【正文】 式： 0Hz－ 33MHz 三級程序加密鎖 1288 字節(jié)內(nèi)部 RAM 32 個可編程 I/O 口線 2 個 16 位定時 /計數(shù)器 6 個中斷源 全雙工串行 UART 通道 低功耗空閑和掉電模式 中斷可從空閑模喚醒系統(tǒng) 看門狗（ WDT）及雙數(shù)據(jù)指針 掉電標(biāo)識和快速編程特性 靈活的在系統(tǒng)編程（ ISP 字節(jié)或頁寫模式） AT89S51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4k字節(jié) Flash 閃速存儲器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個 I/O口線，看門狗（ WDT），兩個數(shù)據(jù)指針，兩個 16 位定時 /計數(shù)器，一個 5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時， AT89S51 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時 /計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。 . 控制系統(tǒng)設(shè)計 控制電路設(shè)計中采用的是單片機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)必須要是工作在一個最小系統(tǒng)（指單片機(jī)的可以的最小配置系統(tǒng)）。 AT89S51 的最小系統(tǒng)包括了 外界時鐘電路和復(fù)位電路，選定一定數(shù)量的 IO 口作為控制口控制外部的各種器件和數(shù)據(jù)的輸出。根據(jù)功能選擇一定的單片機(jī)端口添加外圍的器件，具體電路如圖 32 所示。 在該系統(tǒng)中， P1各口主要用作 LED 顯示數(shù)據(jù)的控制輸出。由于端口的驅(qū)動能力有限所以該端口外接了 5K的上拉電阻來提高驅(qū)動能力 。具體接法為 ： P1口連接 74HC154， 到 分別連接 74HC154 的 A、 B、 C、 D 端 譯碼地址輸入端 (低電平有效 )， 清遠(yuǎn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)論文 11 端口 30， EA/VPP：外部訪問允許。欲使 CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000H－ FFFFH） ， EA 端必須保持低電平（接地）。因為沒有擴(kuò)展外部程序存儲器所以將 EA置為高電平。 控制部分電路圖 由于 P3 口是特殊功能口，在該系統(tǒng)中基本是采用其第二功能。其第二功能和實際運用如表 31所示 ： 表 31 AT89S51P3 口第二功能的應(yīng)用 端口 第二功能 實際作用 P3.0 RXD（串行輸入口） 與上位機(jī)通信的數(shù)據(jù)輸入口 清遠(yuǎn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)論文 12 P3.1 TXD(串行輸出口 ) 與上位機(jī)通信的數(shù)據(jù)輸出口 P3.2 外部中斷 0 做按鍵中斷，控制顯示狀態(tài) P3.3 外部 中斷 1 做按鍵中斷，控制運行模式 AT89S51 單片機(jī)的 P1在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用， P2口在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口送出高 8位地址數(shù)據(jù)。所以 P1 和 P2口留為外部數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器的擴(kuò)展用，以備內(nèi)部存儲器和程序存儲器不夠用的情況時使用。 . 列驅(qū)動 . 驅(qū)動電路 本設(shè)計中，每個 1616 點陣的列驅(qū)動電路由兩個串聯(lián)的 8 位移位鎖存器74HC595 構(gòu)成。 74HC595，是為 Motorola 的 SPI 總線開發(fā)的一款串并轉(zhuǎn)換芯片。由于 74HC595 的輸入輸出電平兼容 LSTTL,NMOS,CMOS 電平，且具有較強(qiáng)的輸出負(fù)載能力，而被廣泛地運用于 MCU（微控制器）、 MPU（微處理器）的 I/O 口擴(kuò)展。 清遠(yuǎn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)論文 13 74HC595 在 5V供電的時候能夠達(dá)到 30MHz 的時鐘速度，每個并行輸出端口均能承受 20mA 的灌電流和拉電流。這個特點保證了不用增加額外的擴(kuò)流電路即可輕松的驅(qū)動 LED。它輸入端允許 500nS 的上升（下降）時間，對嚴(yán)重畸形的時鐘脈沖仍能檢測。這樣就可以容納較大的傳輸線對地電容，使本設(shè)計的抗干擾能力增強(qiáng)。 74HC595 并行輸出端與 LED 模塊列 線之間通過電阻連接，這里電阻起到分壓，去除紅色 LED 的并聯(lián)嵌位作用。使紅綠兩組 LED 均能正常發(fā)光。 