【正文】 將移位寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)鎖存到輸出寄存器 void。j++) { WR_595(0xff)。 28 for(j=0。z++) { WR_595(word4[8*z+j+2*i])。j++) { for(z=0。 } } for(j=0。z4。j2。z++) { WR_595(word2[8*z+j+2*i])。j++) { for(z=0。 } 27 } for(j=0。z4。j2。 26 圖 41 顯示驅(qū)動(dòng)程序流程圖 部分源程序 以下 是 16*32 點(diǎn)陣 LED 電 子顯示屏的源程序， 采用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)，在 Keil μ（ ）以及 MedWin 版環(huán)境下均測(cè)試通過(guò)。為消除在切換行顯示數(shù)據(jù)的時(shí)候產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象，驅(qū)動(dòng)程序先要關(guān)閉顯示屏，即消隱，等數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后輸出 74HC595 的鎖存信號(hào)，將顯示數(shù)據(jù)打入輸出鎖存器并鎖存 ，然后再輸出新的行號(hào)，并打開(kāi)顯示。 (7)交付使用。若沒(méi)有滿足要求，再?gòu)男滦薷某绦蚧驒z查接線，直到滿足為止。 (4)對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。 (2)著手用 C語(yǔ)言編寫(xiě)程序。 (3)芯片的接口必須一一對(duì)應(yīng)，不要出現(xiàn)單個(gè)的閑置接口。 4. 畫(huà)電路圖 的注意事項(xiàng) (1)輸入 /輸出 接口 可以重復(fù)使用，無(wú)需復(fù)雜的程序結(jié)構(gòu)來(lái)減少觸點(diǎn)的使用次數(shù)。 (4)分配 單片機(jī)的 I/O 點(diǎn)，設(shè)計(jì) I/O 連接圖。 (2)根據(jù)控制要求確定所需的用戶輸 入、輸出設(shè)備。 (5)編制控制系統(tǒng)的技術(shù)文件。 25 (4)設(shè)計(jì)控制程序。選擇 單片機(jī) ，應(yīng)包括機(jī)型選擇、容量的選擇、 I/O 模塊的選擇、電源模塊的選擇等。 (2)單片機(jī) 的選擇。用 C 語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)目標(biāo)系統(tǒng)軟件，會(huì)大大縮短開(kāi)發(fā)周期，且明顯的增加軟件的可讀性，便于改進(jìn)和擴(kuò)充，從而研制出規(guī)模更大、性能更完備的系統(tǒng) [15]。 C 語(yǔ)言是一種源于編寫(xiě) UNIX 操作系統(tǒng)的語(yǔ)言，是一種結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言，可產(chǎn)生緊湊代碼口。 (4)考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝和改進(jìn) 。 (2) 在滿足控制系統(tǒng)要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，使用及維修方便。因此，在設(shè)計(jì) 單片機(jī) 控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則： (1)最大限度地滿足被控對(duì)象的控制對(duì)象。顯示驅(qū)動(dòng)程序由顯示子程序?qū)崿F(xiàn)；系統(tǒng)環(huán)境設(shè)置 (初始化 )由系統(tǒng)初始化程序完成；顯示效果處理等工作，則由主程序通過(guò)調(diào)用子程序 來(lái)實(shí)現(xiàn) [14]。根據(jù)軟件分層次設(shè)計(jì)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(dòng)程序，第二層是上層的系統(tǒng)應(yīng)用程序。而行驅(qū)動(dòng)則是使用了 3－ 8線譯碼器 74LS138 驅(qū)動(dòng)，因?yàn)槿绻脝纹瑱C(jī)直接連接 LED 點(diǎn)陣，引腳不夠，同時(shí)驅(qū)動(dòng)能力也不行，而用了這個(gè) 譯碼器，可以節(jié)省引腳，并且方便以后擴(kuò)展。 