【文章內(nèi)容簡介】 HC164，LED2顯示第一幀數(shù)據(jù)。依此類推，直到把數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)所有數(shù)據(jù)發(fā)送出去。應(yīng)該注意，數(shù)據(jù)全部發(fā)送完后，第一幀數(shù)據(jù)在最后一個LED顯示。由于TXD端最多可以驅(qū)動8個TTL門。注意：當(dāng)LED顯示器超過8個時，我們采用74HC244芯片驅(qū)動。每個74HC244有8路驅(qū)動，每一路可驅(qū)動8個LED，即每增加一個74HC244，可增加64個LED驅(qū)動。 max232芯片介紹 該芯片是由德州儀器公司（TI）推出的一款兼容RS232標準的芯片。由于電腦串口rs232電平是10v +10v，而一般的單片機應(yīng)用系統(tǒng)的信號電壓是ttl電平0 +5v,max232就是用來進行電平轉(zhuǎn)換的,該器件包含2驅(qū)動器、2接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA232F電平。該器件符合TIA/EIA232F標準，每一個接收器將TIA/EIA232F電平轉(zhuǎn)換成5V TTL/CMOS電平。每一個發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA232F電平。主要特點 單5V電源工作 LinBiCMOSTM工藝技術(shù) 兩個驅(qū)動器及兩個接收器 177。30V輸入電平低電源電流：典型值是8mA符合甚至優(yōu)于ANSI標準 EIA/ESD保護大于MILSTD883（方 法3015）標準的2000V 數(shù)碼管介紹數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管?！　?shù)碼管的分類　　數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示）；按能顯示多少個“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮?！? 數(shù)碼管的驅(qū)動方式　　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(yīng)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(fù)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(yīng)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(dāng)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，但究竟是那個數(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?xí)r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(yīng)，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。　　數(shù)碼管參數(shù)　　8字高度：8字上沿與下沿的距離。比外型高度小。通常用英寸來表示?！　￠L*寬*高：長——數(shù)碼管正放時，水平方向的長度；寬——數(shù)碼管正放時，垂直方向上的長度；高——數(shù)碼管的厚度。　　時鐘點：四位數(shù)碼管中，第二位8與第三位8字中間的二個點。一般用于顯示時鐘中的秒?！　?shù)碼管應(yīng)用　　數(shù)碼管是一類顯示屏,通過對其不同的管腳輸入相對的電流,會使其發(fā)亮。從而顯示出數(shù)字。 　　能夠顯示時間、日期、溫度等所有可用數(shù)字表示的參數(shù)。 　　由于它的價格便宜、使用簡單,在電器特別是家電領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛,空調(diào)、熱水器、冰箱等等。絕大多數(shù)熱水器用的都是數(shù)碼管,其他家電,也用液晶屏與熒光屏。　　數(shù)碼管使用的電流與電壓　　電流：靜態(tài)時，推薦使用1015mA；動態(tài)時，16/1動態(tài)掃描時，平均電流為45mA，峰值電流5060mA?！　‰妷海翰橐_排布圖，看一下每段的芯片數(shù)量是多少？當(dāng)紅色時，；當(dāng)綠色時?！　