【文章內(nèi)容簡介】 輸技術(shù) . 行掃描驅(qū)動 由于 8x32 點陣顯示器有 8行，為充分利用 單片機的接口。本系統(tǒng)使用 AT89S52的 P1 口作為行選擇 輸出 。 同一個時刻只 有 一個 端口 位有效， 這樣有 8 個不同的端口位 就會形成 8種不同的 輸出狀態(tài)， 然后使每種狀態(tài)只 控制一路輸出，即會有 8 路輸出 [22]。 如果一行 32 點全部點亮。則通過 P1 口 的 電流將達 320 mA，而實際上， P1 端口 提 供不了足夠的吸收電流來同時驅(qū)動 32 個 LED 同時 點亮，因此， P1 端口的 每一路輸出端與 8x32 點陣顯示器對應(yīng)的每一行之間用一個三極管來將電流信號放大。本系統(tǒng) 選用的是 最大耐壓為 100V， 最大連續(xù)電流 為 5A 的達林頓 三極管 TIP122。由上述介紹， 行掃描驅(qū)動 電路原理圖如圖 所示。 這樣， P1 端口 某 一輸出 引 腳為 高 電平時 ， 對應(yīng)的三極管 導(dǎo)通， 從而使 LED點陣顯示器的對應(yīng)行也為 低 電平。 圖 中 R1 為限流電阻， R10 是為了保證在 P1 端口輸出低電平，三極管截止時能夠保證 集電極有效地高電平 [23]。 第 12 頁 共 72 頁 圖 行掃描驅(qū)動 列掃描驅(qū)動 本系統(tǒng) 列 掃描驅(qū)動電路的設(shè)計可用串 入 并出的通用集成電路 74HC595 來作為數(shù)據(jù)鎖存 [24]。 74HC595 是一個八位串行輸入三態(tài)并行輸出的移 位寄存器，其管腳見圖 ，其中 SI是串行數(shù) 據(jù)的輸入端， RCK 是存儲寄存器的輸入時鐘， SCK 是移位寄存器的輸入時鐘 ， Q7H 是串入數(shù)據(jù) 的輸出， G 是對輸入數(shù)據(jù)的輸出使能控制，QA～ QH為串 入 數(shù)據(jù)的并行輸出 ， 其個引腳詳細描述 如表 所示 。 第 13 頁 共 72 頁 圖 74HC595引腳結(jié)構(gòu)圖 表 74HC595引腳功能說明 從 SI 口輸入的數(shù)據(jù)可 在移位寄存器的 SCK 腳上升沿的作用下輸入到 74HC595中．并在 RCK腳的上升沿作用下將輸入 的數(shù)據(jù)鎖存在 74HC595 中，這樣，當(dāng) G為低電平 時，數(shù)據(jù)便可并行輸出。本系統(tǒng)使用 P2 端口模擬串口來分別輸出串行數(shù)據(jù)、移位時鐘 SCK、存儲信號 RCK 和并行輸出的使能信號 G。 第 14 頁 共 72 頁 表 74HC595最大限定范圍 由表 所示的最大限定范圍中得知 74HC595 的輸出斷電流最大為 35mA， 足夠滿足 單個 LED的 驅(qū)動 顯示，同時輸出端電壓也滿足功能要求。由此可以把 74HC595的輸出直接連接到點陣 LED 顯示模塊的列線上 [25]。 在 Proteus 中 74HC595 串行數(shù)據(jù)引腳為 DS、移位時鐘 SH_CP, 存儲信號 ST_CP, 并行輸出的使能信號 /OE,復(fù)位信號 /MR。 如 圖 所示 為 列 顯示驅(qū)動 的 原理圖 ，數(shù)據(jù)從 輸出，經(jīng)過 U1 的 DS 引腳進入然后經(jīng)過 8 個 SH_CP 脈沖從 U1的 Q7’ 輸出到 U4的 DS， 數(shù)據(jù) 以同樣 的 方式進入到后面的 3個 74HC595中 。 最后 驅(qū)動一個 ST_CP脈沖把 輸入 的數(shù)據(jù)鎖存在 74HC595中 ，從 Q0~Q7輸出到點陣 LED顯示模塊的列線上。 圖 列 掃描驅(qū)動 原理圖 掃描顯示工作過程 將 4 片 74HC595 進行級連，共用一個移位 時鐘 SH_CP 及數(shù)據(jù)鎖存信號 ST_CP。 第 15 頁 共 72 頁 這樣，當(dāng)?shù)谝恍?需要顯示的數(shù)據(jù)經(jīng)過 4x8=32 個 SH_CP 時鐘后便可將 其全部移入74HC595 中。此時還將產(chǎn)生一個數(shù)據(jù) 鎖存信號 RCK 將數(shù)據(jù)鎖存在 74HC595 中。并在使 能信號 /OE的作用下．使串 入 數(shù) 據(jù)并行輸出。從而 使與各輸出位對應(yīng)的 列選線驅(qū)動 處于 高電平 或截止?fàn)顟B(tài)；同時由行掃描控制電路產(chǎn)生信號使第一行掃描管導(dǎo)通，相當(dāng)于第一行 LED 的 負(fù)端 都接 地 ，顯 然，第一行 LED 管的亮滅就取決于 74HC595 中的 鎖存信號；此外，在第一行 LED 管點亮的同時 ， 再在 74HC595 中移 入 第二行需要顯示的數(shù)據(jù)，隨 后將其鎖存，同時由行掃描控制電路將第一行掃描管關(guān)閉而接通第二行，使第二行 LED 管點亮， 以此類推，當(dāng)?shù)?八 行掃描過后再回到第一行，這樣 ，只要掃描速度足夠高 ， 就可形成一幅完整的文字或圖像 [26]。 