【正文】 在此，謹向彭高豐老師以及幫助過我的同學(xué)以誠摯 的謝意！ 最后，衷心感謝在百忙之中抽出寶貴時間對此論文進行評閱與審議的老師們。從課題選擇、方案論證到具體設(shè)計，每一步對我來說無疑是巨大的嘗試和挑戰(zhàn)，我不斷地給自己提出新的問題，然后去論證、推翻，不懂就請教老師 或同學(xué)，再接著提出新的問題，在這個往復(fù)的過程中，我這篇稚嫩的設(shè)計日趨完善。 從理論上來說， 24Hz 以上的刷新率就能看到連續(xù)穩(wěn)定的顯示，刷新率越高，顯示越穩(wěn)定，同時刷新率越高，顯示驅(qū)動程序占用的 CPU 時間也越多。在對各個硬件模塊進行測試時，要保證軟件正確的情況下去測試硬件，要不然發(fā)生錯誤時，不知道到底是哪一方出錯了。系統(tǒng)程序清單見附錄二。顯示驅(qū)動程序在進入中斷后首先要對定時器 T0 重新賦初值，以保證顯示屏刷 新率的穩(wěn)定， 1/16 掃描顯示屏的刷新率（幀頻）計算公式如下： 刷新率（幀頻） = 161 T0 溢出率 =321)65536(12 0tfosc ? 其中 fosc 為晶振頻率， t0 為定時器 T0 初值（工作在 16 位定時器模式）。首先是顯示時間，按鍵有 4 個。本設(shè)計的 LED 顯示屏軟件的主要功能是向屏體提供顯示數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生各種控制信號，使屏幕按設(shè)計的要求顯示。例如：如果想使屏幕左上角 LED 點亮，左下角 LED 熄滅的話，在掃描到第一行時，第一列的電位就應(yīng)該為低，而掃描到第八行 時第一列的電位就應(yīng)該為高。 88 LED 點 陣是最基本的點陣顯示模塊，理解了 88 LED 點陣的工作原理就可以基本掌握 LED 點陣顯示技術(shù)。如 0Y 端輸出低電平，此信號 傳至相應(yīng)的 PNP 型三極管 Q1，此時，三極管的基極為低電平，因此，發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，三極 管導(dǎo)通，其集電極再將高電平加于 LED 陣列的對應(yīng)的行上，即將此行選通；而同時 74HC154 的其它端輸出高電平而致使該行對應(yīng)的 三極管截止，從而所對應(yīng) LED行線不被選通。 74HC154 為 變量譯碼器，也稱二進制譯碼器，它是一種 四線 — 十六線譯碼器 , 譯碼的輸入端有 4 個，輸出端有24=16 個， 并有兩個選通端（使能端），它的管腳形式如圖 26 所示，當選通端 E E 2 均為低電平時，譯碼器處于工作狀態(tài)，可將地址輸入端（ A0～ A3）的二進制編碼在一個對應(yīng)的輸出端以低電平譯出。 RCK 是輸出鎖存器的打入信號，其上升沿將移位寄存器的輸出打入到輸出鎖存器。 P1 口的低 4 位與行驅(qū)動器相連，送出二進制的行選信號； ～ 口則用來發(fā)送控制信號。 P3 口是帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，向 P3口寫入 1時 P3口被內(nèi)部上拉為高電平可用作輸入口，當作為輸入腳時被外部拉低的 P3口會因為內(nèi)部上拉而輸出電流 。在 Flash 編程時， P0 端口接收指令字節(jié)；而在驗證程序時，則輸出指令字節(jié)。 AT89C55 單片機 ROM 尋址范圍為 64KB，其中 20KB在片內(nèi)， 60KB 在片外。 89C51 讀外 ROM 時，每個機器周期內(nèi) PSEN 兩次有效輸出。 （ 1） ALE 功能：用來鎖存 P0 口送出的低八位地址。低功耗空閑和掉電模式 功能特性概述： 這個 AT89C55 的是一種低功耗，高性能 8 位 CMOS 單片機，具有 20K 字節(jié)可重擦寫 Flash閃速存儲器，該設(shè)備是采用 Atmel 的高密度非易失性內(nèi)存技術(shù)，并與業(yè)界標準 80C51 指令集和引腳兼容，片上閃存程序存儲器可重新編程的系統(tǒng)或由傳統(tǒng)的非易失性內(nèi)存編程通過將通用的8 位 CPU 與 Flash 在 monolithicchip 芯片， AT89C55 是一個強大的微型計算機提供了一個高度靈活和成本有效地解決許多 嵌入式控制應(yīng)用。 20K 字節(jié)可重擦寫 Flash 閃速存儲器 電路最后接入的發(fā)光二極管用做電源指示燈。單片機及相應(yīng)軟件，主要負責存儲（或生成）顯示數(shù)據(jù)、安排控制信號的定時與順序等。 解決串行傳輸中列數(shù)據(jù)準備和列數(shù)據(jù)顯示的時 間矛盾問題，可以采用重疊處理的方法。