【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 1 2 C 5 A 6 0 S 2單 片 機(jī)EEPORM64上 位 機(jī)RS232電平轉(zhuǎn)換R S 2 3 2屏 蔽線I/O口I/O口通 用 I O 口 圖 LED 顯示屏 系統(tǒng) 框圖 在圖 中， X0、 X1—Xn 為顯示單元。 整 個(gè)顯示單元由一個(gè) 32*64點(diǎn)陣的 LED 模塊和一個(gè) 32 位寬的移位鎖存器（串行 —并行轉(zhuǎn)換器）構(gòu)成。所有顯示單元的 16 根行線均連接到公共的行掃描驅(qū)動(dòng)電路。而每個(gè)顯示單元的列數(shù)據(jù)則由 16 位移位鎖存器并行輸出口提供 。 中 12 央微處理器 MCU 負(fù)責(zé)與所有外圍設(shè)備的 協(xié)調(diào)通信，以及各種算法的處理。 MCU 通用 I/O 口來 驅(qū)動(dòng)行掃描驅(qū)動(dòng)電路。 通用 I/O 口模擬同步串行接口以實(shí)現(xiàn)和列數(shù)據(jù)鎖存器（移位鎖存器）之間的單向通信。 工作原理分析 單片機(jī)上電復(fù)位后，先從外部存儲(chǔ)器 E2PROM 讀取上次存儲(chǔ)在內(nèi)部的顯示模式， 在 32*64 單色屏中上半屏存儲(chǔ)時(shí)間、溫度等數(shù)據(jù)。下半屏存儲(chǔ)的是上位機(jī)要傳輸過來的數(shù)據(jù)。進(jìn)入下載模式后從上位機(jī)傳送來的數(shù)據(jù)經(jīng)過 MAX232 串口 存放到 單片機(jī)內(nèi)部的擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū) ， 在 AT24C64 存儲(chǔ)區(qū)中開辟 192 字節(jié)（ 1536 位）動(dòng)態(tài)顯示緩沖區(qū)Display_Buffer 和 32 字節(jié)的字模數(shù)據(jù)緩存區(qū) Temp_Buffer,兩個(gè)緩存區(qū)編址連續(xù)。 Display_Buffer 中的一位與 LED 的一個(gè)點(diǎn)陣一一對(duì)應(yīng)。遵循結(jié)構(gòu)化的 程序設(shè)計(jì)思路 ,把單片機(jī) 在顯示模式 時(shí) 所有工作量分為以下三個(gè)任務(wù)： (1)、 掃描顯示任務(wù)：掃描顯示任務(wù)負(fù)責(zé)把 Display_Buffer 中的數(shù)據(jù)依次發(fā)送到列驅(qū)動(dòng)器 74HC595，并按嚴(yán)格的時(shí)序高電平選通十六根行掃描線（ Y0—Y15），使每一列數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)著一個(gè)行線狀態(tài)。 (2)、 移動(dòng)處理任務(wù)：移動(dòng)處理任務(wù)負(fù)責(zé)完成顯示字符逐點(diǎn)陣向左移動(dòng)的算法處理，這是最基本的顯示效 果。其它大部分顯示效果如 ：左移六字暫停，全屏定格顯示等都是以逐位左移為基礎(chǔ)。對(duì)顯示字符的移動(dòng)，實(shí)質(zhì)上是對(duì)顯示緩沖區(qū) Display_Buffer 內(nèi)數(shù)據(jù)的移動(dòng)。 該算法是將 Display_Buffer 和 Temp_Buffer 中的數(shù)據(jù)首尾相接地左移一位，并不斷把 Temp_Buffer 移入 Display_Buffe。 13 (3)、 字符更新任務(wù)：在單片機(jī)的 xdata 區(qū)開辟了 32 字節(jié)的字模數(shù)據(jù)緩存區(qū) Temp_Buffer。該緩存區(qū)與 Display_Buffer 編址連續(xù)。當(dāng)調(diào)用字符更新任務(wù)時(shí)，程序從 E2PROM 內(nèi)碼區(qū)指定位置 讀取相鄰兩字節(jié)的漢字內(nèi)碼數(shù)據(jù)。并通過一定的算法， 把上位機(jī)發(fā)送的漢字編碼轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 GB2312 漢字 編碼 。單片機(jī)通過 I2C 接口，向 E2PROM發(fā)送讀命令和地址， 單片機(jī) 連續(xù) 讀取 32 字節(jié)的全角漢字字模數(shù)據(jù)或16 字節(jié)的 ASCII 半角字模數(shù)據(jù)。這些字模數(shù)據(jù)就存儲(chǔ)在 32 字節(jié)的字模數(shù)據(jù)緩存區(qū)中。字模數(shù)據(jù)緩存區(qū) Temp_Buffer 中的數(shù)據(jù)可通過調(diào)用移動(dòng)處理任務(wù)而逐位轉(zhuǎn)移至動(dòng)態(tài)顯示緩沖區(qū) Display_Buffer 中，這樣在 LED 顯示屏上就顯示我們所需要的內(nèi)容。 