【正文】 例如：Display_Buffer_Y0 表示 LED 點(diǎn)陣中。如圖 5. 2。 圖 5. 1 單片機(jī)軟件流程 3535 貴 貴 州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 35 頁(yè) 5． 3 單片機(jī)軟件中幾個(gè)重要算法的實(shí)現(xiàn) 5． 3． 1 顯示緩存技術(shù)與映射關(guān)系 本設(shè)計(jì)是采用軟件算法來(lái)實(shí)現(xiàn) LED 顯示屏的動(dòng)態(tài)顯示及移動(dòng)。 與匯編相比， C51 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、 可移植性、 可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)。 其功能強(qiáng)大，生成的代碼緊湊 ， 是目前世界上使用最廣的51 系列兼容 單片機(jī)開(kāi)發(fā)工具。為此，首選 Keil μVision作為其開(kāi)發(fā)工具。這樣的設(shè)計(jì)，緊湊美觀，堅(jiān)固耐用。 對(duì)于通信電纜的選擇， 本設(shè)計(jì)是將通信線和電源輸入合并在一個(gè) DB9 連接器上。在同等輸出功率下，開(kāi)關(guān)電源的體積只有線性電源的四分之一，重量為線性電源的十分之一。正好滿足條屏的應(yīng)用場(chǎng)合。因此，在許多場(chǎng)合，開(kāi)關(guān)電源已逐步取代線性電源。 4． 5． 2 開(kāi)關(guān)電源在條屏應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì) 使用開(kāi)關(guān)電源，相對(duì)于線性電源來(lái)說(shuō)，有以下幾個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)。 10A 的電流容量對(duì)于條屏系統(tǒng) 3A 的滿負(fù)荷電流仍有較大的余量。同時(shí)，條屏一般是全天候工作，對(duì)電源系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)間 工作的 穩(wěn)定性要求較高。在 LED 全滅的狀態(tài)下，耗電電流為 60mA 左右；在 LED 全亮的情況下，工作電流可以達(dá)到 3A；在 滾動(dòng)顯示漢字的時(shí)候，耗電約為 500mA 左右。為保證單片機(jī)等集成電路的穩(wěn)定工作，要求電源電壓的最大波動(dòng)范圍在 ~。電源經(jīng)由電源開(kāi)關(guān) S1 后進(jìn)入 單片機(jī)，顯示單元等各部分。外部輸入的 5V電源從 DB9 連接器的 9 腳輸入，在 1000uF 電容中儲(chǔ)能。提高了板載元件的利用率。 MAX232 的引腳排列及功能描述見(jiàn)表 （摘錄自 MAX232 官方數(shù)據(jù)手冊(cè)） 腳號(hào) 引腳名稱 引腳功能描述 腳號(hào) 引腳名稱 引腳功能描述 1 C1+ 泵電容 1 正極 9 R2OUT 第二組 TTL/CMOS電平輸出 2 V+ 正電源濾波 10 T2IN 第二組 TTL/CMOS電平輸入 3 C1 泵電容 1 負(fù)極 11 T1IN 第一組 TTL/CMOS電平輸入 4 C2+ 泵電容 2 正極 12 R1OUT 第一組 TTL/CMOS電平輸出 5 C2 泵電容 2 負(fù)極 13 R1IN 第一組 RS232 電平輸入 6 V 負(fù)電源濾波 14 T1OUT 第一組 RS232 電平輸出 7 T2OUT 第二組 RS232電平輸出 15 GND 地 8 R2IN 第二組 RS232電平輸入 16 VCC 電源 +5V 3232 貴 貴 州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 32 頁(yè) 表 MAX232 引腳功能及封裝 4． 4． 3 單片機(jī)與 PC 間通信接口電路設(shè)計(jì) 根據(jù)本條屏的需要，設(shè)計(jì)單片機(jī)與 PC 間通信接口電路如圖 示。它符合所有的RS232C 技術(shù)規(guī)范，只要單一 +5V 電源供電 ； 片載電荷泵，具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能 力，能夠產(chǎn)生 +10V 和 10V 電壓 V+、 V ； 低功耗，典型供電電流 5mA； 內(nèi)部集成 2 個(gè) RS232C 驅(qū)動(dòng)器，內(nèi)部集成 2 個(gè) RS232C 接收器。 