【導(dǎo)讀】LED顯示屏是全球迅速發(fā)展起來的新型信息顯示媒體。本文通過對LED顯示。本文對點(diǎn)陣LED的硬件設(shè)計(jì)做了分析對比，采用動(dòng)態(tài)掃描法串行。輸出數(shù)據(jù)的方案對LED顯示屏進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，AT89C52作為整個(gè)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，通過列驅(qū)動(dòng)和行驅(qū)動(dòng)使LED顯示屏能夠滾動(dòng)顯示漢字英文以及圖片等信息。

　　

【正文】 可以采用重疊處理的方法來解決。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。見過上面分析，可以歸納出列驅(qū)動(dòng)器電路應(yīng)具備的主要功能對于列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備來說，應(yīng)能實(shí)現(xiàn)串入并出的移位功能；對于列數(shù)據(jù)顯示來說，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)影響本行的顯示時(shí)間 [1]。 方案一所謂的靜態(tài)掃描就是對 LED電子顯示屏中的每一象素點(diǎn)都通過硬件單獨(dú)控制，整個(gè) LED 顯示屏所有的 LED 的同時(shí)顯示。此方式最大優(yōu)點(diǎn)是程序設(shè)計(jì)簡單，且畫面無閃爍。但這種設(shè)計(jì)存在致命的缺點(diǎn)：電路復(fù)雜，硬件利用率低，成本巨大。所以此方式一般不被采用。 方案二和方案三同樣采用動(dòng)態(tài)掃描實(shí)現(xiàn)顯示過程。所謂的動(dòng)態(tài)掃描法是利用人眼的視覺暫留特點(diǎn)而實(shí)現(xiàn)的一種顯示方法，即當(dāng)刷新速率足夠高時(shí)，人眼就察覺不出顯示屏畫面更迭的閃爍。若要顯示一幀畫面，先送出第一行的數(shù)據(jù)，然后選通并點(diǎn)亮第一行，延時(shí)；此后送出第二行的數(shù)據(jù)，同樣選通、點(diǎn)亮并延時(shí)；依次將所有行掃描完，即給出了一幀的畫面。但方案二的缺點(diǎn)也是明顯的，比較而言，方案二的譯碼電路比較復(fù)雜，相對硬件開銷大一些；方案三電路構(gòu)成簡單，譯碼電路簡潔。 所以本設(shè)計(jì)所采用的就是第 3種方案，采用動(dòng)態(tài)掃描法串行輸出數(shù)據(jù)。 本文所用的 LED 點(diǎn)陣，具有響應(yīng)速度快，顯示字符多的優(yōu)點(diǎn)，可是如果用數(shù)碼管來顯示字符的話，它的響應(yīng)速度很慢，一次只能顯示一個(gè)或幾個(gè)字符，對硬件的要求也比較 苛刻，因此在使用的時(shí)候，我們采用 LED 點(diǎn)陣來作為本設(shè)計(jì)的顯示器件。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 硬件模塊設(shè)計(jì) 22 主要元件介紹 單片機(jī) AT89C52 E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16IN T 012IN T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10G N D20V C C40A T 8 9C 5 2 圖 8 AT89C52 引腳圖 性能說明 178。 與 MCS51 兼容 178。 8K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10年 178。 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 178。 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 178。 256*8 位內(nèi)部 RAM 178。32 可編程 I/O 線 178。 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 178。 一個(gè)數(shù)據(jù)指針 DPTR 178。 8 個(gè)中斷源 178。 可編程 全雙工 串行通道 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 硬件模塊設(shè)計(jì) 23 178。 低功耗的閑置和掉電 模式 178。 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 管腳說明 ● VCC：供電電壓。 GND：接地。 ● P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng)P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0輸出原碼，此時(shí) P0外部必須被拉高。 ● 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口緩沖器能接收輸出 4TTL 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。 ● P2 口： P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2口被寫 “1” 時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址 “1” 時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 ● P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 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（ ILL）這是由于上拉的緣故。 ● P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下 所示： 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)器周期的高電平東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 硬件模塊設(shè)計(jì) 24 時(shí)間 。 ● ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率 為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí) ， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外 ， 該引腳被略微拉高 。 如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效 。 ● /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 ● /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電 平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)/EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 ● 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 [1]。 4 線 — 16 線 譯碼器 74LS154 74LS154 為 4 線 16 線譯碼器，其主要電特性的典型值如下： 表 2. 74LS154 的主要電特性的典型值表： TPD Pd ABCDoutput G G2output 23ns 19ns 170mW 當(dāng)選通端（ G G2）為低電平時(shí)，可將輸入端（ ABCD）的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對應(yīng)的輸出端，以低電平譯出。 若將 G G2中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端，由 ABCD 對輸出尋址， 74LS154 還可作為 1線 16 線數(shù)據(jù)分配器。其管腳圖如下： 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 硬件模塊設(shè)計(jì) 25 圖 引出端符號(hào)： A、 B、 C、 D 譯碼 輸入端（低電平有效） G G2 選通端（低電平有效） 015 輸出端 （低電平有效） 真值表如下表： 表 3. 74LS154 真值表 說明： H高電平 L低電平 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 硬件模塊設(shè)計(jì) 26 X任意 極限值 ： 電源電壓 ———————————————————— +5V 輸入電壓 ———————————————————— 工作環(huán)境溫度 54154————————————————— 55~125℃ 74154——————————————————— 0~70℃ 貯存溫度 ——————————————————— 65~150℃ 74LS154 邏輯圖： 圖 10 74LS154邏輯圖 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 硬件模塊設(shè)計(jì) 27 推薦工作條件： 表 4. 推薦工作條件表 CT54154/CT74154 單位 最小 額定 最大 電源電壓 Vcc 54 5 V 74 5 輸入高電平電壓 VIH 2 V 輸入低電平電壓 VIL V 輸出高電平電流 ICH 805 μ A 輸出低電平電流 ICL 16 mA 靜態(tài)特性如下表（ TA為工作環(huán)境溫度范圍） 表 5. 靜態(tài)特性表 參數(shù) 測試條件 [1] 154 單位 最小 最 大 VIK 輸入鉗位電壓 Vcc最小 IIK=12mA V VOK輸出高電平電壓 Vcc=最小 ,VIH=2V,VIL=, IOH=800μ A V VOL輸出低電平電壓 Vcc=最小 ,VIH=2V,VIL=， IOL=16mA V II最大輸入電壓時(shí)輸入電壓 Vcc=最大， VI= 1 mA IIH輸入高電平電流 Vcc=最大 ,VIH= 40 μ A VIH輸入低電平電流 Vcc=最大， VIL= mA Ios輸出短路電流 Vcc=最大 54 20 55 mA 74 18 57 Icc電源電流 Vcc=最大時(shí)鐘 所有輸入開路 54 49 mA 74 56 [1]：測試條件中的“最大”和“最小”用推薦工作條件中的相應(yīng)值。 動(dòng)態(tài)特性如下表： 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 硬件模塊設(shè)計(jì) 28 表 6. 動(dòng)態(tài)特性表 參數(shù) [2] 測試條件 154 單位 最大 tPLH ABCD輸出 Vcc=5V CL=15Pf RL=400Ω 36 ns tPHL 33 tPLH G G2輸出 30 ns tPHL 27 [2]:tPHL輸出由低到高電平傳輸延遲時(shí)間 tPHL輸出由高到低電平傳輸延遲時(shí)間 74LS154 封裝圖 圖 11 74LS154封裝 大功率 2SC8050NPN 三極管 2SC8050NPN三極管是一種大功率管，它的參數(shù)如下： 功率耗散 ： PCM : 1 W （ Tamb=25℃） 集電極電流 ： ICM: A 基本電壓： V(BR)CBO : 40 V 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 硬件模塊設(shè)計(jì) 29 工作和儲(chǔ)存溫度限制： TJ， Tstg: 55℃ to +150℃ 電器特性如下表： 表 7. 電器特 性表 參數(shù) 符號(hào) 測試條件 最小 模式 最大 單位 集電極 基極擊穿電壓 V(BR)CBO Ic= 100 μ A ， IE=0 40 V 集電極 基極發(fā)射 電壓 V(BR)CEO IC= mA , IB=0 25 V 發(fā)射基本擊穿電壓 V(BR)EBO IE= 100 μ A， IC=0 5 V 基 極截止電流 ICBO VCB= 40 V , IE=0 μ A 集極截止電流 ICEO VCE= 20 V , IB=0 μ A 射極截止電流 IEBO VEB= 5 V , IC=0 μ A 直流增益 hFE（ 1） VCE= 1 V , IC= 100 mA 85