【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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 選定輸出（ L） /E1 /E2 D C B A L L L L L L Y0 L L L L L H Y1 L L L L H L Y2 L L L L H H Y3 L L L H L L Y4 L L L H L H Y5 L L L H H L Y6 L L L H H H Y7 L L H L L L Y8 L L H L L H Y9 L L H L H L Y10 L L H L H H Y11 L L H H L L Y12 L L H H L H Y13 L L H H H L Y14 L L H H H L Y15 X H X X X X NONE H X X X X X NONE 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。 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。 （ 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。 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 （ 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。 74HC595 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)西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 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)。 /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)端移位控制要省西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 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 LED 點(diǎn)陣 顯示 方案 輸入 輸出 功能 SHCP STCP /OE /MR DS Q7’ Qn X X L ↓ X L NC MR 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 顯示部分是 該 設(shè)計(jì)最核心的部分， 它 的 16 16 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 16 16LED顯示屏圖 對(duì)于 8 8 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(zhǎng)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 在結(jié)構(gòu)上，單基色 8 8 的點(diǎn)陣屏每一列共用一根列線，每一行共用一根行線。西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 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。 8 8 點(diǎn)陣原理圖如圖 所示 。 圖 8 8點(diǎn)陣原理圖 在一般 情況下，一塊 8 8 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 16 1 16 3 32 32 等等 ， 該設(shè)計(jì)選用 16 16 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)，則西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 單片機(jī)的 P0、 P P P3 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 中文宋體字庫(kù)為例，任何一個(gè)字都是由 16 行 16 列的點(diǎn)陣組成顯示。即國(guó)標(biāo)漢字庫(kù)中的任何一個(gè)字均可以由 256 點(diǎn)陣來表示。如果 將一個(gè)點(diǎn)理解為一個(gè)像素，把每一個(gè)字的整體字形理解為一幅圖像都可以顯示出來。事實(shí)上，這個(gè)顯示屏不僅僅能顯示漢字， 也能顯示在 256 像素范圍內(nèi)的任何一張圖像。 用 8 位的 AT89S52 單片機(jī)控制， 由于單片機(jī)的總線為 8 位，要掃描一個(gè) 1616 的漢字，就需要把每一個(gè)漢字拆分為 兩 個(gè)部分。 漢字的拆分可分為上下拆分和左右拆分，把一個(gè)漢字拆分為兩個(gè) 8*16 的顯示部分。一般情況下我們選擇拆分為上部和下部，上部由 8 16 點(diǎn)陣組成， 下部也由 8 16 點(diǎn)陣組成。 在本例中單片機(jī)首先顯示左上角第一列的上半部分，即 第 0 列的 P00P07 口。掃描方向?yàn)?P00 到 P07 ,