【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 稱為動(dòng)態(tài)掃描的顯示方法。動(dòng)態(tài)掃描的意思簡(jiǎn)單地說(shuō)就是逐行輪流點(diǎn)亮，這樣掃描驅(qū)動(dòng)電路就可以實(shí)現(xiàn)多行 (比如 16 行 )的同名列共用一 套列驅(qū)動(dòng)器。具體就 16*16 的點(diǎn)陣來(lái)說(shuō)，把所有同 一 行的發(fā)光管的陽(yáng)極連在一起，把所有同一列的發(fā)光管的陰極連在一起，先送出對(duì)應(yīng)第 1 行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第 l 行使其 點(diǎn) 亮一定的時(shí)間，然后熄滅；再送出第 2 行的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第 2 行使其 點(diǎn) 亮相同的時(shí)間，然后熄滅 ； 第 16 行之后，又重新燃亮第 1 行， 反復(fù) 輪回。當(dāng)這樣輪回的速度足夠快 (每秒 24 次以上 )，由于人眼的視覺(jué)暫留現(xiàn)象，就能看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形了。 采用掃描方式進(jìn)行顯示時(shí)，每行有一個(gè)行驅(qū)動(dòng)器，各行的同名列共用一個(gè)列驅(qū)動(dòng)器。顯示數(shù)據(jù)通常存儲(chǔ)在單片機(jī)的存儲(chǔ)器 中，按 8 位一個(gè)字節(jié)的形式順序排放。顯示時(shí)要把一行中各列的數(shù)據(jù)都傳送到相應(yīng)的列驅(qū)動(dòng)器上去，這就存在一個(gè)顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?wèn)題。從控制電路到列驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并行方式或串行方式。顯然，采用并行方式時(shí)，從控制電路到列驅(qū)動(dòng)器的線路數(shù)量大，相應(yīng)的硬件數(shù)目多。當(dāng)列數(shù)很多時(shí)，并行傳輸?shù)姆桨甘遣豢扇〉摹? 采用串行傳輸?shù)姆椒?，控制電路可以只用一根信?hào)線，將列數(shù)據(jù)一位一位傳往列驅(qū)動(dòng)器，在硬件方面無(wú)疑是十分經(jīng)濟(jì)的。但是，串行傳輸過(guò)程較長(zhǎng)，數(shù)據(jù)按順序一位一位地輸出給列驅(qū)動(dòng)器，只有當(dāng)一行的各列數(shù)據(jù)都已傳輸?shù)轿恢?，這一行的各列才 能并行地進(jìn)行顯示。這樣，對(duì)于一行的顯示過(guò)程就可以分解成列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 (傳輸 )和列數(shù)據(jù)顯示兩個(gè)部分。對(duì)于串行傳輸方式來(lái)說(shuō)，列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時(shí)間可能相當(dāng)長(zhǎng) 。 在行掃描周河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 12 期確定的情況下，留給行顯示的時(shí)間就太少了，以致影響到 LED 的亮度。 解決串行傳輸中列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和列數(shù)據(jù)顯示的時(shí)間矛盾問(wèn)題，可以采用重疊處理的方法。即在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時(shí)，傳送下一行的列數(shù)據(jù)。為了達(dá)到重疊處理的目的，列數(shù)據(jù)的顯示就需要具有鎖存功能。對(duì)于列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備來(lái)說(shuō)，它應(yīng)能實(shí)現(xiàn)串人并出的移位功能；對(duì)于列數(shù)據(jù)顯示來(lái)說(shuō)，應(yīng)具有并行鎖存的功能。這樣，本行已準(zhǔn)備好的 數(shù)據(jù)打入并行鎖存器進(jìn)行顯示時(shí)，串并移位寄存器就可以準(zhǔn)備下一行的列數(shù)據(jù)，而不會(huì)影響本行的顯示。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 13 3 硬件設(shè)計(jì) 上一章中已經(jīng)論證過(guò)不同的設(shè)計(jì)方案，針對(duì)本設(shè)計(jì)而言，第三種設(shè)計(jì)方案顯然是比較合理的，因此本章就對(duì)第三種方案進(jìn)行硬件的設(shè)計(jì)，本章設(shè)計(jì)包括單片機(jī)設(shè)計(jì)、顯示驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)、 ISP 下載線接口設(shè)計(jì)等。 硬件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用 AT89S52 單片機(jī)為核心控制器件，用四塊 8*8 點(diǎn)陣相連組成 16*16 點(diǎn)陣屏，作為顯示部分。用 74HC595 作為行驅(qū)動(dòng)控制，控制點(diǎn)陣屏的 行控制信號(hào)，有十六根數(shù)據(jù)線接在點(diǎn)陣屏的十六個(gè)行控制信號(hào)端上，用 74LS154 作為列驅(qū)動(dòng)控制，控制點(diǎn)陣屏的列控制信號(hào)，同樣有十六根數(shù)據(jù)線接在點(diǎn)陣屏的十六個(gè)列控制信號(hào)端。系統(tǒng)方框圖如圖 所示。 圖 系統(tǒng)方框圖 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) AT89S52 單片機(jī) AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。使用 Atmel 公司高密度非 易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容 。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于 單 片 機(jī) 列驅(qū)動(dòng) 行驅(qū)動(dòng) 點(diǎn)陣模塊 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 14 常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng) 可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位I/O 口線，看門(mén)狗 定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下 ，CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 8 位微控制器 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash AT89S52。外部引腳如圖 所示。 圖 AT89S52 引腳圖 P0 口： P0 口是一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P0端口寫(xiě) “1” 時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。 