【文章內(nèi)容簡介】 顏色，功耗，亮度，波長等。 圖 21：數(shù)碼管 驅(qū)動方式 : 概述 : 數(shù)碼管要正常顯示，就要用 驅(qū)動電路 來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的 數(shù)字 ，因此根據(jù)數(shù)碼管的 驅(qū)動方式 的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。 靜態(tài)顯示驅(qū)動 : 靜態(tài) 驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個 單片機 的 I/O 端口進行驅(qū)動，或者使用如 BCD 碼二 十進制譯碼器譯碼進行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用 I/O 端口多，如驅(qū)動 5 個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58=40 根 I/O 端口來驅(qū)動，要知道一個 89S51 單片機可用的 I/O 端口才 32 個呢：） ，實際應用時必須增加譯碼驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬件電路的復雜性。 動態(tài)顯示驅(qū)動 : 數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是 單片機 中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 8 個顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 I/O 線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是哪個數(shù) 碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的 余輝 效應，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速 度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的電子換號牌的設(shè)計 6 有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 端口，而且 功耗 更低。 顯示效果 由于發(fā)光二極管基本上屬于電流敏感 器件 ，其正向壓降的分散性很大， 并且還與溫度有關(guān)，為了保證數(shù)碼管具有 良好的亮度均勻度，就需要使其具有恒定的工作電流，且不能受溫度及其它因素的影響。另外，當溫度變化時驅(qū)動芯片還要能夠自動調(diào)節(jié)輸出電流 的大小以實現(xiàn)色差 平衡溫度 補償。 驅(qū)動 IC（ TD62783 和 ULN2020）介紹 U1（ TD62783）是陽極驅(qū)動，專門驅(qū)動數(shù)碼管段顯示的驅(qū)動，是并行輸入行輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，內(nèi)部是一組達林頓管，作為電流放大和驅(qū)動供電要求 +5V ~ +35V 之間，同時每段數(shù)據(jù)輸出可以提供近 200MA 的電流需求，可以同時驅(qū)動 8段數(shù)碼管同時工作。功能引腳如下圖所示。 圖 22： TDA62783 管腳圖 管腳功能介紹： INPUT（ 18）是數(shù)據(jù)輸入端口 OUTPUT（ 1118）是放大后數(shù)據(jù)輸出端口 VCC（ 10）電源正極輸入端口 GND（ 9）電源接地端口 內(nèi)部工作等效圖如 圖 23 所示。 圖 23：內(nèi)部工作原理圖 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的電子換號牌的設(shè)計 7 U3(ULN2020)特點如下： ULN2020 的每一對達林頓都串聯(lián)一個 的基極電阻 ,在 5V 的工 作電壓下它能與 TTL 和 CMOS 電路 直接相連，可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。 ULN2020 工作電壓高，工作電流大，灌電流可達 500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時承受 50V 的電壓，輸出還 可以在高負載電流并行運行。 ULN2020 采用 DIP—16 或 SOP—16 塑料封裝。 圖 24： ULN2020 ULN2020 是大電流驅(qū)動陣列 ,多用于單片機、智能儀表、 PLC、數(shù)字量輸出卡等控制電路中?？芍苯域?qū)動繼電器等負載。 輸入 5VTTL 電平，輸出可達500mA/50V。 ULN2020 是高耐壓、大電流達林頓陳列 ,由七個硅 NPN 達林頓管組成。 該電路的特點如下 : ULN2020 的每一對達林頓都串聯(lián)一個 的基極電阻 ,在 5V的工作電壓下它能與 TTL 和 CMOS 電路 直接相連 ,可以 直接處理原先需要標準邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。 ULN2020 是高壓大電流 達林頓晶體管 陣列系列產(chǎn)品 ,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負載能力強等特點 ,適應于各類要求高速大功率驅(qū)動的系統(tǒng)。 