【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 令字節(jié)。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。 P1 口是帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，向 P1 口寫(xiě)入 1 時(shí) P1 口被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入口。當(dāng)作為輸入腳時(shí)被外部信號(hào)拉低的 P1 口會(huì)因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出一個(gè)電流。 Flash 編程和程序校驗(yàn)期間， P1 接收低 8 位地址。 P2 口是帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，向 P2 口寫(xiě)入 1 時(shí) P2 口被內(nèi)部上拉為高電平可用作輸入口，當(dāng)作為輸入腳時(shí)被外部拉低的 P2 口會(huì)因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出電流。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (例如執(zhí)行MOVX@DPTR 指令 )時(shí)， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)，當(dāng)使用 8 位尋址方式(MOVX@RI)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口發(fā)送 P2 特殊功能寄存器的內(nèi)容，在整個(gè)訪問(wèn)期間不改變。 Flash 編程和程序校驗(yàn)時(shí)， P2 也接收高位地址和一些控制信號(hào)。 P3 口是帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，向 P3 口寫(xiě)入 1 時(shí) P3 口被內(nèi)部上拉為 高電平可用作輸入口，當(dāng)作為輸入腳時(shí)被外部拉低的 P3 口會(huì)因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出電流。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的是它的第二功能，如表東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 21 所示： 表 21 P3 各端口第二功能 行驅(qū)動(dòng)芯片 74HC154 介紹 譯碼器是一個(gè)多輸入、多輸出的組合邏輯電路。 其功能是將給定的輸入碼組進(jìn)行 “翻譯”， 變換成對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)，對(duì)每一種可能的輸入組合， 使輸出通道中相應(yīng)的一路有信號(hào)輸出 ,一個(gè)且僅一個(gè)輸出信號(hào)為有效電位。 74HC154 為變量譯碼器，也稱(chēng)二進(jìn)制譯碼 器，它是一種四線 — 十六線譯碼器 ,譯碼的輸入端有 4個(gè)，輸出端有 24=16 個(gè)，并有兩個(gè)選通端（使能端），它的管腳形式如圖 21 所示，當(dāng)選通端 E E 2 均為低電平時(shí)，譯碼器處于工作狀態(tài)，可將地址輸入端（ A0～ A3）的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。否則，譯碼器被禁止，所有的輸出端被封鎖在高電平。 0Y ～ 15Y 為譯碼輸出端，輸出是低電平有效，即在選通時(shí)，每輸入一個(gè) 二進(jìn)制代碼將使對(duì)應(yīng)的一個(gè)輸出端為低電平，而其它輸出端均為高電平的無(wú)效信號(hào)，也可以說(shuō)對(duì)應(yīng)的輸出端被 “譯中 ”。 端口引腳 第二功能 —— RXD 串行口輸入端 —— TXD 串行口輸出端 —— 0INT 外部中斷 0 請(qǐng)求輸入端 —— 1INT 外部中斷 1 請(qǐng)求輸入端 —— T0 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 外部信號(hào)輸入端 —— T1 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 外部信號(hào)輸入端 —— WR 外 RAM 寫(xiě)選通信號(hào)輸出端 —— RD 外 RAM 讀選通信號(hào)輸出端 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 22 74HC154 管腳圖 