【文章內(nèi)容簡介】 P3各端口第二功能端口引腳第二功能——RXD串行口輸入端——TXD串行口輸出端——外部中斷0請求輸入端——外部中斷1請求輸入端——T0定時/計(jì)數(shù)器0外部信號輸入端——T1定時/計(jì)數(shù)器1外部信號輸入端——外RAM寫選通信號輸出端——外RAM讀選通信號輸出端 單片機(jī)系統(tǒng)外圍電路單片機(jī)系統(tǒng)外圍電路形式如圖34所示。單片機(jī)振蕩器反相放大器的輸入端（XTAL1）和輸出端（XTAL2）之間接上12MHz或更高頻率的晶振，以獲得較高的刷新頻率，使顯示更穩(wěn)定。電容CC5是晶振的負(fù)載電容，主要起頻率微調(diào)和穩(wěn)定的作用。單片機(jī)的串行口工作在方式0下，作為同步移位寄存器使用，端口RXD（）作為數(shù)據(jù)移位的輸入/輸出端，而由TXD（）端輸出移位時鐘脈沖。移位數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收均以8位為一幀，不設(shè)起始位和停止位，無論輸入/輸出，均低位在前高位在后。89C52的通用I/O口P1作為顯示數(shù)據(jù)和二進(jìn)制行號的公用輸出口。兩種數(shù)據(jù)的輸出在時間上是錯開的。P1口的低4位與行驅(qū)動器相連，送出二進(jìn)制的行選信號；～。P0和P2口空著，在有必要的時候可以擴(kuò)展系統(tǒng)的ROM和RAM。圖34 單片機(jī)系統(tǒng)外圍電路圖 列驅(qū)動電路74HC595 是一款漏極開路輸出的CMOS 移位寄存器，輸出端口為可控的三態(tài)輸出端，亦能串行輸出控制下一級級聯(lián)芯片。74HC595的時鐘頻率至少能達(dá)2525MHz，74HC595具有標(biāo)準(zhǔn)串行（SPI）接口，且Yxi838電子技術(shù)資料電子元件電路圖技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站基本知識原理維修作用參數(shù)電子元器件符號各種圖紙CMOS 串行輸出，可用于多個設(shè)備的級聯(lián)，其低功耗：TA =25℃時，Icc=4μA（MAX）Yxi838電子技術(shù)資料電子元件電路圖技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站基本知識原理維修作用參數(shù)電子元器件符號各種圖紙Yxi838電子技術(shù)資料電子元件電路圖技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站基本知識原理維修作用參數(shù)電子元器件符號各種 列驅(qū)動電路由集成電路74HC595構(gòu)成，它具有一個8位串行輸入/輸出或者并行輸出的移位寄存器和一個8位輸出鎖存器的結(jié)構(gòu)，而且移位寄存器和輸出鎖存器的控制是各自獨(dú)立的，可以實(shí)現(xiàn)在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時，傳送下一行的列數(shù)據(jù)，即達(dá)到重疊處理的目的。Yxi838電子技術(shù)資料電子元件電路圖技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站基本知識原理維修作用參數(shù)電子元器件符號各種圖紙74HC595的管腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式如圖35所示。圖35 74HC595的管腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)邏輯圖74HC595的輸入側(cè)有8個串行移位寄存器，每個移位寄存器的輸出都連接一個輸出鎖存器。引腳SER是串行數(shù)據(jù)的輸入端。引腳SRCLK輸入移位寄存器的移位時鐘脈沖，在其上升沿發(fā)生移位，并將SER的下一個數(shù)據(jù)打入最低位。RCLK是輸出鎖存器的打入信號，其上升沿將移位寄存器的輸出打入到輸出鎖存器。