由于 51單片機(jī)的數(shù)據(jù)／地址／控制總線端口都有一定的負(fù)載能力，如果負(fù)載超過(guò)單片機(jī)負(fù)載能力一般應(yīng)加驅(qū)動(dòng)器，所以總線驅(qū)動(dòng)器可以使用 TTL 型三態(tài)緩 沖門(mén)電路 [13]。因?yàn)槿魏螘r(shí)候74HC595 里面的數(shù)據(jù)是不確定的，只要顯示屏只要稍微有一點(diǎn)外界干擾，導(dǎo)致 74LS138 使能端 E 變低， 74LS138 就是會(huì)有輸出信號(hào)的（通過(guò)它的真值表可以看到全 0 全 1 都有一行是被選中輸出低電位的），這樣顯示屏就顯示一些不確定的圖案，就不符合我們的設(shè)計(jì)要求了。 74LS138 譯碼器的引腳圖，邏輯圖及真值表如下圖 3表 32 所示： 圖 39 74LS138 的 內(nèi)部原理圖 與引腳圖 22 表 32 3線 8線譯碼器 74LS138 的真值表 輸 入 輸 出 S1 S2+S3 A1 A2 A3 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 0 X 1 1 1 1 1 1 1 1 X 1 0 0 0 0 0 0 0 1 X X X X X X 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 由上看以看出，只要在信號(hào)輸入端 A， B， C 輸入特定組合的 0的組合序列，就可以在輸出端輪只有一個(gè)流輸出低 電壓 0，這樣我們就可以有選擇的控制行電路。 行驅(qū)動(dòng)電 路 總體規(guī)劃及實(shí)驗(yàn)電路 單片機(jī) P2口低 4位輸出的行選信號(hào)經(jīng) 74LS245八 位數(shù)據(jù) 緩沖器 將數(shù)據(jù)緩沖后送往 3/8譯碼器 74LS138 譯碼的輸入端，生成 8條行選通信號(hào)線，再經(jīng)過(guò) 反相器 將信號(hào)取反后使 二極管 導(dǎo)通再去驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的行 LED 顯示。但因 QH 受輸出鎖存器打人控制，所以還從輸出鎖存器前引出了 QH’，作為與移位寄存器完全同步的級(jí)聯(lián)輸出。由于 SCK 和 RCK兩個(gè)信號(hào)是互相獨(dú)立的，所以能夠做到輸入串行移位與輸出鎖存互不干擾。引腳 G是輸出三態(tài)門(mén)的開(kāi)放信號(hào)，只有當(dāng)其為低時(shí)鎖存器的輸出才開(kāi)放，否則輸出端為高阻狀態(tài)。移位后的各位信號(hào)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。引腳 SI 是串行數(shù)據(jù)的輸入端。 圖 36 74HC595 外形及內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖 20 74HC595 的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 36 所示。設(shè)計(jì)好的列驅(qū)動(dòng)電路的部分如下圖 35所示： 19 圖 35 列驅(qū)動(dòng)電路硬件連接 串入并出移位寄存器 列驅(qū)動(dòng)電路由集成電路 74HC595 構(gòu)成。 列驅(qū) 動(dòng)電路 在此次設(shè)計(jì)中，我應(yīng)用到 74HC595 芯片，此芯片的性能非常穩(wěn)定，是點(diǎn)陣系統(tǒng)中必不可少的。 (3)接口使用一根信號(hào)線和一根信號(hào)返回線而構(gòu)成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。 