【文章內(nèi)容簡介】 提供的是低 8 位地址， G端接至單片機(jī)的地址 鎖存允許信號 ALE。輸出允許端 OE接地，表示輸出三態(tài)門一直打開。 16 16 LED 點(diǎn)陣顯示 屏幕 顯示部分包括了一塊至少可以顯示一個(gè)漢字的顯示屏，以及驅(qū)動(dòng)該顯示屏的驅(qū)動(dòng)電路。由于單片機(jī)的 I/O 口有限要不能直接用 I/O 口來驅(qū)動(dòng) LED 顯示屏，所以需要對單片機(jī) IO 口進(jìn)行擴(kuò)展增加單片機(jī)并行輸出的能力。 LED 顯示屏是由一個(gè)一個(gè)的發(fā)光二極管點(diǎn)陣構(gòu)成的，要構(gòu)成大屏幕的 LED 顯示屏就需要多個(gè)發(fā)光二極管。構(gòu)成 LED 屏幕的方法有兩種，一是由單個(gè)的發(fā)光二極管逐點(diǎn)連接起來，如圖 35 所示；二是選用一些由單個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成的 LED 點(diǎn)陣子模塊構(gòu)成大的 LED 點(diǎn)陣模塊。目前市場上普遍采用的點(diǎn)陣模塊有 8 1616 幾種；這兩種屏幕構(gòu)成方法各有有缺點(diǎn)，單個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成顯示屏優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)單個(gè)的發(fā)光二極管出現(xiàn)問題時(shí)只需更換一個(gè)二極管即可，檢修的成本較低，缺點(diǎn)在于連接線路復(fù)雜；而點(diǎn)陣模塊構(gòu)成的方法卻正好與之相反，模塊構(gòu)成省約了大量的連線，不過當(dāng)一個(gè) LED 出現(xiàn)問題 18 時(shí)同在一個(gè)模塊的所有 LED 都必須被更換。這就加大了維修的成本。 兩種方法相比較，決定采取模塊構(gòu)成的方法來制作一個(gè) LED 點(diǎn)陣顯示屏。為了避免模 塊的缺點(diǎn)，選擇點(diǎn)陣數(shù)較小的模塊來減小出現(xiàn)這一問題的風(fēng)險(xiǎn)。所以構(gòu)建一個(gè) 1616的 LED 點(diǎn)陣屏選用四塊 88 點(diǎn)陣模塊。 圖 36 LED 點(diǎn)陣圖 一個(gè) 1616 的 LED 顯示屏行和列各有 16 支引腳，不能單靠 51 單片機(jī)的端口驅(qū)動(dòng)所以必須要對單片機(jī)的端口個(gè)數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展。經(jīng)常采用的端口擴(kuò)展方法是用串并轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行譯碼。常用的串并轉(zhuǎn)換芯片有 74LS154（ 4 線 16 線譯碼器）、 74LS164（ 8 位串并轉(zhuǎn)換器）、 74HC595 等。 51 系列單片機(jī)端口低電平時(shí)，吸入電流可達(dá)２０ｍＡ，具有一定的驅(qū)動(dòng)能力；而為高電平時(shí)，輸出 電流僅數(shù)十 μＡ甚至更?。娏鲗?shí)際上是由腳的上拉電流形成的），基本上沒有驅(qū)動(dòng)能力，所以單片機(jī)不能直接驅(qū)動(dòng) LED 顯示屏顯示。在單片機(jī)和顯示屏之間還需要增加以功能放大位目的的驅(qū)動(dòng)電路。 8x8 的 LED 點(diǎn)陣為單色行共 陰 模塊，單點(diǎn)的工作電壓為正向（ Vf)= v ,正向電流（ IF） = 810 mA 。靜態(tài)點(diǎn)亮器件時(shí)（ 64 點(diǎn)全亮）總電流為 640mA，總電壓為 v，總功率為 。動(dòng)態(tài)時(shí)取決于掃描頻率（ 1/8或 1/16秒），單點(diǎn)瞬間電流可達(dá) 80160 mA。16 16點(diǎn)陣靜態(tài)時(shí) 16 16 10mA,動(dòng) 態(tài)時(shí)單點(diǎn)電流 80160mA。 接線方式： 當(dāng)某一行線打高時(shí)，某一列線為低時(shí)，其行列交叉的點(diǎn)就被點(diǎn)亮；某一列線為高 19 時(shí)，其行列交叉的點(diǎn)為暗；當(dāng)某一行線打低時(shí)，無論列線如何，對應(yīng)這一行的點(diǎn)全部暗。