由于 LED 顯示屏的工作電流時刻在變化，造成了系統(tǒng)電壓的波動。這種電壓波動有高頻成分，也有低頻成分。輕則對周圍無線電環(huán)境造成電磁污染，重則使系統(tǒng)時鐘紊亂，邏輯錯誤。為避免此，在每個 74HC595 的電源 VCC 和 GND旁邊都并聯(lián)了兩個電容，用于濾波和退耦。穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，旁路掉電源中的高頻脈動成份。消除自激，減小對外雜散電磁輻射，提高 EMI 電磁兼容性。 . 7HC595 介紹 74HC595芯片是一種串入并出的芯片 ,在電子 顯示屏制作當(dāng)中有廣泛的應(yīng)用 。 74HC595 是 8 位串行輸入 /輸出或者并行輸出移位寄存器，具有高阻 、 關(guān) 、斷狀態(tài)。 三態(tài) 特點 ， 8位 行輸入 8位串行或并行輸出 存儲狀態(tài)寄存器，三種狀態(tài) 輸出寄存器可以直接清除 100MHz 的移位頻率 輸出能力 并行輸出，總線驅(qū)動 串行輸出； 標(biāo)準(zhǔn) 中等規(guī)模集成電路應(yīng)用 串行到并行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 Remote control holding register. 描述 595 是告訴的硅結(jié)構(gòu)的 CMOS 器件， 兼容低電壓 TTL電路，遵守 JEDEC 標(biāo)準(zhǔn)。 CPD 決定動態(tài)的能耗， PD＝ CPD VCCf1+∑(CLVCC2f0) F1 ＝輸入頻率， CL＝輸出電容 f0＝輸出頻率（ MHz） Vcc=電源電壓 引腳說明符號引腳描述 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 清遠(yuǎn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)論文 14 74595 的數(shù)據(jù)端： QAQH: 八位并行輸出端，可以直接控制數(shù)碼管的 8個段。 QH39。: 級聯(lián)輸出端。我將它接下一個 595的 SI 端。 SI: 串行數(shù)據(jù)輸入端。 74595 的控制端說明： /SRCLR(10 腳 ): 低點平時將移位寄存器的數(shù)據(jù)清零。通常我將它接 Vcc。SRCK(11 腳 )：上升沿時數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)移位。 QAQBQC...QH；下降沿移位寄存器數(shù)據(jù)不變。（脈沖寬度： 5V時，大于幾十納秒就行了。我通常都選微秒級） RCK(12 腳 )：上升沿時移位寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)存儲寄存器，下降沿時存儲寄存器數(shù)據(jù)不變。 (通常我將 RCK置為低電平， ) 當(dāng)移位結(jié)束后，在 RCK 端產(chǎn)生一個正脈沖（ 5V 時，大于幾十納秒就行了。我通常都選微秒級），更新顯示數(shù)據(jù)。 /G(13 腳 ): 高電平時禁止輸出（高阻態(tài)）。如果單片機(jī)的引腳不緊張，用一個引腳控制它，可以方便地產(chǎn)生閃爍和熄滅效果。比通過數(shù)據(jù)端移位控制要省時省力。 3)595 是串入并出帶有鎖存功能移位寄存器 ，它的使用方法很簡單，在正常使用時 SCLR 為高電平， G 為低電平。從 SER每輸入一位數(shù)據(jù)，串行輸 595 是串入并出帶有鎖存功能移位寄存器，它的使用方法很簡單，如下面的真值表，在正常使用時 SCLR 為高電平， G為低電平。從 SER 每輸入一位數(shù)據(jù)，串行輸入時鐘 SCK上升沿有效一次，直到八位數(shù)據(jù)輸入完畢，輸出時鐘上升沿有效一次，此時，輸入的數(shù)據(jù)就被送到了輸出端。入時鐘 SCK 上升沿有效一次，直到八位數(shù)據(jù)輸入完畢，輸出時鐘上升沿有效一次，此時，輸入的數(shù)據(jù)就被送到了輸出端。 . 行驅(qū)動 . 驅(qū)動原理 共集驅(qū)動方式， 又稱射極跟隨器 ，當(dāng)電源電壓足夠時，在負(fù)載上獲得的電清遠(yuǎn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)論文 15 壓始終等于基極對地電壓 Ub 減去發(fā)射結(jié)壓降 Ube。硅管的 Ube 一般為 右，因此在 5V供電系統(tǒng)中，在負(fù)載上最多能獲得 的電壓，若 Ic=1 A 則在三極管上的管耗為 1A=，管耗較大，需選用中功率的管子。還有一個重要的特點，共集電路的基極是用高電平驅(qū)動，而單片機(jī)在復(fù)位期間，所有 I/O口都呈現(xiàn)高電平。這樣的話，在開機(jī)上電復(fù)位的瞬間，在所有的行線上都會獲得電壓。而造成開機(jī)瞬間全屏顯示或造成巨大的浪涌電流沖擊，使電源電壓跌落，單片機(jī)工作異常。 而使用共射 驅(qū)動方式的話，同樣的電源電壓下，負(fù)載端能獲得 ，Ic=1A 時的管耗只有 。因此可選用小功率器件。共射電路的基極驅(qū)動是用低電平，這就不會造成上述共集電路的浪涌電流影響。