【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 好，而這一點(diǎn)在顯示模塊也非常重要的技術(shù)求。圖 復(fù)位電路圖圖 時(shí)鐘電路圖單片機(jī)作為整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的核心部件，它關(guān)系到整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的性能指標(biāo)，因此它的選擇也是非常重要的，以下是 AT89S52 單片機(jī)的相關(guān)資料。AT89S52 擁有 40 個(gè)引腳，32 個(gè)外部雙向輸入/輸出（ I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2個(gè)外中斷口，2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2 個(gè)全雙工串行通信口。AT89S52 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和 Flash 存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。AT89S52 的引腳如圖 主要性能參數(shù)：西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）9圖 AT89S52 引腳圖 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容； 字節(jié)可重擦寫 Flash 閃速存儲(chǔ)器； 次擦寫周期；8 字節(jié)內(nèi)部 RAM； 個(gè)可編程 I /O 口線；； 個(gè)中斷源。在本設(shè)計(jì)中所用到的 AT89S52 管腳說明：P1 口：P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口緩沖器能接出4 個(gè) TTL 門電流， P1 口管腳寫入“1”后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 Flash 編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口作為第八位地址接收。P3 口：P3 口管腳是 8 個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門電流。當(dāng) P3 口寫入“1 ”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流，這是由于上拉的緣故。P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如表 所示。 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10表 P3 口的特出功能管腳號(hào) 管腳名 備選功能 RXD 串行輸入口 TXD 串行輸出口 /INT0 外部中斷 0 /INT1 外部中斷 1 T0 記時(shí)器 0 外部輸入 T1 記時(shí)器 1 外部輸入 /WR 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 /RD 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 行驅(qū)動(dòng)模塊行驅(qū)動(dòng)電路的選擇如果采取并口輸入，會(huì)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。所以本設(shè)計(jì)選用串口輸入。本設(shè)計(jì)中行方向由 4—16 譯碼器 74HC154 完成掃描，它由 AT89S52 的 控制。74HC154 是一種單片 4 線—16 線譯碼器，非常適合應(yīng)用于高性能存儲(chǔ)器的譯碼器。只要控制端/E1 和/E2 任意一個(gè)引腳為高電平，A、B、C、D 任何電平的輸入都是無效。/E/E2 必須都為低電平才能操作芯片。當(dāng)兩個(gè)選通輸入/E1 和/E2 為低時(shí), 它可以將 4 個(gè)二進(jìn)制編碼的輸入值譯成 16 個(gè)相互獨(dú)立的輸出之一。它實(shí)現(xiàn)解調(diào)功能采用的辦法是用 4 個(gè)輸入線寫出輸出線的地址，使得在一個(gè)選通輸入為低時(shí)數(shù)據(jù)通過另一個(gè)選通輸入。當(dāng)任何一個(gè)選通輸入是高時(shí)，所有輸出都為高。其真值表如表 所示。西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11表 74HC154 的真值表 輸入/E1 /E2 D C B A選定輸出（L）L L L L L L Y0L L L L L H Y1L L L L H L Y2L L L L H H Y3L L L H L L Y4L L L H L H Y5L L L H H L Y6L L L H H H Y7L L H L L L Y8L L H L L H Y9L L H L H L Y10L L H L H H Y11L L H H L L Y12L L H H L H Y13L L H H H L Y14L L H H H L Y15X H X X X X NONEH X X X X X NONE74HC154 引腳說明：/Y0/Y15：輸出端。GND：接地。/E1，/E2：使能輸入端，低電平有效。A0A3：地址輸入端。VCC：接電源。