其引腳圖如 圖 37 所示。 1 控制第五行顯示 接高 9 控制第一行顯示 接高 2 控制第七行顯示 接高 10 控制第四列顯示 接低 3 控制第二列顯示 接低 11 控制第六列顯示 接低 4 控制第三列顯示 接低 12 控制第四行顯示 接高 5 控制第八行顯示 接高 13 控制第一列顯示 接低 6 控制第五列顯示 接低 14 控制第二行顯示 接高 7 控制第六行顯示 接高 15 控制第七列顯示 接低 8 控制第三行顯示 接高 16 控制第八列顯示 接低 圖 3716x16點(diǎn)陣引腳圖 如圖 38 所示為 系統(tǒng)點(diǎn)陣 模塊 16151161043135271128149DZ16PIN1 DZ16PIN16151161043135271128149DZ16PIN2 DZ16PIN16151161043135271128149DZ16PIN5 DZ16PIN16151161043135271128149DZ16PIN6 DZ16PINY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y9Y10Y11Y12Y13Y14Y15Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y9Y10Y11Y12Y13Y14Y15L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 圖 38 系統(tǒng)點(diǎn)陣顯示模塊 20 51 系列單片機(jī) 單片機(jī)（ Microcontroller，又稱微處理器）是在一塊硅片上集成了各種部件的微型機(jī)，這些部件包括中央處理器 CPU、數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器 RAM、程序存儲(chǔ)器 ROM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器和多種 I/O接口電路。 8051 單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)見圖。 時(shí) 鐘 電 路R O M R A M定 時(shí) / 計(jì) 數(shù) 器C P U并 行 接 口 串 性 接 口中 斷 系 統(tǒng)T 1T 0P 0P 1P 2P 3T X DR X D0INT 1IN T 8051 是 MCS51 系列單片機(jī)的一個(gè)產(chǎn)品。 MCS51 系列單片機(jī)是 Intel 公司推出的通用型單片機(jī)， 8051 單片機(jī)系列指的是 MCS51 系列和其他公司的 8051 衍生產(chǎn)品。這些衍生品是在基本型基礎(chǔ)上增強(qiáng)了各種功能的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品給 8位單片機(jī)注入了新的活力，給它的開發(fā)應(yīng)用開拓了更廣泛的前景。 8051 系列的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以劃分為 CPU、存儲(chǔ)器、并行口、串行 口、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、中斷邏輯幾部分。 （ 1）中央處理器 8051 的中央處理器由運(yùn)算器和控制邏輯構(gòu)成，其中包括若干特殊功能寄存器（ SFR）。 算術(shù)邏輯單元 ALU 能對數(shù)據(jù)進(jìn)行加、減、乘、除等算術(shù)運(yùn)算；“與”、“或”、“異或”等邏輯運(yùn)算以及位操作運(yùn)算。 ALU 只能進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算的操作數(shù)可以事先存放到累加器ACC 或寄存器 TMP 中，運(yùn)算結(jié)果可以送回 ACC 或通用寄存器或存儲(chǔ)單元中，累加器 ACC也可以寫為 A。 B寄存器在乘法指令中用來存放一個(gè)乘數(shù)，在除法指令中用來存放除數(shù)，運(yùn)算后 B 中為部分運(yùn)算結(jié)果。 程序狀態(tài)字 PSW 是個(gè) 8 位 寄存器，用來寄存本次運(yùn)算的特征信息，用到其中七位。 