【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 部份的字節(jié)數(shù)據(jù)移入顯示緩沖 ia=0。 //做為點(diǎn)陣數(shù)組的元素 for(i=0。i16。i++){ //移動(dòng)是 16 行同時(shí)移，因此要處理 16 個(gè)字節(jié) for(j=0。j3。j++){ //一行 32 個(gè)點(diǎn)四字節(jié)，有三字節(jié)在顯示緩沖中移動(dòng) lhj[ia]=1。 //移當(dāng)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(gè)點(diǎn)四字節(jié)，將最后一字節(jié)用下一個(gè)字補(bǔ)上 if(tmp2[i]amp。0x80) //判斷下一個(gè)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(gè)要顯示漢字的半行字節(jié)向高位移一位，準(zhǔn)備下一次取位 } tmp。 timerc=timer。 //處理完 16 行，調(diào)用顯示函數(shù)更 新點(diǎn)陣 while(timerc) //循環(huán)做為處理的速度，即移動(dòng)的速度 display1()。 } // c。 //移完一半，進(jìn)入下一半或下一個(gè)漢字，直到結(jié)束 } } 第 4 章 硬件電路設(shè)計(jì) 4． 1 顯示單元電路設(shè)計(jì) 為了提高點(diǎn)陣 LED 的視覺(jué)亮度，本設(shè)計(jì)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(jìn)一步的提高視覺(jué)亮度，選用了紅色 LED 點(diǎn)陣模塊 DM880311K。 本設(shè)計(jì)顯示單元以及行列驅(qū)動(dòng)電路如圖 圖 1616LED 點(diǎn)陣 顯示單元以及行列驅(qū)動(dòng)電路 4． 1． 1 LED 點(diǎn)陣模塊的選擇 本設(shè)計(jì)采用 8 個(gè) 88 點(diǎn)陣的 LED 模塊拼接成一個(gè) 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(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 如圖 下面虛線框內(nèi)，本設(shè)計(jì)中，每個(gè) 1616 點(diǎn)陣的列驅(qū)動(dòng)電路由兩個(gè)串聯(lián)的 8 位移位鎖存器 74HC595 構(gòu)成。 74HC595，是為 Motorola 的 SPI 總線開(kāi)發(fā)的一款串并轉(zhuǎn)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(qiáng)的輸出負(fù)載能力，而 被廣泛地運(yùn)用于 MCU（微控制器）、 MPU（微處理器）的 I/O 口擴(kuò)展。 74HC595 在 5V供電的時(shí)候能夠達(dá)到 30MHz的時(shí)鐘速度，每個(gè)并行輸出端口均能承受 20mA 的灌電流和拉電流。這個(gè)特點(diǎn)保證了不用增加額外的擴(kuò)流電路即可輕松的驅(qū)動(dòng) LED。它輸入端允許 500nS 的上升（下降）時(shí)間，對(duì)嚴(yán)重畸形的時(shí)鐘脈沖仍能檢測(cè)。這樣就可以容納較大的傳輸線對(duì)地電容，使本設(shè)計(jì)的抗干擾能力增強(qiáng)。 74HC595 并行輸出端與 LED 模塊列線之間通過(guò) 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(shí)刻在變化，造成了系統(tǒng)電壓的波動(dòng)。這種電壓波動(dòng)有高頻成分，也有低頻成分。輕則對(duì)周圍無(wú)線電環(huán)境造成電磁污染，重則使系統(tǒng)時(shí)鐘紊亂，邏輯錯(cuò)誤。為避免此，在每個(gè) 74HC595 的電源 VCC 和 GND旁邊都并聯(lián)了兩個(gè)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(dòng)成份。消除自激，減小對(duì)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(jiàn)表 ： 管腳號(hào) 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(jí)聯(lián)。