【正文】 對(duì)于以動(dòng)態(tài)掃描方式工作的顯示系統(tǒng)，掃描時(shí)間的確定較為 重要，根據(jù)人眼的視覺(jué)暫留時(shí)間，若每秒顯示二十四幀以上，便可得到穩(wěn)定的顯示，以每秒二十五幀，即完成對(duì)全屏的一次掃描時(shí)間為 40ms，那么，只要每次完成對(duì)全屏的掃描時(shí)間不超過(guò)該值，將會(huì)得到較為穩(wěn)定的顯示。即在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時(shí)，準(zhǔn)備下一行的列數(shù)據(jù)，這就需要列數(shù)據(jù)的顯示具有鎖存功能。對(duì)于串行傳輸來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)要經(jīng)過(guò)并行到串行和 串行到并行兩次變換，因此列數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備時(shí)間可能相當(dāng)長(zhǎng)，在行掃描周期確定的情況下，留給行顯示的時(shí)間就少一些，以至影響到 LED的亮度。從控制電路到列驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并行方式或串行方式，它們各有優(yōu)缺；數(shù)據(jù)并行傳輸?shù)乃俣缺容^快，但是隨著屏幕的增大，點(diǎn)陣模塊數(shù)量的增多，線路會(huì)越來(lái)越復(fù)雜；數(shù)據(jù)串行傳輸?shù)乃俣缺容^慢，但它可以大大簡(jiǎn)化傳輸線路，對(duì)于如果采用比較大的屏幕來(lái)說(shuō)，采用串行傳輸方式比較合適。 顯示數(shù)據(jù)通常以字節(jié)的形式順序存放在單片機(jī)的存儲(chǔ)器中。另外，對(duì)于靜態(tài)顯示方式，需要較多的譯碼驅(qū)動(dòng)裝置，需要的引線也比較多；對(duì)于動(dòng)態(tài)掃描顯示方式，可以避免以上不足，但是容易造成顯示亮度低、屏幕閃爍等問(wèn)題。靜態(tài)顯示是指將一幅畫(huà)面輸入以后要保持到下一幅畫(huà)面的輸入；動(dòng)態(tài)顯示是指將畫(huà)面分為若干部分分別進(jìn)行刷新。單片機(jī)及相應(yīng)軟件，主要負(fù)責(zé)存儲(chǔ)顯示數(shù)據(jù)、安排控制信號(hào)的定時(shí)與順序、和 PC 機(jī)進(jìn)行通信等。最常見(jiàn)的LED 點(diǎn)陣顯示單元有 5X7, 7X9, 8X8 結(jié)構(gòu)，前兩種主要用于顯示各種西文字符，后一種常用于顯示各種漢字字符， 8X8 LED 點(diǎn)陣的外觀 如圖 214 所示。當(dāng)圖文屏需要顯示不同內(nèi)容時(shí)，可以通過(guò)對(duì)下位機(jī)傳送不同的顯示數(shù)據(jù)的方 法來(lái)實(shí)現(xiàn)?；趩纹瑱C(jī)的 LED顯示屏控制電路是系統(tǒng)的核心，完成對(duì) LED 顯示屏的動(dòng)態(tài)掃描控制 ， PC 機(jī)用于后級(jí)管理和控制。不論顯示圖形還是文字，都是與組成這些圖形或文字的各個(gè)點(diǎn)像素所在位置相對(duì)應(yīng)的 LED 器件是否發(fā)光有關(guān)。 LED 圖文顯示屏并沒(méi)有一個(gè)公認(rèn)的嚴(yán)格的定義，一般把顯示圖形及文字的 LED 顯示屏稱為圖文屏。 脈沖源 R LED 圖 212 行掃描列控制原理圖 第 19 頁(yè) 基于 LED的屏幕顯示系統(tǒng)組成 LED 顯示屏包括 LED圖文顯示屏、 LED 圖像顯示屏和視頻 LED 顯示屏。 圖 212 所示為一個(gè) m 行 n 列結(jié)構(gòu)的 LED 顯示屏，當(dāng)采用行掃描列控制的驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，從 H1 到 Hm 輪流將高位接通各行線，使連接到各行的 LED 器件接通正電源，但具體哪一個(gè) LED 導(dǎo)通，還要看它的負(fù)電源是否 接通，這就是列控制所要完成的工作。所謂“掃描 ” 的含義，就是指一行一行地循環(huán)接通整行的 LED 器件，而不考慮這行的哪一列 LED 器件是否應(yīng)該點(diǎn)亮，某一列的 LED 器件是否應(yīng)該點(diǎn)亮，由所謂的列控制電路來(lái)負(fù)責(zé)。 