【文章內(nèi)容簡介】 收獲。總結(jié)所做的研究工作，分析自己的收獲與不足，提出進(jìn)一步的研究方向。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 第二章 硬件設(shè)計(jì) 第 節(jié) 方案設(shè)計(jì) 方案一的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的核心思想是在 LED 點(diǎn)陣的行和列上分別接驅(qū)動器和鎖存器，然后再連單片機(jī)，用單片機(jī)來進(jìn)行控制。這是因?yàn)閱纹瑱C(jī) P 口帶載能力不大，而多個(gè) LED 點(diǎn)陣點(diǎn)并聯(lián)，所以需要驅(qū)動器用來為 LED 點(diǎn)陣提供足夠的工作電流。同時(shí)， 51 系列單片機(jī)僅有 P0P3 共四組 8 位端口，資源較少，而我們所用的 LED 顯示屏由 20 塊 8 位點(diǎn)陣 LED 組成，每塊LED 點(diǎn)陣都需要 8 位行、 8 位列進(jìn)行控制，所需控制接口很多，所以需要將 LED 點(diǎn)陣按要求分組、串接，相應(yīng)字模顯示信息用動態(tài)掃描方式完成，需要使用鎖存器來進(jìn)行分配和擴(kuò)展。 我所使用的 8*8LED 集成模塊內(nèi)部的電路連接方式 如圖 21 所示： 圖 21 8*8LED集成模塊內(nèi)部的電路連接方式 方案一就是依照 8*8LED 集成模塊的內(nèi)部 電路連接方式來進(jìn)行設(shè)計(jì)的。由圖可見，此時(shí) COL 為列，而 ROW 為行。顯示屏采用一行 10 塊點(diǎn)陣，共二行的方式排列。為了滿足設(shè)計(jì)要求，所需的列（即 COL）有 80 列（共 10 塊 LED 點(diǎn)陣的列）；所需的行（即 ROW）為 8 行（共 2 塊 LED 點(diǎn)陣的行）。而 LED 點(diǎn)陣的列與行分別為 8 位，與 ULN2803 驅(qū)動器和 74HC574 鎖存器的輸入與輸出引腳個(gè)數(shù)相同，也與 52 單片機(jī)的端口引腳個(gè)數(shù)相等。于是設(shè)計(jì)方案如下： 1. 10 塊 LED 點(diǎn)陣的列分別與 10 塊驅(qū)動器相連，這 10 塊驅(qū)動器又分別與 10 塊鎖存器相連。 2. 2 塊 LED 點(diǎn)陣的行分別與 2 塊驅(qū)動器相連，而這 2 塊鎖存器又與 2 塊鎖存器相連。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 3. 單片機(jī)的 P3 口是用給鎖存器的鎖存和選通引腳提供控制信號的。因?yàn)?P3 端口數(shù)不夠，所以需要用三塊鎖存器進(jìn)行主從分級。單片機(jī)的 P0 口連上 3 塊所存器， 3 塊所存分別連上上述的 12 塊鎖存器，每塊連上 4 塊，進(jìn)行主從分級。 4. 20 塊 LED 點(diǎn)陣的行分別與所對應(yīng)的行依次相連，列分別與所對應(yīng)的列依次相連。 5. 單片機(jī)的 P3 口是用給鎖存器的鎖存和選通引腳提供控制信號的， P1 口進(jìn)行按鍵的掃描控制， P0 口負(fù)責(zé)給 LED 顯示屏的行和列提供控制信號。 6. 如果我們給 行和列都提供高電平時(shí)， LED 燈不亮。給列提供高電平，行提供低電平時(shí)， LED 也不能 亮。 如圖 22 所示的是鎖存器與驅(qū)動器連接的電路連接方 式 圖 22 鎖存器與驅(qū)動器連接的電路連接方式 單片機(jī)的連線如圖 23 所示： 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 23 51單片機(jī)最小系統(tǒng)的連接電路圖 連接在單片機(jī)上的鎖存器的電路連接如圖 24 所示： 圖 24 單片機(jī)外圍鎖存器電路連接圖 從圖 31,32,33 中我們不難看出，單片機(jī)的 P3 口是控制鎖存器的，而 P0 口是給鎖存器輸入數(shù)據(jù)的。 用于控制行的鎖存器和驅(qū)動模塊的連接圖如圖 25 所示： 圖 25 控制行的鎖存器與驅(qū)動器的連線圖 2 LED 點(diǎn)陣的連線如圖 26 所示： 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 26 LED點(diǎn)陣引腳連線圖 從圖 31,34,35 中，我們可以知道 LED 點(diǎn)陣的行和列是如何連在驅(qū)動器上的。 