【文章內容簡介】 部份的字節(jié)數(shù)據(jù)移入顯示緩沖 ia=0。 //做為點陣數(shù)組的元素 for(i=0。i16。i++){ //移動是 16 行同時移，因此要處理 16 個字節(jié) for(j=0。j3。j++){ //一行 32 個點四字節(jié)，有三字節(jié)在顯示緩沖中移動 lhj[ia]=1。 //移當前顯示緩沖的半行字節(jié) if(lhj[ia+1]amp。0x80) //判斷后半行字節(jié)的高位是否為 1，是移入前半行字 節(jié)低位，否則不處理 lhj[ia]++。 ia++。 } lhj[ia]=1。 //一行 32 個點四字節(jié)，將最后一字節(jié)用下一個字補上 if(tmp2[i]amp。0x80) //判斷下一個要顯示漢字的前半行字節(jié)的高位是否為 1，是移入，否則不處理 lhj[ia]++。 ia++。 tmp2[i]=1。 //下一個要顯示漢字的半行字節(jié)向高位移一位，準備下一次取位 } tmp。 timerc=timer。 //處理完 16 行，調用顯示函數(shù)更 新點陣 while(timerc) //循環(huán)做為處理的速度，即移動的速度 display1()。 } // c。 //移完一半，進入下一半或下一個漢字，直到結束 } } 第 4 章 硬件電路設計 4． 1 顯示單元電路設計 為了提高點陣 LED 的視覺亮度，本設計用行線做掃描線，列線做數(shù)據(jù)線。每行的顯示占空比為直流情況下的 1/16。為了再進一步的提高視覺亮度，選用了紅色 LED 點陣模塊 DM880311K。 本設計顯示單元以及行列驅動電路如圖 圖 1616LED 點陣 顯示單元以及行列驅動電路 4． 1． 1 LED 點陣模塊的選擇 本設計采用 8 個 88 點陣的 LED 模塊拼接成一個 1632 的單色模塊使用。這樣能獲得較大的顯示單元尺寸和發(fā)光亮度。 4． 1． 2 列驅動電路設計 如圖 下面虛線框內，本設計中，每個 1616 點陣的列驅動電路由兩個串聯(lián)的 8 位移位鎖存器 74HC595 構成。 74HC595，是為 Motorola 的 SPI 總線開發(fā)的一款串并轉換芯片。由于 74HC595 的輸入輸出電平兼容 LSTTL,NMOS,CMOS 電平，且具有較強的輸出負載能力，而 被廣泛地運用于 MCU（微控制器）、 MPU（微處理器）的 I/O 口擴展。 74HC595 在 5V供電的時候能夠達到 30MHz的時鐘速度，每個并行輸出端口均能承受 20mA 的灌電流和拉電流。這個特點保證了不用增加額外的擴流電路即可輕松的驅動 LED。它輸入端允許 500nS 的上升（下降）時間，對嚴重畸形的時鐘脈沖仍能檢測。這樣就可以容納較大的傳輸線對地電容，使本設計的抗干擾能力增強。 74HC595 并行輸出端與 LED 模塊列線之間通過 20Ω的電阻連接，這里電阻起到分壓，去除紅色 LED 的并聯(lián)嵌位作用。使紅綠兩組 LED 均能正常 發(fā)光。 由于 LED 顯示屏的工作電流時刻在變化，造成了系統(tǒng)電壓的波動。這種電壓波動有高頻成分，也有低頻成分。輕則對周圍無線電環(huán)境造成電磁污染，重則使系統(tǒng)時鐘紊亂，邏輯錯誤。為避免此，在每個 74HC595 的電源 VCC 和 GND旁邊都并聯(lián)了兩個電容，用于濾波和退耦。穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，旁路掉電源中的高頻脈動成份。消除自激，減小對外雜散電磁輻射，提高 EMI 電磁兼容性。 74HC595 的引腳及邏輯功能如圖 圖 74HC595 管腳圖 74HC595 邏輯圖 74HC595 的管腳功能描述見表 ： 管腳號 管腳名稱 管腳功能描述 1 QB 鎖存器輸出，三態(tài) 2 QC 鎖存器輸出，三態(tài) 3 QD 鎖存器輸出，三態(tài) 4 QE 鎖存器輸出，三態(tài) 5 QF 鎖存器輸出，三態(tài) 6 QG 鎖存器輸出，三態(tài) 7 QH 鎖存器輸出，三態(tài) 8 GND 電源地 9 SQH 串行輸出，用于級聯(lián)。