【文章內(nèi)容簡介】 止。由于該型號(hào)單片機(jī)內(nèi)部集成了8KB的FLASH程序存儲(chǔ)器，并且采用CMOS工藝，功耗低，工作速度較快。由于需要具有較快的刷新頻率，以獲得較高的刷新頻率，使顯示穩(wěn)定，所以單片機(jī)晶振選用12MHz，既具有較快的時(shí)鐘頻率，又方便進(jìn)行計(jì)算機(jī)的通信。 顯示驅(qū)動(dòng)電路經(jīng)過對(duì)LED器件的發(fā)光原理進(jìn)行分析后，我們可以得到這樣的結(jié)論：只要在LED器件上加上足夠的正向電壓，那么流過它的電流就會(huì)使它發(fā)光，這就是LED器件的驅(qū)動(dòng)。在實(shí)際應(yīng)用中，往往需要調(diào)節(jié)LED器件的發(fā)光強(qiáng)度，通常我們是通過調(diào)節(jié)流經(jīng)LED器件的電流的平均時(shí)間來實(shí)現(xiàn)的。常見的LED器件的驅(qū)動(dòng)方式有：直流驅(qū)動(dòng)、脈沖驅(qū)動(dòng)和掃描驅(qū)動(dòng)，本設(shè)計(jì)中使用的驅(qū)動(dòng)方式為掃描驅(qū)動(dòng)。(1)脈沖驅(qū)動(dòng)所謂脈沖驅(qū)動(dòng)方式，就是利用人眼的視覺暫留效應(yīng)，以脈沖的方式對(duì)LED器件進(jìn)行供電，使之間歇性的點(diǎn)亮。采用這種驅(qū)動(dòng)方式需要對(duì)以下兩個(gè)方面進(jìn)行考慮：脈沖電流的幅值和其重復(fù)頻率。首先，脈沖電流幅值的選擇，當(dāng)脈沖驅(qū)動(dòng)的平均值與直流驅(qū)動(dòng)的電流值相等時(shí)，我們?nèi)搜鄣母杏X是相同的，也就是說兩者的發(fā)光強(qiáng)度相當(dāng)。平均電流Ia是瞬時(shí)電流I的時(shí)間積分，對(duì)于矩形波來說，有如下表達(dá)式： 上式就是占空比的一種描述，為了使脈沖驅(qū)動(dòng)方式下的平均電流Ia與直流驅(qū)動(dòng)電流Io相同，就需要使它的脈沖電流幅值滿足 圖24 LED的脈沖驅(qū)動(dòng)可見脈沖驅(qū)動(dòng)時(shí)，脈沖電流的幅值應(yīng)該比直流驅(qū)動(dòng)電流大T/t倍。其次是脈沖重復(fù)頻率的選擇，通過對(duì)視覺暫留特性的分析，要使人眼感覺不到LED器件閃爍，那么脈沖電流的重復(fù)頻率必需高于24Hz。脈沖驅(qū)動(dòng)的主要應(yīng)用有兩個(gè)方面：掃描驅(qū)動(dòng)和占空比驅(qū)動(dòng)。 圖25 行掃描列控制原理及波形圖(2)掃描驅(qū)動(dòng)掃描驅(qū)動(dòng)是通過數(shù)字邏輯電路，使若干LED器件輪流導(dǎo)通，用以節(jié)省控制驅(qū)動(dòng)電路。LED顯示屏是將發(fā)光燈按行布置的，驅(qū)動(dòng)時(shí)也就按行按列驅(qū)動(dòng)。在掃描驅(qū)動(dòng)方式下可以按行掃描，按列控制；也可以按列掃描，按行控制。所謂“掃描”的含義，就是指一行一行地循環(huán)接通整行的LED器件，而不問這一行的哪一列的LED器件是否應(yīng)該點(diǎn)亮，某一列的LED器件是否應(yīng)該點(diǎn)亮，由所謂的列控制來負(fù)責(zé)。本論文采用按行掃描按列控制的方式。一個(gè)m行n列結(jié)構(gòu)的LED顯示屏，當(dāng)采用行掃描列控制的驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，H1到Hm輪流將高電位接通各行線，使連接到各行的LED器件接通正電源，但具體哪一個(gè)LED導(dǎo)通，還要看它的負(fù)電源是否接通，這就是列控制所要完成的工作。例如在LED顯示屏上需要LED11熄滅，LED21點(diǎn)亮，那么當(dāng)掃描到H1行時(shí)，L1列的電位就應(yīng)該為高；當(dāng)掃描到H2行時(shí)，L1的電位就應(yīng)該為低。 根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式的不同，LED大屏幕顯示方式可分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示兩種。靜態(tài)顯示是指將一幅畫面輸入以后要保持到下一幅畫面的輸入；動(dòng)態(tài)顯示是指將畫面分為若干部分分別進(jìn)行刷新。靜態(tài)顯示每一個(gè)像素需要一套驅(qū)動(dòng)電路，如果顯示屏為n*m個(gè)像素屏，則需要n*m套驅(qū)動(dòng)電路；動(dòng)態(tài)掃描顯示則采用多路復(fù)用技術(shù)，如果是P路復(fù)用的話，則每P個(gè)像素需要一套驅(qū)動(dòng)電路，n*m個(gè)像素僅需n*m/p套驅(qū)動(dòng)電路。