【正文】 － SIS C L RRCK 3． 2． 3 單片機(jī)系統(tǒng)外圍電路 單片機(jī)系統(tǒng)外圍電路形式如圖 34 所示。 P2 口是帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，向 P2口寫入 1時(shí) P2口被內(nèi)部上拉為高電平可用作輸入口，當(dāng)作為輸入腳時(shí)被外部拉低的 P2口會(huì)因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出電流 。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。 P0 口是一組 8 位漏級(jí)開(kāi)路型雙向 I/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。當(dāng) EA保持高電平時(shí)，先訪問(wèn)內(nèi)ROM， 但當(dāng) PC 值超過(guò) 4KB 時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外 ROM 中的程序。 （ 2） VPD 功能：在 VCC 掉電情況下，該引腳可接上備用電源，由 VPD 向片內(nèi) RAM供電，以保持片內(nèi) RAM 中的數(shù)據(jù)不丟失。 PSEN 可作為外 ROM芯片輸出允許 OE 的選通信號(hào)。但是，當(dāng)CPU 執(zhí)行 MOVX 指令時(shí)， ALE 將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。 AT89C51 在并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口用于分時(shí)傳送低 8 位地址和數(shù)據(jù)信號(hào)，且均為二進(jìn)制數(shù)。 三． 控制線 控制線共有 4 根，其中 3 根是復(fù)用線。 圖 32 電源電路圖 7 P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78R S T / V P D9P 3. 0 / R x D10P 3. 1 / T xD11P 3. 2 / I N T 012P 3. 3 / I N T 113P 3. 4 / T 014P 3. 5 / T 115P 3. 6 / W R16P 3. 7 / R D17X T A L 218X T A L 119GND20P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728P S E N29A L E / P R O G30E A / V p p31P 0. 732P 0. 633P 0. 534P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039V C C40U1A T 8 9 C 5 1AT89C51 單片機(jī)一般采用雙列直插 DIP 封裝，共 40 個(gè)引腳，圖 33 為其引腳排列圖。 3． 2． 2 AT89C51 芯片介紹 AT89C51 AT89C51 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的 8 位 Flash ROM 單片機(jī)。這時(shí)，在輸出端接上電容 C3，用以濾除輸出端的高頻信號(hào)，改善負(fù)圖 31 穩(wěn)壓電源的組成框圖及整流與穩(wěn)壓過(guò)程 （ b）整流與穩(wěn)壓過(guò)程 （ a）穩(wěn)壓電源的組成框圖 6 載的瞬態(tài)響應(yīng)，最后即可得到所需的、穩(wěn)定的直流電壓。 3． 1 電源設(shè)計(jì) 穩(wěn)壓電源的功能是把來(lái)自電網(wǎng)的 220V 交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)樗璧?、穩(wěn)定的直流電壓。 5 第三章 關(guān)鍵電路設(shè)計(jì) 由于圖文屏的控制電路采用單片機(jī)方案，控制功能的實(shí)現(xiàn)應(yīng)在硬件和軟件兩方面進(jìn)行折中。 經(jīng)過(guò)上述分析，可以歸納出列驅(qū)動(dòng)器電路應(yīng)具備的主要功能。