當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash 編程時(shí)， P0口也 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 15 用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。 P1 口： P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P1 端口寫(xiě) “1” 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 此外， 和 分別作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸 入（ ）。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口接收低 8位地址字節(jié)。引腳號(hào)第二功能 T2（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） P2 口： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P2 端口寫(xiě) “1” 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入 使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P3 口： P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p3 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P3 端口寫(xiě) “1” 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，端口引腳第二功能 ： RXD(串行輸入口 )； TXD(串行輸出口 )； INTO(外中斷 0)； INT1(外中斷 1)； TO(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0) ； T1(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1)； WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通 )； RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 )此外， P3 口還接收一些用于 FLASH 閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 RST—— 復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 16 上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG—— 當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè) ALE脈沖。 對(duì) FLASH 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。 PSEN—— 程序儲(chǔ)存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89C52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期 間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次 PSEN 信號(hào)。 EA/VPP—— 外部訪問(wèn)允許，欲使 CPU僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器， EA 端必須保持低電平（接地）。 如 EA端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 為確保 單片機(jī) 系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般 單片機(jī) 正常工作 所 需要 的供電電 壓 為 +5V，由于 單片機(jī) 電路是時(shí)序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，因此在電源上電時(shí)，只有當(dāng) VCC 在特定的工作電壓范圍內(nèi) 以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，復(fù) 位信號(hào)才被撤除， 單片機(jī) 開(kāi)始正常工作。 目前為止， 單片機(jī) 復(fù)位電路主要有四種類(lèi)型：（ 1）微分型復(fù)位電路；（ 2）積分型復(fù)位電路；（ 3）比較器型復(fù)位電路；（ 4）看門(mén)狗型復(fù)位電路。 復(fù)位電路工作原理如 圖 所示， VCC 上電時(shí)， C充電，在 10k電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位；幾個(gè)毫秒后， C 充滿， 10k電阻上電流降為 零 ，電壓也為 零 ，使得單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。工作期間，按下 S、 C放電。 S松手， C又充電，在 10k電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位。幾個(gè)河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 17 毫秒后，單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。 圖 復(fù)位電路 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 內(nèi)部時(shí)鐘，是用芯片內(nèi)部振蕩電路，精度不高，溫飄也較大，不需要外部振蕩器件。 外部時(shí)鐘，分 RC 振蕩和石英晶振， RC 精度不高，成本低，石英晶振，精度高，穩(wěn)定性好，根據(jù)使用場(chǎng)合選擇，適合的時(shí)鐘方式 AT89S52 內(nèi)部有一個(gè) 用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1 和 XTAL2 分別是反相放大器的輸入端和輸出端，由這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體或搪瓷 諧振器一起構(gòu)成了一個(gè)自激振蕩器，這種方式形成的時(shí)鐘信號(hào)稱為內(nèi)部時(shí)鐘方式。利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在 XTAL1 和 XTAL2 兩端跨接晶體（或陶瓷）振蕩器和兩個(gè)電容就構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。晶體振蕩頻率可在 ～ 12MHz 之間選擇。電容值無(wú)嚴(yán)格要求，但其取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度稍有影響， C C2 可在 20pF～ 100pF 之間取值。一般當(dāng)外接晶體時(shí)，電容選為 30pF。 本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘電路，電路圖如圖 所 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 18 示。 圖 時(shí)鐘電路 ISP 連 接線接口設(shè)計(jì) 一種無(wú)需將存儲(chǔ)芯片（如 EPROM）從嵌入式設(shè)備上取出就能對(duì)其進(jìn)