【導讀】單片機在現(xiàn)代生活中已廣泛應用，在生活中占很重要的地位。強,涉及到各個電子應用領域。它的工作過程為數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理和顯示，終端。具體包括控制、顯示、A/D轉(zhuǎn)換器、電平轉(zhuǎn)換接口、個人計算機等。中用ADC0809進行8路數(shù)據(jù)的采樣，利用MCS-51單片機的串行口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。顯示部分由8155、75452、7407和LED數(shù)碼顯示器構(gòu)成。

　　

【正文】 行驅(qū)動電路 單片機 P1 口低 4位輸出的行號經(jīng) 4/16 線譯碼器 74 LS154譯碼后生成 16條行選通信號線，再經(jīng)過驅(qū)動器驅(qū)動 對應的行線。一條行線上要帶動 16 列 4 的LED 進行顯示，按每一 LED器件 5mA 電流計算， 64個 LED 同時發(fā)光時，需要 320mA的電流，選用三極管 8550 作為驅(qū)動管可滿足要求。 20 列驅(qū)動電路 列驅(qū)動電路有集成電路 74LS595 構(gòu)成。它具有一個 8位串入并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立的，可以實現(xiàn)在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時，傳送下一列的列數(shù)據(jù)，即達到重疊處理的目的。 圖 21 圖 74LS595的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 74LS595 的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 。它的輸入側(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 是移位寄存器的移位時鐘脈沖，在其上升沿發(fā)生移位，并將ER的下一個數(shù)據(jù)輸入最低位。移位后的各位信號出現(xiàn)在各移位寄存器的輸出端，也就是輸出鎖存器的輸入端。 RCLK 是輸入鎖存器的輸入信號，其上升沿將移位寄存器的輸出信號輸入鎖存器。引腳 E是輸出三態(tài)門的開放信號，只有當其位低時鎖存器的輸出才開放；否則為高阻態(tài)。 SRCLR 信號是移位寄存器的清 0輸入端，當其 為低時移位寄存器的輸出全部為 0。由于 SRCLK 和 RCLK 兩個信號是互相獨立的，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 O7受輸出鎖存器輸入控制，所以還從輸出鎖存器前引出了 Q7，作為與移位寄存器完全同步的級聯(lián)輸出。 系統(tǒng)程序的設計 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，使屏幕按設計的要求顯示。 根據(jù)軟件分層次設計的原理，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)應用程序。顯示驅(qū)動程序負責向屏體送顯示數(shù)據(jù)，并負責產(chǎn)生行掃描信 號和其他控制信號，配合完成 LED顯示屏的掃 22 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)應用程序完成系統(tǒng)環(huán)境設置（初始化）、顯示效果處理等工作，由主程序來實現(xiàn)。 從有利于實現(xiàn)較復雜的算法（顯示效果處理）和有利于程序結(jié)構(gòu)化考慮，顯示屏程序適宜采用 C語言編寫。 顯示驅(qū)動程序 顯示驅(qū)動程序在進入中斷后首先要對定時器 T0 重新賦初值，以保證顯示屏刷新率的穩(wěn)定。 16 行掃描格式的顯示屏刷新率的計算公式如下： 刷新率 =1/16 T0 溢出率 =1/16 fosc/ /12(65536t0) 其中： fosc/為晶振頻率； t0 為定時器 T0初植（（工作在 16位定時器模式） 其次，顯示驅(qū)動程序查詢當前點亮的行號，從顯示緩存區(qū)內(nèi)讀取下一行的顯示數(shù)據(jù)，并通過串口發(fā)給移位寄存器。 