信號是移位寄存器的清零輸入端，當(dāng)其為低時移位寄存器的輸出全部為0，由于SRCLK和RCLKError! No bookmark name ，所以能夠做到輸入串行移位與輸出鎖存互不干擾。芯片的輸出端為QA～QH，最高位QH可作為多片74HC595級連應(yīng)用時，向上一級的級連輸出。但因QH受輸出鎖存器打入控制，所以還從輸出鎖存器前引出了QH′，作為與移位寄存器完全同步的級連輸出。移位寄存和輸出鎖存的時序波形如圖36所示：圖36 移位寄存和輸出鎖存的時序波形圖由74HC595組成的列驅(qū)動器示于圖37中。該圖由兩片74HC595組成16列的驅(qū)動，由16個行驅(qū)動器驅(qū)動16行。第一片列驅(qū)動器的SER端連接單片機(jī)輸出的串行列顯示數(shù)據(jù)，其 QH′端連接第二片的SER端，采用這樣的方法組成兩片的級連。兩片相應(yīng)的SRCLK、RCLK端分別并聯(lián)，作為統(tǒng)一的串行數(shù)據(jù)移位信號、串行數(shù)據(jù)清除信號和輸出鎖存器打入信號。這樣的結(jié)構(gòu)，使得各片串行移位能把16列的顯示數(shù)據(jù)依次輸入到相應(yīng)的移位寄存器輸出端。移位過程結(jié)束之后，控制器輸出RCLK打入信號，16列顯示數(shù)據(jù)一起打入相應(yīng)的輸出鎖存器。然后選通相應(yīng)的行，該行的各列就按照顯示數(shù)據(jù)的要求進(jìn)行顯示。圖37 顯示驅(qū)動電路 行驅(qū)動電路 行驅(qū)動芯片74HC138 介紹74HC138 作用原理于高性能的存貯譯碼或要求傳輸延遲時間短的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),在 高性能存貯器系統(tǒng)中,用這種譯碼器可以提高譯碼系統(tǒng)的效率。將快速賦能電路用于高速存貯器時,譯碼器的延遲時間和存貯器的賦能時間通常小于存貯器的典型存取時間,這就是說由肖特基鉗位的系統(tǒng)譯碼器所引起的有效系統(tǒng)延遲可以忽略不計(jì)。 HC138 按照三位二進(jìn)制輸入碼和賦能輸入條件,從8 個輸出端中譯出一個低電平輸出。兩個低電平有效的賦能輸入端和一個高電平有效的賦能輸入端減少了擴(kuò)展所需要的外接門或倒相器,擴(kuò)展成24 線譯碼器不需外接門。擴(kuò)展成32 線譯碼器,只需要接一個外接倒相器。在解調(diào)器應(yīng)用中,賦能輸入端可用作數(shù)據(jù)輸入端。74HC138真值表如表3．2所示表3．2 74HC138譯碼器的真值表 行驅(qū)動電路行驅(qū)動電路相對簡單。行選通信號來源于單片機(jī)按照時序要求所給出的二進(jìn)制信號，每次更新行號（開始掃描新的一行）時，由單片機(jī)輸出4位二進(jìn)制行號，行號經(jīng)4/16線譯碼器譯碼后，生成16條行選通信號線，再經(jīng)過驅(qū)動器驅(qū)動對應(yīng)的行線。采用譯碼器的方案，還可以保證同一時刻只選通一條行線，從而達(dá)到顯示的穩(wěn)定性。行驅(qū)動電路原理如圖39所示：圖 39 行驅(qū)動電路行選通信號從74HC138的～端輸出，某一端輸出低電平即為有效，而其它端輸出均為高電平的信號無效。如端輸出低電平，此信號傳至相應(yīng)的PNP型三極管Q1，此時，三極管的基極為低電平，因此，發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，三極管導(dǎo)通，其集電極再將高電平加于LED陣列的對應(yīng)的行上，即將此行選通；而同時74HC138的其它端輸出高電平而致使該行對應(yīng)的三極管截止，從而所對應(yīng)LED行線不被選通。行選通按順序從～，全部各行都選通一遍之后又重新開始，這就是行驅(qū)動電路的逐行掃描過程。行信號A、B、C、D的順序變化范圍從0000、00000至l111，來一個選通信號，行信號順序就變化一次，其頻率由掃描電路決定。