對(duì)于串行傳輸方式來(lái)說(shuō)，列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時(shí)間可能相當(dāng)長(zhǎng)，在行掃描周期確定的情況下，留給行顯示的時(shí)間就太少了，以至影響到 LED 的亮度。首先， 單片機(jī)從存儲(chǔ)器中讀出的 8 位并行數(shù)據(jù)要通過(guò)并串變換，按順序一位一位地輸出給列驅(qū)動(dòng)器。顯然，采用并行方式時(shí)，從控制電路到列驅(qū)動(dòng)器的線路數(shù)量大，相應(yīng)的硬件數(shù)目多。而且動(dòng)態(tài)掃描方式功耗低，硬件成本低，每個(gè) LED都不是連續(xù)工作，因而還有利于延長(zhǎng) LED 的使用壽命。接通的列，就在該行該列 燃亮 相應(yīng)的 LED；未接通的列所對(duì)應(yīng)的 LED 熄滅。而且靜態(tài)顯示功耗大，顯示一個(gè)1616 的字的功耗為： 1616105=12800mW=！普通電池根本無(wú)法驅(qū)動(dòng)，要是組成大顯示屏那功耗將更驚人 。一般刷新周期可控制在幾十毫秒范圍之內(nèi)。其它模式的數(shù)據(jù)刷新，也可找到相應(yīng)的算法。與靜態(tài)顯示模式相對(duì)應(yīng)，就有各種動(dòng)態(tài)顯示模式，它們所顯示的圖文都是能夠動(dòng)的。事先設(shè)計(jì)好各種顏色的顯示數(shù)據(jù)，顯示時(shí)分別送到各自的顯示點(diǎn)陣，即可實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果。單色屏多使用紅色 、 橘紅色或橙色 LED 點(diǎn)陣單元。點(diǎn)陣顯示器則不然，它要對(duì)點(diǎn)陣上全部 LED 進(jìn)行控制，并能生成所有可能顯示的圖形文字，其顯示數(shù)據(jù)和控制電路自然要復(fù)雜得多。 點(diǎn)陣顯示方式適應(yīng)信息變化的優(yōu)點(diǎn)，是以點(diǎn)陣顯示器的價(jià)格和其復(fù)雜的控制電路為代價(jià)的。組成一個(gè)字的點(diǎn)陣，其大小也可以有 161 242 323 4848 等不同規(guī)格。當(dāng)然，根據(jù)控制電路的安排，相反的定義同樣 是可行的。其實(shí)條屏只不過(guò)是其寬度遠(yuǎn)大于高度的平面顯示屏，在顯示與控制的原理上并無(wú)區(qū)別。 和很多應(yīng)用術(shù)語(yǔ)一樣， LED 圖文顯示屏并沒(méi)有一個(gè)公認(rèn)的嚴(yán)格的定義，一般把顯示圖形和 /或文字的 LED 顯示屏稱為圖文屏。 2． 2 LED 顯示特點(diǎn) LED 發(fā)光燈可以分為單色發(fā)光燈、雙色發(fā)光燈、三色發(fā)光燈、面發(fā)光燈、閃爍發(fā)光燈、電壓型發(fā)光燈等多種類型。 經(jīng)實(shí)踐證明，該系統(tǒng)顯示誤差小，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)合理，擴(kuò)展能力強(qiáng) 。文中詳細(xì)介紹了 LED 點(diǎn)陣顯示的硬件設(shè)計(jì)思路、硬件電路各個(gè)部分的功能及原理、相應(yīng)軟件的程序設(shè) 計(jì)，以及使用說(shuō)明等。 整機(jī)以美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的 40 腳單片機(jī) AT89C51 為核心，介紹了以它為控制系統(tǒng)的 LED 點(diǎn)陣電子顯示屏的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程。通過(guò)該芯片控制一個(gè)行驅(qū)動(dòng)器 74HC154 和兩個(gè)列驅(qū)動(dòng)器 74HC595 來(lái)驅(qū)動(dòng)顯示屏顯示。 單片機(jī)控制系統(tǒng)程序采用 C 語(yǔ)言進(jìn)行編輯， 通過(guò)編程控制各顯示點(diǎn)對(duì)應(yīng) LED 陽(yáng)極和陰極端的電平，就可以有效的控制各顯示點(diǎn)的亮滅。 關(guān)鍵詞： AT89C51 單片機(jī)； LED； 點(diǎn)陣顯示； 動(dòng)態(tài)顯示； 匯編語(yǔ)言。按照發(fā)光燈強(qiáng)度又可以分為普通亮度發(fā)光燈、高亮度發(fā)光燈、超 高亮度發(fā)光燈等。這里所說(shuō)的圖形，是指由單一亮度線條組成的任意圖形，以便于不同亮度（灰度）點(diǎn)陣組成的圖像相區(qū)別。 