從真值表可知，每組 4 個(gè)變量輸入，在 16 個(gè)輸出中只有一個(gè)引腳為 “0”（且 正好與輸入代碼是一一對(duì)應(yīng)），其余 15 個(gè)全為 “1”，這種譯碼輸出稱(chēng)為低電平有效；四線 — 十六線譯碼器邏輯形式為： 01230 AAAAY ? ， 01231 AAAAY ? ， 01232 AAAAY ? ， 01233 AAAAY ? ，01234 AAAAY ? ， 01235 AAAAY ? ， 01236 AAAAY ? ， 01237 AAAAY ? ，01238 AAAAY ? ， 01239 AAAAY ? ， 012310 AAAAY ? ， 012311 AAAAY ? ，012312 AAAAY ? ， 012313 AAAAY ? ， 012314 AAAAY ? ， 012315 AAAAY ? 。 本章小節(jié) 本章對(duì)本設(shè)計(jì)所涉及的芯片進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。其中包括 AT89C52 和74HC154 芯片的介紹，分別列出了它們的主要部件和管腳圖，以及對(duì)各端口的功能都有詳盡的介紹。 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 第 3 章 LED 顯示屏的整體設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)方案論證 顯示模式方案 為了吸引觀眾增強(qiáng)顯示效果，可以有多種顯示模式 ， 最簡(jiǎn)單的顯示模式是靜態(tài)顯示。這里所說(shuō)的 “靜態(tài) 顯示模式 ”不同于靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方式。與靜態(tài)顯示模式相對(duì)應(yīng)，就有各種動(dòng)態(tài)顯示模式，它們所顯示的圖文都是能夠動(dòng)的。按照?qǐng)D文運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)又可以分為閃爍、平移、旋轉(zhuǎn)、縮放等多種顯示模式。產(chǎn)生不同顯示模式的方法，并不意味著一定要重新編寫(xiě)顯示數(shù)據(jù)，可以通過(guò)一定的算法從原來(lái)的顯示數(shù)據(jù)直接生成。例如，按順序調(diào)整行號(hào)，可以使顯示圖文產(chǎn)生上下平移；而順序調(diào)整列顯示數(shù)據(jù)的位置，就可以達(dá)到左右平移的目的；同時(shí)調(diào)整行列順序，就能得到對(duì)角線平移的效果。其它模式的數(shù)據(jù)刷新，也可找到相應(yīng)的算法。不過(guò)當(dāng)算法太復(fù)雜，太浪費(fèi)時(shí)間的話，也可以考慮預(yù)先生成 刷新數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)備用。刷新的時(shí)間控制，要考慮運(yùn)動(dòng)圖形文字的顯示效果。刷新太慢，動(dòng)感不顯著；刷新太快了，中間過(guò)程看不清。一般刷新周期可控制在幾十毫秒范圍之內(nèi)。 同時(shí)控制 LED 顯示屏的各個(gè)發(fā)光點(diǎn)亮滅的方法稱(chēng)為 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示方式 。1616 的點(diǎn)陣共有 256 個(gè)發(fā)光二極管，顯然單片機(jī)沒(méi)有這么多端口，如果我們采用鎖存器來(lái)擴(kuò)展端口，按 8 位的鎖存器來(lái)計(jì)算， 1616 的點(diǎn)陣需要 256/8=32 個(gè)鎖存器。這個(gè)數(shù)字很龐大，因?yàn)槲覀儍H僅是 1616 的點(diǎn)陣，在實(shí)際應(yīng)用中的顯示屏往往要大得多，這樣在鎖存器上花的成本將是一個(gè)很龐大的數(shù)字。 而且靜態(tài)顯示功耗大，顯示一個(gè) 1616 的字的功耗為： 1616105=12800mW=！普通電池根本無(wú)法驅(qū)動(dòng)，要是組成大顯示屏那功耗將更驚人。因此雖然靜態(tài)顯示效果好，但是在實(shí)際應(yīng)用中的顯示屏幾乎都不采用這種設(shè)計(jì)，而采用另一種稱(chēng)為動(dòng)態(tài)掃描的顯示方法。 動(dòng)態(tài)掃描的意思簡(jiǎn)單地說(shuō)就是逐行輪流點(diǎn)亮，這樣掃描驅(qū)動(dòng)電路就可以實(shí)現(xiàn)多行（比如 16 行）的同名列共用一套列驅(qū)動(dòng)器， 每行 有 一個(gè)行驅(qū)動(dòng)器， 具體就1616 的點(diǎn)陣來(lái)說(shuō)，把所有同一行的發(fā)光管的陽(yáng)極連在一起，把所有同一列的發(fā)光管的陰極連在一起（共陽(yáng)的接法）， 由行 譯碼器給出的行選通信號(hào)，從第一行開(kāi)始，按順序依次對(duì)各行進(jìn)行掃描 (把該行與電源的一端接通 )。