LED 顯 示屏是將發(fā)光燈按行按列排布的，驅(qū)動(dòng)時(shí)也按行按列驅(qū)動(dòng)。脈沖驅(qū)動(dòng)的主要應(yīng)用有兩個(gè)方面：掃描驅(qū)動(dòng)和占空比驅(qū)動(dòng)。 脈沖驅(qū)動(dòng)原理 如圖 211 所示 。采用這種方式時(shí)應(yīng)該注意兩個(gè)問(wèn)題：脈沖電流幅值的確 定和重復(fù)頻率的選擇。具體的驅(qū)動(dòng)方式有直流驅(qū)動(dòng)、恒流驅(qū)動(dòng)、脈沖驅(qū)動(dòng)和掃描驅(qū)動(dòng)等，本課題 LED 器件的驅(qū)動(dòng)為掃描驅(qū)動(dòng)。 LED 器件的驅(qū)動(dòng) 從 LED 器件的 發(fā)光機(jī)理可以知道，當(dāng)向 LED 器件施加正向電壓時(shí)，流過(guò)器件的正向電流使其發(fā)光。當(dāng)在 PN 結(jié)上加以正向電壓之后， P 區(qū)的空穴注入至 N 區(qū)， N 區(qū)的電子注入至 P 區(qū)，相互注入的電子與空穴相遇后即產(chǎn)生復(fù)合，這些少數(shù)載流子在結(jié)的注入和復(fù)合中產(chǎn)生輻射而發(fā)光。我們知道，發(fā)光是一種能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。 第 17 頁(yè) 系統(tǒng)中的顯示技術(shù) LED 器件的工作原理 LED 器件發(fā)光的基本原理 發(fā)光二極管（ light emitting diode, LED），是一種把電能變成光能的特種器件，當(dāng)電流如圖 210 所示通過(guò)它的時(shí)候，可以產(chǎn)生可視的光。而定時(shí)器 1 溢出率計(jì)算 見(jiàn) 公式 （ 24）所示 ： )]12 5 6(12/[ THfT OS C ??? （ 24） 使用定時(shí)器 1的計(jì)數(shù)溢出，方式 1 和方式 3的常用波特率如表 25所示。 見(jiàn) 公式 （ 22）所示 ： 64/2 OS CS M OD fBR ?? （ 22） 式中， SMOD 為 PCON寄存器最高位的值， SMOD=1 表示波特率加倍。 方式 2 的波特率也是固定的，且有兩種。如晶振頻率用 fosc 表示，按此波特率也就是一個(gè)機(jī)器周期進(jìn)行一次移位。與接收數(shù)據(jù)情況不同，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，由于CPU 是主動(dòng)的，不會(huì)發(fā)生幀重疊錯(cuò)誤，因此發(fā)送電路就不需要雙重緩沖結(jié)構(gòu)。 TB8 為發(fā)送數(shù)據(jù)的第 9 位， RB8為接收數(shù)據(jù)的第 9 位。發(fā)送、接收控制器的速率由波特率發(fā)生器 TI 控制。它是一個(gè)可尋址的專用寄存器，其中包括發(fā)送寄存器和接收寄存器，以便能以全雙工方式進(jìn)行通信。 串行口結(jié)構(gòu)與特殊功能寄存器 SST89 系列單片機(jī)串行口是由發(fā)送緩沖器SBUF、發(fā)送控制器、發(fā)送控制門(mén)、接收緩沖寄存器 SBUF、接收控制寄存器、移位 寄存器和中斷等部分組成的，如圖 29所示。這個(gè)通信口既可用于網(wǎng)絡(luò)通信，也可實(shí)現(xiàn)串行異步通信，還可以構(gòu)成同步移位寄存器使用。 SST89 系列單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)全雙工的串行通信口，即串行接收 和發(fā)送緩沖器（ SBUF），這個(gè)在物理上獨(dú)立的接收發(fā)送器，既可以接收數(shù)據(jù)，也可以發(fā)送數(shù)據(jù)。 SST89 系列串行接口 對(duì)于單片機(jī)來(lái)說(shuō)，為了進(jìn)行串行數(shù)據(jù)通信，同樣也需要有相應(yīng)的串行接口電路。如果傳輸?shù)木嚯x特別短的時(shí)候可以不要這個(gè)芯片。歸根結(jié)底，真正在通信的時(shí)候，都要把它轉(zhuǎn)換為 TTL 的形式。 