方案二的設(shè)計(jì) 在方案二中我們把 LED 點(diǎn)陣按逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)了 90176。 來進(jìn)行使用（如圖 36）。此時(shí) COL為行， ROW 為列。設(shè)計(jì)方案如下： 1. 10 塊 LED 點(diǎn)陣的列分別與 10 塊鎖存器相連，由于單片機(jī)端口不夠，所以 10 塊鎖存器分成兩組，每 5 塊與一塊鎖存器相連，形成主從形式。 2. 2 塊 LED 點(diǎn)陣的行分別與 2 塊驅(qū)動器相連， 2 塊驅(qū)動器分別與 2 塊鎖存器相連。 3. 20 塊 LED 點(diǎn)陣的行分別與所對應(yīng)的行依次相連，列分別與所對應(yīng)的列依次相連。 4. 單片機(jī) P 、 、 ~ 口給鎖存器的鎖存控制引腳提供控制信號， 至 連接按鍵， P0 口輸出數(shù)據(jù)。 5. 當(dāng)我們給 行和列都提供高電平時(shí)， LED 燈不亮。給行提供高電平，給列提供低電平時(shí)， LED 也不 亮。 主從結(jié)構(gòu)的鎖存器連線如圖 27 所示： 圖 27 主從結(jié)構(gòu)的鎖存器連線圖 LED 點(diǎn)陣連線如圖 28 所示： 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 28 LED點(diǎn)陣連線圖 驅(qū)動器的連線如圖 28 所示： 圖 29 LED顯示屏行上的驅(qū)動器與鎖存器連線圖 按鍵連線如圖 210 所示： 圖 210 按鍵連線圖 單片機(jī)連線如圖 211 所示： 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 211 單片機(jī)連線圖 方案三的設(shè)計(jì) 方案三中所使用的 LED 點(diǎn)陣放置的方式與方案二相同。具體設(shè)計(jì)方案如下： 1. 10 塊 LED 點(diǎn)陣的列分別與 10 塊鎖存器相連， 10 塊所存器進(jìn)行串聯(lián)。 2. 2 塊 LED 點(diǎn)陣的行分別與 2 塊驅(qū)動器相連， 2 塊驅(qū)動器分別與 2 塊鎖存器相連。 3. 20 塊 LED 點(diǎn)陣的行分別與所對應(yīng)的行依次相連，列分別與所對應(yīng)的列依次相連。 4. 單片機(jī) P 、 、 ~ 口給鎖存器的鎖存控制引腳提供控制信號， 至 連接按鍵， P0 口輸出數(shù)據(jù)。 5. 當(dāng)給 行和列都提供高電平時(shí)， LED 燈不亮。給行提供高電平時(shí)，給列提供低電平時(shí)，LED 才能 亮。 串聯(lián)結(jié)構(gòu)的鎖存器的接線圖如圖 212 所示： 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 212 串聯(lián)結(jié)構(gòu)的鎖存器的接線圖 LED 點(diǎn)陣連線圖如圖 213 所示： 圖 213 LED點(diǎn)陣連線圖 驅(qū)動器連線圖如圖 214 所示： 圖 214 驅(qū)動器連線圖 方案的對比與選擇 方案的對比如表 21 所示： 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 表 21 方案對照表 方案 簡述 統(tǒng)計(jì) 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 方案一 1. 行用了 2 塊驅(qū)動器然后連上了 2塊鎖存器。 2. 列用了 10 塊驅(qū)動器，再連上 10 塊驅(qū)動器。 3. 單片機(jī)只與 3 塊鎖存器相連，而這三塊鎖存器則與12 塊二級鎖存器構(gòu)成主從連接的電路結(jié)構(gòu)。 總共用了15 塊鎖存器和 12 塊驅(qū)動器。 1. 用的單片機(jī)端口資源較少。 2. 在不確定驅(qū)動器驅(qū)動能力的情況下，可以保證電路功率足夠。 1. 這個(gè)電路比較的復(fù)雜，而且它所用器件也太多了，焊接很繁雜。 2. 電路排版困難。 3. 程序編寫比較難，程序編寫邏輯復(fù)雜容易出錯(cuò)。 4. 焊接比較煩，難度大，出問題后難查。 方案二 1. 行用了 2 塊驅(qū)動器分別與 2 塊鎖存器相連。 2. 列與 10 塊鎖存器相 連，然后與 2 塊鎖存器進(jìn)行主從連接。 總共用了12 塊鎖存器和 2塊驅(qū)動器。 