【正文】 5 5． 3 性能分析 .......................................................................................................25 第六章 理論分析計(jì)算 ....................................................................................................26 第七章 系統(tǒng)功能及使用方法 .........................................................................................27 結(jié)束語 ............................................................................................................................28 附錄一 實(shí)物照片、 電路圖、 PCB圖、元器件清單 .........................................................29 附錄二 系統(tǒng)程序源代碼 ................................................................................................33 附錄三 用戶使用手冊(cè) ....................................................................................................39 參考文獻(xiàn) .........................................................................................................................40 1 第一章 摘要 本設(shè)計(jì)是一 1616 點(diǎn)陣 LED 電子顯示 屏的設(shè)計(jì)。 LED 顯示以其組構(gòu)方式靈活、 顯示穩(wěn)定、功耗低、壽命長(zhǎng)、 技術(shù)成熟、成本低廉等特點(diǎn)在 車站、 證券 所 、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館 、交通干道 及各種室內(nèi) /外顯示場(chǎng)合 的信息發(fā)布，公益宣傳，環(huán)境參數(shù)實(shí)時(shí)，重大活動(dòng)倒計(jì)時(shí)等等 得到廣泛的應(yīng)用。也可以用多個(gè) LED 發(fā)光燈組成固定的字符或圖形進(jìn)行顯示，如大型劇場(chǎng)會(huì)堂的出入口及洗手間的顯示 。對(duì)于只控制通斷的圖文顯示屏來說，每個(gè) LED 發(fā)光器件占據(jù)數(shù)據(jù)中的 1 位（ 1bit），在需要該 LED 器件發(fā)光的數(shù)據(jù)中相 應(yīng)的位填 1，否則填 0。因而采用點(diǎn)陣式圖文顯示屏顯示經(jīng)常需要變化的信息，是非常有效的。最常用的是單色圖文屏。這里所說的 “靜態(tài)顯示模式 ”不同于靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方式。刷新太慢，動(dòng)感不顯著；刷新太快了，中間過程看不清。另一方 面 ，根據(jù)各列鎖存的數(shù)據(jù)，確定相應(yīng)的列驅(qū)動(dòng)器是否將該列與電源 的另一端接通。從控制電路到列驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并行方式或串行方式。這樣，對(duì)于一行的顯示過程就可以分解列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備（傳輸）和列數(shù)據(jù)顯示兩個(gè)部分。圖 21 為顯示屏電路實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)框圖。為了得到改善的紋波電壓，再將直流電壓通過電容 C2，然后經(jīng)集成穩(wěn)壓器 IC1 穩(wěn)壓，在輸出端得到穩(wěn)定的5V 直流電壓。 AT89C51 包含以下一些功能部件： （ 1）一個(gè) 8 位 CPU ； （ 2）一個(gè)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路； （ 3） 4KB Flash ROM ； （ 4） 128B 內(nèi) RAM； （ 5）可尋址 64KB 的外 ROM 和外 RAM 控制電路； （ 6）兩個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器； （ 7） 21 個(gè)特殊功能寄存器 ； （ 8） 4 個(gè) 8 位并行 I/O 口； （ 9）一個(gè)可編程全雙工串行口 ； （ 10） 5 個(gè)中 斷源，可設(shè)置成 2 個(gè)優(yōu)先級(jí)。 （ 1） ALE 功能：用來鎖存 P0 口送出的低八位地址。 圖 33 AT89C51 引腳圖 8 89C51 讀外 ROM 時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期內(nèi) PSEN 兩次有效輸出。 AT89C51 單片機(jī) ROM 尋址范圍為 64KB，其中 4KB 在片內(nèi)， 60KB 在片外。在 Flash 編程時(shí)， P0 端口接收指令字節(jié)；而在驗(yàn)證程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。 P3 口是帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，向 P3口寫入 1時(shí) P3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 P3口會(huì)因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出電流 。 P1 口的低 4 位與行驅(qū)動(dòng)器相連，送出二進(jìn)制的行選信號(hào)； ～ 口則用來發(fā)送控制信號(hào)。 RCLK 是輸出鎖存器的打入信號(hào)，其上升沿將移位寄存器的輸出打入到輸出鎖存器。第一片列驅(qū)動(dòng)器的 SER 端連接單片機(jī)輸出的串行列顯示數(shù)據(jù)，其 QH′端連接第二片的 SER 端，采用這樣的方法組成兩片的級(jí)連。否則，譯碼器被禁止，所有的輸出端被封鎖在高電平。 行選通按順序從 0Y ～ 15Y ， 全部各行都 選通 一 遍 之后 又重新開始，這就是行驅(qū)動(dòng)電路的逐行掃描過程。要實(shí)現(xiàn)顯示圖形或字體，只需考慮其顯示方式， 通過編程控制各顯示點(diǎn)對(duì)應(yīng) LED 陽極和陰極端的電平，就可以有效的控制各顯示點(diǎn)的亮滅。 圖 311 1616 點(diǎn)陣 LED 引腳定義 圖 18 第四章 軟件流程 在單片機(jī)系統(tǒng)中，硬件是系統(tǒng)的基礎(chǔ)，軟件則是在硬件的基礎(chǔ)上對(duì)其合理的調(diào)配和使用，從而完成應(yīng)用系統(tǒng)所要完成的任務(wù)。