【文章內(nèi)容簡介】 輸入輸出 功能SHCPSTCP/OE/MRDSQ7’QnX X L↓XLNCMR為低電平時僅影響移位寄存器空移位寄存器到輸出寄存器X↑ LLXLL空移位寄存器到輸出寄存器清空移位寄存器，并行輸出為高阻態(tài)XX HLXLZ清空移位寄存器，并行輸出為高阻態(tài)↑XLHHQ6’NC邏輯高電平移入移位寄存器狀態(tài)0，包含所有的移位寄存器狀態(tài)移入，例如，以前的狀態(tài)為Q6出現(xiàn)在串行輸出位。X↑LHXNCQn移位寄存器的內(nèi)容到達(dá)保持寄存器并從并口輸出↑↑LHXQ6’Qn移位寄存器內(nèi)容移入，先前的內(nèi)容到達(dá)保持寄存器并輸出，其引腳功能為:Q1～Q7: 八位并行輸出端，可以直接控制數(shù)碼管的8個段。Q739。: 級聯(lián)輸出端，它可接下一個595的SI端。/MR：主復(fù)位端，低電平有效位端，低點平時將移位寄存器的數(shù)據(jù)清零。SHCP：移位寄存器時鐘輸入，上升沿時數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)移位，下降沿移位寄存器數(shù)據(jù)不變。STCP：存儲寄存器時鐘輸入，上升沿時移位寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)存儲寄存器，下降沿時存儲寄存器數(shù)據(jù)不變。通常將RCK置為低電平，當(dāng)移位結(jié)束后，在RCK端產(chǎn)生一個正脈沖，更新顯示數(shù)據(jù)。/OE：低電平時輸出，高電平時禁止輸出（高阻態(tài)）。如果單片機(jī)的引腳不緊張，用一個引腳控制它，可以方便地產(chǎn)生閃爍和熄滅效果。比通過數(shù)據(jù)端移位控制要省時省力。DS：串行數(shù)據(jù)輸入。SI: 串行數(shù)據(jù)輸入端。Q0：鎖存器輸出端。VCC：接電源。GND：接地。 列驅(qū)動電路設(shè)計列驅(qū)動電路的選擇如果采取并口輸入，會占用大量I/O口資源。而選取串口輸入，I/O口資源使用較少。所以我選用串口輸入。本設(shè)計中列方向由4—16譯碼器74HC154完成掃描。74HC154是一種單片4 線—16 線譯碼器，非常適合用于高性能存儲器的譯碼器。只要控制端/E/E2任意一個為高電平，A、B、C、D任意電平輸入都無效。/E/E2必須都為低電平才能操作芯片。當(dāng)兩個選通輸入/E1 和/E2 為低時, 它可將4 個二進(jìn)制編碼的輸入譯成16 個互相獨立的輸出之一。實現(xiàn)解調(diào)功能的辦法是：用4 個輸入線寫出輸出線的地址，使得在一個選通輸入為低時數(shù)據(jù)通過另一個選通輸入。當(dāng)任何一個選通輸入是高時，所有輸出都為高。 74HC154的真值表 輸入選定輸出（L）/E1/E2DCBALLLLLLY0LLLLLHY1LLLLHLY2LLLLHHY3LLLHLLY4LLLHLHY5LLLHHLY6LLLHHHY7LLHLLLY8LLHLLHY9LLHLHLY10LLHLHHY11LLHHLLY12LLHHLHY13LLHHHLY14LLHHHLY15XHXXXXNONEHXXXXXNONE 74HC154引腳圖74HC154引腳說明：/Y0/Y15：輸出端。 GND：接地。 /E1，/E2：使能輸入端，低電平有效。 AOA3：地址輸入端。 VCC：接電源。 74HC154引腳圖74HC154 是4線16線譯碼器/解調(diào)器，其功能為：（1）將4個二進(jìn)制編碼輸入譯成16個彼此獨立的輸出之一。（2）將數(shù)據(jù)從一個輸入線分配到16個輸出的任意一個而實現(xiàn)解調(diào)功能。（3）輸入箝位二極管簡化了系統(tǒng)設(shè)計。（4）與大部分TTL和DTL電路完全兼容。 