【文章內容簡介】 1 2 C 5 A 6 0 S 2單 片 機EEPORM64上 位 機RS232電平轉換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 個顯示單元由一個 32*64點陣的 LED 模塊和一個 32 位寬的移位鎖存器（串行 —并行轉換器）構成。所有顯示單元的 16 根行線均連接到公共的行掃描驅動電路。而每個顯示單元的列數據則由 16 位移位鎖存器并行輸出口提供 。 中 12 央微處理器 MCU 負責與所有外圍設備的 協(xié)調通信，以及各種算法的處理。 MCU 通用 I/O 口來 驅動行掃描驅動電路。 通用 I/O 口模擬同步串行接口以實現(xiàn)和列數據鎖存器（移位鎖存器）之間的單向通信。 工作原理分析 單片機上電復位后，先從外部存儲器 E2PROM 讀取上次存儲在內部的顯示模式， 在 32*64 單色屏中上半屏存儲時間、溫度等數據。下半屏存儲的是上位機要傳輸過來的數據。進入下載模式后從上位機傳送來的數據經過 MAX232 串口 存放到 單片機內部的擴展數據存儲區(qū) ， 在 AT24C64 存儲區(qū)中開辟 192 字節(jié)（ 1536 位）動態(tài)顯示緩沖區(qū)Display_Buffer 和 32 字節(jié)的字模數據緩存區(qū) Temp_Buffer,兩個緩存區(qū)編址連續(xù)。 Display_Buffer 中的一位與 LED 的一個點陣一一對應。遵循結構化的 程序設計思路 ,把單片機 在顯示模式 時 所有工作量分為以下三個任務： (1)、 掃描顯示任務：掃描顯示任務負責把 Display_Buffer 中的數據依次發(fā)送到列驅動器 74HC595，并按嚴格的時序高電平選通十六根行掃描線（ Y0—Y15），使每一列數據對應著一個行線狀態(tài)。 (2)、 移動處理任務：移動處理任務負責完成顯示字符逐點陣向左移動的算法處理，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。對顯示字符的移動，實質上是對顯示緩沖區(qū) Display_Buffer 內數據的移動。 該算法是將 Display_Buffer 和 Temp_Buffer 中的數據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：在單片機的 xdata 區(qū)開辟了 32 字節(jié)的字模數據緩存區(qū) Temp_Buffer。該緩存區(qū)與 Display_Buffer 編址連續(xù)。當調用字符更新任務時，程序從 E2PROM 內碼區(qū)指定位置 讀取相鄰兩字節(jié)的漢字內碼數據。并通過一定的算法， 把上位機發(fā)送的漢字編碼轉換成標準的 GB2312 漢字 編碼 。單片機通過 I2C 接口，向 E2PROM發(fā)送讀命令和地址， 單片機 連續(xù) 讀取 32 字節(jié)的全角漢字字模數據或16 字節(jié)的 ASCII 半角字模數據。這些字模數據就存儲在 32 字節(jié)的字模數據緩存區(qū)中。字模數據緩存區(qū) Temp_Buffer 中的數據可通過調用移動處理任務而逐位轉移至動態(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容。 4 硬件電路設計 LED 控 制卡電路設計 LED 點陣屏控制卡是整個 LED 顯示屏的核心控制器件，它集成了 STC12C5A60S2 主控 芯片、時鐘芯片、溫度傳感器、存儲芯片 、串口轉換電路為一體的控制器，它是 控制 點陣屏 的核心部分 ， 各項功能的實現(xiàn)必須經過控制卡的控制。 通過 LED 控制卡來驅動 32*64 顯示屏上面的行，列選通芯片，把十六進制漢字編碼送 74HC595 顯示。 本系統(tǒng)設計的控制卡接有標準的 T08 接口和 T12 接口，也適合 其它型號的點陣屏使用本控制卡， 因此控制卡的設計 非常重要 。圖 為核心控制器件與標準的接口，其他各個部分控制電路 (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 接口單片機最小系統(tǒng) 圖 控制卡原理圖 列驅動電路 設計 本設計中 32*64 點陣 屏 的列驅動電路由 16 片 串聯(lián)的 8 位移位鎖存器 74HC595 構成， 如下圖 所示， 通過 第一片串行數據輸出腳（ SQ）接入第二片的 數據輸入端 ,再從第二片的數據輸出腳接入第三片 595 的 14（ SI） 腳數據輸入端，這樣通過多片級聯(lián)就可以控制多個點陣 屏 模塊的列選，再加上時鐘線（ CLK） ，輸出鎖存數據 線 （ RST） ，多塊 595 級聯(lián)時也只要控制這三個控制端口我們就可以控制 32*64點陣屏的列選號的輸出。 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。 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) 15 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 問題 ，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。 