【文章內容簡介】 16 掃的 64*32 個點的單色屏幕，可以組裝出最有成本優(yōu)勢的 LED 屏幕。該控制卡屬于異步卡，就是說，該卡可以斷電保存信息，不需要連接 PC 都可以顯示儲存在里面的信息。 其中注意的問題是 16PIN、 08 接口的接口順序為： ABCD 為行選信號， STB(LT)為鎖存信號， CLK(CK)為時鐘信號， R1， R2， G1，G2 為顯示數據， EN 為顯示使能， N 為地 （ GND） 。只有當單元板和控制卡的接口一致時，才可以直接連接起來。如果不一致，就需要利用轉換線轉換一下線的順序。 AT89S52 單片機最小系統(tǒng) 單片機 [5]也被稱作“單片機微型計算機”、“微控制器”，國際上采用 “MCU”(Micro Controller Unit)稱呼單片機。單片機的發(fā)展的歷史大致可以分為 4 個階段。第一階段是單片機探索階段，主要探索如何把計算機的主要部件集成在單芯上；第二階段是單片機完善階段，完善了 8 位單片機的并行總線結構、外圍功能單元由 CPU 集中管理模式、體現控制特性的位地址空間和位操作方式、指令系統(tǒng)趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令；第三階段是向微控制器發(fā)展的階段，說的是在 51 系列的基本結構的基礎上，加強了外圍電路的功能，突出了單片機的控制功能，將一些用測控對象的模數轉換器 、數模轉換器、程序運行監(jiān)視器、脈寬調制器等納入芯 7 片中，體現單片機的微控制器特征；第四階段是單片機的全面發(fā)展階段，很多大半導體和電氣廠商都開始加入單片機的研制和生產，單片機世界出現了百花齊放，欣欣向榮的景象。隨著單片機在各個領域全面深入地發(fā)展和應用，出現了高速、大尋址范圍、強運算能力的 8 位、 16 位、 32 位通用型單片機，以及小型謙價的專用型單片機。目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，今后單片機的發(fā)展趨勢將是進一步向著 CMOS 化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內裝等方面發(fā)展。最小系統(tǒng)包括 AT89S5晶體振蕩電路、復位開關。其中晶體振蕩電路 [6]采用 24MHZ，圖 為 AT89S52 單片機最小系統(tǒng)。 圖 最小系統(tǒng)電路圖 標準 08 接口 單元板輸入 08 接口 [7]的接口定義如圖 所示： 8 圖 08 接口 ABCD 是 4 個行選信號，實際上是用 4 個二進制位計數來實現的。 A 為最低位， D 為最高位，從 0 記錄到 15，板子上的 2 個 138組成一個 416 譯碼器，會自動選通第 0 行和第 15 行。 R0、 R G0、 G1 分別是紅色和不亮的 595 的數據， SCK 和 LT分別是 595 的時鐘 和鎖存， OE 是整個單元板的顯示時能， OE 為 0時單元板暗亮，為 1 時高亮。 OE 是為了適應不同廠家的單元板信號的。 一個單元板的寬和高的點數是 64*32 點，分上下兩個半屏，兩個半屏共用時鐘、鎖存和 OE、 R0、 G0 是上半屏數據， R G1 是下半屏數據。從單元板的顯示面看，數據是從右側向左輸入，一行是 64 個點，也就是通過 8 個 595 控制，因為是單色，每個半屏是兩行 595，整個屏是 4 行 595。 單元板控制卡工作順序：把顯示緩沖里的第一行紅色數據送往R0，顯緩的第 8 行紅色數據送往 R1，每行是 8 個數據 —— 關 閉 OE使能 —— 行選選中第 0 行、 LT 鎖存 —— 開啟 OE 使能， 9 數據顯示。 9 間隔一定時間 35ms，重復以上循環(huán)，行選第 1 行，送第 1 行和第 9行數據 ...間隔一定時間 35ms，重復以上循環(huán)，行選第 2 行，送第2 行和第 10 行數據 ...以此類推。 鍵盤模塊 鍵盤、狀態(tài)顯示模塊：為了使軟件編程簡單，本設計利用可編程芯片 8255。接法如圖一所示， PA 口接按鍵， PC 口則用用于控制狀態(tài)顯示所用 LED 點陣。每個按鍵都通過一個 10K 的上拉電阻接+VCC，按鍵的另一端接地。當有鍵按下時，與該鍵相連的 PA 口的相應 位變?yōu)榈碗娖?，單片機檢測到該變化后即轉到相應是鍵處理程序，同時在程序中點亮 LED 點陣模塊電路如圖 。 圖 鍵盤電路 LED 顯示模塊 點陣系統(tǒng)串行輸入，器件為移位寄存器 TPIC6B595595[8]，門控 10 和掃描信號常以 16 點陣為一行進行并行處理。在點陣顯示中以 4*8個 LED 點陣構成一個 LED 顯示單元，采用行共陽陰共列的編排方式。其驅動分為行列兩部分，分別來自于行、列移位寄存器，行數據是掃描數據， 16 行中每次只有一行被 驅動，采用逐行掃描方式，列數據則為漢子的點陣碼。對于字符和圖形顯示也可以用點陣處理。其顯示原理和方法相同，如圖 。 