第 16 頁 共 72 頁 3 軟件 設(shè)計 Keil技術(shù)簡介 Keil C51 是 美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用 C來開發(fā)，體會更加深刻 [27]。 單片機開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開 軟件 ，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)?CPU 可以執(zhí)行的機器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C器碼，用于 MCS51 單片機的匯編軟件有早期的 A51，隨著單片機開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil 軟件是目前最流行開發(fā) MCS51系列單片機的軟件，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持 Keil 即可看出。 Keil 提供了包括 C編譯器 、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個 集成開發(fā)環(huán)境 （ uVision）將這些部分組合在一起。運行 Keil 軟件需要 Pentium 或以上的 CPU，16MB 或更多 RAM、 20M 以上空閑的硬盤空間、 WIN9 NT、 WIN20 WINXP 等 操作系統(tǒng) 。掌握這一軟件的使用對于使用 51 系列單片機的愛好者來說是十分必要的，如果你使用 C 語言編程，那么 Keil 幾乎就是你的不二之選（目前在國內(nèi)你只能買到該軟件、而你買的仿真機也很可能只支持該軟件），即使不使用 C 語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。 1. 系統(tǒng)概述 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開 發(fā)調(diào)試工具，全 Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到 Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。下面詳細介紹 Keil C51 開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用 [28]。 2. Keil C51 單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) C51工具包的整體結(jié)構(gòu)， uVision 與 Ishell 分別是 C51 for Windows 和 for Dos的集成開發(fā)環(huán)境 (IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā) 流程。 第 17 頁 共 72 頁 開發(fā)人員可用 IDE 本身或其它 編輯器 編輯 C或匯編源文件。然后分別由 C51 及 C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件 (.OBJ)。目標(biāo)文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng) L51 連接定位生成絕對目標(biāo)文件 (.ABS)。 ABS 文件由 OH51 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 Hex 文件，以供調(diào)試器 dScope51 或 tScope51 使用進行 源代碼 級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標(biāo)板進行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如 EPROM 中 [29]。 本系統(tǒng)的單片機程序利用 Keil uVision 進行程序設(shè)計， 如圖 。 圖 keil下程序設(shè)計 以下介紹整個系統(tǒng)的程序流程，具體程序參見附錄 A。 主程序 流程 第 18 頁 共 72 頁 圖 主程序流程圖 如 所示 圖所示為 單片機的主程序流程圖 ，用以 實現(xiàn)四個 8x8 點陣構(gòu)成 的8x32 點陣顯示 模塊 的 動態(tài)掃描 控制 。 每個文字占一個 8x8 點陣，由此可以同時顯示四個文字。但是利用文字的移動，可以實現(xiàn)顯示超過四個文字的動態(tài)掃描文字顯示系統(tǒng) [30]。 在本系統(tǒng)中，在 AT89S52 單片機中為顯示文字開辟了 6x8Byte 的 顯示 RAM。