無三態(tài)輸出功能 10 Reset 低電平有效，當此管腳上出現(xiàn)低電平時，將復位內部的移位寄存器，但不影響 8 位鎖存器的值 11 Shift Clk 移位寄存器時鐘輸入，上升沿將把 A 腳上的數(shù)據(jù)移入內部寄存器 12 Latch Clk 鎖存時鐘輸入，上升沿將把內部移位寄存器的值鎖存起來 13 Output Enable 低電平有效，將鎖存器的輸出映射到輸出并行口（ QAQH）上。當輸入高電平時，高阻態(tài)，同時本芯片的串行輸出無效 14 A 串行數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)從這個管腳移進內部的 8 位串行移位寄存器 15 QA 鎖存器輸出，三態(tài) 16 VCC 電源正， 26V DC 表 74HC595 的管腳功能描述 4． 1． 3 行驅動電路設計 因為本設計 要求的行驅動電流較大，目前尚無合適的集成電路來勝任。因此本設計的行驅動電路采用三極管擴流方式，如圖 。 圖 兩種三極管擴流方式（共集，共射） 共集驅動方式， 又稱射極跟隨器，當電源電壓足夠時，在負載上獲得的電壓始終等于基極對地電壓 Ub 減去發(fā)射結壓降 Ube。硅管的 Ube 一般為 左右，因此在 5V供電系統(tǒng)中，在負載上最多能獲得 ，若 Ic=1 A 則在三極管上的管耗為 1A=，管耗較大，需選用中功率的管子。還有一個重要的特點，共集電路的基極是用高電平驅動，而單片機在 復位期間，所有 I/O口都呈現(xiàn)高電平。這樣的話，在開機上電復位的瞬間，在所有的行線上都會獲得電壓。而造成開機瞬間全屏顯示或造成巨大的浪涌電流沖擊，使電源電壓跌落，單片機工作異常。 而使用共射驅動方式的話，同樣的電源電壓下，負載端能獲得 ，Ic=1A 時的管耗只有 。因此可選用小功率器件。共射電路的基極驅動是用低電平，這就不會造成上述共集電路的浪涌電流影響。同時，大部分單片機的 I/O是弱上拉輸出，也即是單片機能承受較大的灌電流，而只能提供微弱的拉電流。 因此，綜合權衡利弊，本設計采用 PNP 管共射 電路作為行掃描線驅動?，F(xiàn)對行驅動電路各元件參數(shù)進行計算。 4． 1． 4 行驅動電路元件參數(shù)計算 假設條屏使用在極端情況下，每一行的所有 LED 全部點亮。每行共 4 點陣，每個點陣包含紅色，綠色兩個 LED。因此每行共 32 個 LED。普通 LED 的安全工作電流在 5~20mA 之間，為獲得較高亮度，又要兼顧其工作壽命。本設計中，每只 LED 工作電流取 15mA。 如此可知，當一行全點亮的時候 總電流 : I== 管 耗 : Pc=ICV CEsat(管飽和壓降 )==； STC89C52RC 系列單片機的每個 I/O 口能獨立承受 20mA 的灌電流，也即是能夠給共射驅動電路基極提供 20mA 的偏置電流。根據(jù)上述集電極電流和基極電流的比值，可計算出行掃描驅動三極管的直流電流放大系數(shù) β. 直流電流放大系數(shù) : 144 ??? AAII bC?。 對于基極偏流電阻，則起到對基極 20mA 偏置電流限流作用 : 基極限流電阻： ?????? 86 A VVI VVR B BEcc； 根據(jù)上述計算，綜合其成本、封裝、散熱等因素考慮。本設計最終采用三只 C8550D 小功率 PNP管并聯(lián)成一只 PNP中功率管使用。其主要參數(shù)見圖 。C8550D 官方數(shù)據(jù)手冊摘錄 . 圖 C8550D 官方數(shù)據(jù)手冊摘錄 從 C8550D 的官方數(shù)據(jù)手冊上可知： 最大集電極電流： Ic=； 最大集電極耗散功率： Pc=1W； 直流電流放大系數(shù)： β=160~300； 三管并聯(lián)，其 Ic 可以擴展到 ， β不變， Pc 擴展到 3W。 