中断系统等。

毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题基于FPGA的LED 16×16点阵汉字显示设计目一、选题的背景和意义：LED点阵显示屏是集微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的大型显示屏系统。

它以其色彩鲜艳，动态范围广，亮度高，寿命长，工作稳定可靠等优点而成为众多显示媒体以及户外作业显示的理想选择。

受到体育场馆用LED显示屏需求快速增长的带动，近年来，中国 LED显示屏应用逐步增多。

目前，LED已经广泛应用在银行、火车站、广告、体育场馆之中。

而随着奥运会、世博会的临近，LED显示屏将广泛的应用在体育场馆以及道路交通指示中，LED显示屏在体育广场中的应用将出现快速增长。

因此，本设计是很有必要的，之所以基于FPGA设计是因为现场可编程门阵列（FPGA）设计周期小，灵活度高，适合用于小批量系统，提高系统的可靠性和集成度。

并且采用编写灵活的VHDL语言编写主程序。

本设计可以方便的应用到各类广告宣传中。

二、课题研究的主要内容：1. 实现16×16点阵的汉字显示；2. 实现有限汉字显示；4. 实现汉字的滚动显示；5. 完成方案论证。

三、主要研究（设计）方法论述：通过去图书馆查阅书籍收集资料，同时在搜索引擎上检索资料，分析借鉴已有类似产品、设计方案与成功经验，选择几种可行方案比对，最后确定最切实可行的方案展开设计。

通过Multisim或Quartus软件对系统进行模拟仿真，对电路功能进行改进与完善。

在EDA试验箱上进行调试。

四、设计（论文）进度安排：时间（迄止日期）工作内容2010.5.17-5.23理解并确认毕业设计任务书，撰写完成毕业设计开题报告（第1周）2010.5.24-5.30完成调研与资料收集、整理（第2周）2010.5.31-6.6设计方案及原理框图确定（第3周）2010.6.7-7.4电路资料收集，单元电路设计（第4、5、6、7周）2010.7.5-7.18电路仿真与改进、完善（第8、9周）2010.19-8.1资料整理（第10、11周）2010..8.2-8.8书写毕业设计报告（第12周）2010.8.9-8.16（第13周）修改毕业设计报告并整理装订五、指导教师意见：指导教师签名：年月日六、系部意见：系主任签名：年月日目录摘要ABSTRACT第一章前言 (1)1.1本设计的研究背景和研究目的 (1)1.2LED点阵显示特点 (2)1.3FPGA设计的特点 (2)第二章系统设计 (4)2.1设计任务与要求 (4)2.1.1设计任务 (4)2.1.2设计要求 (4)2.2设计原理 (4)2.2.1总体设计方案 (4)2.2.2方案的比较 (5)2.3扫描控制模块 (6)2.3.1 LED的显示原理 (6)2.3.2汉字的存储 (7)2.4汉字显示 (7)2.4.1列循环扫描 (8)2.4.2字符样式设计 (10)2.4.3字母循环扫描及期间的延时环节 (14)2.5整个完整的程序 (15)第三章系统调试与仿真 (22)3.1开发环境介绍 (22)3.2调试与仿真 (22)3.2.1 创建工程 (22)3.2.2 编译前设置 (23)3.2.3 全程编译 (25)3.2.4时序仿真 (26)第四章结束语 (29)答谢辞 (29)参考文献 (29)摘要主要研究基于VHDL的 Led点阵汉字滚动显示。

电子技术综合设计总结报告姓名：专业与班级：设计题目：16*16 LED汉字点阵系统设计起始时间： 2010 ～ 2011 学年第（1）学期第14 周～第 19 周指导教师：成绩：日期：一、系统的基本理论概述⏹1.1前言当今世界，电子技术迅猛发展，点阵式显示器件作为现代信息显示的重要媒体，在金融证券、体育、机场、交通、商业、广告宣传、邮电电信、指挥调度、国防军事等许多领域中得到了广泛应用。