另外，當(dāng) 傳輸?shù)乃俣缺容^快，傳輸?shù)木嚯x比較短，對(duì)它進(jìn)行轉(zhuǎn)換一下，現(xiàn)在通用的是 MAX232 ， 15V 和 3V 表示信號(hào) 1 ， 0V到 5V 表示信號(hào) 0 轉(zhuǎn)換的目的就是傳輸?shù)乃俣雀臁?MAX232 芯片的引腳結(jié)構(gòu)和運(yùn)作方式如圖 28 所示。對(duì)于沒(méi)有 12~+12V 的場(chǎng)合，其適應(yīng)性更強(qiáng)。 MAX232芯片內(nèi)部有一個(gè)電源電壓轉(zhuǎn)換器，可以把輸入的 +5V 電壓變換為 RS232 輸出電平所需的 10~+10V 電壓。當(dāng)D6 為 0 時(shí)對(duì) RAM 區(qū)進(jìn)行尋址，否則將對(duì)時(shí)鐘 /日歷寄存器尋址，其操作方法如前所述。 在 RAM 尋址空間依次排布的 31B 靜態(tài) RAM 可為用戶使用， VCC1 引腳的備用電源為 RAM 提供了失電保護(hù)功能。因此根據(jù)涓流充電寄存器的不同編程，可得到不同的充電電流。如果編碼是01，選擇一個(gè)二極管；如果編碼是 10，選擇兩個(gè)二極管；其他編碼將不允許 充電。寄存器的 D4～ D7 決定是否具備充電性能， 1010 編碼的條件下才具備充電性能，其他編碼組合不允許充電。因此，通過(guò)置寫(xiě)保護(hù)位，可提高數(shù)據(jù)的安全性。 控制寄存器即寫(xiě)保護(hù)寄 存器，該寄存器的最高位是芯片的寫(xiě)保護(hù)位， D0～ D6 應(yīng)強(qiáng)迫寫(xiě) 0，且讀出時(shí)始終為 0。當(dāng)這位被置為邏輯 1 時(shí)，時(shí)鐘振蕩電路停止振蕩，且 DS1302 進(jìn)入低功耗空閑狀態(tài)，這時(shí)芯片消耗電流將小于 100nA。 表 24 DS1302片內(nèi)各寄存器數(shù)據(jù)格式及控制字 寄存器名 命令字格式 取值范圍 位內(nèi)容 寫(xiě)操作 讀操作 7 6 5 4 3 2 1 0 秒寄存器 80H 81H 00~59 CH 10SEC SEC 分寄存器 82H 83H 00~59 0 10MIN MIN 小時(shí)寄存器 84H 85H 01~12 或11~23 12/24 0 10 AP HR HR 日期寄存器 86H 87H 01~28，29， 30，31 0 0 10DATA DATA 月份寄存器 88H 89H 01~12 0 0 0 10M MONTH 星期寄存器 8AH 8BH 01~07 0 0 0 0 0 DAY 年份寄存器 8CH 8DH 00~99 10YEAR YEAR 寫(xiě)保護(hù)寄存器 8EH 8FH 00H/80H WP 0 涓流充電寄存器 90H 91H — TS DS RS 時(shí)鐘突發(fā)寄存器 BEH BFH — — 第 13 頁(yè) 續(xù)表 24 DS1302片內(nèi)各寄存器數(shù)據(jù)格式及控制字 寄存器名 命令字格式 取值范圍 位內(nèi)容 寫(xiě)操作 讀操作 7 6 5 4 3 2 1 0 RAM 突發(fā)寄存器 FEH FFH — — RAM寄存器 0 C0H C1H 00~FFH RAM 數(shù)據(jù) ..... ..... ..... 00~FFH 30 FCH FDH 00~FFH 時(shí)鐘 /日歷寄存器共有秒、分、時(shí)、日、月、星期和年份共 7 個(gè)寄存器。 1 1 圖 27 單字節(jié)傳送操作格式 /日歷寄存器地址命令格式及功能定義 訪問(wèn) DS1302 片內(nèi)各寄存器地址命令 格式如表 23所示。包括命令字節(jié)在內(nèi)，對(duì)于單字節(jié)操作，每次需要 16 個(gè)時(shí)鐘；對(duì)于時(shí)鐘 /日歷多字節(jié)突發(fā)模式操作，每次需要 72 個(gè)時(shí)鐘；而對(duì)于 RAM 多字節(jié)突發(fā)模式操作，每次則需要多達(dá) 256 個(gè)時(shí)鐘。每次僅寫(xiě)入或讀出 1B數(shù)據(jù)的操作稱為單字節(jié)操作。 DS1302 與 RAM 相關(guān)的寄存器分為兩類(lèi)，一類(lèi)是單個(gè) RAM單元，共 31 個(gè)，每個(gè)單元阻態(tài)為一個(gè) 8 位的字節(jié)，其命令控制字為 C0H～ FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫(xiě)操作；另一類(lèi)為突發(fā)方式下的 RAM 寄存器，此方式下可一次性讀寫(xiě)所有 RAM 的 31 個(gè)字節(jié)，命令控制字為 FEH（寫(xiě)）、 FFH（讀）。