21 PSW的格式如下所示，其各位的含義是： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 CY AC F0 RS1 RS0 OV P CY：進(jìn)位標(biāo)志。有進(jìn)位 /錯(cuò)位時(shí) CY=1，否則 CY=0。 AC：半進(jìn)位標(biāo)志。當(dāng) D3 位向 D4 位產(chǎn)生進(jìn)位 /錯(cuò)位時(shí)， AC=1，否則 AC=0，常用于十進(jìn)制調(diào)整運(yùn)算中。 F0：用戶可設(shè)定的標(biāo)志位，可置位 /復(fù)位，也可供測試。 RS RS0：四個(gè)通用寄存器組選擇位，該兩位的四種組合狀態(tài)用來選擇 0~3 寄存器組。 OV：溢出標(biāo)志。當(dāng)帶符號 數(shù)運(yùn)算結(jié)果超出 128~+127 范圍時(shí) OV=1，否則 OV=0。當(dāng)無符號數(shù)乘法結(jié)果超過 255時(shí)，或當(dāng)無符號數(shù)除法的除數(shù)為 0時(shí) OV=1，否則 OV=0。 P：奇偶校驗(yàn)標(biāo)志。每條指令執(zhí)行完，若 A 中 1 的個(gè)數(shù)為奇數(shù)時(shí) P=1，否則 P=0，即偶校驗(yàn)方式。 控制邏輯主要包括定時(shí)和控制邏輯、指令寄存器 、譯碼器以及地址指針 DPTR 和程序寄存器 PC 等。 單片機(jī)是程序控制式計(jì)算機(jī)，即它的運(yùn)行過程是在程序控制下逐條執(zhí)行程序指令的過程：從程序存儲(chǔ)器中取出指令送指令存儲(chǔ)器 IR，然后指令譯碼器 ID進(jìn)行譯碼，譯碼產(chǎn)生一系列符合定時(shí)要求的微操 作信號，用以控制單片機(jī)的各部分動(dòng)作。 8051 的控制器在單片機(jī)內(nèi)部協(xié)調(diào)各功能部件之間的數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)運(yùn)算等操作，并對單片機(jī)發(fā)出若干控制信息。這些控制信息的使用專門的控制線，諸如 PSEN、 ALE、 EA 以及 RST，也有一些是和 P3口的某些端子合用，如 WR 和 RD 就是 和 ，他們的具體功能在介紹8051 引腳是一起敘述 。 （ 2）存儲(chǔ)器組織 8051 單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)之一是將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開，并有各自的尋址機(jī)構(gòu)和尋址方式，這種結(jié)構(gòu)稱為哈佛結(jié)構(gòu)單片機(jī)。這種結(jié)構(gòu)與通用微機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)不同，一般微機(jī)只 有一個(gè)存儲(chǔ)器邏輯空間，可隨意安排 ROM或 RAM，訪存時(shí)用同一種指令，這種結(jié)構(gòu)稱為普林斯頓型。 8051 單片機(jī)在物理上有四個(gè)存儲(chǔ)空間：片內(nèi)程序存儲(chǔ)器和片外程序存儲(chǔ)器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 8051 片內(nèi)有 256K 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM 和 4KB 的程序存儲(chǔ)器 ROM。除此之外，還可以在片外擴(kuò)展 RAM和 ROM，并且各有 64KB 的尋址范圍。也就是最多可以在外部擴(kuò)展 2 64KB存儲(chǔ)器。 8051 的存儲(chǔ)器組織結(jié)構(gòu)如圖 所示。 64K 字節(jié)的程序存儲(chǔ)器（ ROM）空間中，有 4K字節(jié)地址區(qū)對于片內(nèi) ROM 和片外 ROM 22 是公用的， 這 4K字節(jié)地址是 0000H~FFFH。而 1000H~FFFFH 地址區(qū)為外部 ROM 專用。 CPU的控制器專門提供一個(gè)控制信號 EA用來區(qū)分內(nèi)部 ROM 和外部 ROM 的公用地址區(qū)：當(dāng) EA接高電平時(shí)，單片機(jī)從片內(nèi) ROM 的 4K 字節(jié)存儲(chǔ)器區(qū)取指令，而當(dāng)指令地址超過 0FFFH后，就自動(dòng)的轉(zhuǎn)向片外 ROM取指令。