【正文】 // 串行數(shù)據(jù)輸入 sbit CLK = P1^1。 D3～ D0 可從 0000～ 1111，對應(yīng)電流占空比從 1／ 32 到 31／ 32，共 16 級， D3～ D0 的值越大， LED 顯示越亮。 掃描位數(shù)寄存器：地址 OBH，它的低 3位 D2～ D0指定要掃描的位數(shù)，支持 0～7共 8數(shù)位獨(dú)立掃描顯示。在編寫軟件時需 要對這些寄存器操作，因此需要正確的尋址。測試時，以 31/32 或 15/16 的占空比掃描全部數(shù)位斷，使得所有顯示器的所有段以最大亮度點(diǎn)亮 [19]。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 表 33 數(shù)據(jù)和控制寄存器地址定義對照表 寄存器 地址 16 進(jìn)制 D15—— D12 D11 D10 D9 D8 NoOp 0 0 0 0 OX0 Digit 0 0 0 0 1 OX1 Digit 1 0 0 1 0 Ox2 Digit 2 0 0 1 1 OX3 Digit 3 0 1 0 0 OX4 Digit 4 0 1 0 1 OX5 Digit 5 0 1 1 0 OX6 Digit 6 0 1 1 1 OX7 Digit 7 1 0 0 0 OX8 譯碼方式 1 0 0 1 OX9 亮度控制 1 0 1 0 OXA 掃描范圍 1 0 1 1 OXB 停機(jī)方式 1 1 0 0 OXC 顯示測試 1 1 0 1 OXD （ 4） 掃描位數(shù) 寄存器：設(shè)置顯示數(shù)據(jù)位的個數(shù)。 （ 2） 譯碼方式寄存器：用于設(shè)置每個數(shù)位工作于 BCD 譯碼方式或是非譯碼方式。 8個數(shù)位寄存器由一個片內(nèi) 8*8雙端 SRAM實(shí)現(xiàn) [17]。 MAX7219的 16位串行數(shù)據(jù)（ D15～ D0）的作用如表 32所示。表 33 中可為 16 進(jìn)制任意值，一般取為 0。在 DIN 端的數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭莆患拇嫫髟? 個時鐘周期之后出現(xiàn)在 DOUT 端。 圖 37 時序圖 對 MAX7219 來說，串行數(shù)據(jù)在 DIN 輸入 16 位數(shù)據(jù)包 ，無論 LOAD 端處于何種狀態(tài)，在時鐘的上升沿?cái)?shù)據(jù)均移入到內(nèi)部 16位移位寄存器 [15]。 MAX7219 的工作原理 MAX7219 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 35 所示 。當(dāng)一個段驅(qū)動關(guān)閉時， 7219 的此端呈低電平， 7221 呈現(xiàn)高阻抗。 13 CLK 時鐘序列輸入端。在時鐘上升沿時數(shù)據(jù)被載入內(nèi)部的16 位寄存器。 硬件 連接 由于 MAX7219 是在脈沖信號控制下工作的 [14]，抗干擾非常關(guān)鍵， 為了減少導(dǎo)線的寄生電感和電磁輻射的影響， MAX7219 應(yīng)盡量與顯示器件相靠近，以減少外部的干擾。 復(fù)位電路 簡單的說，單片機(jī)的復(fù)位和計(jì)算機(jī)的重起是一個概念。在 XTAL0 和 XATL1 兩個引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩電路就產(chǎn)生自激振蕩。 電路分析 本設(shè)計(jì)的電路有時鐘電路和復(fù)位電路。 8 個 7 段 LED 管（圖 33 中略去了 另外 6 個7 段數(shù)碼管）與 MAX7219 的接口信號是段驅(qū)動信號 a～ g、 dp 和位驅(qū) 動信號 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 COM0～ COM7。 由上一章內(nèi)容可知， LED 顯示驅(qū)動芯片選 MAXIM 公司的 MAX7219，由于本設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的是 8 位八位數(shù)碼管顯示，因此，選擇 8 個七段數(shù)碼管作為顯示輸出設(shè)備。 MCS— 51系列單片機(jī)具有體積小，功能強(qiáng)，性能價格比較高等特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制和智能化儀器，儀表等領(lǐng)域。其中，硬件設(shè)計(jì)部分尤為重要，因?yàn)樗钦麄€系統(tǒng)的實(shí)體構(gòu)成，同時又是軟件設(shè)計(jì)的平臺和實(shí)現(xiàn)前提，沒有硬件作支援，設(shè)計(jì)出的軟件是無法調(diào)試和獲得驗(yàn)證的。 （ 2） 外圍電路僅需一個電阻就可以設(shè)定峰值段電流，可用于亮度調(diào)節(jié)，同時也支持軟件方式調(diào)整顯示亮度。使用者還可選擇停機(jī)模式、數(shù)字亮度控制、從 1～ 8 選擇掃描位數(shù)和對所有本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 LED 顯示器的測試模式。片內(nèi)包括 BCD 譯碼器、多路掃描控制器、字和位驅(qū)動器和 8 8 靜態(tài) RAM。 目前市面上已有的 LED 顯示驅(qū)動芯片種類繁多，常用的專用數(shù)碼管顯示電路有 8279 和 MAX7219，前者因近年來停產(chǎn)而很少人使用；從性價比以及功能實(shí)用性的角度考慮，后者因使用方便靈活，連線簡單，不占用數(shù)據(jù)存儲空間，使用的人則越來越多。 