同時，大部分單片機(jī)的 I/O是弱上拉輸出，也即是單片機(jī)能承受較大的灌電流，而只能提供微弱的拉電流。 74HC154 介紹 4 線 — 16 線譯碼器 ,可以實現(xiàn)地址的擴(kuò)展。 引腳說明 :111 1317 ：輸出端 。 12： Gnd 電源地 清遠(yuǎn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)論文 16 1819：使能輸入端、低電平有效 2023地址輸入端 24 VCC 電源正 74HC154是一款高速 CMOS器件 ， 74HC154引腳兼容低功耗肖特基 TTL（ LSTTL）系列。 74HC154譯碼器可接受 4位高 有效二進(jìn)制地址輸入，并提供 16個互斥的低有效輸出。 74HC154的兩個輸入使能門電路可用于譯碼器選通，以消除輸出端上的通常譯碼 “ 假信號 ” ，也可用于譯碼器擴(kuò)展。該使能門電路包含兩個 “ 邏輯與 ” 輸入，必須置為低以便使能輸出端。任選一個使能輸入端作為數(shù)據(jù)輸入， 74HC154可充當(dāng)一個 116的多路分配器。當(dāng)其余的使能輸入端置低時，地址輸出將會跟隨應(yīng)用的狀態(tài)。 74HC154 特性 16線多路分配功能 74HC154 參數(shù) 74HC154 基本參數(shù) 電壓 ～ 驅(qū)動電流 +/ mA 傳輸延遲 11 ns@5V 74HC154 其他特性 邏輯電平 CMOS 功耗考量 低功耗或電 清遠(yuǎn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)論文 17 池供電應(yīng)用 74HC154 封裝與引腳 SO24, SSOP24, DIP24, TSSOP24 4位二進(jìn)制碼輸入譯碼至 16個互斥輸出 兼容 JEDEC標(biāo)準(zhǔn) 溫度范圍 40～ +85 ℃ 40～ +125 ℃ ESD保護(hù) HBM EIA/JESD22A114D超過 2021 V MM EIA/JESD22A115A超過 200 V 74HC154 4線 16 線譯碼器 /解調(diào)器 將 4個二進(jìn)制編碼輸入譯成 16個彼獨立的輸出之一 將數(shù)據(jù)從一個輸入線分配到 16個輸出的任意一個而實現(xiàn)解調(diào)功能 輸入箝位二極管簡化了系統(tǒng)設(shè)計 與大部分 TTL和 DTL電路完全兼容 74154這種單片 4 線 — 16 線譯碼器非常適合用于 高性能存儲器的譯碼器 。當(dāng)兩個選通輸入 G1 和 G2 為低時 , 它可將 4 個二進(jìn)制編碼的輸入譯成 16 個互 相獨立的輸出之一。實現(xiàn)解調(diào)功能的辦法是：用 4 個輸入線寫出輸出線的地址，使得在一個選通輸入為低時數(shù)據(jù)通過另一個選通輸入。當(dāng)任何一個選通輸入是高時，所有輸出都為高。 . LED 顯示屏 . LED 顯示屏結(jié)構(gòu) 設(shè)計時必須掌握點陣工作原理方能進(jìn)行更深層設(shè)計。 16x16LED 點陣其實就是4塊 8x8 點陣 LED 級聯(lián)而成的，因此 特給出 88 點陣 LED的工作原理。 圖（ 1）為 8 8 點陣 LED外觀及引腳圖，其等效電路如圖（ 2）所示，只要其對應(yīng)的 X、清遠(yuǎn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)論文 18 Y軸順向偏壓，即可使 LED發(fā)亮。例如如果想使左上角 LED點亮，則 Y0=1， X0=0即可 。應(yīng)用時限流電阻可以放在 X軸或 Y 軸。而 16x16 就是在 8x8 原理的基礎(chǔ)上將四塊 8x8 級聯(lián)而成，如圖（ 3）。 圖（ 1） 8 8 點陣 LED 外觀及引腳圖 圖（ 2） 8 8 點陣 LED 等效電路 清遠(yuǎn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)論文 19 圖（ 3）四塊 8x8 點陣 LED 級聯(lián)成 16x16 點陣 . LED 點陣的顯示文字 原理 漢字顯示屏用于顯示漢字、字符及圖像信息，在公共汽車、銀行、醫(yī)院及戶外廣告等地方都有廣泛的應(yīng)用。下面是簡單的漢字顯示屏的制作，由單片機(jī)控制漢字的顯示內(nèi)容。為了降低成本，使用了四塊 8 8 的 LED 點陣發(fā)光管的模塊，組成了一個 16 16 的 LED點陣顯示屏，如圖（ 3）所示。在這里僅做了二十五個漢字的顯示，在 實際的使用中可以根據(jù)這個原理自行的擴(kuò)展顯示的漢字，下面是介紹漢字顯示的原理。 LED 驅(qū)動顯示采用動態(tài)掃描方法，動態(tài)掃描方式是逐行輪流點亮，這樣掃描驅(qū)動電路就可以實現(xiàn)多行的同名列共用一套列驅(qū)動器。以 16 16 點陣為例，把所有同一行的發(fā)光管的 陰 極連在一起，把所有同一列的發(fā)光管的 陽 極連在一起（共 陰 的接法），先送出對應(yīng)第 1列 發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第 1列使其燃亮一定的時間，然后熄滅；再送出第 2 列 的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第 2列使其燃亮