【正文】 tion clock. In the design, we program LED control procedures and clock chip reading and writing procedures to generate codes, and then download these codes to the MCU through IAP mode. After all these steps, we can display simulation clock on the LED accuratully. The design of LED simulation clock is based on the singlechip puter and clock chip. We use DS1302 clock chip rather than delay method to initialize the time, which is more simple and effective. Once the DS1302 clock chip is poweredon, it will work automatically. On this basis, the procedures set time writing and reading module to get time. LED screen adoptes line scanning, row controlling method to input data to the 74HC595 chip serially, and then show the data on the LED screen parallelly. The design and implement of LED simulation clock are divided into the following sections. The first part summarizes the LED display system macroscopically, and analyzes its direction and application。 the fifth part analyzes the circuit structure and the principle of work in the display system, besides this part also introduces the basic function required in the design。 單片 機(jī) 做為微型機(jī)發(fā)展方向的一部分，以其體積小、功耗低的特點(diǎn) ，成為日常生活中不可缺少的 一部分而得到廣泛應(yīng)用。價(jià)格也從幾元到幾百元不等。功能復(fù)雜、內(nèi)容較多的系統(tǒng)多采用嵌入式操作系統(tǒng)，如 PDA、電子詞典、游戲機(jī)等 。再有就是與模 擬電路結(jié)合更緊密，可靠性越來越高，特別是和互聯(lián)網(wǎng)的連接已是一種明顯的走向。然而，數(shù)字手表的出現(xiàn)（更傾向于采用 LCD 顯示器）使 LED的用量大大減少。液晶顯示器也將和 CRT 顯示器一樣，退出主流舞臺(tái)！ 目前，世界上對(duì)省能源、輕量化、小型化、高可信度的產(chǎn)品需求極為迫切，而LED 完全符合這些條件。進(jìn)入九十年代后，隨著工藝的不斷改進(jìn)以及原材料的發(fā)展， LED 顯示器件在壽命和亮度指標(biāo)上都有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，成本也大大降低。最早研制的 LED只能發(fā)出紅色的光，用于電子設(shè)備中的指示燈，隨著黃色、綠色和藍(lán)色 LED 相繼 問世，如今， LED 已能發(fā)出紅色、黃色、藍(lán)色、綠色、橙色、琥珀色、藍(lán)綠雙色、紅綠雙色、黃綠色、純綠色、翠綠色、白色各種光束。 LED 顯示屏系統(tǒng)的發(fā)展方向 現(xiàn)代信息社會(huì)中，作為人機(jī)信息視覺傳播媒體的顯示產(chǎn)品和技術(shù)得到迅速發(fā)展，進(jìn)入二十一世紀(jì)的顯示技術(shù)將是平板顯示的時(shí)代， LED 顯示屏作為平板顯示的主導(dǎo)產(chǎn)品之一無疑會(huì)有更大的發(fā)展，并有可能成為二十一世紀(jì)平板顯示的代表性主流產(chǎn)品 。以全彩色戶外 φ26顯示屏為例， 1996 年的產(chǎn)品市場價(jià) 格每平方米在 12 萬元左右， 1999 年已降至 7－ 8 萬人民幣 /m2， LED 產(chǎn)品性能的提高，使全彩色顯示屏的亮度、色彩、白平衡均達(dá)到比較理想的效果，完全可以滿足戶外全天候的環(huán)境條件要求，同時(shí)，由于全彩色顯示屏價(jià)格性能比的優(yōu)勢，預(yù)計(jì)在未來幾年的發(fā)展中，全彩色 LED 顯示屏在戶外廣告媒體中會(huì)越來越多地代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燈箱、霓紅燈、磁翻板等產(chǎn)品，體育場館的顯示方面全彩色 LED 屏更會(huì)成為主流產(chǎn)品。行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系的形成，對(duì)產(chǎn)品的檢測有了相對(duì)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)和評(píng)判依據(jù)，生產(chǎn)條件差、技術(shù)性不強(qiáng)、售后服務(wù)體系不完善的企業(yè)將受到市場的淘汰，預(yù)計(jì)今后幾年內(nèi)一批小規(guī)模 LED 顯示屏廠商會(huì)逐步淡出， 行業(yè)的發(fā)展趨于有序。 