該芯片功能強(qiáng)大、編程簡單、控制可靠，可廣 泛用于工 業(yè)控制本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 器等方面的數(shù)碼顯示驅(qū)動。 由于以上的顯示會增加單片機(jī)的工作量，對單片機(jī)自身的各項(xiàng)要求都會加大。要顯示新的數(shù)據(jù)時，單片機(jī)再發(fā)送新的字型碼。只要當(dāng)前顯示的數(shù)據(jù)沒有變化，就無須理睬數(shù)碼管顯示器。在一般較為簡單的系統(tǒng)中，為了降低成本，動態(tài)顯示的方案具有一定的實(shí)用性，也是目前單片機(jī)數(shù)碼管顯示中較為常用的一種顯示方法。動態(tài)掃描用分時的方法輪流 控制各個顯示器的COM 端，使各個顯示器輪流點(diǎn)亮。 LED 顯示器的顯示方式 單片機(jī)驅(qū)動 LED 數(shù)碼管有很多方法，按顯示方法可分為 動態(tài) 顯示和 靜 態(tài)顯示 。 7段數(shù)碼管可以顯示包括小數(shù)點(diǎn)的 0～ 9數(shù)字和部分的英文字母。設(shè)共陰極電平為 Ue，每字段上所加電平分別為 Ua、 Ub、 Uc、 Ud、 Ue、 Uf、 Uh。 7 段數(shù)碼管屬于 LED 發(fā)光器件的一種，一般由 8 個發(fā)光二極管組成，其中包括 7 個細(xì)長型的 LED 組成一個“ 8和 1 個小數(shù)點(diǎn)型的 LED，每個 LED 成為一個字段，分別為 a、 b、 c、 d、 e、f、 g、共 8 段，其中 （ Decimal Point）為小數(shù)點(diǎn)，如圖 21（ a） ,（ b）所示。 另外， LED 價格低廉，配置靈活，與單片機(jī)接口簡單； LCD 可進(jìn)行字符和圖形顯示，但成本高，與單片機(jī)接口也復(fù)雜。異步控制方式的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)相對簡單，且容易實(shí)現(xiàn)多個屏幕的集群控制。 異步控制則通過通訊接口 (一般是串口 )將顯示信息發(fā)送到顯示屏系統(tǒng)，并且存儲到其存儲器上。在此基礎(chǔ)之上， LED顯示屏的控制技術(shù)主要分同步控制和異步控制兩種類型。 LED 顯示屏的控制技術(shù) LED信息顯示屏系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)對顯示信息的接收、處理、存儲和顯示。 此外， LED 圖像顯示屏的控制還要考慮所顯示的圖像是靜止的還是運(yùn)動的。例如，按顯示顏色分為：單色 LED 顯示屏，雙色 LED 顯示屏和全彩色 (三基色 )LED 顯示屏；按顯示內(nèi)容分 為 LED 圖文顯示屏、 LED 圖像顯示屏等。 總之，在 LED元件研制方面，單色、多色 LED點(diǎn)陣模塊產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展得很成 熟。 b) 標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化 材料、技術(shù)的成熟及市場價格基本均衡后， LED顯示屏的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化將成為 LED顯示屏發(fā)展的一個趨勢。 LED控制器的設(shè)計(jì)趨于通用性。在這個時期，不論是在器件的性能還是控制器的設(shè)計(jì)上都取得了長足的進(jìn)步。近幾年，在全彩色 LED 顯示屏、256 級灰度控制技術(shù) 、級群控制技術(shù)等方面，國內(nèi)企業(yè)均擁有了居行業(yè)先進(jìn)技術(shù)水平的產(chǎn)品。 167。常用于各 類儀表、儀器、家用電器等的數(shù)字顯示 ,另外在大型商場、車站、碼頭、地鐵站以及各類辦事窗口等越來越多的場所需要用 LED 點(diǎn)陣顯示圖形和漢字。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一 個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個 “ 8” 可分為 1位、 2位、 4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。簡單地說， LCD 與 LED 是兩種不同的顯示技術(shù)， LCD 是由液態(tài)晶體組成的顯示屏，而 LED 則是由發(fā)光二極管組成的顯示屏。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 （ 3） LED 顯示屏應(yīng)用廣泛，金融證券、銀行利率、商業(yè)廣告、文化娛樂等方面，有巨大的社會效益和豐厚的經(jīng)濟(jì)效益。自 20世紀(jì) 80年代以來， LED 顯示屏憑借其自身優(yōu)勢己經(jīng)成長為平板顯示類設(shè)備的主流產(chǎn)品。在這樣的背景下， LED 顯示屏 作為大屏幕顯示設(shè)備家族中的重要一員也開始倍受關(guān)注 [6]。因此，單片機(jī)芯片選用ATMEL 公司的 51 單片機(jī) AT89C51，并且它在功能上滿足要求?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制、智能儀表、機(jī)電一體化產(chǎn)品、智能化接口、家用電器設(shè)備等領(lǐng)域，本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 對各個行業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品的更新?lián)Q代起著重要的推動作用。 