【正文】 BLKN 2 //列鎖存器數(shù) sbit G = 0x97。 昭 ** 宋體 , 12 ** //。 瑀 ** 宋 體 , 12 ** //。 陽(yáng) ** 宋體 , 12 ** //。 // 為輸出鎖存器時(shí)鐘信號(hào)端 sbit SCLR = 0x95。從課題選擇、方案論證到具體設(shè)計(jì)，每一步對(duì)我 們 來(lái)說(shuō)無(wú)疑是巨大的嘗試和挑戰(zhàn)，我 們 不斷地給自己提出新的問(wèn)題，然后去論證、推翻，不懂就請(qǐng)教老師或同學(xué)，再接著提出新的問(wèn)題，在這個(gè)往復(fù)的過(guò)程中，我 們 這篇設(shè)計(jì)日趨完善。顯示采用動(dòng)態(tài)顯示 ，使得圖形或文字能夠?qū)崿F(xiàn)靜止、移入移出等多種顯示方式。實(shí)驗(yàn)證明，在目測(cè)條件下刷新率 40Hz 以下的畫面看起來(lái)閃爍較嚴(yán)重，刷新率 50Hz 以上的已基本覺(jué)察不出畫面閃爍，刷新率達(dá)到 85Hz 以上時(shí)再增加畫面閃爍沒(méi)有明顯改善。電源大得超出正常范圍， 說(shuō)明電路中有短路或故障。 22 軟件調(diào)試結(jié)果仿真截圖： 23 24 25 5． 2 硬件調(diào)試 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是分不開(kāi)的，許多硬件故障在軟件調(diào)試時(shí)才能發(fā)現(xiàn)，但通常要先排除系統(tǒng)中明顯的硬件故障。調(diào)試過(guò)程中單片機(jī)相應(yīng)輸入端由通用鍵盤和鼠標(biāo)設(shè)定，運(yùn)行狀態(tài)、各寄存器狀態(tài)、端口狀態(tài)等都可以在 CRT 指定的窗口區(qū)域顯示出來(lái)，以確定程序運(yùn)行有無(wú)錯(cuò)誤。系統(tǒng)程序清單見(jiàn)附錄二。顯示驅(qū)動(dòng)程序在進(jìn)入中斷后首先要對(duì)定時(shí)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(jì)算公式如下： 刷新率（幀頻） = 161 T0 溢出率 =161 )65536(12 0tfosc ? 其中 fosc 為晶振頻率， t0 為定時(shí)器 T0 初值（工作在 16位定時(shí)器模式）。首先是向上滾動(dòng)顯示“單片機(jī)是工業(yè)中最基本的應(yīng)用方式” 15 個(gè)漢字，每個(gè)字停留時(shí)間約 ；接著再向上滾動(dòng)顯示“我愛(ài)單片機(jī)”這 5 個(gè)漢字。本設(shè)計(jì)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(hào)，使屏幕按設(shè)計(jì)的要求顯示。掃描中控制電路將行線的 1 到 8 輪流接通高電位，使連接到各該行的全部 LED 器 件接通正電源，但具體那一個(gè) LED 導(dǎo)通，還要看它的負(fù)電源是否接通，這就是列控制的任務(wù)了。在掃描驅(qū)動(dòng)方式下可以按行掃描按列控制，當(dāng)然也可以按列掃描按行控制。行選通信號(hào)來(lái)源于單片機(jī)按照時(shí)序要求所給出的二進(jìn)制信號(hào)，每次更新行號(hào)（開(kāi)始掃描新的一行）時(shí)，由單片機(jī)輸出 4 位二進(jìn)制行號(hào)，行號(hào)經(jīng) 4/16 線譯碼器譯碼后，生成 16 條行選通信號(hào)線，再經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的行線。然后選通相應(yīng)的行，該行的各列就按照顯示數(shù)據(jù)的要求進(jìn)行顯示。芯片的輸出端為 QA～ QH，最高位 QH可作為多片 74HC595 級(jí)連應(yīng)用時(shí)，向上一級(jí)的級(jí)連輸出。它的輸入側(cè)有 8 個(gè)串行移位寄存器，每個(gè)移位寄存器的輸出都連接一個(gè)輸出鎖存器。