另一方 面 ，根據(jù)各列鎖存的數(shù)據(jù)，確定相應(yīng)的列驅(qū)動(dòng)器是否將該列與電源的另一端接通。接通的列，就在該行該列 燃亮 相應(yīng)的 LED；未接通的列所對(duì)應(yīng)的 LED 熄滅。當(dāng)一行的掃描持續(xù)時(shí)間結(jié)束后， 該行燃亮的 LED 也就熄滅； 下一行又以同樣的方法進(jìn)行東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 顯示。全部各行都掃過(guò)一 遍 之后 (一個(gè)掃描周期 )，又從第一行開(kāi)始下一個(gè)周期的掃描。只要一個(gè)掃描 輪回的速度足夠快（每秒 24 次以上），由于人眼的視覺(jué)暫留現(xiàn)象， 就不容易感覺(jué)出閃爍現(xiàn)象 ，就能看到顯示屏上穩(wěn)定的 圖形了。而且動(dòng)態(tài)掃描方式功耗低，硬件成本低，每個(gè) LED 都不是連續(xù)工作，因而還有利于延長(zhǎng) LED的使用壽命。 數(shù)據(jù)傳輸方案 采用掃描方式進(jìn)行顯示時(shí)，顯示數(shù)據(jù)通常存儲(chǔ)在單片機(jī)的存儲(chǔ)器中，按 8位一個(gè)字節(jié)的形式順序排放。顯示時(shí)要把一行中各列的數(shù)據(jù)都傳送到相應(yīng)的列驅(qū)動(dòng)器上去，這就存在一個(gè)顯示數(shù)據(jù)傳輸方式的問(wèn)題。從控制電路到列驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并行方式或串行方式。顯然，采用并行方式時(shí)，從控制電路到列驅(qū)動(dòng)器的線路數(shù)量大，相應(yīng)的硬件數(shù)目多。當(dāng)列數(shù)很多時(shí)，并行傳輸?shù)姆桨甘遣豢扇〉摹? 采用串行傳輸?shù)姆椒ǎ刂齐?路可以只用一根信號(hào)線，將列數(shù)據(jù)一位一位傳往列驅(qū)動(dòng)器，在硬件方面無(wú)疑是十分經(jīng)濟(jì)的。但是，串行傳輸過(guò)程較長(zhǎng)，數(shù)據(jù)要經(jīng)過(guò)并行到串行和串行到并行兩次變換。首先，單片機(jī)從存儲(chǔ)器中讀出的 8 位并行數(shù)據(jù)要通過(guò)并串變換，按順序一位一位地輸出給列驅(qū)動(dòng)器。與此同時(shí)，列驅(qū)動(dòng)器中每一列都把當(dāng)前數(shù)據(jù)傳向后一列，并從前一列接收新數(shù)據(jù)，一直到全部列數(shù)據(jù)都傳輸完為止。只有當(dāng)一行的各列數(shù)據(jù)都已傳輸?shù)轿恢?，這一行的各列才能并行地進(jìn)行顯示。這樣，對(duì)于一行的顯示過(guò)程就可以分解列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備（傳輸）和列數(shù)據(jù)顯示兩個(gè)部分。對(duì)于串行傳輸方式來(lái)說(shuō)，列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 時(shí)間可能相當(dāng)長(zhǎng)，在行掃描周期確定的情況下，留給行顯示的時(shí)間就太少了，以至影響到 LED 的亮度。 解決串行傳輸中列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和列數(shù)據(jù)顯示的時(shí)間矛盾問(wèn)題，可以采用重疊處理的方法。即在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時(shí)，準(zhǔn)備下一行的列數(shù)據(jù)。為了達(dá)到重疊處理的目的，列數(shù)據(jù)的顯示就需要具有鎖存功能。 經(jīng)過(guò)上述分析，可以歸納出列驅(qū)動(dòng)器電路應(yīng)具備的主要功能。對(duì)于列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備來(lái)說(shuō)，它應(yīng)能實(shí)現(xiàn)串入并出的移位功能；對(duì)于列數(shù)據(jù)顯示來(lái)說(shuō)，應(yīng)具有并行鎖存的功能。這樣，本行已準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)打入并行鎖存器進(jìn)行顯示時(shí)，串并移位寄存器就可以準(zhǔn)備下一行的列數(shù)據(jù)， 而不會(huì)影響本行的顯示。圖 31 為顯示屏電路實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)框圖。 