近 年來單片機(jī)的發(fā)展非常快，縱觀單片機(jī)的現(xiàn)狀及歷史，其發(fā)展趨勢正朝著大容量高智能化、小容量低價格化、外圍電路內(nèi)裝化、多品種化以及 I/O接口功能的增強(qiáng)、功耗降低等方向發(fā)展。 LED 電子顯示屏系統(tǒng)，是集微電子、計(jì)算機(jī)、光電、信息處理技術(shù)一體的現(xiàn)代新技術(shù)。其中，本設(shè)計(jì) 的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 重要意義就是在實(shí)際應(yīng)用中便于對系統(tǒng)的調(diào)試。美國 MAXIM 公司生產(chǎn)的串行輸入 /輸出共陰極顯示驅(qū)動器系列芯片，以其功能強(qiáng)大，編程簡單，控制顯示可靠，可廣泛用于工業(yè)控制器等方面的數(shù)碼顯示驅(qū)動，比較成熟的應(yīng)用即為與單片機(jī)的結(jié)合 。 MAX7219 有多種封裝形式，如窄式 DIP 封裝。每片可控制顯示 8 個七段 LED 數(shù)碼管、條形圖或 64 個發(fā)光二極管，控制字簡 單，可與各種微機(jī)接口。其中應(yīng)用非常廣泛的一種方法就是 LED 的對外顯示。每片可控制顯示 8 個七段 LED 數(shù)碼管，控制簡單，與微機(jī)串行口為 3 線連接，芯片外部電路僅有一個限制峰值段電流的電阻，線路簡單，極大地方便了對顯示器本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 件的控制。這種設(shè)計(jì)，芯片間連線十分復(fù)雜，系統(tǒng)工作可靠性不高，已越來越不適應(yīng)單片機(jī)系統(tǒng)集成化、小型化的發(fā)展要求。因此顯示器往往是單片機(jī)系統(tǒng)必不可少的外部設(shè)備之一。4 .3 程序設(shè)計(jì) ..........................................................................................................29 結(jié) 論 .............................................................................................................................33 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................34 致 謝 .............................................................................................................................36 附 錄 1..........................................................................................................................37 附 錄 2..........................................................................................................................38 附 錄 3..........................................................................................................................39 外文 資料翻譯 ................................................................................................................40 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 LED 顯示屏 [1 ]后期在全球迅速發(fā)展起來的新型信息顯示媒體，是集微電子技術(shù)、光電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)于一體的大型顯示系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于廣告、證券、交通、新聞發(fā)布等方面，迅速發(fā)展成一種電子廣告媒體，是當(dāng)前國際上較為先進(jìn)的顯示媒體。 MAX7219 的工作原理 ...................................................................................22 167。 時鐘電路 ..................................................................................................19 167。 顯示驅(qū)動芯片的選取 .....................................................................................14 第 3 章 硬件電路 .................................