單片機(jī)的串行口工作在方式 0 下，作為同步移位寄存器使用，端口 RXD（ ）作為數(shù)據(jù)移位的輸入 /輸出端，而由 TXD（ ）端輸出移位時(shí)鐘脈沖。 Flash編程和程序校驗(yàn)期間， P1接收低 8位地址。 四． I/O 引腳 AT89C51 有 P0、 P P P3 4 個(gè) 8 位并行 I/O 端口，共 32 個(gè)引腳。 （ 1）正常工作時(shí)， RST 端為復(fù)位信號(hào)輸入端，只要在該引腳上連續(xù)保持兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平， AT89C51 芯片即實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，復(fù)位后一切從頭開(kāi)始， CPU 從0000H 開(kāi)始執(zhí)行指令。 需要指出的是，當(dāng) CPU 不執(zhí)行訪問(wèn)外 RAM 指令， ALE 以時(shí)鐘振蕩頻率 1/6 的固定頻率輸出，因此 ALE 信號(hào)也可作為外部芯片 CLK 時(shí)鐘或 其他需要。 二． 時(shí)鐘 XTAL XTAL2—— 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 這里我們選擇了內(nèi)含 4K 字節(jié) Flash的 AT89C51，因?yàn)槲覀冎恍枰@示特定的圖形和文字，無(wú)需龐大的字庫(kù)，因此 4K Flash已經(jīng)可以滿足字庫(kù)儲(chǔ)存的需求，不需要擴(kuò)展外存儲(chǔ)器。 系統(tǒng) 硬件部分電路大致上可以分成穩(wěn)壓電源、單片機(jī)系統(tǒng)及外圍電路、列驅(qū)動(dòng)器電路、行驅(qū)動(dòng)器電路和 LED 顯示屏電路五部分。為了達(dá)到重疊處理的目的，列數(shù)據(jù)的顯示就需要具有鎖存功能。但是，串行傳輸過(guò)程較長(zhǎng)，數(shù)據(jù)要經(jīng)過(guò)并行到串行和串行到并行兩次變換。只要一個(gè)掃描 輪回的速度足夠快（每秒 24 次以上），由于人眼的視覺(jué)暫留現(xiàn)象， 就不容易感覺(jué)出閃爍現(xiàn)象 ， 就能看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形了。這個(gè)數(shù)字很龐大，因?yàn)槲覀儍H僅是 1616 的點(diǎn)陣，在實(shí)際應(yīng)用中的顯示屏往往要大得多，這樣在鎖存器上花的成本將是一個(gè)很龐大的數(shù)字。例如，按順序調(diào)整行號(hào)，可以使顯示圖文產(chǎn)生上下平移；而順序調(diào)整列顯示數(shù)據(jù)的位置，就可以達(dá)到左右平移的目的；同時(shí)調(diào)整行列順序，就能得到對(duì)角線平移的效果。顯示的 時(shí)候，各顏色的顯示點(diǎn)陣是分開(kāi)控制的。但是，數(shù)碼管可顯示的信息有限，只有 0～ 9 或單個(gè)的英文字符，由于組合形成的字符不多，所以其顯示數(shù)據(jù)和控制電路都比較簡(jiǎn)單 。文字的點(diǎn)陣格式比較規(guī)范，可以采用現(xiàn)行計(jì)算機(jī)通用的字庫(kù)字模。 LED 圖文顯示屏的外觀可以做成條形，叫做條形圖文顯示屏（簡(jiǎn)稱條屏），也可以按一定高度比例做成矩形的平面圖文顯示屏。圖形或文字顯示有靜止、移入移出等顯示方式。顯示采用動(dòng)態(tài)顯示，使得圖形或文字能夠?qū)崿F(xiàn)靜止、移入移出等多種顯示方式。該電子顯示屏可以顯示各種文字或單色圖像，全屏能顯示 1 個(gè)漢字，采用 16*16 點(diǎn)陣 LED 顯示模塊來(lái)組成 1616 點(diǎn)陣顯示模式。 2 第二章 系統(tǒng)方案論證 2． 1 需要實(shí)現(xiàn)的功能 設(shè)計(jì)一個(gè)室內(nèi)用 1616 點(diǎn)陣 LED 圖文顯示屏，要求在目測(cè)條件下 LED 顯示屏各點(diǎn)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(wú)串?dāng)_。