無(wú)三態(tài)輸出功能 10 Reset 低電平有效，當(dāng)此管腳上出現(xiàn)低電平時(shí)，將復(fù)位內(nèi)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(shí)鐘輸入，上升沿將把 A 腳上的數(shù)據(jù)移入內(nèi)部寄存器 12 Latch Clk 鎖存時(shí)鐘輸入，上升沿將把內(nèi)部移位寄存器的值鎖存起來(lái) 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(dāng)輸入高電平時(shí)，高阻態(tài)，同時(shí)本芯片的串行輸出無(wú)效 14 A 串行數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)從這個(gè)管腳移進(jìn)內(nèi)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(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì) 要求的行驅(qū)動(dòng)電流較大，目前尚無(wú)合適的集成電路來(lái)勝任。因此本設(shè)計(jì)的行驅(qū)動(dòng)電路采用三極管擴(kuò)流方式，如圖 。 圖 兩種三極管擴(kuò)流方式（共集，共射） 共集驅(qū)動(dòng)方式， 又稱射極跟隨器，當(dāng)電源電壓足夠時(shí)，在負(fù)載上獲得的電壓始終等于基極對(duì)地電壓 Ub 減去發(fā)射結(jié)壓降 Ube。硅管的 Ube 一般為 左右，因此在 5V供電系統(tǒng)中，在負(fù)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(gè)重要的特點(diǎn)，共集電路的基極是用高電平驅(qū)動(dòng)，而單片機(jī)在 復(fù)位期間，所有 I/O口都呈現(xiàn)高電平。這樣的話，在開(kāi)機(jī)上電復(fù)位的瞬間，在所有的行線上都會(huì)獲得電壓。而造成開(kāi)機(jī)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(jī)工作異常。 而使用共射驅(qū)動(dòng)方式的話，同樣的電源電壓下，負(fù)載端能獲得 ，Ic=1A 時(shí)的管耗只有 。因此可選用小功率器件。共射電路的基極驅(qū)動(dòng)是用低電平，這就不會(huì)造成上述共集電路的浪涌電流影響。同時(shí)，大部分單片機(jī)的 I/O是弱上拉輸出，也即是單片機(jī)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(quán)衡利弊，本設(shè)計(jì)采用 PNP 管共射 電路作為行掃描線驅(qū)動(dòng)。現(xiàn)對(duì)行驅(qū)動(dòng)電路各元件參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。 4． 1． 4 行驅(qū)動(dòng)電路元件參數(shù)計(jì)算 假設(shè)條屏使用在極端情況下，每一行的所有 LED 全部點(diǎn)亮。每行共 4 點(diǎn)陣，每個(gè)點(diǎn)陣包含紅色，綠色兩個(gè) LED。因此每行共 32 個(gè) 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(shè)計(jì)中，每只 LED 工作電流取 15mA。 如此可知，當(dāng)一行全點(diǎn)亮的時(shí)候 總電流 : I== 管 耗 : Pc=ICV CEsat(管飽和壓降 )==； STC89C52RC 系列單片機(jī)的每個(gè) I/O 口能獨(dú)立承受 20mA 的灌電流，也即是能夠給共射驅(qū)動(dòng)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(jì)算出行掃描驅(qū)動(dòng)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(duì)于基極偏流電阻，則起到對(duì)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(jì)算，綜合其成本、封裝、散熱等因素考慮。本設(shè)計(jì)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(jiàn)圖 。C8550D 官方數(shù)據(jù)手冊(cè)摘錄 . 圖 C8550D 官方數(shù)據(jù)手冊(cè)摘錄 從 C8550D 的官方數(shù)據(jù)手冊(cè)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(kuò)展到 ， β不變， Pc 擴(kuò)展到 3W。 本人所購(gòu)買的 50 只同一批號(hào)的 C8550D，經(jīng)實(shí)測(cè)， β 均在 150 左右。