【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(qǐng)求輸入端——外部中斷1請(qǐng)求輸入端——T0定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部信號(hào)輸入端——T1定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部信號(hào)輸入端——外RAM寫(xiě)選通信號(hào)輸出端——外RAM讀選通信號(hào)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(shí)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(wú)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(hào)的公用輸出口。兩種數(shù)據(jù)的輸出在時(shí)間上是錯(cuò)開(kāi)的。P1口的低4位與行驅(qū)動(dòng)器相連，送出二進(jìn)制的行選信號(hào)；～。P0和P2口空著，在有必要的時(shí)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(dòng)電路74HC595 是一款漏極開(kāi)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(jí)級(jí)聯(lián)芯片。74HC595的時(shí)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(shí)原理維修作用參數(shù)電子元器件符號(hào)各種圖紙CMOS 串行輸出，可用于多個(gè)設(shè)備的級(jí)聯(lián)，其低功耗：TA =25℃時(shí)，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(shí)原理維修作用參數(shù)電子元器件符號(hào)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(shí)原理維修作用參數(shù)電子元器件符號(hào)各種 列驅(qū)動(dòng)電路由集成電路74HC595構(gòu)成，它具有一個(gè)8位串行輸入/輸出或者并行輸出的移位寄存器和一個(gè)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(shí)，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(shí)原理維修作用參數(shù)電子元器件符號(hào)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(gè)串行移位寄存器，每個(gè)移位寄存器的輸出都連接一個(gè)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(shí)鐘脈沖，在其上升沿發(fā)生移位，并將SER的下一個(gè)數(shù)據(jù)打入最低位。RCLK是輸出鎖存器的打入信號(hào)，其上升沿將移位寄存器的輸出打入到輸出鎖存器。信號(hào)是移位寄存器的清零輸入端，當(dāng)其為低時(shí)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(jí)連應(yīng)用時(shí)，向上一級(jí)的級(jí)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(jí)連輸出。移位寄存和輸出鎖存的時(shí)序波形如圖36所示：圖36 移位寄存和輸出鎖存的時(shí)序波形圖由74HC595組成的列驅(qū)動(dòng)器示于圖37中。該圖由兩片74HC595組成16列的驅(qū)動(dòng)，由16個(gè)行驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)16行。第一片列驅(qū)動(dòng)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(jí)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(hào)、串行數(shù)據(jù)清除信號(hào)和輸出鎖存器打入信號(hào)。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(guò)程結(jié)束之后，控制器輸出RCLK打入信號(hào)，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(dòng)電路 行驅(qū)動(dòng)電路 行驅(qū)動(dòng)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(shí)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(shí),譯碼器的延遲時(shí)間和存貯器的賦能時(shí)間通常小于存貯器的典型存取時(shí)間,這就是說(shuō)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(gè)輸出端中譯出一個(gè)低電平輸出。兩個(gè)低電平有效的賦能輸入端和一個(gè)高電平有效的賦能輸入端減少了擴(kuò)展所需要的外接門(mén)或倒相器,擴(kuò)展成24 線(xiàn)譯碼器不需外接門(mén)。擴(kuò)展成32 線(xiàn)譯碼器,只需要接一個(gè)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(dòng)電路行驅(qū)動(dòng)電路相對(duì)簡(jiǎn)單。行選通信號(hào)來(lái)源于單片機(jī)按照時(shí)序要求所給出的二進(jìn)制信號(hào)，每次更新行號(hào)（開(kāi)始掃描新的一行）時(shí)，由單片機(jī)輸出4位二進(jìn)制行號(hào)，行號(hào)經(jīng)4/16線(xiàn)譯碼器譯碼后，生成16條行選通信號(hào)線(xiàn)，再經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的行線(xiàn)。采用譯碼器的方案，還可以保證同一時(shí)刻只選通一條行線(xiàn)，從而達(dá)到顯示的穩(wěn)定性。行驅(qū)動(dòng)電路原理如圖39所示：圖 39 行驅(qū)動(dòng)電路行選通信號(hào)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(hào)無(wú)效。如端輸出低電平，此信號(hào)傳至相應(yīng)的PNP型三極管Q1，此時(shí)，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(duì)應(yīng)的行上，即將此行選通；而同時(shí)74HC138的其它端輸出高電平而致使該行對(duì)應(yīng)的三極管截止，從而所對(duì)應(yīng)LED行線(xiàn)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(kāi)始，這就是行驅(qū)動(dòng)電路的逐行掃描過(guò)程。行信號(hào)A、B、C、D的順序變化范圍從0000、00000至l111，來(lái)一個(gè)選通信號(hào)，行信號(hào)順序就變化一次，其頻率由掃描電路決定。