74HC154 是 4 線16 線譯碼器/解調(diào)器，其功能為：（1）將 4 個(gè)二進(jìn)制編碼輸入譯成 16 個(gè)彼此獨(dú)立的輸出之一。西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）12（2）將數(shù)據(jù)從一個(gè)輸入線分配到 16 個(gè)輸出的任意一個(gè)而實(shí)現(xiàn)解調(diào)功能。（3）輸入箝位二極管簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。（4）與大部分 TTL 和 DTL 電路完全兼容。引腳分布如圖 所示。圖 74HC154 引腳圖 列驅(qū)動(dòng)模塊為節(jié)省單片機(jī) I/O 口的資源，方便于后續(xù)擴(kuò)展，行驅(qū)動(dòng)電路采用串口輸入并口輸出的芯片。該設(shè)計(jì)電路中列方向由兩片 74HC595 芯片完成掃描，它由 AT89S52的 控制，將 LED 點(diǎn)陣的 16 條列線與兩片 74HC595 芯片的并行輸出端之間連接。這樣設(shè)計(jì)使的列方向只占用了單片機(jī)的 4 個(gè) I/O 端口，同樣節(jié)省了很多 I/O口。74HC595 是一款低功耗、低噪聲、高速的 COMS 移位寄存器，它能夠驅(qū)動(dòng) 15個(gè) TTL 的負(fù)載。該芯片包含一個(gè) 8 位串行輸入，并行輸出的移位寄存器和帶有三態(tài)輸出控制的 8 位 D 型存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器和移位寄存器分別由獨(dú)立的時(shí)鐘提供信號(hào)。移位寄存器內(nèi)置直接清零，串行輸入和用于級(jí)聯(lián)的串行輸出功能。時(shí)鐘的上升沿觸發(fā)存儲(chǔ)器和移位寄存器。若同一個(gè)時(shí)鐘提供信號(hào)，則存儲(chǔ)器的狀態(tài)必須滯后于移位寄存器一個(gè)脈沖信號(hào)。74HC595 的最主要優(yōu)點(diǎn)是有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器，在移位過程中，輸出端的數(shù)據(jù)可以保持不變。這在串行速度慢的場(chǎng)合有很大的實(shí)用性，二極管顯示不會(huì)產(chǎn)生閃爍感。西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1374HC595 有很多功能，在點(diǎn)陣顯示中用到的串行輸入并行輸出只是其中的一個(gè)功能，而它的各個(gè)功能是通過寄存器選擇的。對(duì)于動(dòng)態(tài)顯示來說，行掃描主要是處理字模，需要把整個(gè)字的字模都輸入到 595 芯片內(nèi)，通過 595 來處理，通過子模各個(gè)位的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)要顯示的字。在 LED 點(diǎn)陣滾動(dòng)顯示屏中，74HC595 主要用到以下功能：1. 驅(qū)動(dòng)，CMOS 的 74HC595 驅(qū)動(dòng) LED 點(diǎn)陣顯示屏。2. 串行輸入轉(zhuǎn)并行輸出，非常節(jié)約資源，從而可以降低對(duì)處理器的 I/O 資源的需求量。3. 具有三態(tài)輸出鎖存。 4. 存在多個(gè)級(jí)聯(lián)，可以很方便的將前一個(gè)的數(shù)據(jù)通過串口輸出，再輸入下一個(gè) 74HC595 芯片中用于更大的 LED 點(diǎn)陣屏驅(qū)動(dòng)。74HC595 引腳見圖 所示。圖 74HC595 引腳圖其引腳功能為:Q1～Q7: 八位并行輸出端，可以直接控制數(shù)碼管的 8 個(gè)段。Q739。: 級(jí)聯(lián)輸出端，它可接下一個(gè) 595 的 SI 端。/MR：主復(fù)位端，低電平有效位端，低電平時(shí)將移位寄存器的數(shù)據(jù)清零。SHCP：移位寄存器時(shí)鐘輸入，上升沿時(shí)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(chǔ)寄存器時(shí)鐘輸入，上升沿時(shí)移位寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器，下降沿時(shí)存儲(chǔ)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(gè)正脈沖，更新顯示數(shù)據(jù)。西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14/OE：低電平時(shí)輸出，高電平時(shí)禁止輸出（高阻態(tài)） 。如果單片機(jī)的引腳不緊張，用一個(gè)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(shí)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。表 74HC595 的真值表 LED 點(diǎn)陣顯示模塊 輸入 輸出SHCP STCP /OE /MR DS Q7’ Qn 功能X X L ↓ X L NCMR 為低電平時(shí)僅影響移位寄存器空移位寄存器到輸出寄存器X ↑ L L X L L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)X X H L X L Z清空移位寄存器，并行輸出為高阻態(tài)↑ X L H H Q6’ 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。