4 硬件電路設(shè)計(jì) LED 控 制卡電路設(shè)計(jì) LED 點(diǎn)陣屏控制卡是整個(gè) LED 顯示屏的核心控制器件，它集成了 STC12C5A60S2 主控 芯片、時(shí)鐘芯片、溫度傳感器、存儲(chǔ)芯片 、串口轉(zhuǎn)換電路為一體的控制器，它是 控制 點(diǎn)陣屏 的核心部分 ， 各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)必須經(jīng)過控制卡的控制。 通過 LED 控制卡來驅(qū)動(dòng) 32*64 顯示屏上面的行，列選通芯片，把十六進(jìn)制漢字編碼送 74HC595 顯示。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的控制卡接有標(biāo)準(zhǔn)的 T08 接口和 T12 接口，也適合 其它型號(hào)的點(diǎn)陣屏使用本控制卡， 因此控制卡的設(shè)計(jì) 非常重要 。圖 為核心控制器件與標(biāo)準(zhǔn)的接口，其他各個(gè)部分控制電路 (見附 錄 A) 14 123456789RST10RXD/1112TXD/13INT0/14INT1/15T0/16T1/17WR/18RD/19XTAL220XTAL121GND2223242526272829303132ALE/33343536373839VCC4443424140STC12C5A60S2PLCC44*189C524430PC630PC7GND10μFCJ11kΩR210kΩR4S5GNDVCCRSTRSTX1X2X1X2 18B20SCLSDA 12345678P2CON1x812345678P1CON1x8GNDGNDGNDGNDGNDENR1R2ABCDG1G2CLKSTB12345678P4CON1x812345678P3CON1x8GNDGNDGNDGNDGNDENR1R2ABCDG1G2CLKSTB12345678910P512345678910P6GNDSTBCLKR1ENDCBAR2G112PJ1GNDVCCR1 R2 G1 G2ENSTBCLKABCD 12Y1T20 接口T08 接口T08 接口單片機(jī)最小系統(tǒng) 圖 控制卡原理圖 列驅(qū)動(dòng)電路 設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中 32*64 點(diǎn)陣 屏 的列驅(qū)動(dòng)電路由 16 片 串聯(lián)的 8 位移位鎖存器 74HC595 構(gòu)成， 如下圖 所示， 通過 第一片串行數(shù)據(jù)輸出腳（ SQ）接入第二片的 數(shù)據(jù)輸入端 ,再從第二片的數(shù)據(jù)輸出腳接入第三片 595 的 14（ SI） 腳數(shù)據(jù)輸入端，這樣通過多片級(jí)聯(lián)就可以控制多個(gè)點(diǎn)陣 屏 模塊的列選，再加上時(shí)鐘線（ CLK） ，輸出鎖存數(shù)據(jù) 線 （ RST） ，多塊 595 級(jí)聯(lián)時(shí)也只要控制這三個(gè)控制端口我們就可以控制 32*64點(diǎn)陣屏的列選號(hào)的輸出。 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)。 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)周圍無線電環(huán) 15 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 問題 ，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。 Q11Q22Q33Q44Q55Q66Q77GND8Q739。9MR10SHcp11STcp12OE13DS14Q015VCC16174HC595Q11Q22Q33Q44Q55Q66Q77GND8Q739。9MR10SHcp11STcp12OE13DS14Q015VCC16274HC595GND GNDGB64GB65GB66GB67GB68GB69GB70GB71GB72GB73GB74GB75GB76GB77GB78GB79VCCGNDVCCGNDVCCVCCR1RSTCLKSD 圖 兩片 74HC595 級(jí)聯(lián)圖 行 驅(qū) 動(dòng)電路設(shè)計(jì) 32*64 點(diǎn)陣屏共用 16 片 138 級(jí)聯(lián) ，通過總線驅(qū)動(dòng)芯片 74HC245驅(qū)動(dòng) 行 /列 信號(hào)，從總線上的低 4 位輸出的行號(hào)經(jīng)兩片 138 級(jí)聯(lián)后形成 4/16 線譯碼器后生成 16 條行選信號(hào)， 具體電路如圖 所示。 再經(jīng)過驅(qū)動(dòng)管驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的行線。一條線上要帶動(dòng) 32 列的 LED 燈同時(shí)發(fā)光時(shí)，按每一 LED 器件 15mA 電流計(jì)算， 32 個(gè) LED 同時(shí) 發(fā)光時(shí)，需要 480mA 的電流，選用三極管 8550 作為驅(qū)動(dòng)管可以滿足要求。 