因此点阵式显示器件的研制、生产也的到了迅速的发展，并逐步形成产业，成为光电子行业的新兴产业领域。

由于LED电子显示屏具有所显内容信息量大,外形美观大方,操作使用方便灵活.适用于火车,汽车站,码头,金融证券市场,文化中心,信息中心体育设施等公共场所。

该项目广泛涉及了计算机及电子技术中的电源技术、单片机技术、数据通讯技术、显示技术、存储技术、系统软件技术、接口及驱动等技术。

⏹1.2课题设计内容该电路系统是采用AT89C51单片机为控制器，控制点阵LED显示器进行显示，左移显示“百年矿大盛世华章”的内容。

⏹1.3设计目的1．使学生更深入地理解和掌握该课程中的有关基本概念，程序设计思想和方法。

2．培养学生勇于探索、严谨推理、实事求是、有错必改，用实践来检验理论，全方位考虑问题等科学技术人员应具有的素质。

3．提高学生对工作认真负责、一丝不苟，对同学团结友爱，协作攻关的基本素质。

4．培养学生从资料文献、科学实验中获得知识的能力。

5. 对学生掌握知识的深度、运用理论去处理问题的能力、实验能力、课程设计能力、书面及口头表达能力进行考核。

⏹1.4方案比较与选择：对于扫描LED点阵的方法有以下三种：（1）点扫描；（2）行扫描；（3）列扫描。

对于8*8的LED点阵而言：若使用第一种方式，其扫描频率必须大于16×64=1024Hz，周期小于1ms即可。

若使用第二和第三种方式，则频率必须大于16×8=128Hz，周期小于7.8ms即可符合视觉暂留要求。

一、汉字信息在计算机中的处理与存储计算机对每一个字符进行编码形成其对应的唯一一个内码就是汉字的存储，然而同一个字符（例如“中”字）不同编码对应的内码不一样。

计算机中汉字编码一般采用两个高位（ 左边第一位）为1 的ASCⅡ码表示一个汉字，即用两个字节表示一个汉字。

汉字在计算机内的编码很复杂，涉及汉字的各种代码，如汉字输入码，汉字机内码，汉字交换码，汉字字形码等。

1、汉字输入码汉字输入码也叫外码，是为了通过键盘字符把汉字输入计算机而设计的一种编码。

汉字的输入码种类繁多，大致有4种类型，即音码、形码、数字码和音形码。

2、汉字机内码汉字机内码又称内码或汉字存储码。

该编码的作用是统一了各种不同的汉字输入码在计算机内的表示。

汉字机内码是计算机内部存储、处理的代码。

3、汉字交换码汉字交换码主要是用作汉字信息交换的。

4、汉字字形码汉字字形码是指确定一个汉字字形点阵的代码（汉字字形码）。

一般采用点阵字形表示字符.普遍使用的汉字字型码是用点阵方式表示的 称为“点阵字模码”。

所谓“点阵字模码” 就是将汉字像图像一样置于网状方格上 每格是存储器中的一个位 16×16点阵是在纵向16点、横向16点的网状方格上写一个汉字 有笔画的格对应1 无笔画的格对应0。

这种用点阵形式存储的汉字字型信息的集合称为汉字字模库 简称汉字字库。

通常汉字显示使用16×16点阵 而汉字打印可选用24×24点阵、32×32点阵、64×64点阵等。

汉字字形点阵中的每个点对应一个二进制位 1字节又等于8个二进制位 所以16×16点阵字形的字要使用32个字节 16×16÷8字节 32字节 存储 64×64点阵的字形要使用512个字节。

在16×16点阵字库中的每一个汉字以32个字节存放 存储一、二级汉字及符号共8836个 需要282.5KB磁盘空间。

而用户的文档假定有10万个汉字 却只需要200KB的磁盘空间 这是因为用户文档中存储的只是每个汉字 符号 在汉字库中的地址 内码 。

点阵字库的原理及与矢量字库的差别点阵字库的生产原理所有的汉字或者英文都是下面的原理，由左至右，每8个点占用一个字节，最后不足8个字节的占用一个字节，而且从最高位向最低位排列。