圖文顯示屏的主要特征是只控制 LED 點(diǎn)陣中各發(fā)光器件的通斷（發(fā)光或熄滅），而不控制 LED 的發(fā)光 強(qiáng)弱。顯示圖形的數(shù)據(jù)文件，其格式相對(duì)自由，只要能夠滿足顯示控制的要求即可。 3 因此，點(diǎn)陣顯示器在相同面積情況下，價(jià)格要貴些。換句話說(shuō)，對(duì)應(yīng)于每種顏色都有自己的顯示矩陣。產(chǎn)生不同顯示模式的方法，并不意味著一定要重新編寫顯示數(shù)據(jù)，可以通過(guò)一定的算法從原來(lái)的顯示數(shù)據(jù)直接生成。 1616的點(diǎn)陣共有 256 個(gè)發(fā)光二極管，顯然單片機(jī)沒(méi)有這么多端口，如果我們采用鎖存器來(lái)擴(kuò)展端口，按 8 位的鎖存器來(lái)計(jì)算， 1616 的點(diǎn)陣需要 256/8=32 個(gè)鎖存器。全部各行都掃過(guò)一 遍 之后 (一個(gè)掃描周期 )，又從第一行開(kāi)始下一個(gè)周期的掃描。 采用串行傳輸?shù)姆椒?，控制電路可以只用一根信?hào)線，將列數(shù)據(jù)一位一位傳往列驅(qū)動(dòng)器，在硬件方面無(wú)疑是十分經(jīng)濟(jì)的。即在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時(shí)，準(zhǔn)備下一行的列數(shù)據(jù)。但是單片機(jī)的接口數(shù)量少，驅(qū)動(dòng)能力不強(qiáng)，必須擴(kuò)展一定的硬件電路，才能滿足顯示屏的需要。 T2 20 V ～ 7 .5 VC31 04C21 04V i n1GND2V o ut3I C 17 80 5R11 00 ΩV C C1234D1B R I D G EC11 00 0 uSS W D2L E D+_ 3． 2 單片 機(jī)系統(tǒng)及外圍電路 3． 2． 1 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)采用 89C51 或其兼容系列的芯片進(jìn)行控制， 它負(fù)責(zé)控制整個(gè)電路以及相應(yīng)的程序的運(yùn)行、以及給屏體電路部分發(fā)送命令。 一． 電源 Vcc—— 芯片電源，接 +5V； GND—— 接地端。在 ALE 信號(hào)的下降沿，鎖定 P0 口傳送的內(nèi)容，即低 8 位地址信號(hào)。 3． RST/VPD—— 復(fù)位 /備用電源。 （ 2） VPP功能：片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，此引腳用于施加編程電源。當(dāng)作為輸入腳時(shí)被外部信號(hào)拉低的 P1口會(huì)因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出一個(gè)電流。電容 C C5 是晶振的負(fù)載電容，主要起頻率微調(diào)和穩(wěn)定的作用。 74HC595 的管腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式如圖 35 所示 。 兩個(gè)信號(hào)是互相獨(dú)立的，所以能夠做到輸入串行移位與輸出鎖存互不干擾。移位過(guò)程結(jié)束之后，控制器輸出 RCLK 打入信號(hào)， 16 列顯示 數(shù)據(jù)一起打入相應(yīng)的輸出鎖存器。 表 3． 2 74HC154 譯碼器的真值表 14 R10R16R8R15R13R6R17R18R9R12R5 R7R3200ΩR4R14R11Q8Q10Q9Q6Q14Q5Q11Q12Q7Q130 OUT11 OUT22 OUT33 OUT44 OUT55 OUT66 OUT77 OUT88 OUT99 OUT1010 OUT1111 OUT1312 OUT1413 OUT1514 OUT1615 OUT17G118G219D20C21B22A23U2 74HC154Q4Q3Q2Q18550Q15Q16VCCP1.0P1.1P1.2P1.3P1.7200Ω16個(gè)855016個(gè)GNDLED0LED1LED2LED3LED4LED5LED6LED7LED8LED9 LED10 LED11 LED12 LED13 LED14 LED153． 