由于行驅(qū)動電路一條行線上要帶動16列的LED進(jìn)行顯示，按每一LED器件20mA電流計(jì)算，16個LED同時發(fā)光時，就需要1620=320mA的驅(qū)動電流，選用三極管8550作為驅(qū)動管可以在邏輯功能和驅(qū)動能力上符合LED的驅(qū)動要求。 LED顯示屏電路LED顯示屏是將發(fā)光二極管按行按列布置的，驅(qū)動時也就按行按列驅(qū)動。在掃描驅(qū)動方式下可以按行掃描按列控制，當(dāng)然也可以按列掃描按行控制。LED顯示屏現(xiàn)多采用多塊88點(diǎn)陣顯示單元拼接而成。本文就是使用4塊SBM1388型號的實(shí)驗(yàn)?zāi)K組成1632點(diǎn)陣，以滿足漢字顯示的要求。88 LED點(diǎn)陣是最基本的點(diǎn)陣顯示模塊，理解了88 LED點(diǎn)陣的工作原理就可以基本掌握LED點(diǎn)陣顯示技術(shù)。88點(diǎn)陣LED結(jié)構(gòu)如圖310所示，其等效電路如圖311所示：圖310 88點(diǎn)陣LED結(jié)構(gòu)圖圖311 88點(diǎn)陣LED等效電路圖從圖中（本圖的LED陣列采用共陽的接法）可以看出，88點(diǎn)陣共需要64個發(fā)光二極管組成，且每個發(fā)光二極管是放置在行線和列線的交叉點(diǎn)上。要實(shí)現(xiàn)顯示圖形或字體，只需考慮其顯示方式，通過編程控制各顯示點(diǎn)對應(yīng)LED陽極和陰極端的電平，就可以有效的控制各顯示點(diǎn)的亮滅。當(dāng)采用按行掃描按列控制的驅(qū)動方式時，LED顯示屏8行的同名列共用一套列驅(qū)動器。行驅(qū)動器一行的行線連接到電源的一端，列驅(qū)動器一列的列線連接到電源的另一端。應(yīng)用時還應(yīng)在各條行線或列線上接上限流電阻。掃描中控制電路將行線的1到 8輪流接通高電位，使連接到各該行的全部LED器件接通正電源，但具體那一個LED導(dǎo)通，還要看它的負(fù)電源是否接通，這就是列控制的任務(wù)了。當(dāng)對應(yīng)的某一列置0電平，則相應(yīng)的二極管就亮；反之則不亮。例如：如果想使屏幕左上角LED點(diǎn)亮，左下角LED熄滅的話，在掃描到第一行時，第一列的電位就應(yīng)該為低，而掃描到第八行時第一列的電位就應(yīng)該為高。這樣行線上只管一行一行的輪流導(dǎo)通，列線上進(jìn)行通斷控制，實(shí)現(xiàn)了行掃描列控制的驅(qū)動方式。 時鐘脈沖電路89C52的最高時鐘脈沖頻率已經(jīng)達(dá)到24 MHz，它內(nèi)部已經(jīng)具備了振蕩電路，只要在89C52的兩個引腳(即118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30 pF的電容耦合到地，如圖311所示。圖311時鐘脈沖電路 復(fù)位電路89C52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(jī)器周期時，即可產(chǎn)生復(fù)位的動作。以24 MHz的時鐘脈沖為例，每個時鐘脈沖為05μs，兩個機(jī)器周期為1 μs，因此，在第9腳上連接1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1個電阻跟1個電容就可構(gòu)成可靠復(fù)位的電路，電阻一般選擇10 kΩ，電容一般選擇10μF，如圖312所示。圖312復(fù)位電路 小結(jié)以上就是1632點(diǎn)陣LED電子顯示屏系統(tǒng)硬件部分的各功能模塊分述，經(jīng)過合理的設(shè)計(jì)論證后和就可以整體結(jié)合在一起，再根據(jù)設(shè)計(jì)配備好各元器件實(shí)物，通過組裝后等在單片機(jī)的程序存儲器里放入編制好的程序即可成為一個完整的應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)綜合電路原理圖見附錄一。