圖 LED 顯示電路 列驅動模塊 本設計采用了 74HC595 是 LED 列驅動芯片， 8 位移位鎖存器用于驅動顯示列，每片 74HC595 可以驅動 8 列，多片 74HC595 串接在一起，串行列數據信號 RI（ DATA） 、鎖存信號 STB、串行時鐘信號 CLK 都在這個芯 片上。 第 8 腳 :GND，電源地。 第 16 腳 :VCC，電源正極。 第 14 腳 :DATA，串行數據輸入口，顯示數據由此進入，必須有時鐘 11 信號的配合才能移入。 第 13 腳 :EN， 始能口，當該引腳上為“ 1”時 QA～ QH口全部為“ 1”，為“ 0”時 QA～ QH的輸出由輸入的數據控制。 第 12 腳 :STB，鎖存口，當輸入的數據在傳入寄存器后，只有供給一個鎖存信號才能將移入的數據送 QA～ QH口輸出。 第 11 腳 :CLK，時鐘口，每一個時鐘信號將移入一位數據到寄存器。 由于要顯示 64*32 個單元，必須采用 74HC595 級聯的方式來實現，本設計兩片 74HC595 列驅動模塊級聯如下圖 所示： 圖 兩片 74HC595 級聯 行驅動模塊 32*64 點陣屏共用 16 片 138 級聯，通過總線驅動芯片 74LS254驅動行 /列信號，從總線上的低 4 位輸出的行號經兩片 138 級聯后形成 4/16 線譯碼器后生成 16 條行選信號，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 12 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。 74LS138 為 3 線 — 8 線譯碼器，其工作原理為：當一個選通端（ E1） 為高電平，另外兩個選通端 E2 和 E3 為低電平時，可將地址端（ A0、 A A2） 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。四片級聯后的 138 電路如下圖 所示： 圖 四片 74HC138 級聯 4 系統(tǒng)軟件設計 顯示驅動程序 顯示驅動程序在進入中斷后，首先要對定時器 Ｔ ０ 重新賦值，以保證顯示刷屏新率的穩(wěn)定 ， 1/32 掃描顯示屏的刷新率（幀頻）計算公式如下： 刷新率 （幀頻） = ? ? * 1/32 0Ｔ （ 式 ） 溢出率 ? ? ? ?0T6 5 5 3 6*fo s c / 1 2*321/＝ （ 式 ） 13 其中為 fosc 晶振頻率 [9]， t0為定時器 T0初值（工作在 32 位定時器模式）。由公式可知，顯示屏刷頻新率由定時器 T0的溢出率和單片機的晶振頻率決定，因此，我們調試時首先選定晶振頻率，然后給定不同的初值 T0，只要能獲得 24MHz 以上的刷新頻 率，就能連續(xù)穩(wěn)定的顯示，而且刷新率越高，顯示越穩(wěn)定，但會過多的占用 CPU 時間，實驗證明， 24MHz 晶振時刷新率達到 50MHz 以上，目測畫面基本無閃爍發(fā)生。 漢字字模的提取方法 l6*16 點陣漢字字庫可以在中文操作軟件 (UCDOS)中找到現成的文件。一般漢字字庫均符合國家標準 GB231280 的規(guī)定。在漢字系統(tǒng)中使用機內碼形式存儲漢字，國標碼的最高位置 l 作為漢字的機內碼。而國標碼由兩個字節(jié)組成，其中高字節(jié)表示區(qū)，低字節(jié)表示位。國標碼和區(qū)位碼都有 94 個區(qū)，每個區(qū)又都有 94 個位。 19 區(qū)為圖形區(qū)， 1015 區(qū)未規(guī)定， 1687 區(qū)存放一、二級漢字庫。 國標碼和區(qū)位碼的關系是：國標碼高字節(jié) = 區(qū)碼 + 20H。 國標碼低字節(jié) = 位碼 + 20H。 所以，機內碼與國標碼和區(qū)位碼的關系是：機內碼高字節(jié) = 國標碼高字節(jié) + 80H = 區(qū)碼 + A0H； 機內碼低字節(jié) = 國標碼低字節(jié) + 80H = 位碼 + A0H。 字模代碼按照區(qū)位碼的順序在字庫中以二進制格式存儲，每個漢字占用 32 個字節(jié)。因此只要找到漢字代碼的起始位置，就可正確提取漢字點陣信息。對于不同的字庫，漢字代碼起始位置的計算方法可能存在差異，例如 HZK16 若 以 ADDRESS 表示首地址， Q 表示 14 區(qū)碼， W 表示位碼，經分析和實踐得出 HZK16 中漢字首地址計算公式為： ADDRESS = 32 [( Q1 ) 94 +( w1 )] （ 式 ） 在 中，獲取漢字區(qū)位碼可以用 ASC( )函數和 HEX( )函數，函數 ASC( )返回一個 Integer 數據 [10]，代表字符串中首字母的字符代碼。 HEX( )函數返回代表十六進制數值的字符串。當漢字作為ASC( )函數的參數時，返回的是漢字機內碼， 經 HEX( )函數轉換即可得到漢字機內碼的十六進制數，再通過公式就可以得到漢字的首地址，有了漢字的首地址再從字庫中提取漢字代碼，而經過擴展取兩次字模得到 32*64 的點陣字模。 程序流程圖 顯示屏的程序流程圖如下所示： N Y