顯示時要把一行中各列的數(shù)據(jù)都 傳送到相應(yīng)的列驅(qū)動器上去，這就存在一個顯 示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。 1632 的點陣共有 512 個發(fā)光二極管，顯然單片機沒有這么多端 口，如果我們采用鎖存器來擴展端口，按 8 位的鎖存器來計算， 1632 的點陣需要 512/8=64 個鎖存器。 關(guān)鍵詞： AT89C55 單片機； LED；點陣顯示；動態(tài)顯示；匯編語言。 11 第三章 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計 I ABSTRACT一份裝入學(xué)生檔案；一份按此表、開題報告、中期檢查表、成績評定表、論文正文的順序裝訂成冊，留院（系）存檔。在實際設(shè)計調(diào)試過程中， 通過肉眼觀察該顯示屏顯示的圖文是否穩(wěn)定、清晰無串擾，查找造成圖文不清晰的根源，確定調(diào)整方案，盡可能的使顯示圖文與要求相符合。 未完成的工作： 寫出系統(tǒng)軟件代碼； 后期調(diào)試和測試； 畢業(yè)答辯。 C 根據(jù)已有的資料并借助 PROTEUS 對系統(tǒng)各模塊進行分析、設(shè)計、測試。并且通過該設(shè)計課題掌握了 51 單片機的的軟硬件開發(fā)工具的使用方法，為以后從事相關(guān)行業(yè)的工作積累了實際工 作經(jīng)驗。 畢業(yè)論文（設(shè)計）的研究成果歸屬學(xué)校所有。圖形或文字顯示有靜止、移入移出等顯示 方式。電子設(shè)計競賽實訓(xùn)教程 [M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社， [2]繆思恩 .LED 大屏幕顯示電路設(shè)計 [J]。論文重點闡述了顯示模塊及相關(guān)驅(qū)動模塊等的模塊設(shè)計思路與制作方法。 Dynamic display。 1 1． 2 設(shè)計方案論證 14 3. 1 系統(tǒng)主程序 軟件部分同樣也采用模塊化的設(shè)計思想，包括中斷模塊、顯示模塊，并采用匯編語言編程實現(xiàn)。 Assembly language. 第一章 系統(tǒng)整體設(shè)計方案 需要實現(xiàn)的功能 設(shè)計一個室內(nèi)用 1632 點陣 LED 圖文顯示屏，要求在目測條件下 LED 顯示屏各點亮度均勻、充足，可顯示圖形和文字，顯 示圖形或文字應(yīng)穩(wěn)定、清晰無串擾。當這樣輪回的速度足夠快（每秒 24 次以上），由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，我們就 能看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形了。但 是，串行傳輸過程較長，數(shù)據(jù)按順序一位一位地輸出給列驅(qū)動器，只有當一行的各 列數(shù)據(jù)都已傳輸?shù)轿恢?，這一行的各列才能并行地進行顯示。這樣，本行已準備好的數(shù) 據(jù)打入并行鎖存器進行顯示時，串并移位寄存器就可以 準備下一行的列數(shù)據(jù)，而不會影響本行的顯示。圖中變壓器 T 將來自電網(wǎng)的 220V 交流電壓變換為整流電路所需要的 交流電壓，再經(jīng)整流電橋（ 4 個二極管） D1 將交流電壓變換成脈動的直流電壓，隨后電解電容器 C1 將脈動直流電壓中的大部分紋波加以濾除，以得到較 為平滑的直流電壓。 雖然 AT89S52 的 ISP 下載功能非常優(yōu)秀，但它只有 8KROM，由于本設(shè)計的程序代碼比較多，所以選用 AT89C55（具有 20KROM）。 32 個可編程 I/O 口線 三． 控制線 控制線共有 4 根，其中 3 根是復(fù)用線。但是，當CPU 執(zhí)行 MOVX 指令時， ALE 將跳過一個 ALE 脈沖。 （ 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。 P0口是一組 8 位漏級開路型雙向 I/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。 P2 口是帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，向 P2口寫入 1時 P2口被內(nèi)部上拉為高電平可用作輸入口，當作為輸入腳時被外部拉低的 P2口會因為內(nèi)部上拉而輸出電流 。移位數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收均以 8 位為一幀，不設(shè)起始位和停止位，無論輸入 /輸出，均低位在前高位在后。