【文章內(nèi)容簡介】 C52 為控制芯片， P0 為行控制， P2 為列控制。所有的行（ X0X7）都通過排阻接到單片機的 P0 口上，所有的列（ Y00Y0 Y10Y1Y20Y2 Y30Y37）接到不同的 74LS138(U2， U3， U4， U5)上， U2 控制 U6， U3 控制 U7， U4 控制 U8,U5 控制 U9。 74LS138 直接由單片機的 P2 口進(jìn)行驅(qū)動，這樣就形成了一個完整的電路。 由于 LED點陣顯示屏由單片機控制部分和顯示驅(qū)動部分組成，單片機我選擇最常見的 ATMEL公司的 AT89C52 單片機。此單片機與 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容，由 4K 字節(jié)可重擦寫 Flash閃速存儲器， 128*8 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個可編程 I/O 口線 ，2 個 16 位定時 /計數(shù)器和 6 個中斷源。并且該單片機經(jīng)濟實用，使用廣泛。 南通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 6 系統(tǒng)硬件設(shè)計 我們使用的是 AT89C52 的最小系統(tǒng)電路，包括：電源、時鐘脈沖、復(fù)位電路和程序存儲器設(shè)定電路和字符滾動顯示程序，暫時只是顯示很少的漢字，不用外接存儲擴展。 下面是對單片機 AT89C52 的簡介。 AT89C52 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位 單片機 ，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 256 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央處理器和 Flash存儲單元， AT89C52單片機在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。 其主要功能特性有： 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8k 可反復(fù)擦寫 (大于 1000 次） Flash ROM； 32 個雙向 I/O 口； 256x8bit 內(nèi)部 RAM； 3 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器中斷； 時鐘頻率 024MHz； 2 個串行 中斷，可編程 UART串行通道； 2 個外部中斷源，共 8 個中斷源； 2 個讀寫中斷口線， 3 級加密位； 低功耗空閑和掉電模式， 軟件 設(shè)置睡眠和喚醒功能； 1有 PDIP、 PQFP、 TQFP 及 PLCC 等幾種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 AT89C52 的主要引腳如下： P0 口 ： P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口， 也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每位能吸收 電流的方式驅(qū)動 8 個 TTL邏輯門電路，對端口 P0 寫 “1”時，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在 Flash 編程時，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 P1 口： P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫 “1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口南通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 7 拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時， 因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。 P2 口： P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口 P2 寫 “1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 )。 在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR 指令）時， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（ 如執(zhí)行MOVX @RI 指令）時， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 Flash 編程或校驗時， P2 亦接收高位地址和一些控制信號。 P3 口 :： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對 P3 口寫入 “1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流。 P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。 RST(復(fù)位輸入 )：當(dāng)振蕩器工作時， RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上 高電平將使單片機復(fù)位。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下， ALE仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。對 Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。 PSEN： 程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng) AT89C52 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。 