『懔黩?qū)動與非恒流驅(qū)動對數(shù)碼管的影響　　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(dāng)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?！　“踩裕骸　〖词故嵌虝r間的電流過載也可能對發(fā)光管造成永久性的損壞，采用恒流驅(qū)動電路后可防止 由于電流故障所引起的數(shù)碼管的大面積損壞?！　×硗?，我們所采用的超大規(guī)模集成電路還具有級聯(lián)延時開關(guān)特性，可防止反向尖峰電壓對發(fā)光二極管的損害?！　〕笠?guī)模集成電路還具有熱保護功能，當(dāng)任何一片的溫度超過一定值時可自動關(guān)斷，并且可在控制室內(nèi)看到故障顯示?！　￡P(guān)于數(shù)碼管亮度不均勻問題　　關(guān)于亮度一致性的問題是一個行業(yè)內(nèi)的常見問題?！　∮卸€大的因素影響到亮度一致性。　　一是使用原材料芯片的選取，一是使用數(shù)碼管時采取的控制方式?！　≡牧闲酒腣F和亮度和波長是一個正態(tài)分布，　　即使篩選過芯片，VF和亮度和波長已在一個很小的范圍了，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品還是在一個范圍內(nèi),結(jié)果就是亮度不一致?！　∫ＷC數(shù)碼管亮度一樣，在控制方式選取上也有差別　　最好的辦法是恒流控制，流過每一個發(fā)光二極管的電流都是相同的，這樣發(fā)光二極管看起來亮度就是一樣的了。如恒壓控制，則導(dǎo)致VF不相同的發(fā)光二極管分到的電流不相同，所以亮度也不同?！　‘?dāng)然以上二個條件是相輔相成的?！　?shù)碼管引腳，共陰和共陽的測量　　找公共共陰和公共共陽：首先，我們找個電源（3到5伏）和1個1K（幾百歐的也行）的電阻，VCC串接個電阻后和GND接在任意2個腳上，組合有很多，但總有一個LED會發(fā)光的，找到一個就夠了，然后GND不動，VCC（串電阻）逐個碰剩下的腳，如果有多個LED（一般是8個），那它就是共陰的了。相反用VCC不動，GND逐個碰剩下的腳，如果有多個LED（一般是8個），那它就是共陽的。也可以直接用數(shù)字萬用表，紅表筆是電源的正極，黑表筆是電源的負極。 74LS04輸出信號與信號燈要使行人能看見信號燈的情況，必須把P1口輸出的信號進行放大，這里我們用74LS04反向器，當(dāng)極性為高電平時晶閘管導(dǎo)通，該支路指示燈亮；當(dāng)極性為低電平時關(guān)斷，該支路指示燈滅。LED 燈的顯示原理:通過同名管腳上所加電平的高低來控制發(fā)光二極管是否點亮。 七段數(shù)碼管的顯示及與74HC164的連接顯示不同的數(shù)字如 SP，g,f,e,d,c,b,a 管角上加上0FEＨ所以?。樱猩蠟椋胺?，不亮其余為ＴＴＬ高電平，全亮則顯示為８。數(shù)字09與16進制的轉(zhuǎn)換驅(qū)動代碼表：如表31表31 驅(qū)動代碼表顯示數(shù)值a b c d e f g dop 驅(qū)動代碼（16進制）01 1 1 1 1 1 1 1 0FCH1 0 0 0 0 0 1 1 060H2 1 1 0 1 1 0 1 00DAH3 1 1 1 1 0 0 1 00F2H4 0 1 1 0 0 1 1 066H5 1 0 1 1 0 1 1 00B6H6 1 0 1 1 1 1 1 00BEH7 1 1 1 0 0 0 0 00E0H8 1 1 1 1 1 1 1 00FEH9 1 1 1 1 0 1 1 00F6H74LS04（6反向器）主要對信號起了反向作用。 交通燈控制線路圖 圖32 交通燈控制線路圖 串口通信接線圖下圖為MX232雙串口的連接圖，可以分別接單片機的串行通信口或者實驗板的其它串行通信接口：圖33 RSR232總線RS23RS422與RS485都是串行數(shù)據(jù)接口標準，本設(shè)計采用的是RSR232串行數(shù)據(jù)接口標準, 目前RS232是PC機與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口。RS232被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標準。RS232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。 圖34在RS232的通訊標準中是以一個25針的接口來定義的，并在早期的計算機如PC或XT機型上廣泛使用，但在AT機以后的機型上，實際均采用了9針的簡化版本應(yīng)用，現(xiàn)在所說的232通訊均默認為9針的接口。