X ↑ L H X NC Qn移位寄存器的內(nèi)容到達(dá)保持寄存器并從并口輸出↑ ↑ L H X Q6’ Qn移位寄存器內(nèi)容移入，先前的內(nèi)容到達(dá)保持寄存器并輸出西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）15 LED 點(diǎn)陣顯示方案顯示部分是該設(shè)計(jì)最核心的部分，它的 1616 LED 點(diǎn)陣顯示屏通過 4 個(gè)88LED 點(diǎn)陣顯示屏擴(kuò)展而成，如圖 所示。圖 1616LED 顯示屏圖對(duì)于 88 LED 點(diǎn)陣顯示有以下兩種方案：靜態(tài)顯示，將一幀圖像中的所有二極管的狀態(tài)分別用 1 和 0 表示,若為 0 則表示 LED 沒有電流通過 ,即狀態(tài)為滅。若為 1 則表示二極管被點(diǎn)亮。如果給每一個(gè)發(fā)光二極管都加一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路,一幅畫面輸入以后,所有 LED 的狀態(tài)保持到下一幅畫。對(duì)于靜態(tài)顯示方式而言,所需的譯碼驅(qū)動(dòng)裝置非常多且引線多而復(fù)雜,成本高,可靠性也較低。動(dòng)態(tài)顯示，是把一幅畫面進(jìn)行分割,使組成畫面的各部分分別顯示,是動(dòng)態(tài)顯示方式。動(dòng)態(tài)顯示可以避免靜態(tài)顯示的問題。但是在硬件設(shè)計(jì)上如果處理不當(dāng),很容易易造成亮度低,LED 閃爍的問題。因此合理科學(xué)的設(shè)計(jì)既應(yīng)保證驅(qū)動(dòng)電路容易實(shí)現(xiàn),同時(shí)也要保證圖像穩(wěn)定,沒有閃爍。動(dòng)態(tài)顯示大部分用多路復(fù)用技術(shù)的動(dòng)態(tài)掃描顯示方式, 復(fù)用的程度也不是無限增加的, 因?yàn)槭褂脛?dòng)態(tài)掃描顯示使人眼看到一幅穩(wěn)定的畫面，實(shí)際上是利用了人眼的暫留效應(yīng)和調(diào)整發(fā)光二極管發(fā)光時(shí)間的長短, 發(fā)光亮度等因素。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證, 當(dāng)掃描刷新頻率即發(fā)光二極管的停閃頻率 50Hz 同時(shí)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)間≥1m s 時(shí), 顯示亮度最好, 無閃爍感。 由于靜態(tài)顯示方式,需要的譯碼驅(qū)動(dòng)等裝置很多,引線多而復(fù)雜,成本也很高高,且可靠性較低，相反動(dòng)態(tài)顯示可以避免靜態(tài)顯示的問題，只是在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)注意合理科學(xué)的設(shè)計(jì)既應(yīng)保證驅(qū)動(dòng)電路容易實(shí)現(xiàn),又要保證圖像穩(wěn)定,無閃爍。且動(dòng)態(tài)顯示易于制作和理解，又能鞏固所學(xué)知識(shí)，同時(shí)也能達(dá)到該設(shè)計(jì)的預(yù)期效果，因此選用動(dòng)態(tài)顯示方式。 LED 點(diǎn)陣原理西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）16在結(jié)構(gòu)上，單基色 88 的點(diǎn)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(shí)，對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。88 點(diǎn)陣原理圖如圖 所示。圖 88 點(diǎn)陣原理圖在一般情況下，一塊 88 像素的 LED 點(diǎn)陣顯示屏是不能用來顯示一個(gè)完整的漢字，因此，按照其原理結(jié)構(gòu)進(jìn)行擴(kuò)展為 1611633232 等等，該設(shè)計(jì)選用 1616 的顯示屏就足以顯示一個(gè)完整的漢字了。在整個(gè)顯示過程中，大多都采用掃描的方式，利用人眼的視覺暫停效應(yīng)，只要屏幕刷新速率大于等于 25 幀/秒，就感覺不到點(diǎn)陣屏幕的閃爍，從而看是一個(gè)穩(wěn)定的畫面了。LED 點(diǎn)陣屏采用 1616共有 256 個(gè)象素的點(diǎn)陣，通過使用萬用表檢測(cè)發(fā)光二極管的方法測(cè)試判斷出該點(diǎn)陣的引腳分布如圖 。圖 LED 點(diǎn)陣外觀及引腳將行列總線接在單片機(jī)的 I/O 口上，然后將掃描代碼送人總線，就可以得到想西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）17要顯示的漢字了。如果將 LED 點(diǎn)陣的行列引腳全部直接接入 AT89S52 單片機(jī)，則單片機(jī)的 P0、PPP3 口占用完，這樣會(huì)造成 I/O 資源耗盡，系統(tǒng)也再無擴(kuò)展的余地。因此，將 LED 點(diǎn)陣顯示屏的 16 條列線接兩片 74HC595 的并行輸出端引腳上，行掃描信號(hào)是由 416 線譯碼器 74HC154 來選擇控制的，這樣節(jié)約了很多 I/O 口資源，更方便于系統(tǒng)擴(kuò)展。 漢字顯示原理以 UCDOS 中文宋體字