下表 31 是 RS232C 的九芯引腳功能 表 31 RS232 九芯引腳功能 針 腳 定義 符號(hào) 1 載波檢測(cè) DCD 2 接收數(shù)據(jù) RXD 3 發(fā)送數(shù)據(jù) TXD 4 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好 DTR 18 5 信號(hào)地 SG 6 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好 DSR 7 請(qǐng)求發(fā)送 RTS 8 清除發(fā)送 CTS 9 振鈴提示 RIPin 雖然 RS232C 提供了許多方便 ，但 RS232C 也存在著缺點(diǎn)： (1)接口的信號(hào)電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因?yàn)榕c TTL 電平不兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電路方能與 TTL 電路連接。 RS485用于多點(diǎn)互連時(shí)非常方便，可以省掉許多信號(hào)線。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測(cè)低至 200mV 的電壓，故傳輸信號(hào)能在千米以外得到恢復(fù)。 RS485總線 ,在要求通信距離為幾十米到上千米時(shí)，廣泛采用 RS485 串行總 線。 8 針圓形串口接線： 2邏輯地 ， 4TXD,7RXD。 RS232C 串口通信接線方法（三線制） ： 首先，串口傳輸數(shù)據(jù)只要有接收數(shù)據(jù)針腳和發(fā)送針腳就能實(shí)現(xiàn)：同一個(gè)串口的 17 接收腳和發(fā)送腳直接用線相 連，兩個(gè)串口相連或一個(gè)串口和多個(gè)串口相連 。 在工程當(dāng)中經(jīng)常會(huì)用到 232 口，一般是圓頭 8 針與 D 型 9 針兩種串口。目前較為廣泛地使用集成電路轉(zhuǎn)換器件，如 MC148 SN75150 芯片可完成 TTL 電平到 EIA 電平的轉(zhuǎn)換，而 MC148 SN75154 可實(shí)現(xiàn) EIA 電平到 TTL電平的轉(zhuǎn)換。因此，為了能夠同計(jì)算機(jī)接口或終端的 TTL 器件連接，必須在 RS232C 與 TTL電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換。(3 ～ 15)V 之間。 在 TxD 和 RxD 上： 邏輯 1(MARK)=3V～ 15V 邏輯 0(SPACE)=+3～ +15V 在 RTS、 CTS、 DSR、 DTR和 DCD 等控制線上： 信號(hào)有效（接通， ON 狀態(tài)，正電壓）＝ +3V～ +15V 信號(hào)無(wú)效（斷開(kāi)， OFF 狀態(tài)，負(fù)電壓 )=3V～ 15V 以上規(guī)定說(shuō)明了 RS323C 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)邏輯電平的定義。由于通行設(shè)備廠商都生產(chǎn)與 RS232C 制式兼容的通信設(shè)備，因此，它作為一種標(biāo)準(zhǔn)，目前已在微機(jī)通信接口中廣泛采用。它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在 0～ 20200b/s 范圍內(nèi)的通信。所以，以 RS232C 為主來(lái)討論。 16 串行通信 接口標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過(guò)使用和發(fā)展，目前已經(jīng)有幾種。 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器允許有 2500pF 的電容負(fù)載，通信距離將受此電容限制，例如，采用 150pF/m 的通信電纜時(shí)，最大通信距離為 15m；若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。 在多數(shù)情況下主要使用主通道，對(duì)于一般雙工通信，僅需幾條信號(hào)線就可實(shí)現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。 RS（ Remended Standard）是英文 “ 推薦標(biāo)準(zhǔn) ” 的縮寫(xiě)， 232 為標(biāo)識(shí)號(hào)， C 表示修改次數(shù)。 圖 34 8051 的基本外部電路 串行通訊接口 計(jì)算機(jī)與單片機(jī)之間以 RS232C 串口方式進(jìn)行通訊， 經(jīng)由一個(gè)轉(zhuǎn)換模塊將 RS232 轉(zhuǎn)換成 RS485 通訊方式，以該方式作為顯示模塊與排隊(duì)系統(tǒng)中其他模塊的通訊方式。