引腳 SI 是串行數(shù)據(jù)的輸入端。但因 QH受輸出鎖存器打入控制，所以還從輸出鎖存器前引出了 QH’，作為與移位寄存器完全同步的級聯(lián)輸出。行選通信號來源于單 片機按照時序要求所給出的二進 制信號，每次更新行號（開始掃描 新的一行）時，由單片機輸出 4 位 二進制行號，行號經(jīng)4/16 線譯碼器 譯碼后，生成 16 條行選通信號 線，再經(jīng)過驅(qū)動器驅(qū)動對應(yīng)的行 線。在掃描驅(qū)動方式下可以按行掃描按列控制，當然也可以按列掃描按行控制。應(yīng)用時還應(yīng)在各條行線或列線上接圖 29 8 8點陣 LED 等效電路圖 圖 210 88 點陣 LED 結(jié)構(gòu)圖 圖 28 8 8點陣 LED 結(jié)構(gòu)圖 上限流電阻。軟件的設(shè)計 是設(shè)計控制系統(tǒng)的應(yīng)用程序。 從有利于實現(xiàn)語言的直觀，易于記憶和檢查，可讀性較好和使語言程序占用較少的單片機存儲空間，實時處理系統(tǒng)可以快速的執(zhí)行指令的角度考慮，本設(shè)計中顯示屏程序采用匯編語言編寫。這樣可方便程序調(diào)用，程序整 體層次清晰，結(jié)構(gòu)一目了然，方便 開 始 系統(tǒng)初始化 顯示時間溫度 “左滾屏”顯示效果循環(huán) 圖 31 系統(tǒng)主程序的總體結(jié)構(gòu) KEY4 個按鍵 K1 切換 K2 調(diào)整 K3 加 K4 減 顯示數(shù)據(jù) 顯示 退出中斷 圖 32 顯 示驅(qū)動程序流程圖 閱讀。 然后顯示驅(qū)動程序查詢當前燃亮的行號，從顯示緩存區(qū)內(nèi)讀取下一行的顯示數(shù)據(jù)，并通過串口發(fā)送給移位寄存器。調(diào)試可分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。 4． 2 性能分析 系統(tǒng)通過調(diào)試組裝后一般即可正常工作。 LED點陣的應(yīng)用很廣，對于不同的應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用要求，可以有各種各樣的應(yīng)用方式 ，在這里就不做詳盡敘述?；乜催^去，還真是懷念那段時光。電子設(shè)計競賽實訓(xùn)教程 [M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社， [2]繆思恩 .LED 大屏幕顯示電路設(shè)計 [J]。更重要的是 我 體會 到不論做什么事都要真真正正用心去做，才會使 自己更 好 的成長，沒有學(xué)習(xí)就不可能有實踐的能力，實踐才是最終的目 的， 沒有實踐就不會有自己的突破 和創(chuàng)新 ，希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后的 工作和 生活中不斷成長與進步。 根據(jù)實踐證明， 這個方案設(shè)計的 1632 點陣 LED 圖文顯示屏， 結(jié)構(gòu)合理 ，成本較低，且較容易擴展成更大的顯示屏；顯示屏各點亮度均勻、充足；顯示圖形或文字穩(wěn)定、清 晰無串擾；可用靜止、移入移出等多種顯示方式顯示圖形或文字。剛剛開始，編寫不會一次性通過，經(jīng)過仔細分析修改最后編譯成功。但編制好的程序或焊接好的線路不能按預(yù)計的那樣正常工作是常見的事，多少會出現(xiàn)一些硬件、軟件上的錯誤。 機周時間與 主振頻率有關(guān)，機器周期是時鐘周期的 12 倍，因此，機周時間 =12/ fosc。根據(jù)總體結(jié)構(gòu)，可將程序劃分為幾個功能化模塊：串行口中斷服務(wù)程序、 多字滾動顯示子程序、單字顯示子程序、掃描程序 。顯示驅(qū)動程序由定時器 T0 中斷程序?qū)崿F(xiàn)。系統(tǒng)綜合電路原理圖見附錄一。 當采用按行掃 描按列控制的驅(qū)動方式時，LED 顯示屏 8 行的同名列共用一套列驅(qū)動器。 由于行驅(qū)動電路一條行線上要帶動 16 列的 LED 進行顯示，按每一 LED 器件20mA 電流計算， 16 個 LED 同時發(fā)光時，就需要 1620=320mA 的驅(qū)動電流，選用三極管 8550 作為驅(qū)動管可以在邏輯功能和驅(qū)動能力上符合 LED 的驅(qū)動要求。74HC154 譯碼器的真值表如表 所示： 圖 26 74HC154 管腳圖 R10R16R8R15R13R6R17R18R9R12R5 R7R3200ΩR4R14R11Q8Q1