圖一顯示了9針通訊的接口管腳名稱，以下是各管腳的說明：表32 RS232C管腳說明舊制JIS名稱新制JIS名稱全 稱說 明FGSGFrame Ground連到機器的接地線TXDSDTransmitted Data數(shù)據(jù)輸出線RXDRDReceived Data數(shù)據(jù)輸入線RTSRSRequest to Send要求發(fā)送數(shù)據(jù)CTSCSClear to Send回應(yīng)對方發(fā)送的RTS的發(fā)送許可，告訴對方可以發(fā)送DSRDRData Set Ready告知本機在待命狀態(tài)DTRERData Terminal Ready告知數(shù)據(jù)終端處于待命狀態(tài)CDCDCarrier Detect載波檢出，用以確認是否收到Modem的載波SGSGSignal Ground信號線的接地線（嚴格的說是信號線的零標準線）現(xiàn)在通常計算機均配有這種標準的232接口，通常這種接口用于聯(lián)接鼠標、MODEM或打印機等外部設(shè)備。實際應(yīng)用中，電子工程師在設(shè)計計算機與外圍設(shè)備的通信時，通常在9針的基礎(chǔ)再進行簡化，只用其中的5三個管腳進行通信。這三個管腳分別是接收線、發(fā)送線和地線，在一般情況下即可滿足通訊的要求，計算機和外部通訊的接線方法如圖35：圖35值得注意的是，圖二中3兩腳是交叉互聯(lián)的，這很容易理解，因為一個設(shè)備的發(fā)送線必須聯(lián)接到另外一臺設(shè)備的接收線上，反之亦然。對于232信號的電器特性等知識，在這里無法詳細解說，有興趣的話可以去網(wǎng)站查閱這方面的文章，232是最常用的通信方式之一，大量應(yīng)用于各種工業(yè)控制或電子家電等產(chǎn)品中，是電子工程師必須掌握的知識之一。另外說明一下，232信號的有效通訊距離是15M。第4章 交通燈控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 程序設(shè)計流程圖 (1) 程序設(shè)計總框圖：如圖4 顯示模塊：顯示模塊中用到了8個數(shù)碼管，它們是通過模擬串口來控制74HC164來實現(xiàn)控制的。 控制模塊：控制模塊中用到了STC89C51芯片的P1口設(shè)置紅、綠燈點亮的功能。交通燈的點亮采用發(fā)光二極管實現(xiàn) PC機與單片機的串行通訊模塊：PC機與單片機的串行通訊是通過MAX232的電平轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)的，它工作時，MATLAB 通過調(diào)用設(shè)備控制工具箱中的serial 類及相關(guān)函數(shù)，來創(chuàng)建串口設(shè)備對象，得到設(shè)備的文件句柄， 從而以操作文件的方式實現(xiàn)對P C機串行口的讀寫操作。因而PC 機可以通過M a t l a b 向串行口發(fā)送特殊指令。 模擬串行口模塊：因為PC機和單片機的數(shù)據(jù)通訊，要用到單片機的串行口，而8個數(shù)碼管的顯示也要用到串行口，這就需要設(shè)置一個模擬串行口。（RXD）、（TXD）來實現(xiàn)控制74HC164的。 開 始鍵盤事件處理等 待 鍵 盤 事 件初始化顯示程序處理圖41 程序設(shè)計框圖 MATLAB的運用 MATLAB是矩陣實驗室（Matrix Laboratory）之意。除具備卓越的數(shù)值計算能力外，它還提供了專業(yè)水平的符號計算，文字處理，可視化建模仿真和實時控制等功能?！　ATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達式與數(shù)學(xué),工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB來解算問題要比用C,FORTRAN等語言完相同的事情簡捷得多.　當(dāng)前流行的MATLAB (Toolbox).,可視化建模仿真,控制工具包,信號處理工具包,通信工具包等都屬于此類.　,所有MATLAB主包文件和各種工具包都是可讀可修改的文件,用戶通過對源程序的修改或加入自己編寫程序構(gòu)造新的專用工具包。 MATLAB的語言特點　一種語言之所以能如此迅速地普及，顯示出如此旺盛的生命力，是由于它有著不同于其他語言的特點，正如同F(xiàn)ORTRAN和C等高級語言使人們擺脫了需要直接對計算機硬件資源進行操作一樣，被稱作為第四代計算機語言的MATLAB，利用其豐富的函數(shù)資源，使編程人員從繁瑣的程序代碼中解放出來。MATLAB最突出的特點就是簡潔。MATLAB用更直觀的，符合人們思維習(xí)慣的代碼，代替了C和 FORTRAN語言的冗長代碼。MATLAB給用戶帶來的是最直觀，最簡潔的