這一領(lǐng)域的 LED 顯示屏占到了前幾年國內(nèi) LED 顯示屏需求量的 50%以上，目前仍為 LED 顯示屏的主要需求行業(yè)。 、車站旅客引導(dǎo)信息顯示。 。 、電信、商場購物中心等服務(wù)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)宣傳及信息顯示。 本論文研究課題的來源及主要研究內(nèi)容 發(fā)光二極管（ LED）是六十年代 末 發(fā)展起來的一種半導(dǎo)體顯示器件，七十年代，隨著半導(dǎo)體材料合成技術(shù)、單晶制造技術(shù)和 PN 結(jié)形成技術(shù)的研究進(jìn)展，發(fā)光二極管在發(fā)光顏色、亮度等性能得以提高并迅速進(jìn)入批量化和實(shí)用化。 LED 時(shí)鐘的出現(xiàn)就很好解決了這一問題。 其研究的 意義在于： LED 時(shí)鐘顯示提供了有用的參考，為進(jìn)一步的研究提供了有效的途徑。 SST89 系列單片機(jī)通過串口實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)仿真，無需專用仿真器。 表 21 SST89系列單片機(jī)選型一覽表 型號(hào) 時(shí)鐘頻率 Flash 存儲(chǔ)器 RAM 串口 PCA 中斷 DPTR數(shù)據(jù)指針 WDT 雙倍速 5V UART PWM 源 優(yōu)級(jí) SST89C54 033MHz 012MHz 16KB+4KB 256B 1ch 6 2 1 √ SST89C58 033MHz 012MHz 32KB+4KB 256B 1ch 6 2 1 √ SST89E554RC 040MHZ 32KB+8KB 1KB 1ch+ 5ch 9 4 2 √ √ SST89E564RD 040MHz 64KB+8KB 1KB 1ch+ 5ch 9 4 2 √ √ SST89V554RC 040MHz 32KB+8KB 1KB 1ch+ 5ch 9 4 2 √ √ SST89V564RD 040MHz 64KB+8KB 1KB 1ch+ 5ch 9 4 2 √ √ SST89 系列 單片機(jī)的引腳功能 以 SST公司的 SST89E564RD為例，對(duì) SST89單片機(jī)的引腳功能加以說明。內(nèi)部程序執(zhí)行時(shí)， EA必為高電平。當(dāng)從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行時(shí)，每個(gè) 機(jī)器周期 PSEN兩次有效，除了當(dāng)進(jìn)入外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期都有一個(gè) PSEN信號(hào)跳過。除了訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器， ALE 在每個(gè)機(jī)器周期兩次有效，在第二個(gè)機(jī)器周期有一個(gè) ALE 有效被跳過。每個(gè)端口都包括一個(gè)鎖存器（即專用寄存器 P0～ P3）、一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入 緩沖器。 入口使用時(shí)，有兩種工作方式，即所謂 “讀端口 ”和 “讀引腳 ”。 DS1302 芯片的原理及結(jié)構(gòu) 通常用的單片機(jī)沒有實(shí)時(shí)時(shí)鐘部件，如果需要此功能就得使用定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)，而一旦系統(tǒng)掉電時(shí)鐘就不能運(yùn)行，這在需要實(shí)時(shí)時(shí)鐘的系統(tǒng)中是不允許的，即便使用備用電池，通用單片機(jī)系統(tǒng)的功耗較大而通常堅(jiān)持不久。時(shí)間是用 BCD 碼保存的， RAM 可以用來存取用戶數(shù)據(jù)，在使用備用電池后 RAM 內(nèi)的數(shù)據(jù)在系統(tǒng)掉電時(shí)能夠保持不丟失。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。 X X2 為振蕩源，外接 晶振。如果在傳送過程中置RST 為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，并且 I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。 SCLK 為時(shí)鐘輸入端。 命令字節(jié)的格式如圖 26 所示。最低有效位（ D0）定義了寫操作（為 0 時(shí)）或讀操作（為 1 時(shí)）。 DS1302 共有 12 個(gè)寄存器 ，其中有 7 個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘有關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD 碼形式。 對(duì) 芯片的所有寫入或讀出操作都是由命令字節(jié)為引導(dǎo)的。單字節(jié)傳送操作格式如圖27所示。 WR RAM30 1 1 1 1 1 1 0 WR RAM 突發(fā)模式 1 1 1 1 1 1 1 WR 訪問 DS1302 片內(nèi)各寄存 器數(shù)據(jù)格式如表 24 所示。當(dāng)這位被置為邏輯 0 時(shí)，時(shí)鐘將工作。 涓流充電寄存器控制著 DS1302 的涓流充電特性。該寄存器的 D0 和 D1 選擇與二極管相串聯(lián)的電阻值，其中編碼 01 為 2kΩ ， 10為 4kΩ ，11 為 8kΩ ，而 00 將不允許進(jìn)行充電。