當(dāng) EA 接低電平時(shí)， CPU 只從片外 ROM 取指令。 程序存儲(chǔ)器的某些單元是保留給系統(tǒng)使用的： 0000H~0002H 單元是所有執(zhí)行程序的入口地址，復(fù)位以后， CPU 總是叢 0000H 單元開始執(zhí)行程序。 0003H~002AH 單元均勻地分為五段，用做五個(gè)中斷服務(wù)程序的入口。用戶程序不應(yīng)進(jìn)入上述區(qū)域。 8051 的 RAM 雖然字節(jié)數(shù)不很多，但卻起著十分重要的作用。 256 個(gè)字節(jié)被分為兩個(gè)區(qū)域： 00H7FH 時(shí)真正的 RAM 區(qū)，可以讀寫各種數(shù)據(jù)。而 80H~FFH 是專門用于特殊功能寄存器（ SFR）的區(qū)域。對于 8051 安排了 21 個(gè)特殊功能寄存器，每個(gè)寄存器為 8 位，所以實(shí)際上 128 個(gè)字節(jié)并沒有全部利用。 內(nèi)部 RAM 的各個(gè)單元，都可以通過直接地址來尋找，對于工作寄存器，則一般都直接用 R0~R7，對特殊功 能寄存器，也是直接使用其名字較為方便。 8051 內(nèi)部特殊功能寄存器都是可以位尋址的，并可用“寄存器名 .位”來表示，如 ， 等 鎖存器 74L373 由于 74LS164 芯片不具有鎖存功能，所以在 74LS164 進(jìn)行八位數(shù)據(jù)的串并轉(zhuǎn)換時(shí)，串行數(shù)據(jù)的第一位會(huì)從 QA 依次移位到 QH,第二位數(shù)據(jù)會(huì)從 QA 依次移位到 QG，依次類推在八位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成之前 74LS164 芯片的輸出會(huì)出現(xiàn)一段時(shí)間的亂序輸出，這一結(jié)果會(huì)通過驅(qū)動(dòng)電路表現(xiàn)在顯示屏上。結(jié)果就是顯示屏無序?qū)ㄩW爍，不能顯示所需內(nèi)容。因此在串并轉(zhuǎn)換完成前 就需要 74LS164 的輸出口不與驅(qū)動(dòng)電路導(dǎo)通。所以選擇鎖存器74LS373 來完成這一功能。 74LS373 為八 D 鎖存器 (3S,鎖存允許輸入有回環(huán)特性 )。 373 為三態(tài)輸出的八 D 透明 23 鎖存器 ,共有 54/74S373 和 54/74LS373 兩種線路結(jié)構(gòu)形式當(dāng)三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時(shí)， O0~O7 為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動(dòng)負(fù)載或總線。當(dāng) OE 為高電平時(shí)， O0~O7呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動(dòng)總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。當(dāng)鎖存允許端 LE 為高電平時(shí)， O 隨數(shù)據(jù) D 而變。當(dāng) LE 為低電平時(shí)， O 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù) 電平。 表 34 74LS373 工作參數(shù)表 參數(shù) 最小值 額定值 最大值 單位 電源電壓 5 V 輸入高電平電壓 2 — — V 輸入低電平電壓 — — V 輸出高電平電壓 — — － mA 輸出低電平電壓 — — 24 mA 由表與表比較可以看出， 74LS164 的輸出條件與 74LS373 的輸入條件相匹配，理論上可以實(shí)現(xiàn)鎖存器對譯碼器的數(shù)據(jù)鎖存。 24 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的程序流程圖 系統(tǒng)程序流程圖如圖 41 所示。 圖 41 系統(tǒng)程序流程圖 顯示驅(qū)動(dòng)程序在進(jìn)入中斷后首先要對定時(shí)器 T0 重新賦初值，以保證顯示屏刷新率 25 的穩(wěn)定， 1/16 掃描顯示屏的刷新率（幀頻）計(jì)算公式如下： 刷頻率（幀頻） =1/16 T0溢出率