如圖 34所示。 在這時(shí)候必須外接存儲(chǔ)器來(lái)擴(kuò)展，那單片機(jī)怎么知道我們當(dāng)前使用的是內(nèi)部程序存儲(chǔ)器還是外部程序存儲(chǔ)器呢？所以就需要設(shè)定單片機(jī)是使用外部程序存儲(chǔ)器還是內(nèi)部程序存儲(chǔ)器， 8051 把 31 腳設(shè)定為此功能，如果把 31 腳接地，則采用外部程序存儲(chǔ)器，如果把 31 腳接 VCC，則默認(rèn)采用內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。復(fù)位的時(shí)間與充電的時(shí)間有關(guān)，充電時(shí)間越長(zhǎng)復(fù)位時(shí)間越長(zhǎng)，增大電容或增大電阻都可以增加復(fù)位時(shí)間。 圖 33 是上電復(fù)位電路，保證在 RESET 引腳上提供 10ms 以上的穩(wěn)定高電平，這種上電復(fù)位利用電容器充電來(lái)實(shí)現(xiàn)。 圖 32 振蕩電路 復(fù)位電路 8051 的復(fù)位引腳（ RESET）是第 9 腳，當(dāng)此引腳連接高電平超過(guò) 2個(gè)機(jī)器周期，即可產(chǎn)生復(fù)位的動(dòng)作。 脈沖時(shí)鐘電路 8051 單片機(jī)的最高時(shí)鐘脈沖頻率已經(jīng)達(dá)到了 24MHz ，它內(nèi)部已經(jīng)具備了振蕩電路，只要在 8051 的兩個(gè)引腳（即 1 18腳）連接到簡(jiǎn)單的石英振蕩晶體的 2個(gè)管腳即可，同時(shí)晶體的 2 個(gè)管腳也要用 30pF 的電容耦合到地 [12]。并且該單片機(jī)經(jīng)濟(jì)實(shí)用，使用廣泛。 13 單片機(jī)系統(tǒng)及外圍電路 由于 LED 點(diǎn)陣顯示屏由單片機(jī)控制部分和顯示驅(qū)動(dòng)部分組成，單片機(jī)我選擇 8051 單片機(jī)。 14腳為內(nèi)部 5V基準(zhǔn)電壓輸出端。 12 腳為電源供電端。 7腳為接地端。 4腳為死區(qū)電平控制端，從 4 腳加入死區(qū)控制電壓可對(duì)驅(qū)動(dòng)脈沖的最大寬度進(jìn)行控制，使其不超過(guò) 180 度，這樣可以保護(hù)開(kāi)關(guān)電源電路中的三極管。其引腳功能如下： 圖 31 TL494 外部管腳 2， 1 15 腳分別為 2 個(gè) 誤差比較放大器的同相輸入端和反相輸入端。 TL494 是 一種固定頻率脈寬調(diào)制電路，它包含了開(kāi)關(guān)電源控制所需的全部功能，廣泛應(yīng)用于單端正激雙管式、半橋式、全橋式開(kāi)關(guān)電源。 12 LED 點(diǎn)陣顯示 系統(tǒng) 硬件 的 設(shè)計(jì) 本章介紹 部 分 LED 點(diǎn)陣顯示 控制系統(tǒng) 主要 硬件 的器件選擇和 電路的 設(shè)計(jì)方案，各部分功能模塊的設(shè)計(jì)比較，完成 LED 點(diǎn)陣顯示 控制系統(tǒng) 的 部分 電路 的 設(shè)計(jì)。 (6)編寫(xiě)技術(shù)文件。 (5)待控制臺(tái)及現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。 (3)用編程器將程序輸入到 單片機(jī)的 存儲(chǔ)器中，并檢查輸入的程序是否正確。 (1)對(duì)于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程土，用以清楚地表明動(dòng)作的順序和條件。 (2)電路圖的節(jié)點(diǎn)不要出現(xiàn)虛點(diǎn)，否則在 PCB 圖上會(huì)出現(xiàn)不必要的錯(cuò)誤。 (5)進(jìn)行 單片機(jī)的 程序設(shè)計(jì)。 (3)選擇 單片機(jī) 系統(tǒng)。 3. 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟 (1)根據(jù)生產(chǎn)的工藝過(guò)程分析控制要求?？刂瞥绦蛟O(shè)計(jì)必須經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足要求為止。 (3)分配 I/O 點(diǎn)， 用 ProtelSe99 繪制 I/O 連接圖。 單片機(jī) 是 此 控制系