寄存器和 RAM 的操作通過命令字節(jié)的 D6加以區(qū)別。所以采用此 芯片接口的串行通信系統(tǒng)只需單一的 +5V 電源就可以了。 圖 28 MAX232芯片的引腳結(jié)構(gòu)和運(yùn)作方式 實(shí)際應(yīng)用中， T1IN， T2IN 可直接連接 TTL/CMOS 電平的 MCS51 的單片機(jī)的串行發(fā)送端 TXD； R1OUT， R2OUT 可直接連接 TTL/CMOS 電平的 MCS51 的單片機(jī)的串行接收 端RXD/TXD； T1OUT， T2OUT 可直接連接 PC機(jī)的 RS232 串口的接收端 RXD/TXD； R1IN， R2IN可直接連接 PC機(jī)的 RS232 串口的發(fā)送端 TXD。計(jì)算機(jī)在輸出的時(shí)候，也是通過 TTL來輸出。只不過這個(gè)接口電路不是單獨(dú)的芯片，而是集成在單片機(jī)芯片的內(nèi)部，成為單片機(jī)芯片的一個(gè)組成部分。如果在通信口的輸入輸出引腳上加上電平轉(zhuǎn)換器，還可方便地構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)的 RS232 和 RS485 接口。這兩個(gè)寄存器具有同一地址（ 99H），串行接收時(shí)，從接收 SBUF 讀出數(shù)據(jù)。 此外，在接收寄存器之前還有移位寄存器，從而構(gòu)成了串行接收的雙緩沖結(jié)構(gòu)，以避免在數(shù)據(jù)接收過程中出現(xiàn)幀重疊錯(cuò)誤。當(dāng) fosc=6MHz，則波特率為 500kbps,即 2 s? 移位一次；如 fosc=12MHz，則波特率為 1Mbps，即 1s? 移位一次。 方式 1 和方式 3 的波特率是可變的，其波特率由定時(shí)器 1的計(jì)數(shù)溢出（對(duì) SST89系列來說，也可使用定時(shí)器 2 的計(jì)數(shù)溢出）決定， 見 公式 （ 23）所示： 32/)2( dS M OD TBR ?? （ 23） 式中， SMOD 為 PCON 寄存器最高位的值， SMOD=1 表示波特率加倍。 圖 210 開啟一個(gè) LED 示意圖 發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)主要由 PN 結(jié)芯片、電極和光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成。它是自發(fā)輻射發(fā)光，不需要較高的注入電流產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，也不需 要光學(xué)諧振腔，發(fā)射的是非相干光。 利用人眼的視覺暫留特性，采用向 LED器件重復(fù)通斷供電的方法使之點(diǎn)亮，就是通常所說的脈沖驅(qū)動(dòng)方式。 第 18 頁 圖 211 LED的脈沖驅(qū)動(dòng)原理圖 其次是脈沖重復(fù)頻率的問題，通過視覺暫留特性的分析，知道脈沖重復(fù)頻率必須高于 24Hz，否則會(huì)產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象。在掃描驅(qū)動(dòng)方式下可以按行掃描，按列控制；也可以按列掃描，按行控制。例如在 LED 顯示屏上需要 LED11 熄滅， LED21 點(diǎn)亮，那么當(dāng)掃描到 H1行時(shí)， L1列的電位就應(yīng)該為高；當(dāng)掃描到 H2 行時(shí)， L1 列的電位就應(yīng)該為低。 LED 圖文屏的主要特征是只控制 LED 點(diǎn)陣中發(fā)光器件的通斷，而不控制 LED 的 強(qiáng)弱。 PC 機(jī)與單片機(jī)之間采用 RS232/485 通信標(biāo)準(zhǔn)，由上位機(jī)發(fā)送信號(hào)，下位機(jī)同時(shí)接收。 基于單片機(jī)的LED 控制電路 LED 顯示屏 RS232485 轉(zhuǎn)換器 PC 第 20 頁 圖 214 8X8 LED點(diǎn)陣顯示單元 圖 215 所示以單片機(jī)為核心的動(dòng)態(tài)掃描電 路是由單片機(jī)、顯示控制電路、顯示驅(qū)動(dòng)電路組成。靜態(tài)顯示每一個(gè)像素需要一套驅(qū)動(dòng)電路，如果顯示屏為n m個(gè)像素屏，則需要 n m套驅(qū)動(dòng)電路；動(dòng)態(tài)掃描顯示則采用多路復(fù)用技術(shù)，如果是采用 P路復(fù)用，則每 P個(gè)像素需要一套驅(qū)動(dòng)電路， n m 個(gè)像素僅需 n m/P 套驅(qū)動(dòng)電路。在行掃描列控制顯示行掃描電路及控制 行驅(qū)動(dòng) LED 顯示點(diǎn)陣 列驅(qū)動(dòng) 列顯示數(shù)據(jù) 單片機(jī)系統(tǒng) PC機(jī) 通信 第 21 頁 時(shí)，把顯示數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器中取出傳送到每一行對(duì)應(yīng)的列驅(qū)動(dòng)器上，這就存在一個(gè)列數(shù)據(jù)傳輸方式的問 題。 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)間矛盾問題，可以采用重疊處理的方法。從理論上講，顯示屏的大小是任意的，但從上面的分析可知，顯示屏做得越大，即屏幕的點(diǎn)陣規(guī)模越大，往顯示屏上所送的數(shù)據(jù)就越多，數(shù)據(jù)傳輸與控制的時(shí)間也會(huì)增加，即完成一屏掃描的時(shí)間也將越長，然而， 40ms 的時(shí)間卻是固定的，多于 40