生成的字库说明：（以12×12例子）一个汉字占用字节数：12÷8=1····4也就是占用了2×12=24个字节。

编码排序A0A0→A0FE A1A0→A2FE依次排列。

以12×12字库的“我”为例：“我”的编码为CED2，所以在汉字排在CEH-AOH=2EH区的D2H-A0H=32H个。

所以在12×12字库的起始位置就是[{FE-A0}*2EH+32H]*24=104976开始的24个字节就是我的点阵模。

其他的类推即可。

英文点阵也是如此推理。

在DOS程序中使用点阵字库的方法首先需要理解的是点阵字库是一个数据文件，在这个数据文件里面保存了所有文字的点阵数据。

至于什么是点阵，我想我不讲大家都知道的，使用过"文曲星"之类的电子辞典吧，那个的液晶显示器上面显示的汉子就能够明显的看出"点阵"的痕迹。

在PC 机上也是如此，文字也是由点阵来组成了，不同的是，PC机显示器的显示分辨率更高，高到了我们肉眼无法区分的地步，因此"点阵"的痕迹也就不那么明显了。

点阵、矩阵、位图这三个概念在本质上是有联系的，从某种程度上来讲，这三个就是同义词。

点阵从本质上讲就是单色位图，他使用一个比特来表示一个点，如果这个比特为0,表示某个位置没有点，如果为1表示某个位置有点。

矩阵和位图有着密不可分的联系，矩阵其实是位图的数学抽象，是一个二维的阵列。

位图就是这种二维的阵列，这个阵列中的（x,y）位置上的数据代表的就是对原始图形进行采样量化后的颜色值。

但是，另一方面，我们要面对的问题是，计算机中数据的存放都是一维的，线性的。

5.7点阵字模生成原理与方法[3]5.7.1 字模生成原理本设计中因为使用汉字的点阵显示，需要提取汉字字模，因此我们首先来了解汉字点阵字模的提取方法。

汉字的点阵字模是从点阵字库文件中提取出来的。

例如常用的16×16点阵HZK16文件，12×12点阵HZK12文件等等，这些文件包括了GB 2312字符集中的所有汉字。

现在只要弄清汉字点阵在字库文件中的格式，就可以按照自己的意愿去显示汉字了。

下面以HZK16文件为例，分析取得汉字点阵字模的方法。

HZK16文件是按照GB 2312-80标准，也就是通常所说的国标码或区位码的标准排列的。

国标码分为 94 个区(Section)，每个区 94个位(Position），所以也称为区位码。

其中01～09 区为符号、数字区，16～87 区为汉字区。

而 10～15 区、88～94 区是空白区域。

如何取得汉字的区位码呢？在计算机处理汉字和ASCII字符时，使每个ASCII字符占用1个字节，而一个汉字占用两个字节，其值称为汉字的内码。

其中第一个字节的值为区号加上32(20H)，第二个字节的值为位号加上32(20H)。

为了与ASCII字符区别开，表示汉字的两个字节的最高位都是1，也就是两个字节的值都又加上了128(80H)。

这样，通过汉字的内码，就可以计算出汉字的区位码。

具体算式如下：qh=c1-32-128=c1-160 wh=c2-32-128=c2-160或qh=c1-0xa0 wh=c2-0xa0qh,wh为汉字的区号和位号，c1,c2为汉字的第一字节和第二字节。

根据区号和位号可以得到汉字字模在文件中的位置：location=(94*(qh－1)+(wh－1))*一个点阵字模的字节数。

那么一个点阵字模究竟占用多少字节数呢？我们来分析一下汉字字模的具体排列方式。

例如下图中显示的“汉”字，使用16×16点阵。

字模中每一点使用一个二进制位(Bit)表示，如果是1，则说明此处有点，若是0，则说明没有。

汉字的编码无论是区位码或国标码都不利于输入汉字，为方便汉字的输入而制定的汉字编码，称为汉字输入码。

汉字输入码属于外码。

不同的输入方法，形成了不同的汉字外码。

常见的输入法有以下几类：按汉字的排序顺序构成的编码（流水码）：例如区位码；按汉字的读音形成的编码（音码）：如全拼、简拼、双拼等；按汉字的字形构成的编码（形码）：例如五笔字型、郑码点等；按汉字的音、形结合形成的编码（音形码）：如自然码、智能abc。