1. 所用器件較少，電路排版簡單，連線比較輕松。 2. 程序編寫簡單，邏輯清晰，便于檢測。 1. 電路比較于方案三稍復(fù)雜，器件稍多 2. 編寫程序時(shí)時(shí)序較方案三多。 方案三 1. 行用了 2 塊驅(qū)動器分別與 2 塊鎖存器相連。 2. 列與 10 塊鎖存器相連， 10 塊鎖存器進(jìn)行串聯(lián) 總共用了10 塊鎖存器和 2塊驅(qū)動器。 1. 所用器件最少，電路最為簡單，連線排版最輕松。 2. 程序編寫簡單。時(shí)序少。 1. 編寫程序時(shí)相對于方案二邏輯條理不夠清晰，檢查程序時(shí)不夠方便。 選擇 經(jīng)過測量與查找資料發(fā)現(xiàn) 2 塊驅(qū)動器足以驅(qū)動，而由于方案一電路過于復(fù)雜所以不宜選擇。方案二和方案三皆可，各有優(yōu)缺點(diǎn)，我選擇的蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 方案是方案二。 第 節(jié) 主要元器件的介紹 器件的種類 經(jīng)設(shè)計(jì)和研究，本課題所需要的器件需要單片機(jī)，驅(qū)動器， LED 點(diǎn)陣，電阻和鎖存器。器件種類如表 22 所示： 表 22 所用器件及基本參數(shù)一覽表 AT89S52 單片機(jī)的介紹 AT89S52 是使用 Intel 公司的高密度非易失性存儲器技術(shù)研制的一種具有低功率高性能特點(diǎn)的 CMOS8 位微型控制器，它能與 80C51 產(chǎn)品兼容，而且具備 8K 的可編程 Flash器件名稱 器件型號 器件功能 基本參數(shù) 單片機(jī) AT89C52 通過編程對電路進(jìn)行控制 個(gè)可編程 I/O 口線 +5V 12MHz 驅(qū)動器 ULN2803APG 為電路提供功率 1. 最高承受電壓為 50V 2. 最大電流 500MA 3. 包含 8 個(gè) NPN 達(dá)林頓管 鎖存器 74HC574 使單片機(jī)在 I/O 口的到充分利用 1. 電壓范圍為 2. 輸入鉗位電流為 177。 20mA LED 點(diǎn)陣 SZ410788K 發(fā)光，組成漢字 *8 ，共陽 2*2cm 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 存儲器。 它的引腳如圖 215 所示： 圖 215 AT89C52 單片機(jī)引腳圖 各引腳功能如表（按逆時(shí)針） 23 所示： 表 23 AT89C52 引腳功能表 引腳 功能 第二功能 P1 端口 8 位雙向 I/O 口，有內(nèi)部上拉電阻。 T2 作為定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入，時(shí)鐘輸出。 T2EX 作為 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制 。 MOSI 在 系統(tǒng)編程 用 。 MISO 在 系統(tǒng)編程 用 。 SCK 在 系統(tǒng)編程 用 。 RST 復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，持續(xù)輸入兩個(gè)高電平，使其復(fù)位。 P3 端口 8 位雙向 I/O 口，有內(nèi)部上拉電阻。 RXD 串行通信輸入。 TXD 串行通信輸出 。 外部中斷 0 輸入 。 外部中斷 1 輸入 。 T0 計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器 0 輸入 。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 引腳 功能 第二功能 T1 計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器 1 輸入 。 外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號 。 外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號 。 XTAL2 震蕩器反相放大器輸出端 XTAL1 內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入以及震蕩反相放大器的輸入端 GND 電源地端，接地 P2 端口 8 位雙向 I/O 口，有內(nèi)部上拉電阻。 為 AT89S52 擴(kuò)充外接程序存儲