從理論上說(shuō)， 不論顯示圖形還是文字，都是控制與組成這些圖形或文字的各個(gè)點(diǎn)所在位置相對(duì)應(yīng)的 LED 器件發(fā)光。這樣依照所需顯示的圖形文字，按顯示屏的各行各列逐點(diǎn)填寫顯示數(shù)據(jù)，就可以構(gòu)成一個(gè)顯示數(shù)據(jù)文件。 漢字的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)相應(yīng)的顯示數(shù)據(jù)是用 16 進(jìn)制格式以字節(jié)為單位表示的。點(diǎn)陣顯示器在整個(gè)顯示單元的所有位置上都布置了 LED 器件，而像數(shù)碼管一類的顯示器件只在需要發(fā)光的七段位置上布置 LED器件，其它位置是空白的。因此，根據(jù)不同的場(chǎng)合，不同的顯示特點(diǎn)和格式可以分別采用數(shù)碼管器件或點(diǎn)陣顯示方式，有的情況可以采用兩者搭配的混合屏顯示方式。雙色圖文屏和多色圖文屏，在 LED點(diǎn)陣的每一個(gè) “點(diǎn) ”上布置有兩個(gè)或多個(gè)不同顏色的 LED 發(fā)光器件。每一種顏色的控制方法和單色的完全相同，因此掌握了單色圖文顯示屏的原理，雙色屏和多色屏就不難理解了。按照?qǐng)D文運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)又可以分為閃爍、平移、旋轉(zhuǎn)、縮放 等多種顯示模式。不過(guò)當(dāng)算法太復(fù)雜，太浪費(fèi)時(shí)間的話，也可以考慮預(yù)先生成刷新數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)備用。 同時(shí)控制 LED 顯示屏的各個(gè)發(fā)光點(diǎn)亮滅的方法稱為 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示方式 。因此雖然靜態(tài)顯示效果好，但是在實(shí)際應(yīng)用中的顯示屏幾乎都不采用這種設(shè)計(jì)，而采用另一種稱為動(dòng)態(tài)掃描的顯示方法。當(dāng)一行的掃描持續(xù)時(shí)間結(jié)束后， 該行燃亮的 LED 也就熄滅； 下一行又以同樣的方法進(jìn)行顯示。 2． 3． 2 數(shù)據(jù)傳輸方案 采用掃描方式進(jìn)行顯示 時(shí)，顯示數(shù)據(jù)通常存儲(chǔ)在單片機(jī)的存儲(chǔ)器中，按 8 位一個(gè)字節(jié)的形式順序排放。當(dāng)列數(shù)很多時(shí)，并行傳輸?shù)姆桨甘遣豢扇〉摹Ｅc此同時(shí)，列驅(qū)動(dòng)器中每一列都把當(dāng)前數(shù)據(jù)傳向后一列，并從前一列接收新數(shù)據(jù)，一直到全部列數(shù)據(jù)都傳輸完為止。 解決串行傳輸中列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和列數(shù)據(jù)顯示的時(shí)間矛盾問(wèn)題，可以采 用重疊處理的方法。對(duì)于列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備來(lái)說(shuō)，它應(yīng)能實(shí)現(xiàn)串入并出的移位功能；對(duì)于列數(shù)據(jù)顯示來(lái)說(shuō)，應(yīng)具有并行鎖存的功能。單片機(jī)及相應(yīng)軟件，主要負(fù)責(zé)存儲(chǔ)（或生成）顯示數(shù)據(jù)、安排控制信號(hào)的定時(shí)與順序等。它由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路 四個(gè)部分組成，如圖 31 所示： + 電 源 + 整 流 + 濾 波 + 穩(wěn) 壓 + u1 u2 u3 uI U0 _ 變壓器 _ 電 路 _ 電 路 _ 電 路 _ u1 u2 u3 uI U0 0 t 0 t 0 t 0 t 0 t 根據(jù)要求所確定的穩(wěn)壓電源的電路形式如圖 32 所示 。電路最后接入的發(fā)光二極管用做電源指示燈。其最突出的優(yōu)點(diǎn)是片內(nèi) ROM 為 Flash ROM，可 擦寫 1000 次以上，應(yīng)用并不復(fù)雜的通用 ROM 寫入器就能方便的擦寫，讀取也很方便，價(jià)格低廉，具有在片程序 ROM 二級(jí)保密系統(tǒng)。 