【正文】 據(jù)，只需在換人那段時(shí)間顯示即可，不需要永久顯示，因而可以通過單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器進(jìn)行定時(shí)，當(dāng)定時(shí)到一定時(shí)間，自動(dòng)關(guān)閉數(shù)碼管顯示，用戶也通過鍵盤按下某個(gè)鍵來手動(dòng)關(guān)閉。 設(shè)計(jì)的要求 (1)換號(hào)功能：輸入兩組數(shù)據(jù)，一組綠色表示換上號(hào)碼，一組紅色表示換下號(hào)碼。 (2)存儲(chǔ)功能：需要存儲(chǔ)時(shí)候可以按下存儲(chǔ) KEY 確認(rèn)保存功能 ,可查看歷史數(shù)據(jù)。 (3)亮度調(diào)節(jié)功能：根據(jù)外界光線亮度不同，可以調(diào)節(jié)不同的亮度來滿足顯示。 (4)節(jié)能功能：在不需要顯示時(shí)候可以進(jìn) 入低功耗功能，節(jié)能關(guān)閉顯示。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的電子換號(hào)牌的設(shè)計(jì) 3 第 二 章 設(shè)計(jì)的各部分功能介紹 控制部分介紹 本設(shè)計(jì)控制部分，采用單片機(jī) AT89C51，單片機(jī)成本低，功耗小，性價(jià)比高，能夠 簡(jiǎn)化外圍電路并綜合實(shí)際程序容量和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量 AT89C52 簡(jiǎn)介 AT89C52 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位 單片機(jī) ，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀 程序存儲(chǔ)器 和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司 的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng) ，片內(nèi)置通用 8 位 中央處理器 和 Flash 存儲(chǔ)單元 ， AT89C52 單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。 AT89C52 有 40 個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口， 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口， 2 個(gè)讀寫口線， AT89C52 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和 Flash 存儲(chǔ)器 結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。 AT89C52 的主要性能 與 MCS51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容 8Kbyte 字節(jié)可重復(fù)擦寫 flash 存儲(chǔ)器 1000 次擦寫周期 全靜態(tài)操作 :024MHz 時(shí)鐘頻率 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 256x8 字節(jié)內(nèi)部 RAM 32 個(gè)可編程 I/O 口 3 個(gè) 16 們定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 8 個(gè)中斷源 可編程串行 UART 通道 1 支持低功耗空閑及掉電模式 AT89C52 的內(nèi)部引腳示意圖及各引腳功能 電源引腳 —— VCC 正常運(yùn)行和編程校驗(yàn)時(shí)為 5V 電源， VSS 為接地端。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的電子換號(hào)牌的設(shè)計(jì) 4 I/O 總線 —— （ P0 口）， （ P1 口）， (P2 口 )， （ P3 口）為輸入 /輸出引線。 時(shí)鐘 —— XTAL1：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸入端。 XTAL2：片內(nèi)振蕩器反相器的輸出端，也是內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 控制總線 —— ALE/PROG：地址鎖存允許 /編程信號(hào)線。當(dāng) CPU 訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 用來鎖存 P0 輸出的地址信 號(hào)的低 8 位。它的頻率為振蕩頻率的 1/6。在對(duì) 8751 編程時(shí)，此引腳輸入編程脈沖信號(hào)。 PSEN：外接程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。 EA/VPP：訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的控制信號(hào)。當(dāng) EA=1 時(shí)， CPU 從片內(nèi) ROM 讀取指令； EA=0 時(shí)， CPU 從片外 ROM 讀取指令。此外，當(dāng)對(duì) 8751 內(nèi)部 EPROM編程時(shí)， 21V 編程電源由此端輸入。 RST/VPD：復(fù)位輸入信號(hào)。當(dāng)該引腳上出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。此引腳為掉電保護(hù)后備電源之輸入引腳 顯示模塊介紹 本設(shè)計(jì) 采用數(shù)碼管作為顯示模塊， 數(shù)碼管是一類價(jià)格便宜 使用簡(jiǎn)單，通過對(duì)其不同的管腳輸入相對(duì)的電流，使其發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字能夠顯示 時(shí)間、日期、溫度等所有可用數(shù)字表示的參數(shù)的器件。 是集 數(shù)碼管 ,LED 數(shù)碼管 研究、設(shè)計(jì) ,生產(chǎn)及銷售一條龍 .