3131 貴 貴 州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 31 頁(yè) 4． 4． 2 MAX232 電平轉(zhuǎn)換芯片特點(diǎn) 本設(shè)計(jì)就是利用 MAXIM 公司的單電源芯片 MAX232 來(lái)完成單片機(jī) TTL 到RS232C 電平 的 轉(zhuǎn)換。實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的方法可以使用分立元件，也可以使用專用RS232C 電平轉(zhuǎn)換芯片。 RS232C 規(guī)定的邏輯電平與一般微處理器、單片機(jī)的邏輯電平是不同的， 邏輯1(MARK) ＝ 3V～ 15V，邏輯 0(SPACE) ＝ ＋ 3～＋ 15V。在不使用調(diào)制解調(diào)器（ MODEM）時(shí)， RS232C 能夠可靠進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲笸ㄐ啪嚯x為 15 米。 現(xiàn)在，計(jì)算機(jī)上的串行通信端口（ RS232C）是標(biāo)準(zhǔn)配置端口，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，計(jì)算機(jī)上一般都有 1～ 2 個(gè)標(biāo)準(zhǔn) RS232C 串口，即通道 COM1 和 COM2。本設(shè)計(jì)采用 RS232C 串行通信方式 。 4． 4 與上位機(jī)的通信電路設(shè)計(jì) 4． 4． 1 通信協(xié)議的選擇 要使上位機(jī)能對(duì)條屏進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，顯示內(nèi)容更新等操作，就離不開(kāi)和上位機(jī)的通信。高電平電壓高于 單片機(jī) I/O 邏輯 閾值 1V左右，因此不會(huì)發(fā)生邏輯混亂。 為 了使 I/O 口輸出的高電平電壓低于字庫(kù)芯片的接口最大耐壓 ，在單片機(jī)與字庫(kù)連接的 I/O 輸出端，加上一個(gè) 22KΩ的下拉電阻 R1。也即是說(shuō)，當(dāng)輸入電壓低于 ，單片機(jī)就認(rèn)為輸入 0。這樣就可能造成字庫(kù)芯片過(guò)壓損壞。如果不接入 R1，在 I/O 被置為 1 電平的時(shí)候， MOSFET 關(guān)斷， I/O 上的電壓被 R0 上拉至 VCC +5V。 圖 電阻分壓式電平轉(zhuǎn)換原理 在圖 中，虛線框內(nèi)為單片機(jī) I/O 在準(zhǔn)雙向口配置時(shí)的等效電路。 從 STC12C 系列單片機(jī)的數(shù)據(jù)手冊(cè)可知，當(dāng) I/O 口被配置為弱上拉準(zhǔn)雙向口時(shí)，內(nèi)部的上拉電阻約為 10KΩ。 的封裝及引腳如圖 示。 是一款性能優(yōu)良的 LDO，它在 800mA 輸出的時(shí)候，只需要 的輸入輸出壓差。 4． 3． 5 字庫(kù)芯片 圖 中，右上角虛線框內(nèi)為 。 圖 字庫(kù)芯片與單片機(jī)的接口 因?yàn)?GT21L32S4W1 的供電電壓為 ，而本條屏是 5V 系統(tǒng)。如果不需要繼續(xù)讀取數(shù)據(jù)，則把片選信號(hào)CS拉高，結(jié)束本次操作。 CS繼 續(xù)保持為低，則下一個(gè)地址的字節(jié)數(shù)據(jù)繼續(xù)通 過(guò)串行數(shù)據(jù)輸出引腳 SO 移位輸出。 CS變?yōu)榈?，緊跟著的是一個(gè)字節(jié)的命令字 0x0B 和三個(gè)字節(jié)的地址以及一個(gè)字節(jié)的 Dummy Byte（虛字節(jié)，任意值均可）通過(guò)串行數(shù)據(jù)輸入引腳 SI2828 貴 貴 州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 28 頁(yè) 移位輸入，每一位在串行時(shí)鐘 SCLK 上升沿被鎖存。 圖 GT21L32S4W1 快速讀寫(xiě)時(shí)序 對(duì)此時(shí)序圖作一定的解釋，該圖是通過(guò) SPI 接口，對(duì)字庫(kù)芯片進(jìn)行快速點(diǎn)陣讀取的時(shí)序。 