另外，對(duì)于靜態(tài)顯示方式，需要較多的譯碼驅(qū)動(dòng)裝置，需要的引線也比較多；對(duì)于動(dòng)態(tài)掃描顯示方式，可以避免以上不足，但是容易造成顯示亮度低、屏幕閃爍等問題。在實(shí)際的LED大屏幕顯示中，很少有采用靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的。采用串行傳輸?shù)姆椒ǎ刂齐娐房梢灾挥靡桓盘?hào)線，將列數(shù)據(jù)一位一位傳往列驅(qū)動(dòng)器，與此同時(shí)，列驅(qū)動(dòng)其中每一列都把當(dāng)前數(shù)據(jù)傳向后一列，并從前一列接收新數(shù)據(jù)，一直到一行的各列數(shù)據(jù)全部傳輸?shù)轿缓螅拍懿⑿械剡M(jìn)行顯示。對(duì)于串行傳輸來說，數(shù)據(jù)要經(jīng)過并行到串行和串行到并行的兩次變換，因此列數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備時(shí)間可能相當(dāng)長，在行掃描周期確定的情況下，留給行顯示的時(shí)間就少一些，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)，這就需要列數(shù)據(jù)的顯示具有鎖存功能。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)備下一行列數(shù)據(jù)，而不會(huì)影響到本行的顯示?？紤]到控制的方便，本設(shè)計(jì)采用的是掃描驅(qū)動(dòng)方式。在掃描驅(qū)動(dòng)方式中，由M行N列組成的M*N圖文顯示屏其LED發(fā)光器件數(shù)量相當(dāng)大，不宜使用靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)電路，而采用多行的同名列共用一套列驅(qū)動(dòng)器?？刂齐娐坟?fù)責(zé)有序的選通各行，在選通每一行之前還要把該行各列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好。這一行上的LED發(fā)光器件就可以根據(jù)列數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。這種時(shí)序控制電路，可以由布線邏輯完成。但考慮顯示數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和設(shè)計(jì)的靈活性及通用性，一般都采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。控制電路采用單片機(jī)，主要負(fù)責(zé)與上位機(jī)的通訊，控制存儲(chǔ)顯示數(shù)據(jù)模塊、安排控制信號(hào)的定時(shí)與順序、控制驅(qū)動(dòng)LED顯示點(diǎn)陣的電路等。驅(qū)動(dòng)電路用來驅(qū)動(dòng)LED顯示點(diǎn)陣的電路。各種控制信號(hào)用來使顯示屏正常工作，包括行選通信號(hào)、列數(shù)據(jù)移位信號(hào)、列數(shù)據(jù)輸出鎖存器打入信號(hào)、產(chǎn)生上下部分在時(shí)間上錯(cuò)開的SRCLK信號(hào)、清屏信號(hào)等。 本章介紹了漢字顯示原理和LED點(diǎn)陣的顯示及驅(qū)動(dòng)原理，確定了系統(tǒng)的硬件的總體結(jié)構(gòu)及布局，根據(jù)硬件所需的各個(gè)模塊的原理，分別確定各個(gè)模塊的硬件電路方式，在顯示驅(qū)動(dòng)方式中，選擇了驅(qū)動(dòng)方式比較容易實(shí)現(xiàn)的掃描顯示方式。最終確定了顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并且畫出了結(jié)構(gòu)框圖，更具結(jié)構(gòu)框圖，進(jìn)行下面的設(shè)計(jì)和器件的選型。第三章 硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)硬件模塊主要完成LED顯示屏的驅(qū)動(dòng)任務(wù)，硬件電路大致上可分成單片機(jī)系統(tǒng)及外圍電路、行驅(qū)動(dòng)電路和列驅(qū)動(dòng)電路3部分，通過行列驅(qū)動(dòng)器控制完成LED點(diǎn)陣的驅(qū)動(dòng)。由于待顯示信息的字模塊提取通過軟件模塊完成，所以硬件系統(tǒng)不再增設(shè)字庫存儲(chǔ)模塊。下圖為總電路圖圖31總電路圖 AT89S52單片機(jī)簡介：AT89S52為 ATMEL 所生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flsah存儲(chǔ)器。