電源模塊設(shè)計由于點陣系統(tǒng)耗電量較大,如果采用干電池作為LED點陣系統(tǒng)的電源，使用干電池需經(jīng)常換電池，不符合節(jié)約型社會的要求。采用一片LM7805三端穩(wěn)壓器，耗電電流為100Ma左右的電源作為系統(tǒng)電源，功率上可以滿足系統(tǒng)需要，不需要更換電源，并且比較輕便，使用更加安全可靠。基于以上分析，我決定采用LM7805三端穩(wěn)壓器電源作為系統(tǒng)電源。 電源模塊圖 點陣式LED漢字顯示屏設(shè)計 點陣式LED顯示屏設(shè)計顯示部分是本次設(shè)計最核心的部分，本設(shè)計的16*16LED點陣顯示屏通過四個8*8LED點陣顯示屏擴(kuò)展而成。 16*16LED顯示屏圖對于8*8 LED點陣顯示有以下兩種方案：靜態(tài)顯示，將一幀圖像中的每一個二極管的狀態(tài)分別用0 和1 表示,若為0 ,則表示LED 無電流,即暗狀態(tài)。若為1 則表示二極管被點亮。若給每一個發(fā)光二極管一個驅(qū)動電路,一幅畫面輸入以后,所LED的狀態(tài)保持到下一幅畫。對于靜態(tài)顯示方式,所需的譯碼驅(qū)動裝置很多,引線多而復(fù)雜,成本高,且可靠性也較低。動態(tài)顯示，對一幅畫面進(jìn)行分割,對組成畫面的各部分分別顯示,是動態(tài)顯示方式。動態(tài)顯示方式,可以避免靜態(tài)顯示的問題。但設(shè)計上如果處理不當(dāng),易造成亮度低,閃爍問題。因此合理的設(shè)計既應(yīng)保證驅(qū)動電路易實現(xiàn),又要保證圖像穩(wěn)定,無閃爍。動態(tài)顯示采用多路復(fù)用技術(shù)的動態(tài)掃描顯示方式, 復(fù)用的程度不是無限增加的, 因為利用動態(tài)掃描顯示使我們看到一幅穩(wěn)定畫面的實質(zhì)是利用了人眼的暫留效應(yīng)和發(fā)光二極管發(fā)光時間的長短, 發(fā)光的亮度等因素。通過實驗發(fā)現(xiàn), 當(dāng)掃描刷新頻率(發(fā)光二極管的停閃頻率) 為50Hz, 發(fā)光二極管導(dǎo)通時間≥1m s 時, 顯示亮度較好, 無閃爍感。 由于靜態(tài)顯示方式,所需的譯碼驅(qū)動裝置很多,引線多而復(fù)雜,成本高,且可靠性也較低。而動態(tài)顯示可以避免靜態(tài)顯示的問題，只是在設(shè)計時應(yīng)注意合理的設(shè)計既應(yīng)保證驅(qū)動電路易實現(xiàn),又要保證圖像穩(wěn)定,無閃爍。且動態(tài)顯示易于制作和理解，又能鞏固所學(xué)知識，達(dá)到畢業(yè)設(shè)計的目標(biāo)，所以我采用動態(tài)顯示。 LED電子顯示屏顯示字符原理在結(jié)構(gòu)上，單基色8*8的點陣屏每一列共用一根列線，每一行共用一根行線。當(dāng)相應(yīng)的行接高電平，列接低電平時，對應(yīng)的發(fā)光二極管被點亮。通常情況下，一塊8*8像素的LED顯示屏是不能用來顯示一個漢字的，因此，按照其原理結(jié)構(gòu)進(jìn)行擴(kuò)展為16*16，就足以顯示一個完整的漢字。在顯示過程中，多采用掃描方式，利用人的視覺暫停效應(yīng)，只要刷新速率不小于25幀/秒，就不會有閃爍的感覺。LED點陣顯示屏采用1616共256個象素的點陣，通過萬用表檢測發(fā)光二極管的方法測試判斷出該點陣的引腳分布。 把行列總線接在單片機(jī)的I/O口，然后把掃描代碼送人總線，就可以得到顯示的漢字了。若將LED點陣的行列端口全部直接接入AT89C51單片機(jī)，則需要使用32條I/O口，這樣會造成I/O資源的耗盡，系統(tǒng)也再無擴(kuò)充的余地。