由于行驅(qū)動(dòng)電路一條行線(xiàn)上要帶動(dòng)16列的LED進(jìn)行顯示，按每一LED器件20mA電流計(jì)算，16個(gè)LED同時(shí)發(fā)光時(shí)，就需要1620=320mA的驅(qū)動(dòng)電流，選用三極管8550作為驅(qū)動(dòng)管可以在邏輯功能和驅(qū)動(dòng)能力上符合LED的驅(qū)動(dòng)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(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，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(hào)的實(shí)驗(yàn)?zāi)K組成1632點(diǎn)陣，以滿(mǎn)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(yáng)的接法）可以看出，88點(diǎn)陣共需要64個(gè)發(fā)光二極管組成，且每個(gè)發(fā)光二極管是放置在行線(xiàn)和列線(xiàn)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(guò)編程控制各顯示點(diǎn)對(duì)應(yīng)LED陽(yáng)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(dòng)方式時(shí)，LED顯示屏8行的同名列共用一套列驅(qū)動(dòng)器。行驅(qū)動(dòng)器一行的行線(xiàn)連接到電源的一端，列驅(qū)動(dòng)器一列的列線(xiàn)連接到電源的另一端。應(yīng)用時(shí)還應(yīng)在各條行線(xiàn)或列線(xiàn)上接上限流電阻。掃描中控制電路將行線(xiàn)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(gè)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(duì)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(huà)，在掃描到第一行時(shí)，第一列的電位就應(yīng)該為低，而掃描到第八行時(shí)第一列的電位就應(yīng)該為高。這樣行線(xiàn)上只管一行一行的輪流導(dǎo)通，列線(xiàn)上進(jìn)行通斷控制，實(shí)現(xiàn)了行掃描列控制的驅(qū)動(dòng)方式。 時(shí)鐘脈沖電路89C52的最高時(shí)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(gè)引腳(即118腳)連接到簡(jiǎn)單的石英振蕩晶體的2個(gè)管腳即可，同時(shí)晶體的2個(gè)管腳也要用30 pF的電容耦合到地，如圖311所示。圖311時(shí)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(guò)2個(gè)機(jī)器周期時(shí)，即可產(chǎn)生復(fù)位的動(dòng)作。以24 MHz的時(shí)鐘脈沖為例，每個(gè)時(shí)鐘脈沖為05μs，兩個(gè)機(jī)器周期為1 μs，因此，在第9腳上連接1個(gè)2μs的高電平脈沖，即可產(chǎn)生復(fù)位動(dòng)作。最簡(jiǎn)單的就是只有1個(gè)電阻跟1個(gè)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(guò)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(guò)組裝后等在單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器里放入編制好的程序即可成為一個(gè)完整的應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)綜合電路原理圖見(jiàn)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(duì)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(lái)成為一個(gè)完整的應(yīng)用程序。在進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)時(shí)，曾經(jīng)規(guī)劃過(guò)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(duì)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(hào)，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(dòng)程序，第二層是上層的系統(tǒng)應(yīng)用程序。顯示驅(qū)動(dòng)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(hào)和其它控制信號(hào)，配合完成LED顯示屏的掃描顯示工作。顯示驅(qū)動(dòng)程序由定時(shí)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(lái)實(shí)現(xiàn)。從有利于實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言的直觀，易于記憶和檢查，可讀性較好和使語(yǔ)言程序占用較少的單片機(jī)存儲(chǔ)空間，實(shí)時(shí)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(yǔ)言編寫(xiě)。 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(kāi)始以后，首先是對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，包括設(shè)置串口、定時(shí)器、中斷和端口；然后LED顯示屏進(jìn)入開(kāi)機(jī)狀態(tài)，轉(zhuǎn)入正常的顯示。首先是向左滾動(dòng)顯示“桂林航專(zhuān)”4個(gè)漢字；接著向右滾動(dòng)顯示這4個(gè)漢字；再分別向上滾動(dòng)和向下滾動(dòng)。由于單片機(jī)沒(méi)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(gè)功能化模塊：串行口中斷服務(wù)程序、多字滾動(dòng)顯示子程序、單字顯示子程序、掃描程序。各個(gè)模塊可進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)、調(diào)試和查錯(cuò)，最終再連接成一個(gè)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(shí)器賦初值讀取行號(hào)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(hào)、打開(kāi)顯示退出中斷圖42 顯示驅(qū)動(dòng)程序流程圖開(kāi) 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)