要讀取字庫(kù)芯片內(nèi)的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，必須嚴(yán)格地遵守其讀寫(xiě)協(xié)議及時(shí)序。 串行時(shí)鐘輸入（ SCLK）：數(shù)據(jù)在時(shí)鐘上升沿移入，在下降沿移出。 4． 3． 3 字庫(kù)芯片的電氣特性 對(duì)于 GT21L32S4W1 的 SPI 接口， 其主要的電氣特性有： 訪問(wèn)速度： 40MHz(max.) 工作電壓： 工作電流： 40mA 待機(jī)電流： 10uA GT21L32S4W1 的引腳排列 及定義 見(jiàn) 及表 管腳號(hào) 管腳名稱 數(shù)據(jù)流向 管腳功能描述 1 CS I 片選輸入 2 SO O 串行數(shù)據(jù)輸出 3 GND 地 4 GND 地 5 SI I 串行數(shù)據(jù)輸入 6 SCLK I 串行時(shí)鐘輸入 7 HOLD I 總線掛起 8 VCC + 電源 表 字庫(kù)芯片 GT21L32S4W1 的管腳定義 2727 貴 貴 州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 27 頁(yè) 串行時(shí)鐘輸出（ SO）：該信號(hào)用來(lái)把數(shù)據(jù)從芯片串行口輸出，數(shù)據(jù)在時(shí)鐘的下降沿移出。寫(xiě)沖突保護(hù) 。提供頻率可編程時(shí)鐘 。 SPI 主要特點(diǎn)有 :可以同時(shí)發(fā)出和接收串行數(shù)據(jù) 。 SPI 總線是三線同步接口，同步串行 3 線方式進(jìn)行通信 :一條時(shí)鐘線 SCK，一條數(shù)據(jù)輸入線 MOSI，一條數(shù)據(jù)輸出 線 MISO。Motorola 公司生產(chǎn)的絕大多數(shù) MCU（微控制器）都配有 SPI 硬件接口，如 68 系列 MCU。 圖 漢字點(diǎn)陣數(shù)據(jù)在芯片中地址的計(jì)算方法 2626 貴 貴 州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 26 頁(yè) GT21L32S4W1 與外部的通信是通過(guò) SPI 高速同步串行通信口。 漢字在芯片中的 具體地址計(jì)算方法見(jiàn)圖 （摘錄自 GT21L32S4W1 官方數(shù)據(jù)手冊(cè)） 。這樣 把點(diǎn)陣信息用來(lái)直接在顯示器上按上述規(guī)則顯示，則將出現(xiàn)相對(duì)應(yīng)的漢字。 4． 3． 2 字庫(kù)芯片的使用方法 每個(gè)漢字在本芯片中是以漢字點(diǎn)陣字模的形式存儲(chǔ)的，每個(gè)點(diǎn)用一個(gè)二進(jìn)制位表示，寸 1 的點(diǎn)，當(dāng)顯示的時(shí)候可以在屏幕上顯示亮點(diǎn)，存 0 的點(diǎn)，則在屏幕上不顯示。 GT21L32S4W1是一款支持 GB2312 字符集（ 6763 字）的 111 151 242 3232 點(diǎn)陣字庫(kù)芯片，另外還含有 2 套 12 點(diǎn)高的半角不等寬 ASCII 字符、 2 套 16 點(diǎn)高的半角不等寬 ASCII字符、 2 套 24 點(diǎn)高的的半角不等寬 ASCII 字符， 2 套 32 點(diǎn)高的半角不等寬 ASCII 字符，1 套 612 點(diǎn)擴(kuò)展字符、 1 套 816 點(diǎn)擴(kuò)展字符、 1 套 1224 點(diǎn)擴(kuò)展字符、 1 套 1632 點(diǎn)擴(kuò)展字符等等。而且獨(dú)石電容的耐壓較高，在高電壓脈沖下不易擊穿。旁路電容采用獨(dú)石電容，其優(yōu)點(diǎn)是高頻特性優(yōu)良 。圖中 1uF 的電解電容和 10KΩ的電阻構(gòu)成微分電路，在系統(tǒng)上電的瞬間，為單片機(jī) RESET 腳提供約 2mS的高電平脈沖，使單片機(jī)上電后立即可靠復(fù)位。其時(shí)鐘的頻率精度 可以到達(dá) 107級(jí)別，頻率的 穩(wěn)定性 可 以到達(dá) 10ppm/℃ 。 2424 貴 貴 州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 24 頁(yè) 4． 2． 