第四章 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)在單片機(jī)系統(tǒng)中，硬件是系統(tǒng)的基礎(chǔ)，軟件則是在硬件的基礎(chǔ)上對其合理的調(diào)配和使用，從而完成應(yīng)用系統(tǒng)所要完成的任務(wù)。軟件的設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的應(yīng)用程序。其任務(wù)是在總體設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，確定程序結(jié)構(gòu)，分配內(nèi)RAM資源，劃分功能模塊，然后進(jìn)行主程序和各模塊程序的設(shè)計(jì)，最后連接起來成為一個完整的應(yīng)用程序。在進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)時，曾經(jīng)規(guī)劃過軟件結(jié)構(gòu)，但由于硬件系統(tǒng)尚未仔細(xì)確定，軟件結(jié)構(gòu)框圖十分粗糙，當(dāng)硬件設(shè)計(jì)接口擴(kuò)展及各功能模塊與CPU連接關(guān)系確定后，就能夠具體明確對軟件設(shè)計(jì)的要求。本設(shè)計(jì)的LED顯示屏軟件的主要功能是向屏體提供顯示數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生各種控制信號，使屏幕按設(shè)計(jì)的要求顯示。根據(jù)軟件分層次設(shè)計(jì)的原理，可把顯示屏的軟件系統(tǒng)分成兩大層：第一層是底層的顯示驅(qū)動程序，第二層是上層的系統(tǒng)應(yīng)用程序。顯示驅(qū)動程序負(fù)責(zé)向屏體送顯示數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)產(chǎn)生行掃描信號和其它控制信號，配合完成LED顯示屏的掃描顯示工作。顯示驅(qū)動程序由定時器T0中斷程序?qū)崿F(xiàn)。系統(tǒng)應(yīng)用程序完成系統(tǒng)環(huán)境設(shè)置（初始化）、顯示效果處理等工作，由主程序來實(shí)現(xiàn)。從有利于實(shí)現(xiàn)語言的直觀，易于記憶和檢查，可讀性較好和使語言程序占用較少的單片機(jī)存儲空間，實(shí)時處理系統(tǒng)可以快速的執(zhí)行指令的角度考慮，本設(shè)計(jì)中顯示屏程序采用C語言編寫。 系統(tǒng)主程序系統(tǒng)主程序的總體結(jié)構(gòu)如圖41所示。系統(tǒng)的主程序開始以后，首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，包括設(shè)置串口、定時器、中斷和端口；然后LED顯示屏進(jìn)入開機(jī)狀態(tài)，轉(zhuǎn)入正常的顯示。首先是向左滾動顯示“桂林航?！?個漢字；接著向右滾動顯示這4個漢字；再分別向上滾動和向下滾動。由于單片機(jī)沒有停機(jī)指令，所以可以設(shè)置系統(tǒng)程序不斷地循環(huán)執(zhí)行上述顯示效果。系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)屬中斷方式，絕大多數(shù)功能在中斷服務(wù)子程序中完成。根據(jù)總體結(jié)構(gòu)，可將程序劃分為幾個功能化模塊：串行口中斷服務(wù)程序、多字滾動顯示子程序、單字顯示子程序、掃描程序。各個模塊可進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)、調(diào)試和查錯，最終再連接成一個整體。這樣可方便程序調(diào)用，程序整體層次清晰，結(jié)構(gòu)一目了然，方便閱讀。進(jìn)入中斷定時器賦初值讀取行號并增1送新行顯示數(shù)據(jù)消 隱切換顯示數(shù)據(jù)送新行號、打開顯示退出中斷圖42 顯示驅(qū)動程序流程圖開 始系統(tǒng)初始化“上滾屏”顯示效果循環(huán)掃描顯示圖41 系統(tǒng)主程序的總體結(jié)構(gòu)