74HC138為 3線 —8線譯碼器，其工作原理 為：當(dāng) 一個(gè)選通端（ G1）為高電平，另外兩個(gè)選通端 G2A 和 G2B 為低電平時(shí)，可將地址端（ A、B、 C）的二進(jìn)制編碼在Ｙ０至Ｙ７對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出 ，當(dāng)數(shù)據(jù)超過８位之后，電平拉高后可對(duì)１６數(shù)據(jù)操作。兩片級(jí)聯(lián)后的138 電路如下 ： 16 A1B2C3G2A4G2B5G16Y07GND8Y19Y210Y311Y412Y513Y614Y715VCC16U374HC138A1B2C3G2A4G2B5G16Y07GND8Y19Y210Y311Y412Y513Y614Y715VCC16U274HC138VCC VCCGNDGNDA0 B0 C0 OE1 D0 D0C0B0A0OE2OE2 圖 兩片 74HC138 級(jí)聯(lián)電路圖 時(shí)鐘模塊電路 設(shè)計(jì) DS1302 是美國(guó) DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、 月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為 ～ 。采用三線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或 RAM 數(shù)據(jù)。 DS1302 內(nèi)部有一個(gè) 318 的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器。 DS1302 是 DS1202 的升級(jí)產(chǎn)品，與 DS1202 兼容，但增加了主電源 /后背電源雙電源引腳， 同時(shí)提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力，可以對(duì)時(shí)間進(jìn)行不掉電 保存 。 圖 為 時(shí)鐘 模塊 電路 ： VCC1X12X23GND4RST5I/O6SCLK7VCC28DS1302U2DS130210PC810pC9VCCGND10kΩR31 2BT1CR1220GNDVCCGND12Y2 圖 DS1302 時(shí)鐘電路圖 溫度驅(qū)動(dòng)電路 設(shè)計(jì) Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS1820 是世界上第一片 17 支持 “一線總線差為 177。 2176。C ?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直 ”接口的溫度傳感器。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念?，F(xiàn)在新一代的 “DS1820”體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活 。 DS18B20 支持 “一線總線 ”接口，測(cè)量范圍55176。C~+125176。C，在 10~+85176。C 范圍內(nèi) ,精度為 177。176。C。 DS1822 的精度較 接以 “一線總線 ”的數(shù)字方式傳 輸， 見圖 所示這種方式 大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度 測(cè)量，如 ： 環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。 本設(shè)計(jì)通過 不斷 采集 DS18B20 的 I/O 口 輸 出的數(shù)據(jù)送入顯示函數(shù)實(shí)時(shí)更新采集過來的溫度然后送 LED 顯示屏顯示。 GNDEI/OBVCCCDS1DS18B2010kΩR9GNDVCC18B20 圖 溫度 采集 電路 MAX232串行通信電路設(shè)計(jì) 要使上位機(jī)能對(duì)條屏進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，顯示內(nèi)容更新等操作，就離不開和上位機(jī)的通信。有并行和串行兩種通信方式，為了節(jié)約傳輸線成本。本設(shè)計(jì)采用 RS232C 串行通信方式。 如圖 所示 的 與 口接入單片機(jī)的數(shù)據(jù)輸入端和數(shù)據(jù)輸出端 ，通過 LED 燈的閃爍判斷數(shù)據(jù)是否 已 傳輸 到下位 機(jī) 。 RS232C 是由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（ EIA）正式公布的，在異步串行通信中應(yīng)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)總線?，F(xiàn)在，計(jì)算機(jī)上的串行通信端口（ RS232C）是標(biāo)準(zhǔn)配置端口， 已經(jīng)得到