為消除在切換行顯示數(shù)據(jù)時產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象，驅(qū)動程序先要關閉顯示屏，即消隱，等顯示數(shù)據(jù)輸入輸出鎖存器并鎖存后，再輸出新的行號，重新打開顯示。 圖 所示為顯示驅(qū)動程序（顯示屏掃描函數(shù)）流程圖。 系統(tǒng)主程序 系統(tǒng)主程序開始后，首先對系統(tǒng)環(huán)境初始化，包括設置串口、定時器、中斷和端口。然后以“卷簾出”效果顯示文字或圖案，停留幾秒鐘，接 著向上滾動顯示文字或圖形，停留幾秒后，再左移顯示文字或圖形、右移顯示等。最后以“卷簾入”效果隱去文字。 顯示效果可以根據(jù)需要進行設置，系統(tǒng)程序會不斷地循環(huán)執(zhí)行顯示效果。 圖 23 調(diào)試及性能分析 LED 顯示屏硬件電路只要器件質(zhì)量可靠，引腳焊接正確，一般無須調(diào)試即可正常工作。軟件部分需要調(diào)試的主要有顯示屏刷新頻率及顯示效果兩部分。顯示屏刷新率有定時器 To 的溢出率和單片機的晶振頻率決定，表 給出了實驗調(diào)試時采用的頻率及其對應的定時器 To 初值 (如表 )。 刷新率 /Hz 25 50 75 85 100 120 To初值 0xec78 0xf63c 0xf830 0xf97e 0xfa42 0xfble 0xfbee 表 To初值關系表（ 24MHz晶振時） 從理論上來說， 24Hz 以上的刷新率就能看到連續(xù)穩(wěn)定的顯示，刷新率越高，顯示越穩(wěn)定，但顯示驅(qū)動程序占用的 CPU時間也越多。實驗證明，在目測條件下，刷新率在 40Hz 以下的畫面看起來閃爍較嚴重；刷新率在 50Hz 以上的已基本覺察不出畫面閃爍；刷新率達到 85Hz 以上時，即使再增加刷新率，畫面閃爍也沒 有明顯改善。 顯示效果處理程序的內(nèi)容及方法非常廣泛，其調(diào)試過程在此不作具體討論，讀者可對照源程序自行分析。 該方案設計的 4個 16 16點陣 LED 圖文顯示屏，電路簡單，成本較低，且可方便地擴展成多字的顯示屏。顯示屏各點亮度均勻、充足，顯示圖形或文字穩(wěn)定、清晰，可用靜止、 移入移出等多種顯示方式顯示圖形或文字。 24 第 五 章 單片機的 LED 實例應用 LED 的基本概念 LED 即發(fā)光二極管，英文全稱為 LightEmittingDiode。這種全固體冷光源技術有三大顯著優(yōu)點都非常適合 應用于液晶顯示器當中。工作電壓低、耗電量少，一般來說 LED 的工作電壓是 ，工作電流是 ，電能消耗不超過；二是高亮度、低熱量、性能穩(wěn)定、壽命長一般為 10 萬到 1000 萬小時；三是重量輕，體積小、抗沖擊、耐振動性強、成本低。而發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)主要由 PN 結(jié)芯片、電極和光學系統(tǒng)組成。 LED 的心臟是一個半導體的晶片，它有一個特性是由 PN 結(jié)芯片的材料來決定發(fā)光的顏色。因為不同材料的 LED 會發(fā)出不同色彩的光線，并且在各種色彩上都包含足夠的能量，所以組合不同的 LED 可以形成獨特的光源，可 以用做照明、廣告燈飾、大幅面顯示屏，這些優(yōu)秀的性能也成為液晶顯示器的一種理想背光源。 LED 應用可分為兩大類：一是 LED 單管應用，包括背光源 LED，紅外線 LED等；另外就是 LED 顯示屏 LED 顯示程序 總結(jié) 我所做的是 基于 單片機 LED 液晶顯示屏的設計 ，從知道題目我就開始準備?，F(xiàn)在 畢業(yè)設計完成了，達到了預期的目的。一開始拿到這個題目的時候，真不知道從哪下手，在老師的指導下，自己找資料、看書，總算完成了。通過這次的畢業(yè)設計，使我對單片機有了更深的認識，從理論和實踐上都得到了很大的提高，所以這次任務的 完成是我學到了很多東西。