系統(tǒng)應(yīng)用程序完成系統(tǒng)環(huán)境設(shè)置（初始化）、顯示效果處理等工作，由主程序來實(shí)現(xiàn)。各 個(gè)模塊可進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)、調(diào)試和查錯(cuò)，最終再連接成一個(gè)整體。當(dāng) fo sc=12MHz 時(shí)， 1 機(jī)周 =1μ s。這就需要通過調(diào)試來發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并加以改正。 三． 整體程序綜合調(diào)試 即把各子程序整體連起來進(jìn)入到綜合電路調(diào)試，看是否能實(shí)現(xiàn)預(yù)計(jì)的功能顯示。確保電源無故障并性能符合設(shè)計(jì)要求。 5． 3 性能分析 系統(tǒng)通過調(diào)試組裝后一般即可正常工作。 由于行驅(qū)動(dòng)電路一條行線上要帶動(dòng) 16 列的 LED 進(jìn)行顯示，按每一 LED器件 20mA 電流計(jì)算， 16 個(gè) LED 同時(shí)發(fā)光時(shí)，就需要 16 20=320mA 的驅(qū)動(dòng)電流，由于 三極管 有電流 放大作用 ，選用三極管 8550 作為驅(qū)動(dòng)管可以在邏輯功能和驅(qū)動(dòng)能力上符合 LED 的驅(qū)動(dòng)要求。 28 結(jié)束語 以上僅對(duì) LED顯示屏的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)、顯示電路原理作一詳細(xì)介紹和分 析。 沒有學(xué)習(xí)就不可能有實(shí)踐的能力，實(shí)踐才是最終的目 的， 沒有實(shí)踐就不會(huì)有自己的突破 和創(chuàng)新 ，希望這次的經(jīng) 歷能讓我 們 在以后的 工作和 生活中不斷成長(zhǎng)與進(jìn)步。 孟 ** 宋體 , 12 ** //。 君 ** 宋體 , 12 ** //。 董 ** 宋體 , 12 ** //。 //延時(shí)函數(shù) unsigned char data dispram[32]。 在做這次 電子 設(shè)計(jì)過程中使我 們 學(xué)到了很多， 加深了對(duì)數(shù)子電路的理解，驗(yàn)證了所學(xué) 理論 知識(shí)， 提高了基本的解決實(shí)際問題的能力，并增加了對(duì)電子設(shè)計(jì)方面的興趣。 HEX 文件在 Keil 軟件里生成， 通過 Keil 編譯源程序 改 變文 字 或移動(dòng)方式 ， 從而控制 仿真 。 根據(jù)實(shí)踐證明， 這個(gè)方案設(shè)計(jì)的 1616 點(diǎn)陣 LED 圖文顯示屏， 結(jié)構(gòu)合理 ，成本較低，且較容易擴(kuò)展成更大的顯示屏；顯示屏各點(diǎn)亮度均勻、充足；顯示圖形或文字穩(wěn)定、清晰無串?dāng)_；可用靜止、移入移出等多種顯示方式顯示圖形或文字。 四． 檢查相應(yīng)芯片的邏輯關(guān)系 加電后檢查各芯片插座上相關(guān)引腳的電位，仔細(xì)測(cè)量相應(yīng)的輸入輸出電平是否正常。 二． 電源調(diào)試 樣機(jī)的第一次通電測(cè)試很重要，若樣機(jī)中存在電源故障，則加電后將造成器件損壞。一般來說，仿真器軟件能給用戶輸入的程序指令糾錯(cuò)，包括書寫格式、標(biāo)號(hào)未 定義或多重定義、轉(zhuǎn)移地址溢出等錯(cuò)誤。元器件安裝后，在系統(tǒng)的程序存儲(chǔ)器中寫入編制好的應(yīng)用程序，系統(tǒng)即可運(yùn)行。 方式 1 最大 計(jì)數(shù)值為 216=65536 ，若 fo sc=12MHz，則定時(shí)時(shí)間范圍為 1～ 65536μ s。 系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)屬中斷方式，絕大多數(shù)功能在中斷服務(wù)子程序中完成。顯示驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)向屏體送顯示數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)產(chǎn)生行掃描信號(hào)和其它控制信號(hào)，配合完成 LED 顯示屏的掃描顯示工作。例如：如果想使屏幕左上角 LED 點(diǎn)亮，左下角 LED 熄滅的話，在掃描到第一行時(shí)，第一列的電位就應(yīng)該為低，而掃描到第八行時(shí)第一列的電位就應(yīng)該為高。 1616 LED 點(diǎn)陣是基本的點(diǎn)陣顯示模塊，理解了 1616 LED 點(diǎn)陣的工作原理就可以基本掌握 LED 點(diǎn)陣顯示技術(shù)。行驅(qū)動(dòng)電路原理如 圖 39 所示： 圖39 行驅(qū)動(dòng)電路原理圖 15 行選通信號(hào)從 74HC154 的 0Y ～ 15Y 端輸出，某一端 輸出低電平即為有效，而其它端輸出均為高電平的信號(hào)無效。 其功能是將給定的輸入碼組進(jìn)行 “翻譯”， 變換成對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)，對(duì)每一種可能的輸入組合， 使輸出通道中相應(yīng)的一路有信號(hào)輸出 ,一個(gè)且僅一個(gè)輸出信號(hào)為有效電位。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。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。 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。 在訪問外部程序存儲(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)訪問期間不改變。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。 4． EA /VPP—— 內(nèi)外 ROM 選擇 /片內(nèi) EPROM 編程電源 。 （ 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。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。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)。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 。對(duì)于列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備來說，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)顯示來說，應(yīng)具有并行鎖存的功能。與此同時(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。 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。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。不過當(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。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。因