40 個(gè)引腳大致可分為 4 類：電源、時(shí)鐘、控制各 I/O 引腳。所謂復(fù)用線是指具有兩種功能，正常使用時(shí)是一種功能，在某種條件下是另一種功能。當(dāng) ALE 信號(hào)有效時(shí)， P0 口傳送的是低 8 位地址信號(hào)； ALE 信號(hào)無(wú)效時(shí)， P0 口傳送的是低 8 位地址信號(hào)。 （ 2） PROG 功能：片內(nèi) EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，此引腳輸入編程脈沖。在讀內(nèi) ROM 或讀外 RAM 時(shí)， PSEN 無(wú)效。 4． EA /VPP—— 內(nèi)外 ROM 選擇 /片內(nèi) EPROM 編程電源 。當(dāng) EA保持低電平時(shí)，則只訪問(wèn)外 ROM，不管芯片內(nèi)有否內(nèi) ROM。作為輸出口用時(shí)，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門電路，對(duì)端口寫 1 時(shí)，又可作高阻抗輸入端用。 P1 口是帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，向 P1口寫入 1時(shí) P1口被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入口。 在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (例如執(zhí)行 MOVX DPTR指令 )時(shí)， P2口送出高 8位地址數(shù)據(jù)，當(dāng)使用 8位尋址方式 (MOVXRI)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí) ， P2口發(fā)送 P2特殊功能寄存器的內(nèi)容，在整個(gè)訪問(wèn)期間不改變。單片機(jī)振蕩器反相放大器的輸 入端（ XTAL1）和輸出端（ XTAL2）之間接上 12MHz 或更高頻率的晶振，以獲得較高的刷新頻率，使顯示更穩(wěn)定。 89C51 的通用 I/O 口 P1 作為顯示數(shù)據(jù)和二進(jìn)制行號(hào)的公用輸出口。 端口引腳 第二功能 —— RXD 串行口輸入端 —— TXD 串行口輸出端 —— 0INT 外部中斷 0請(qǐng)求輸入端 —— 1INT 外部中斷 1請(qǐng)求輸入端 —— T0 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0外部信號(hào)輸入端 —— T1 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1外部信號(hào)輸入端 —— WR 外 RAM寫選通信號(hào)輸出端 —— RD 外 RAM讀選通信號(hào)輸出端 表 3． 1 P3 各端口第二功能 10 3． 3 列驅(qū)動(dòng)電路 列驅(qū)動(dòng)電路由集成電路 74HC595 構(gòu)成，它具有一個(gè) 8 位 串行輸入 /輸出或者并行輸出 的移位寄存器和一個(gè) 8 位輸出鎖存器的結(jié)構(gòu)，而且移位寄存器和輸出鎖存器的控制是各自獨(dú)立的，可以實(shí)現(xiàn)在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時(shí)，傳送下一行的列數(shù)據(jù)，即達(dá)到重疊處理的目的。引腳 SRCLK 輸入移位寄存器的移位時(shí)鐘脈沖，在其上升沿發(fā)生移位，并將 SER的下一個(gè)數(shù)據(jù)打入最低位。 SRCLR 信號(hào)是移位寄存器的清零輸入端，當(dāng)其為低時(shí)移位寄存器的輸出全部為 0，由于 SRCLK 和 RCLK 錯(cuò)誤 !未指定書簽。移位寄存和輸出鎖存的時(shí)序波形如圖 36 所示： 圖 35 74HC595 的管腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)邏輯圖 圖 34 單片機(jī)系統(tǒng)外圍電路圖 11 由 74HC595 組 成的列驅(qū)動(dòng)器示于圖 37 中。這樣的結(jié)構(gòu)，使得各片串行移位能把 16列的顯示數(shù)據(jù)依次輸入到相應(yīng)的移位寄存器