首先，豐富了自己的知識面，學到了以前沒能學通的東西，具體了解了怎樣去完成一個電路的設計：從流程圖、電路圖、檢查電路板、論文寫作的一整套東西。從畢業(yè)設計中，學到了單片機 8051的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作原理，鞏固了匯編語言的使用能力，提高了自己動手的能力，學到了很多經(jīng)驗，并且提高了自己分析問題的能力和創(chuàng)新能力，得到了理論聯(lián)系實際的機會，做出了成果。使自己在硬件設計方面樹立了信心，為以后從事這方面的工作打好了基礎，這也是這次畢業(yè)設計的最大收獲。 縱觀我們現(xiàn)在生活的各個領域，從導彈的導航裝置，到飛 機上各種儀表的控 25 制，從計算機的網(wǎng)絡通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù) 處理，以及我們生活中廣泛使用的各種智能 IC 卡、電子寵物等，這些都離不開單片機。以前沒有單片機時，這些東西也能做，但是只能使用復雜的模擬電路，然而這樣做出來的產(chǎn)品不僅體積大，而且成本高，并且由于長期使用，元器件不斷老化，控制的精度自然也會達不到標準。在單片機產(chǎn)生后，我們就將控制這些東西變?yōu)橹悄芑耍覀冎恍枰趩纹瑱C外圍接一點簡單的接口電路，核心部分只是由人為的寫入程序來完成。這樣產(chǎn)品的體積變小了，成 本也降低了，長期使用也不 會擔心精度達不到了。所以，它的魔力不僅是在現(xiàn)在，在將來將會有更多的人來接受它、使用它。據(jù)統(tǒng)計，我國的單片機年容量已達 3億片，且每年以大約 20%的速度增長，但相對于世界市場我國的占有率還不到 1%。特別是沿海地區(qū)的玩 具廠等生產(chǎn)產(chǎn)品多數(shù)用到單片機，并不斷地輻射向內(nèi)地。所以，學習單片機在我國是有著廣闊前景的。 致 謝 本論文是在我的導師徐榮麗老師的親切關懷和悉心指導下完成的。她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，徐老師都始終給予我細心的 指導和不懈的支持。在此謹向徐老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 在此，我還要感謝在一起愉快的度過三年大學生活的同學們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。特別感謝我的舍友們，她們對本課題做了不少工作，給予我不少的幫助。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意，謝謝你們 ! 最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，他們?yōu)槲倚燎趧谧饕惠呑?，就因為有了他們不思勞苦，和殷?的教導才鍛煉出一個意志堅定，勤儉節(jié)約，知恩圖報的我。我將以實際行動來報答他們，不會辜負他們對我的期望。 26 參考文獻 [1]呂能元等主編 .MCS51單片機 微型計算機原理、接口技術、應用實例 .北京：科學出版社， 1993.（參考書） [2]唐俊杰等編著 .微型計算機原理及應用 .北京 :高等教育出版社 ,1993.(參考書 )(高職高專教材 ) [3]高海生，楊文煥． 單片機 應用技術大全．成都：西南交通大學出版社， 1996 [4]徐愛鈞．智能化測量控制儀表原理與設計．北京： 北京航空航天大學出版社 ，1999 [5]鄒振春主編 .MCS51 系列 單片機 原 理與運用。北京 航空航天大學出版社， [8]李朝青編 .單片機 學習輔導測驗及解管講義 .原 理及接口技術 .北京 :機械工業(yè)出版社 ,2020.(參考書 ) [6]余永權編 .ATMEL89 系列 單片機 應用技術 .北京航空航天大學出版社 , [7]夏繼強、沈德金編 .實驗與實踐教程 (二 ).北京京航空航天大學出版社， [9]朱寶華編 .單片機原理及接口技術實驗 .清華大學出版社 /北方交通大學出版社， [10]孫涵芳等 .單片機原理及應用：北 京航空航天出版社。 [11].周明德 .微型計算機硬件軟件及應用．北京：清華大學出版社， 1990 27