因此，將LED點陣的16條行線接兩片74HC595輸出端引腳上，列選掃描信號是由416線譯碼器74HC154來選擇控制，節(jié)約了很多I/O口資源，方便于系統(tǒng)擴(kuò)展。 漢字顯示原理以UCDOS中文宋體字庫為例，每一個字由16行16列的點陣組成顯示。即國標(biāo)漢字庫中的每一個字均由256點陣來表示。我們可以把每一個點理解為一個像素，而把每一個字的字形理解為一幅圖像。事實上，這個漢字屏不僅可以顯示漢字， 也可以顯示在256像素范圍內(nèi)的任何圖形。用8位的AT89C51單片機(jī)控制， 由于單片機(jī)的總線為8位，一個字需要拆分為2個部分。 一般我們把它拆分為上部和下部，上部由8*16點陣組成， 下部也由8*16點陣組成。在本例中單片機(jī)首先顯示的是左上角的第一列的上半部分，即第0列的P00P07口。方向為P00到P07 ,顯示漢字“大”時，P05點亮,由上往下排列， 滅， 滅, 滅, 滅, 亮, 滅, 滅。即二進(jìn)制00000100，轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制為 04H。上半部第一列完成后，繼續(xù)掃描下半部的第一列，為了接線的方便，我們?nèi)栽O(shè)計成由上往下掃描，即從P27向P20方向掃描，從上圖可以看到，這一列全部為不亮， 即為00000000，16進(jìn)制則為00H。然后單片機(jī)轉(zhuǎn)向上半部第二列，仍為P05點亮，為00000100，即16進(jìn)制04H。這一列完成后繼續(xù)進(jìn)行下半部分的掃描，P21點亮，為二進(jìn)制00000010，即16進(jìn)制02H。 16行16列的點陣組成顯示圖依照這個方法，繼續(xù)進(jìn)行下面的掃描，一共掃描32個8位， 可以得出漢字“大”的掃描代碼為：04H,00H,04H,02H,04H,02H,04H,04H04H,08H,04H,30H,05H,0C0H,0FEH,00H05H,80H,04H,60H,04H,10H,04H,08H04H,04H,0CH,06H,04H,04H,00H,00H由這個原理可以看出， 無論顯示何種字體或圖像， 都可以用這個方法來分析出它的掃描代碼從而顯示在屏幕上?，F(xiàn)在有很多現(xiàn)成的漢字字模生成軟件，軟件打開后輸入漢字，點“檢取”，十六進(jìn)制數(shù)據(jù)的漢字代碼即可自動生成，把所需要的豎排數(shù)據(jù)復(fù)制到我們的程序中即可。 漢字字模生成界面 系統(tǒng)整體電路 。 系統(tǒng)整體電路圖第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計軟件程序設(shè)計主要由開始、初始化、主程序、字庫組成。其中主程序和子程序的流程圖如圖所示。 主程序設(shè)計主程序中，同一幀的反復(fù)掃描次數(shù)的設(shè)定，決定了顯示移動的速度，延時程序至關(guān)重要，如果刷新速率設(shè)置不當(dāng)，就會有閃爍感，這樣會影響視覺效果。在顯示過程中，多采用掃描方式，利用人眼的視覺暫停效應(yīng)，只要刷新速率不小于25幀/秒，就不會有閃爍的感覺。開始初始化調(diào)用顯示程序調(diào)用數(shù)據(jù)指針是否顯示完否是 主程序流程圖 設(shè)計思路，首先是頭文件設(shè)置，然后對硬件電路中用到的單片機(jī)端口進(jìn)行初始化定義，確定緩存字節(jié)量大小，顯示六個字符，每個字符32個字節(jié)。另外還有漢字字模部分，延遲時間設(shè)置，顯示次數(shù)和周期，顯示程序設(shè)計。LED點陣主程序見附錄2，用來實現(xiàn)“單片機(jī)仿真”等漢字的顯示。程序見附錄A。 子程序設(shè)計開始設(shè)1幀顯示時間設(shè)片選及數(shù)據(jù)指針查漢字上部數(shù)據(jù)及顯示