EA/VPP： 外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H—FFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存 EA 端狀態(tài)。 XTAL1： 振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2： 振蕩器反相放大器的輸出端。 74LS138 芯片。 南通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 8 詳細(xì)介紹了單片機 AT89C52 之后，下面就來具體設(shè)計各模塊電路。 鐘脈沖電路 AT89C52 單片機的最高時鐘脈沖頻率已經(jīng)達(dá)到了 24MHz ，它內(nèi)部已經(jīng)具備了振蕩電路，只要在 AT89C52 的兩個引腳（即 1 18 腳）連接到簡單的石英振蕩晶體的 2個管腳即可，同時晶體的 2 個管腳也要用 30pF 的電容耦合到地。 1 2Y124MHZ30pFC130pFC2GND1819 圖 21 時鐘脈沖電路 在由單片機構(gòu)成的 微型計算機系統(tǒng) 中 ,由于單片機的工作常常會受到來自外界電磁場的干擾 ,造成程序的 跑飛 ,而陷入死循環(huán) ,程序的正常運行被打斷。由單片機控制的系統(tǒng)無法繼續(xù)工作 ,會造成整個系統(tǒng)的陷入停滯狀態(tài) ,發(fā)生不可預(yù)料的后果。所以出于對單片機運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測的考慮，在電路中必須要有復(fù)位電路。 AT89C52 的復(fù)位引腳（ RESET）是第 9 腳，當(dāng)此引腳連接高電平超過 2 個機器周期，即可產(chǎn)生復(fù)位的動作。以 24MHz 的時鐘脈沖為例，每個時鐘脈沖為 ，兩個機器周期為 1181。S，因此，在第 9 腳上連接一個 2μS 的高電平脈沖，即可產(chǎn)生復(fù)位動作。最簡單的就是只有一個電阻就可復(fù)位的電路，電阻一般選擇 10K， 如 下圖 所示 ： 10KR21KEY1RSTGNDVDD 9 圖 22 復(fù)位電路 南通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 9 電源電路 確保系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的運行，電源模塊的設(shè)計是一個非常重要的部分，因為它的精度對整個系統(tǒng)的精度都有著重要的影響。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動、負(fù)載和溫度變化時，維持輸出直流電壓穩(wěn)定。 眾所周知，我們所使用的直流穩(wěn)壓源包括電源變壓器，整流，濾波和穩(wěn)壓電路四部分。在經(jīng)過這四部分之后可以得到比較平滑穩(wěn)定的直流電源，但是通常這樣得到的電壓還會隨電網(wǎng)電壓波動（一般有 177。10%左右的波動）、負(fù)載和溫度的變化而變化，并不是十分穩(wěn)定，不能夠保證系統(tǒng)的準(zhǔn)確運行，故需加穩(wěn)壓電路。 單片機 AT89C52 的單片機工作電壓為 5V,電源電路如下： Vin1GND2Vout3U3 7805470uFC7C6100uFC5231SW1SWSPDTJ1POWERGNDGNDGNDGND GNDVCC5V 圖 23 電源電路 驅(qū)動電路 每個漢字需要 4 個 8*8 的 LED點陣，要想實現(xiàn) 8 行掃描驅(qū)動，上下 2 行必須都有1 個 74LS138 接到 LED 點陣模塊上，而每個漢字是按照 16*16 取模，所以需要 4 個74LS138 來驅(qū)動一個漢字。在單片機系統(tǒng)中，如果并行口的 I/O 資源不夠，而串行口又沒有其他的作用，那么可以用 74LS138 來擴展并行 I/O，節(jié)約單片機資源。 74LS138 為 3 線－ 8 線譯碼器，其工作原理如下： (1)當(dāng)一個選通端（ E1）為高電 平，另兩個選通端（ E2)和 /(E3)）為低電平時，可將地址端（ A0、 A A2）的二進(jìn)制編碼在 Y0 至 Y7 對應(yīng)的輸出端以低電平譯出。比如：A0A1A2=110 時，則 Y6 輸出端輸出低電平信號。 (2)利用 E E2 和 E3 可級聯(lián)擴展成 24 線譯碼器；若外接一個反相器還可級聯(lián)擴展成 32 線譯碼器。 (3)若將選通端中的一個作為數(shù)據(jù)輸入端時， 74LS138 還可作 數(shù)據(jù)分配器 。 關(guān)于 74LS138 的使用， 74ls138 是 38 線譯碼器，當(dāng) E1=1,E2,E3=0 時，該譯碼器被選中，此時如果數(shù)據(jù)輸入端 ABC 輸入 000111 八個數(shù)據(jù)，輸出端 Y0Y7 將依次輸出 0。南通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 10 所以，我們可以依次選中四個譯碼器，向數(shù)據(jù)輸入端寫入數(shù)據(jù)來直接控制某個點陣的顯示。 Y 1 7Y 1 6Y 1 5Y 1 4Y 1 3Y 1 2Y 1 1Y 1 0Y 0 0Y 0 1Y 0 2Y 0 3Y 0 4Y 0 5Y 0 6Y 0 7Y 2 0Y 2 1Y 2 2Y 2 3Y 2 4Y 2 5Y 2 6Y 2 7Y 3 7Y 3 6Y 3 5Y 3 4Y 3 3Y 3 2Y 3 1Y 3 0P 2 0P 2 1P 2 2P 2 0P 2 1P 2 2P 2 0P 2 1P 2 2P 2 0P 2 1P 2 2P 2 3P 2 4P 2 5P 2 6A1B2C3E16E24E35Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U47 4 HC 1 3 8A1B2C3E16E24E35Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U57 4 HC 1 3 8A1B2C3E16E24E35Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U27 4 HC 1 3 8A1B2C3E16E24E35Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U37 4 HC 1 3 8 圖 24 LED 點陣驅(qū)動電路