：(1)擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash(2)晶片內(nèi)部具時(shí)鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz）(3)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（ROM）為 8KB(4)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）為 256字節(jié)(5)32 個(gè)可編程I/O 口線(6)8 個(gè)中斷向量源(7)三個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(8)三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器(9)全雙工UART串行通道：圖32 AT89S52引腳圖VCC：AT89S52電源正端輸入，接+5V。VSS：電源地端。XTAL1：單芯片系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸入端。XTAL2：系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸出端，一般在設(shè)計(jì)上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動(dòng)作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一 20PF 的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機(jī)。RESET：AT89S52的重置引腳，高電平動(dòng)作，當(dāng)要對(duì)晶片重置時(shí)，只要對(duì)此引腳電平提升至高電平并保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間，AT89S51便能完成系統(tǒng)重置的各項(xiàng)動(dòng)作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且至地址0000H處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。EA/Vpp：EA為英文External Access的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動(dòng)作，也就是說當(dāng)此引腳接低電平后，系統(tǒng)會(huì)取用外部的程序代碼（存于外部EPROM中）來執(zhí)行程序。因此在8031及8032中，EA引腳必須接低電平，因?yàn)槠鋬?nèi)部無程序存儲(chǔ)器空間。如果是使用 8751 內(nèi)部程序空間時(shí)，此引腳要接成高電平。此外，在將程序代碼燒錄至8751內(nèi)部EPROM時(shí)，可以利用此引腳來輸入21V的燒錄高壓（Vpp）。ALE/PROG：ALE是英文Address Latch Enable的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號(hào)。AT89S52可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的8位鎖存器（如74LS373），將端口0的地址總線（A0～A7）鎖進(jìn)鎖存器中，因?yàn)锳T89S52是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。平時(shí)在程序執(zhí)行時(shí)ALE引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的1/6，因此可以用來驅(qū)動(dòng)其他周邊晶片的時(shí)基輸入。此外在燒錄8751程序代碼時(shí)，此引腳會(huì)被當(dāng)成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。PSEN：此為Program Store Enable的縮寫，其意為程序儲(chǔ)存啟用，當(dāng)8051被設(shè)成為讀取外部程序代碼工作模式時(shí)（EA=0），會(huì)送出此信號(hào)以便取得程序代碼，通常這支腳是接到EPROM的OE腳。AT89S52可以利用PSEN及RD引腳分別啟用存在外部的RAM與EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器可以合并在一起而共用64K的定址范圍。PORT0（～）：端口0是一個(gè)8位寬的開路汲極（Open Drain）雙向輸出入端口，共有8個(gè)位，，