矩陣鍵盤顯示的識別方法 矩陣 鍵盤 是單片機外部設(shè)備中所使用的排布類似于矩陣的鍵盤組 。 鍵盤的工作原理： 按鍵設(shè)置在行、列線交點上，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的 兩端。無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的電子換號牌的設(shè)計 8 行線通過上拉電阻接到 +5V 電源上。無按鍵按下時，行線處 于高電平的狀態(tài)， 而當有按鍵按下時， 行線電平與此行線相連的列 線電平?jīng)Q定。 矩陣鍵盤的結(jié)構(gòu)和工作原理 在 鍵盤 中按鍵數(shù)量較多時，為了減少 I/O 口的占用，通常將按鍵排列成 矩陣形式。在 矩陣 式 鍵盤 中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。這樣，一個端口（如 P1 口）就可以構(gòu)成 4*4=16 個按鍵，比之直接將端口線用于 鍵盤 多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成 20 鍵的 鍵盤 ，而直接用端口線 則只能多出一鍵（ 9 鍵）。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時，采用 矩陣 法來做鍵盤是合理的。 圖 25： 3*4 矩陣鍵盤布局圖 矩陣鍵盤的識別方法 確定矩陣式 鍵盤 上 何鍵 被按下 ， 介紹一種 “行掃描法 ”。 行掃描法 ： 行掃描法又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識別方法，介紹過程如下。 判斷 鍵盤 中有無鍵按下 將全部行線 Y0Y3 置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示 鍵盤 中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與 4 根行線相交叉的 4 個按鍵之中。若所有列線均為高電平，則 鍵盤 中無鍵按下。 判斷閉合鍵所在的位置 在確認有鍵按下后，即可進入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列 線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的電子換號牌的設(shè)計 9 第 三 章 設(shè)計的原理和電路 設(shè)計的概要 本系統(tǒng)由 3*4 陣列鍵盤，單片機，驅(qū)動電路，數(shù)碼管四個部分組成。其中單片機控制整個系統(tǒng)的運行，通過不斷的對鍵盤進行掃描，判斷是否有按下鍵，按一下了哪個一個鍵，從而執(zhí)行相應的操作。單片機將從鍵盤輸入的有效數(shù)據(jù)，送往驅(qū)動電路，在驅(qū)動電路驅(qū)動下，數(shù)碼管顯示相應的數(shù)據(jù)。 設(shè)計的總電路圖 本電路設(shè)計主要分成四部分結(jié)構(gòu)：電源部分，控制部分，顯示驅(qū)動部分，擴展部分；其中擴展部分又分為按鍵電路和存儲電路。以及實際功能 的需要，設(shè)計對應的電路塊進行設(shè)計，電源部分主要是提供穩(wěn)定的工作電源，控制部分主要是負責信號傳送和輸入，顯示部分是主要的顯示功能，擴展電路部分主要是存儲擴展和按鍵功能擴展電路。 圖 31：總電路圖 電源電路設(shè)計 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的電子換號牌的設(shè)計 10 整個電路處在弱電供電狀態(tài)，而單片機供電是標準 5V，所以在設(shè)計的時候我們采用單片機正常工作時候的電壓設(shè)計，同時加上電容進行濾波，提高電源工作的穩(wěn)定性；另外為了能給數(shù)碼管顯示亮度的調(diào)節(jié)，我們也提供 +9V/+12V 的電源 /電池進行驅(qū)動部分電路的供電，以提高相應的電源的穩(wěn)定性，這樣根據(jù)電源不同 ，可以獲得不同的電壓，這樣可以給顯示驅(qū)動提供不同的電源，用來改變亮度。 圖 32：電源電路 顯示電路設(shè)計 顯示部分主要是顯示換號的數(shù)值如 LED1，所以為了實際能夠看清楚，我們選擇了幾個大點的數(shù)碼管進行顯示，同時使用不同的顏色進行設(shè)計，來區(qū)分那些是被換下，那些是換上的號碼，同時也加強了驅(qū)動部分的電路如 U1/U3，防止電源拉動比較大，對整個電路電源供電產(chǎn)生比較大的影響，另外增家了 S2 來選擇不同的電壓，改變不同亮度要求。 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的電子換號牌的設(shè)計 11 圖 33：顯示電路 按鍵部分設(shè)計 矩陣 式結(jié)構(gòu)的 鍵盤 顯然比直接法要復雜一些，識別也要復雜一些，列線通過電阻接正電源，并將行線所接的 單片機 的 I/O 口作為輸出端，而列線所接的 I/O口則作為輸入。這樣，當按鍵沒有按下時，所有的輸入端都是高電平，代表無鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會被拉低，這樣，通過讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。 圖 34：按鍵 存儲電路設(shè)計 存儲器我們選擇使用 24C02，因為這顆 IC 是存儲容量為 2K