因此三管并聯(lián)無(wú)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(jī)控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 4． 2． 1 單片機(jī)的選型 根據(jù)方案論證的結(jié)果，本設(shè)計(jì)采用 STC89C 系列的 STC89C52RC 作為主控芯片。 STC 單片機(jī)是深圳宏晶科技的 IC 產(chǎn)品。 STC 單片機(jī)完全兼容傳統(tǒng) 51 內(nèi)核，因此使用的編譯器和指令代碼都和傳統(tǒng) 51 單片機(jī)相同。對(duì)于 STC89C52RC，主要特性見(jiàn)表 ：（摘錄自 STC 單片機(jī)官方數(shù)據(jù)手冊(cè)） STC 單片機(jī)與8051 單片機(jī)的性能比較 高速： 一個(gè)時(shí)鐘 /機(jī)器周期，增強(qiáng)型 51 內(nèi)核，平均速度可達(dá)到1MIPS/MHz 寬電壓： ~ 寬溫限： 40℃ ~85℃ 高抗靜電： ESD 保護(hù)，輕松過(guò) 4KV快速脈沖干擾（ EFT 測(cè)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(dāng)于傳統(tǒng) 8051 主頻 0~576MHz 時(shí)鐘：可選擇外部晶體或內(nèi)部 RC 振蕩器 STC 12C5412AD 單兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8K 字節(jié)片 內(nèi) Flash程序存儲(chǔ)器，擦寫(xiě)次數(shù) 2 萬(wàn)次以上 256x8bit 內(nèi)部 RAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 可編程 UART 串行通道 片機(jī)的內(nèi)部資源 32 個(gè)雙向 I/O 口 , 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 2 個(gè)串行中斷 , 2 個(gè)外部中斷源 , 共 6 個(gè)中斷源 ,2 個(gè)讀寫(xiě)中斷口線 低功耗空閑和掉電模式 時(shí)鐘頻率 024MHz 3 級(jí)加密位 , 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 表 STC89C52 系列單片機(jī)主要特性 4． 2． 2 STC 單片機(jī)在條屏運(yùn)用中的優(yōu)越性 對(duì)于單色動(dòng)態(tài)條幅屏的應(yīng)用需要， STC89C52RC 單片機(jī)有以下突出的優(yōu)點(diǎn)： ●較高的處理速度和時(shí)鐘頻 率，能輕松的實(shí)現(xiàn)條屏的各種移動(dòng)算法。 ●有 UART 串行口，能實(shí)現(xiàn)與字庫(kù)芯片或 PC 機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換。 ●有內(nèi)部 ROM，可用于掉電存放條屏的各種設(shè)置參數(shù)、漢字內(nèi)碼等數(shù)據(jù)。 ●內(nèi)部看門(mén)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(fù)載端電壓的波動(dòng)不會(huì)影響其正常運(yùn)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(shè)計(jì)。 4． 2． 3 單片機(jī)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 根據(jù)本條屏的實(shí)際運(yùn)用要求，參考 STC 單片機(jī)官方數(shù)據(jù)手冊(cè)上的應(yīng)用指南，設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)電 路如圖 所示。 圖 單片機(jī)系統(tǒng)電路 在圖 中，有源晶振為單片機(jī)提供 ， 05V幅度的高精度時(shí)鐘。根據(jù) STC 單片機(jī)數(shù)據(jù)手冊(cè)約定，外部有源時(shí)鐘應(yīng)從 XTAL XTAL2 腳輸入，圖中 1uF 的電解電容和 10KΩ的電阻構(gòu)成微分電路，在系統(tǒng)上電的瞬間，為單片機(jī)RESET 腳提供約 2mS 的高電平脈沖，使單片機(jī)上電后立即可靠復(fù)位。圖中的100uF 電解電容和兩個(gè) 瓷片 電容，為單片機(jī)的供電電源進(jìn)行濾波和高頻旁路，濾除 MCU 及有源晶振對(duì)電源系統(tǒng)造成的高頻脈動(dòng)成分，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低 對(duì)外電磁輻射。旁路電容采用 瓷片 電容，其優(yōu)點(diǎn) 體積小，耐壓高