3 單片機(jī)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 根據(jù)本條屏的實(shí)際運(yùn)用要求，參考 STC 單片機(jī)官方數(shù)據(jù)手冊(cè)上的應(yīng)用指南，設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)電路如 圖 所示。 ●豐富的 I/O 口，可以代替 LED 行掃描用的行選通譯碼器器，降低產(chǎn)品成本。 ●內(nèi)部 看門(mén)狗 ，使條屏可以工作在惡虐的電磁環(huán)境下。 ●有內(nèi)部 E2PROM，可用于掉電存放條屏的各種設(shè)置參數(shù)、漢字內(nèi)碼等數(shù)據(jù) 。20mA，但整個(gè)芯片最大不得超過(guò) 55mA 表 STC12C 系列單片機(jī)主要特性 4． 2． 2 STC 單片機(jī)在條屏運(yùn)用中的優(yōu)越性 對(duì)于單色動(dòng)態(tài)條幅屏的應(yīng)用需要， STC12C5412AD 單片機(jī)有以下突出的優(yōu)點(diǎn)： ●較高的處理速度和時(shí)鐘頻率，能輕松的實(shí)現(xiàn)條屏的各種移動(dòng)算法。對(duì)于 STC12C5412AD，主要特 性 見(jiàn)表 ：（摘錄自 STC 單片機(jī)官方數(shù)據(jù)手冊(cè)） STC 單片機(jī)與8051 單片機(jī)的性能比較 高速：一個(gè)時(shí)鐘 /機(jī)器 周期，增強(qiáng)型 51 內(nèi)核，平均速度可達(dá)到1MIPS/MHz 寬電壓： ~ 寬溫限： 40℃ ~85℃ 高抗靜電： ESD 保護(hù)，輕松過(guò) 4KV快速脈沖干擾（ EFT 測(cè)試） 低功耗：有空閑模式（工作電流小于 ），掉電模式（可由外部中斷喚醒，工作電流小于 ），正常模式（工作電流 ~7mA） 工作頻率：可從 0 到 48MHz，相當(dāng)于傳統(tǒng) 8051 主頻 0~576MHz 時(shí)鐘：可選擇外部晶體或內(nèi)部 RC 振蕩器 2323 貴 貴 州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 23 頁(yè) STC 12C5412AD 單片機(jī)的內(nèi)部資源 12K 字節(jié)片內(nèi) Flash程序存儲(chǔ)器，擦寫(xiě)次數(shù) 10 萬(wàn)次以上 512 字節(jié)片內(nèi) RAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 12K 字節(jié)片內(nèi) E2PROM（ 512 字節(jié) /扇區(qū)） ISP/IAP，在系統(tǒng)可編程，在應(yīng)用可編程，無(wú)須專用編程器 10 位 ADC， 8 通道 4 通道捕獲 /比較單元（ PWM/PCA/CCU） 2 個(gè)硬件 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 硬件看門(mén)狗（ WDT） 高速同步串行通信接口 SPI，全雙工異步串行口 UART 32 個(gè)通用寄存器，硬件乘 /除法器 27（ DIP28,SOP28 有 23 個(gè)）個(gè)通用 I/O 口，可設(shè)置成弱上拉準(zhǔn)雙向口、強(qiáng)上拉推挽輸出、高阻輸入、開(kāi)漏輸出，四種模式。STC 單片機(jī)是深圳宏晶科技的 IC 產(chǎn)品。 采用貼片 1206 封裝，便于縮小 PCB 體積，增加整體美感。根據(jù) β確定基極電流 Ib和基極限流電阻 R 分別 為 ： 基極電流： mAAIb ?? 則基極限流電阻 ： ????? ? 22619 mA VVI VVR b becc。 本人所購(gòu)買(mǎi)的 50 只同一批號(hào)的 C8550D，經(jīng)實(shí)測(cè)， β 均在 150 左右。 其主要參數(shù)見(jiàn)圖 。 對(duì)于基極偏流電阻， 則 起到 對(duì)基極 20mA 偏置電流 限流作用 : 基極限流電阻： ?????? 86 A VVI VVR B BEcc； 根據(jù)上述計(jì)算，綜合 其成本、 封裝 、散熱 等 因素 考慮。 如此可知，當(dāng)一行全點(diǎn)亮的時(shí)候 總電流 : AA CT ???? ； 管 耗 : Pc=ICV CEsat(管飽和壓降 )==； STC12C 系列 單片機(jī) 的 每個(gè) I/O 口能 獨(dú)立 承受 20mA 的灌電流，也即是能 夠給