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 31 顯示屏電路框 圖 本章小結(jié) 本章主要介紹了 LED 要實(shí)現(xiàn)的主要功能及其顯示的特點(diǎn)，并且通過(guò)各種顯示模式的特點(diǎn)確立了顯示的模式，并最終確立了合理的數(shù)據(jù)傳輸方案。 列驅(qū)動(dòng)器 LED 顯示點(diǎn)陣 電源 單 片 機(jī) 行 驅(qū) 動(dòng) 器 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 第 4 章 LED 顯示屏的 系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì) 由于圖文屏的控制電路采用單片機(jī)方案，控制功能的實(shí)現(xiàn)應(yīng)在硬件和軟件兩方面進(jìn)行折中。單片機(jī)及相應(yīng)軟件，主要負(fù)責(zé)存儲(chǔ)（或生成）顯示數(shù)據(jù)、安排控制信號(hào)的定時(shí)與順序等。但 是單片機(jī)的接口數(shù)量少，驅(qū)動(dòng)能力不強(qiáng)，必須擴(kuò)展一定的硬件電路，才能滿足顯示屏的需要。系統(tǒng)硬件部分電路大致上可以分成穩(wěn)壓電源、單片機(jī)系統(tǒng)及外圍電路、列驅(qū)動(dòng)器電路、行驅(qū)動(dòng)器電路和 LED 顯示屏電路五部分。 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)采用 89C52 或其兼容系列的芯片進(jìn)行控制， 它負(fù)責(zé)控制整個(gè)電路以及相應(yīng)的程序的運(yùn)行、以及給屏體電路部分發(fā)送命令。 這里我們選擇了內(nèi)含 4K字節(jié) Flash 的 AT89C52，因?yàn)槲覀冎恍枰@示特定的圖形和文字，無(wú)需龐大的字庫(kù)，因此 4K Flash 已經(jīng)可以滿足字庫(kù)儲(chǔ)存的需求，不需要擴(kuò)展外存儲(chǔ)器。 單片機(jī) 最小系統(tǒng) 單片機(jī)系統(tǒng)外圍電路形式如圖 41 所示。單片機(jī)振蕩器反相放大器的輸入端（ XTAL1）和輸出端（ XTAL2）之間接上 12MHz 或更高頻率的晶振，以獲得較高的刷新頻率，使顯示更穩(wěn)定。電容 C C5 是晶振的負(fù)載電容，主要起頻率微調(diào)和穩(wěn)定的作用。單片機(jī)的串行口工作在方式 0 下，作為同步移位寄存器使用，端口 RXD（ ）作為數(shù)據(jù)移位的輸入 /輸出端，而由 TXD（ ）端輸出移位時(shí)鐘脈沖。移位數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收均以 8 位為一幀，不設(shè)起始位和停止位，無(wú)論輸入 /輸出，均低位在前高位在后。 89C51 的通 用 I/O 口 P1 作為顯示數(shù)據(jù)和二進(jìn)制行號(hào)的公用輸出口。兩種數(shù)據(jù)的輸出在時(shí)間上是錯(cuò)開(kāi)的。 P1 口的低 4 位與行驅(qū)動(dòng)器相連，送出二進(jìn)制的行選信號(hào)； ～ 口則用來(lái)發(fā)送控制信號(hào)。 P0和 P2 口空著，在有必要的時(shí)候可以擴(kuò)展系統(tǒng)的 ROM 和 RAM。 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 GNDC43 3p FC53 3p FV C CY11 2M H zR28 .2 k ΩGND V C CP 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78R S T / V P D9P 3. 0 /R x D10P 3. 1 /T xD11P 3. 2 /IN T 012P 3. 3 /IN T 113P 3. 4 /T 014P 3. 5 /T 115P 3. 6 /W R16P 3. 7 /R D17X T A L 218X T A L 119GND20P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728P S E N29A L E / P R O G30E A /V p p31P 0. 732P 0. 633P 0. 534P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039V C C40U1A T 89 C 5 1+C61 0uABCDG1GNDT X D － S C KR X D － SIS C L RRCK 圖 41 單片機(jī)最小系統(tǒng) 整體電路設(shè)計(jì)方案 對(duì)于硬件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖如圖 42：