Q11Q22Q33Q44Q55Q66Q77GND8Q739。9MR10SHcp11STcp12OE13DS14Q015VCC16174HC595Q11Q22Q33Q44Q55Q66Q77GND8Q739。9MR10SHcp11STcp12OE13DS14Q015VCC16274HC595GND GNDGB64GB65GB66GB67GB68GB69GB70GB71GB72GB73GB74GB75GB76GB77GB78GB79VCCGNDVCCGNDVCCVCCR1RSTCLKSD 圖 兩片 74HC595 級聯(lián)圖 行 驅 動電路設計 32*64 點陣屏共用 16 片 138 級聯(lián) ，通過總線驅動芯片 74HC245驅動 行 /列 信號，從總線上的低 4 位輸出的行號經兩片 138 級聯(lián)后形成 4/16 線譯碼器后生成 16 條行選信號， 具體電路如圖 所示。 再經過驅動管驅動對應的行線。一條線上要帶動 32 列的 LED 燈同時發(fā)光時，按每一 LED 器件 15mA 電流計算， 32 個 LED 同時 發(fā)光時，需要 480mA 的電流，選用三極管 8550 作為驅動管可以滿足要求。 74HC138為 3線 —8線譯碼器，其工作原理 為：當 一個選通端（ G1）為高電平，另外兩個選通端 G2A 和 G2B 為低電平時，可將地址端（ A、B、 C）的二進制編碼在Ｙ０至Ｙ７對應的輸出端以低電平譯出 ，當數據超過８位之后，電平拉高后可對１６數據操作。兩片級聯(lián)后的138 電路如下 ： 16 A1B2C3G2A4G2B5G16Y07GND8Y19Y210Y311Y412Y513Y614Y715VCC16U374HC138A1B2C3G2A4G2B5G16Y07GND8Y19Y210Y311Y412Y513Y614Y715VCC16U274HC138VCC VCCGNDGNDA0 B0 C0 OE1 D0 D0C0B0A0OE2OE2 圖 兩片 74HC138 級聯(lián)電路圖 時鐘模塊電路 設計 DS1302 是美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM 的實時時鐘電路，它可以對年、 月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為 ～ 。采用三線接口與 CPU 進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM 數據。 DS1302 內部有一個 318 的用于臨時性存放數據的 RAM 寄存器。 DS1302 是 DS1202 的升級產品，與 DS1202 兼容，但增加了主電源 /后背電源雙電源引腳， 同時提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力，可以對時間進行不掉電 保存 。 圖 為 時鐘 模塊 電路 ： VCC1X12X23GND4RST5I/O6SCLK7VCC28DS1302U2DS130210PC810pC9VCCGND10kΩR31 2BT1CR1220GNDVCCGND12Y2 圖 DS1302 時鐘電路圖 溫度驅動電路 設計 Dallas 半導體公司的數字化溫度傳感器 DS1820 是世界上第一片 17 支持 “一線總線差為 177。 2176。C ?，F(xiàn)場溫度直 ”接口的溫度傳感器。一線總線獨特而且經濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網絡，為測量系統(tǒng)的構建引入全新概念?，F(xiàn)在新一代的 “DS1820”體積更小、更經濟、更靈活 。 DS18B20 支持 “一線總線 ”接口，測量范圍55176。C~+125176。C，在 10~+85176。C 范圍內 ,精度為 177。176。C。 DS1822 的精度較 接以 “一線總線 ”的數字方式傳 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)場溫度 測量，如 ： 環(huán)境控制、設備或過程控制、測溫類消費電子產品等。 本設計通過 不斷 采集 DS18B20 的 I/O 口 輸 出的數據送入顯示函數實時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串行通信電路設計 要使上位機能對條屏進行參數設置，顯示內容更新等操作，就離不開和上位機的通信。有并行和串行兩種通信方式，為了節(jié)約傳輸線成本。本設計采用 RS232C 串行通信方式。 如圖 所示 的 與 口接入單片機的數據輸入端和數據輸出端 ，通過 LED 燈的閃爍判斷數據是否 已 傳輸 到下位 機 。 RS232C 是由美國電子工業(yè)協(xié)會（ EIA）正式公布的，在異步串行通信中應用最廣泛的標準總線?，F(xiàn)在，計算機上的串行通信端口（ RS232C）是標準配置端口， 已經得到