输入码在计算机中必须转换成机内码，就可以展开存储和处置。

1、内码是指计算机汉字系统中使用的二进制字符编码，是沟通输入、输出与系统平台之间的交换码，通过内码可以达到通用和高效率传输文本的目的。

如ascii。

2、外码就是相对于内码而言的辞汇。

在计算机科学及有关领域中，外码所指的就是“外在的‘经过自学之后，可以轻易介绍的编码形式（比如：文字或语音符号）’”。

中文输入法对汉字的编码即属外码。

常见的中文外码有仓颉码、行列码、大易码、呒虾米码、注音码、拼音码。

3、互换码是指用作交换文件所采用的编码。

对于计算机而言，相同的系统有可能采用相同的内码。

但如果相同系统间要交换文件，则可以出现乱码现象。

化解方法则为，在交换文件前，文件提供者先将由内码形式储存的文件转换成互换码形式再搞互换。

在发送文件后，文件接收者再由互换码点转换成内码。

4、字形码，点阵代码的一种。

为了将汉字在显示器或打印机上输出，把汉字按图形符号设计成点阵图，就得到了相应的点阵代码（字形码）。

用于显示的字库叫显示字库。

显示一个汉字一般采用16×16点阵或24×24点阵或48×48点阵。

已知汉字点阵的大小，可以计算出存储一个汉字所需占用的字节空间。

5、汉字机内码，又称“汉字ascii码”，缩写“内码”，指计算机内部存储，处置加工和传输汉字时所用的由0和1符号共同组成的代码。

输入码被拒绝接受后就由汉字操作系统的“输入码切换模块”切换为机内码，与所使用的键盘输入法毫无关系。

UCDOS中的点阵字库HZK12UCDOS中的点阵字库HZK12,HZK16,HZK24,ASC12,ASC16[转]2009年03月10日星期二 13:40如何在嵌入式系统中使用大量的汉字和字符呢DOS前辈们经过艰辛的努力,将制作好的字模放到了一个个标准的库中以免去后辈的麻烦,这就是点阵字库文件。

一般我们使用16*16的点阵宋体字库,所谓16*16,是每一个汉字在纵、横各16点的区域内显示的。

不过后来又有了HZK12、HZK24,HZK32和HZK48字库及黑体、楷体和隶书字库。

虽然汉字库种类繁多,但都是按照区位的顺序排列的。

前一个字节为该汉字的区号,后一个字节为该字的位号。

每一个区记录94个汉字,位号则为该字在该区中的位置。

因此,汉字在汉字库中的具体位置计算公式为:94*(区号-1)+位号-1。

减1是因为数组是以0为开始而区号位号是以1为开始的。

这仅为以汉字为单位该汉字在汉字库中的位置,那么,如何得到以字节为单位得到该汉字在汉字库中的位置呢只需乘上一个汉字字模占用的字节数即可,即:(94*(区号-1)+位号-1)*一个汉字字模占用字节数,而按每种汉字库的汉字大小不同又会得到不同的结果。

以16*16点阵字库为例,计算公式则为:(94*(区号-1)+(位号-1))*32。

汉字库文该从该位置起的32字节信息即记录了该字的字模信息。

☆打印字库文件和HZK12如果你有UCDOS的HZK24S(宋体)、HZK24K(楷体)或HZK24H (黑体),你还可以使用不同字体的大字模汉字了。

HZK24系列是24*24的点阵字库,每字模占用3*24字节。

如果你按照HZK16的显示方法的话,你会看到......呵呵,字被放倒了。

这是因为该类字库与一般的汉字库不同,这类大字模汉字库是专供打印的打印字库,为了打印的方便将字模都放倒了,你使用时,只要将字模的位信息纵横转置显示即可。

例如你如果定义为mat[24][3]则应该这样输出:for(i=0;i<24;i++)for(j=0;j<24;j++)if((0x80>>i%8)&mat[j][i/8]) /*转置显示*/putpixel(j+x,y+i,color);还有一类字库HZK12,虽然属于标准字库类型,但如果你将它的字模当作12*12位计算的话,根本无法正常显示汉字。