本人所購買的 50 只同一批號的 C8550D，經(jīng)實測， β 均在 150 左右。因此三管并聯(lián)無須增加射極均流電阻。根據(jù) β確定基極電流 Ib和基極限流電阻 R 分別為： 基極電流： mAAIb 191 5 ?? 則基極限流電阻： ????? ? 22619 mA VVI VVR b becc。 4． 2 單片機控制系統(tǒng)電路設計 4． 2． 1 單片機的選型 根據(jù)方案論證的結果，本設計采用 STC89C 系列的 STC89C52RC 作為主控芯片。 STC 單片機是深圳宏晶科技的 IC 產(chǎn)品。 STC 單片機完全兼容傳統(tǒng) 51 內核，因此使用的編譯器和指令代碼都和傳統(tǒng) 51 單片機相同。對于 STC89C52RC，主要特性見表 ：（摘錄自 STC 單片機官方數(shù)據(jù)手冊） STC 單片機與8051 單片機的性能比較 高速： 一個時鐘 /機器周期，增強型 51 內核，平均速度可達到1MIPS/MHz 寬電壓： ~ 寬溫限： 40℃ ~85℃ 高抗靜電： ESD 保護，輕松過 4KV快速脈沖干擾（ EFT 測試） 低功耗：有空閑模式（工作電流小于 ），掉電模式（可由外部中斷喚醒，工作電流小于 ），正常模式（工作電流 ~7mA） 工作頻率：可從 0 到 48MHz，相當于傳統(tǒng) 8051 主頻 0~576MHz 時鐘：可選擇外部晶體或內部 RC 振蕩器 STC 12C5412AD 單兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8K 字節(jié)片 內 Flash程序存儲器，擦寫次數(shù) 2 萬次以上 256x8bit 內部 RAM 數(shù)據(jù)存儲器 可編程 UART 串行通道 片機的內部資源 32 個雙向 I/O 口 , 3 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器中斷 2 個串行中斷 , 2 個外部中斷源 , 共 6 個中斷源 ,2 個讀寫中斷口線 低功耗空閑和掉電模式 時鐘頻率 024MHz 3 級加密位 , 軟件設置睡眠和喚醒功能 表 STC89C52 系列單片機主要特性 4． 2． 2 STC 單片機在條屏運用中的優(yōu)越性 對于單色動態(tài)條幅屏的應用需要， STC89C52RC 單片機有以下突出的優(yōu)點： ●較高的處理速度和時鐘頻 率，能輕松的實現(xiàn)條屏的各種移動算法。 ●有 UART 串行口，能實現(xiàn)與字庫芯片或 PC 機之間的數(shù)據(jù)交換。 ●有內部 ROM，可用于掉電存放條屏的各種設置參數(shù)、漢字內碼等數(shù)據(jù)。 ●內部看門狗，使條屏可以工作在惡虐的電磁環(huán)境下。 ●寬電壓范圍，條屏的負載端電壓的波動不會影響其正常運行。 ●豐富的 I/O 口，可以代替 LED 行掃描用的行選通譯碼器器，降低產(chǎn)品成本。 ●小型封裝，便于 PCB 的緊湊化設計。 4． 2． 3 單片機系統(tǒng)電路設計 根據(jù)本條屏的實際運用要求，參考 STC 單片機官方數(shù)據(jù)手冊上的應用指南，設計單片機系統(tǒng)電 路如圖 所示。 圖 單片機系統(tǒng)電路 在圖 中，有源晶振為單片機提供 ， 05V幅度的高精度時鐘。根據(jù) STC 單片機數(shù)據(jù)手冊約定，外部有源時鐘應從 XTAL XTAL2 腳輸入，圖中 1uF 的電解電容和 10KΩ的電阻構成微分電路，在系統(tǒng)上電的瞬間，為單片機RESET 腳提供約 2mS 的高電平脈沖，使單片機上電后立即可靠復位。圖中的100uF 電解電容和兩個 瓷片 電容，為單片機的供電電源進行濾波和高頻旁路，濾除 MCU 及有源晶振對電源系統(tǒng)造成的高頻脈動成分，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低 對外電磁輻射。旁路電容采用 瓷片 電容，其優(yōu)點 體積小，耐壓高