數(shù)碼管的一種是 半導(dǎo)體發(fā)光器件，數(shù)碼管可分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管 ,區(qū)別在于八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元，其基本單元是發(fā)光二極管。 LED 數(shù)碼管介紹 LED 數(shù)碼管 （ LED Segment Displays）是由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成 “8”字型的 器件 ，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。 led 數(shù)碼管常用段數(shù)一般為 7 段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，還有一種是類似于 3 位 “+1”型。位數(shù)有半位， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 8， 10 位等等， LED 數(shù)碼管根據(jù) LED 的接法不同分為共陰和共陽(yáng)兩類，了解 LED 的這些特性，對(duì)編程是很重要的，因?yàn)椴煌愋偷臄?shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。圖 2 是共陰和共陽(yáng)極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。顏色有紅，綠，藍(lán)，黃等幾種。 led 數(shù)碼無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的電子換號(hào)牌的設(shè)計(jì) 5 管廣泛用于 儀表，時(shí)鐘，車站，家電等場(chǎng)合。選用時(shí)要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長(zhǎng)等。 圖 21：數(shù)碼管 驅(qū)動(dòng)方式 : 概述 : 數(shù)碼管要正常顯示，就要用 驅(qū)動(dòng)電路 來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的 數(shù)字 ，因此根據(jù)數(shù)碼管的 驅(qū)動(dòng)方式 的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng) : 靜態(tài) 驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè) 單片機(jī) 的 I/O 端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如 BCD 碼二 十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用 I/O 端口多，如驅(qū)動(dòng) 5 個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58=40 根 I/O 端口來驅(qū)動(dòng)，要知道 一個(gè) 89S51 單片機(jī)可用的 I/O 端口才 32 個(gè)呢：），實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng) : 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是 單片機(jī) 中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的 8 個(gè)顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼 時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是哪個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的 余輝 效應(yīng) ，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的電子換號(hào)牌的設(shè)計(jì) 6 有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 端口，而且 功耗 更低。 顯示效果 由于發(fā)光二極管基本上屬于電流敏感 器件 ，其正向壓降的 分散性很大， 并且還與溫度有關(guān)，為了保證數(shù)碼管具有良好的亮度均勻度，就需要使其具有恒定的工作電流，且不能受溫度及其它因素的影響。另外，當(dāng)溫度變化時(shí)驅(qū)動(dòng)芯片還要能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電流 的大小以實(shí)現(xiàn)色差 平衡溫度 補(bǔ)償。 驅(qū)動(dòng) IC（ TD62783 和 ULN2021）介紹 U1（ TD62783）是陽(yáng)極驅(qū)動(dòng)，專門驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管段顯示的驅(qū)動(dòng)，是并行輸入行輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，內(nèi)部是一組達(dá)林 頓管，作為電流放大和驅(qū)動(dòng)供電要求 +5V ~ +35V 之間，同時(shí)每段數(shù)據(jù)輸出可以提供近 200MA 的電流需求，可以同時(shí)驅(qū)動(dòng) 8段數(shù)碼管同時(shí)工作。功能引腳如下圖所示。 圖 22： TDA62783 管腳圖 管腳功能介紹： INPUT（ 18）是數(shù)據(jù)輸入端口 OUTPUT（ 1118）是放大后數(shù)據(jù)輸出端口 VCC（ 10）電源正極輸入端口 GND（ 9）電源接地端口 內(nèi)部工作等效圖如 圖 23 所示。 圖 23：內(nèi)部工作原理圖 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的電子換號(hào)牌的設(shè)計(jì) 7 U3(ULN2021)特點(diǎn)如下： ULN2021 的每一對(duì) 達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè) 的基極電阻 ,在 5V 的工作電壓下它能與 TTL 和 CMOS 電路 直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。 