如表 為顯示位置與顯示 RAM 的關(guān)系 。 在顯示 RAM初始化 的過程中 ， 顯示 RAM中共 保存了需要顯示的 6個文字掃描代碼 ,其中 ： ? Ram[0][0]~ Ram[0][7]為第一塊 8x8LED 點陣顯示的列掃描代碼 ； ? Ram[1][0]~ Ram[1][7]為第 二塊 8x8LED 點陣顯示的列掃描代碼； ? Ram[2][0]~ Ram[2][7]為第三塊 8x8LED 點陣顯示的列掃描代碼； ? Ram[3][0]~ Ram[3][7]為第四塊 8x8LED 點陣顯示的列掃描代碼； ? Ram[4][0]~ Ram[4][7]為第五塊 8x8LED 點陣顯示的列掃描代碼； ? Ram[5][0]~ Ram[5][7]為第六塊 8x8LED 點陣顯示的列掃描代碼； 雖然有 6 塊 8x8LED 點陣顯示代碼，但是只有 Ram[0][]、 Ram[1][]、 Ram[2][] 、開始 變 量定義 端口初始化 Count=N？ No Yes RAM數(shù)據(jù)移位 顯示 RAM初始化 顯示子程序 Count=0 Count++ 第 19 頁 共 72 頁 Ram[3][]能夠被顯示， 其余的通 過 Ram 數(shù)據(jù)的移位來達到顯示效果。例如：在本系統(tǒng)中通過 Ram 數(shù)據(jù)的整體左移來顯示所有的數(shù)據(jù)。 在圖 主程序流程圖 中顯示子程序用以實現(xiàn) Ram[0][]、 Ram[1][]、 Ram[2][]、 Ram[3][]數(shù)據(jù)的顯示， Ram 數(shù)據(jù)移位過程用以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的整體移位。 表 顯示 RAM示意 Ram[0][0] Ram[1][0] Ram[2][0] Ram[3][0] Ram[4][0] Ram[5][0] Ram[0][1] Ram[1][1] Ram[2][1] Ram[3][1] Ram[4][1] Ram[5][1] Ram[0][2] Ram[1][2] Ram[2][2] Ram[3][2] Ram[4][2] Ram[5][2] Ram[0][3] Ram[1][3] Ram[2][3] Ram[3][3] Ram[4][3] Ram[5][3] Ram[0][4] Ram[1][4] Ram[2][4] Ram[3][4] Ram[4][4] Ram[5][4] Ram[0][5] Ram[1][5] Ram[2][5] Ram[3][5] Ram[4][5] Ram[5][5] Ram[0][6] Ram[1][6] Ram[2][6] Ram[3][6] Ram[4][6] Ram[5][6] Ram[0][7] Ram[1][7] Ram[2][7] Ram[3][7] Ram[4][7] Ram[5][7] 顯示區(qū) 非顯示區(qū) 第 20 頁 共 72 頁 端口初始化 程序 設(shè)計 圖 端口初始化流程圖 圖 AT89S52 的端口初始化流程圖，其中行選端口（ P1）初始化使所有的行選無效。 74HC595 初始化 使 74HC595 的 數(shù)據(jù)端口位高電平， 時鐘端口位低電平無效，輸出使能為無效，復(fù)位無效。 顯示 RAM 初始化子程序 設(shè)計 圖 顯 示 RAM初始化 開始 結(jié)束 變量定義 行 j=0 j8? Ram[0][]=中 [] Ram[1][]=北 [] Ram[2][]=N[] Ram[3][]=U[] Ram[4][]=C[] Ram[5][]=0 Y N 開始 行選端口初始化 74HC595初始化 結(jié)束 第 21 頁 共 72 頁 圖 RAM 的初始化過程 ，首先進行變量定義，然后 進入循環(huán)初始化的過程。 j代表行，總共 8行數(shù)據(jù)，每行有 6x8Byte 的數(shù)據(jù)。在默認(rèn)的時候系統(tǒng)要實現(xiàn)在 LED 點陣顯示屏上顯示“中北 NUC ”，所以在這里把“中北 NUC ”代碼存入顯示 RAM 中。 顯示子程序 設(shè)計 圖 LED 點陣的顯示子程序，首先進行變量定義，然后 進入 循環(huán) 掃描行列代碼 過程。 j代表行，總共 8行數(shù)據(jù)， 從第 0行開始到第 7行。 i 代表列，總共顯示 4 個 顯示 列塊，每個 列 塊 1 個字節(jié)的數(shù)據(jù)（即 8 個點） 。 由于列代碼為串行輸出給 74HC595，所以在列代碼掃描循環(huán)中，需要使用小循環(huán)進行列代碼的移位輸出。列代碼數(shù)據(jù)輸出結(jié)束后使 74HC595 輸出三態(tài)，然后鎖存列代碼數(shù)據(jù)，接著輸出行代碼數(shù)據(jù)，最后打開 74HC595，這樣就能在顯示上一個數(shù)據(jù)的同時變化行列代碼數(shù)據(jù)，提高了掃描程序的效率。 第 22 頁 共 72 頁 圖 顯示 RAM初始化 子程序 結(jié)束 行