4． 2 行驅(qū)動(dòng)電路 行驅(qū)動(dòng)電路相對(duì)簡(jiǎn)單。 3． 5 LED 顯示屏電路 LED 顯示屏是將發(fā)光二極管按行按列布置的，驅(qū)動(dòng)時(shí)也就按行按列驅(qū)動(dòng)。應(yīng)用時(shí)還應(yīng)在各條行線或列線上接上限流電阻。 在進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)時(shí)，曾經(jīng)規(guī)劃過(guò)軟件結(jié)構(gòu)，但由于硬件系統(tǒng)尚未仔細(xì)確定，軟件結(jié)構(gòu)框圖十分粗糙，當(dāng)硬件設(shè)計(jì)接口擴(kuò)展及各功能模塊與 CPU 連接關(guān)系確定后，就能夠具體明確對(duì)軟件設(shè)計(jì)的要求。 系統(tǒng)的主程序開(kāi)始以后，首先是對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，包括設(shè)置串口、定時(shí)器、中斷和端口；然后 LED 顯示屏進(jìn)入開(kāi)機(jī)狀態(tài)，轉(zhuǎn)入正常的顯示。根據(jù)流程圖可以編寫出相應(yīng)的顯示程序。顯示程序給出了各控制信 號(hào)和顯示數(shù)據(jù)，其作用及相互配合關(guān)系均已在硬件部分作過(guò)介紹，相應(yīng)的程序部分在清單的注釋區(qū)內(nèi)分別進(jìn)行了說(shuō)明，在此不再一一詳述。 5． 1 軟件調(diào)試 軟件調(diào)試采用脫機(jī)調(diào)試的方法，即完全用仿真器軟件在 PC 機(jī)上對(duì)目標(biāo)電路原理圖和程序進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)試。調(diào)試和修改完畢后，對(duì)于實(shí)時(shí)性要求不高的應(yīng)用系統(tǒng)可以直接使用編程器將軟件固化在目標(biāo)系統(tǒng) ROM 中，然后獨(dú)立投入運(yùn)行。若接通后電流很大，必須立即切斷電源。 刷新率 /Hz 25 50 75 85 100 120 T0 初值 OxEC78 OxF63C OxF830 OxF97E OxFA42 OxFB1E OxFBEE 從理論上來(lái)說(shuō)， 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(shí)刷新率越高，顯示驅(qū)動(dòng)程序占用的 CPU 時(shí)間也越多。該電子顯示屏可以顯示各種文字或單色圖像，全屏能顯示 1 個(gè)漢字，采用 16*16 點(diǎn)陣 LED 顯示模塊來(lái)組成 1616 點(diǎn)陣顯示模式。 經(jīng)過(guò)了 一學(xué)期 的努力學(xué)習(xí)和工作 ， 我 們 終于完成了論文。 // 為顯示允許控制信號(hào)端口 sbit RCLK = 0x96。 當(dāng)前所選字體下一個(gè)漢字對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣為 : 寬度 x 高度 =16x16, 調(diào)整后為 : 16x16 {0xFF,0xFF,0xFC,0x03,0x87,0x7B,0xB7,0x7B,0xB7,0x7B,0xB6,0xFB,0xB6,0xEB,0x85,0xF7, 34 0xB3,0xFF,0xB6,0x03,0xB6,0xFB,0xB6,0xFB,0x86,0xFB,0xB6,0xF B,0xFE,0x03,0xFE,0xFB}, //。 當(dāng)前所選字體下一個(gè)漢字對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣為 :