ULN2021 工作電壓高，工作電流大，灌電流可達(dá) 500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受 50V 的電壓，輸出還 可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。 ULN2021 采用 DIP—16 或 SOP—16 塑料封裝。 圖 24： ULN2021 ULN2021 是大電流驅(qū)動(dòng)陣列 ,多用于單片機(jī)、智能儀表、 PLC、數(shù)字量輸出卡等控制電路中?？芍苯域?qū)動(dòng)繼電器等負(fù)載。 輸入 5VTTL 電平，輸出可達(dá)500mA/50V。 ULN2021 是高耐壓、大電流達(dá)林頓陳列 ,由七個(gè)硅 NPN 達(dá)林頓管組成。 該電路的特點(diǎn)如下 : ULN2021 的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè) 的基極電阻 ,在 5V的工 作電壓下它能與 TTL 和 CMOS 電路 直接相連 ,可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。 ULN2021 是高壓大電流 達(dá)林頓晶體管 陣列系列產(chǎn)品 ,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn) ,適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。 矩陣鍵盤顯示的識(shí)別方法 矩陣 鍵盤 是單片機(jī)外部設(shè)備中所使用的排布類似于矩陣的鍵盤組 。 鍵盤的工作原理： 按鍵設(shè)置在行、列線交點(diǎn)上，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的 兩端。無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的電子換號(hào)牌的設(shè)計(jì) 8 行線通過上拉電阻接到 +5V 電源上。無按鍵按下時(shí)，行線處 于高電平的狀態(tài)， 而當(dāng)有按鍵按下時(shí)， 行線電平與此行線相連的列 線電平?jīng)Q定。 矩陣鍵盤的結(jié)構(gòu)和工作原理 在 鍵盤 中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少 I/O 口的占用，通常將按鍵排列成 矩陣形式。在 矩陣 式 鍵盤 中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個(gè)按鍵加以連接。這樣，一個(gè)端口（如 P1 口）就可以構(gòu)成 4*4=16 個(gè)按鍵，比之直接將端口線用于 鍵盤 多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成 20 鍵的 鍵盤 ，而直接用端口線則只能多出一鍵（ 9 鍵）。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用 矩陣 法來做鍵盤是合理的。 圖 25： 3*4 矩陣鍵盤布局圖 矩陣鍵盤的識(shí)別方法 確定矩陣式 鍵盤 上 何鍵 被按下 ， 介紹一種 “行掃描法 ”。 行掃描法 ： 行掃描法又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識(shí)別方法，介紹過程如下。 判斷 鍵盤 中有無鍵按下 將全部行線 Y0Y3 置低電平，然后檢測(cè)列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示 鍵盤 中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與 4 根行線相交叉的 4 個(gè)按鍵之中。若所有列線均為高電平，則 鍵盤 中無鍵按下。 判斷閉合鍵所在的位置 在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平 后，再逐行檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的電子換號(hào)牌的設(shè)計(jì) 9 第 三 章 設(shè)計(jì)的原理和電路 設(shè)計(jì)的概要 本系統(tǒng)由 3*4 陣列鍵盤，單片機(jī)，驅(qū)動(dòng)電路，數(shù)碼管四個(gè)部分組成。其中單片機(jī)控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，通過不斷的對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，判斷是否有按下鍵，按一下了哪個(gè)一個(gè)鍵，從而執(zhí)行相應(yīng)的操作。單片機(jī)將從鍵盤輸入的有效數(shù)據(jù)，送往驅(qū)動(dòng)電路，在驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)下，數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)。 設(shè)計(jì)的總電路圖 本電路設(shè)計(jì)主要分成四部分結(jié)構(gòu)：電源部分，控制部分，顯示驅(qū)動(dòng)部分，擴(kuò)展部分； 其中擴(kuò)展部分又分為按鍵電路和存儲(chǔ)電路。以及實(shí)際功能的需要，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的電路塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，電源部分主要是提供穩(wěn)定的工作電源，控制部分主要是負(fù)責(zé)信號(hào)傳送和輸入，顯示部分是主要的顯示功能，擴(kuò)展電路部分主要是存儲(chǔ)擴(kuò)展和按鍵功能擴(kuò)展電路。 圖 31：總電路圖 電源電路設(shè)計(jì) 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的電子換號(hào)牌的設(shè)計(jì) 10 整個(gè)電路處在弱電供電狀態(tài)，而單片機(jī)供電是標(biāo)準(zhǔn) 5V，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候我們采用單片機(jī)正常工作時(shí)