此外， DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與 RAM 相關(guān)的寄存器等。同樣，在緊跟 8 位的控制指令字后的下一個(gè) SCLK 脈沖的下降沿讀出 DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位 0 至高位 7。命令字節(jié)的傳輸始終從最低有效位開(kāi)始。 D1～ D5 定義片內(nèi)寄存器的地址。 第 11 頁(yè) 圖 26 命令字節(jié)的 格式 每次數(shù)據(jù)的傳輸都是由命令字節(jié)開(kāi)始的，這里的最高有效位必須是 1。所有的數(shù)據(jù)應(yīng)在時(shí)鐘的下降沿變化，而在時(shí)鐘的上升沿，芯片或與之相連的設(shè)備進(jìn)行輸入。圖 25為 DS1302的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。 I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端（雙向）。上電運(yùn)行時(shí)，在VCC≧ 之前， RST 必須保持低電平。當(dāng) RST 為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì) DS1302 進(jìn)行操作。 RST 是復(fù)位 /片選線，通過(guò)把 RST 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。當(dāng) VCC2 小于 VCC1 時(shí)， DS1302 由 VCC1 供電。 DS1302由 VCC1 或 VCC2 兩者中的較大者供電。 VCC1 為后備電源， VCC2 為主電源。芯片采用了簡(jiǎn)單的 I2 C 三線通信方式，便于節(jié)省芯片和與之接口的微處理器間的引腳，芯片有著 ~ 的寬供電電壓范圍，在 5V供電時(shí)其接口與 TTL 電平兼容；并且有著很低的功耗，在 300nA 的電流。其內(nèi)部數(shù)據(jù)分為 10 個(gè)時(shí)鐘寄存器和 31 字節(jié) RAM，對(duì)時(shí)鐘寄存器進(jìn)行初始化可以設(shè)定當(dāng)前時(shí)間，從而控制芯片的運(yùn)行。這就要求一種功能強(qiáng)、功耗小、計(jì)時(shí)精度高的高性能日歷時(shí)鐘芯片，即 DS1302。此時(shí)先通過(guò)指令把端口鎖存器置 “1”， 然 后才能讀引腳。 讀端口 ： 實(shí)際上不是從外部讀入數(shù)據(jù)，而只把端口鎖存器中的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總 線。 注意： 出口使用時(shí)，內(nèi)部帶鎖存器，可以直接與外設(shè)相連，不必再加鎖存器。 P P2 和 P3 三個(gè)端口內(nèi)部有上拉電阻，稱為準(zhǔn)雙向口，在讀這些端口之前應(yīng)先寫(xiě) 1，否則讀入的數(shù)據(jù)不能保證正確。每個(gè)端口都是 8 位雙向口，共占 32 根引腳。然而，如果 AO 置“ 1” ， ALE 則被禁止。此引腳 PROG 也是外部主模式編程脈沖輸入端（ PROG）。當(dāng) RST 輸入能持續(xù)保持高電平多于 10 個(gè)機(jī)器周期時(shí)，迫使XTAL2 XTAL1 C1 C2 第 9 頁(yè) PSEN由低到高的轉(zhuǎn)換會(huì)使單片機(jī)進(jìn)入主編程模式。 PSEN（ 29）：程序存儲(chǔ)器允許： PSEN是外部程序存儲(chǔ)器讀選通 當(dāng)從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行時(shí)， PSEN不激活。然而，程序只能從片內(nèi)程序存儲(chǔ)器開(kāi)始執(zhí)行。 （ I/O）引腳： P0 口（ 3239）： 8 位標(biāo)準(zhǔn)的 I/O 口，尋址外部存儲(chǔ)器時(shí)，作數(shù)據(jù)總線和外部 存儲(chǔ)器低 8 位地址線，采用分時(shí)使用方式，有 8 個(gè) TTL 負(fù)載的驅(qū)動(dòng)能力 P1 口（ 18）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口， 4 個(gè) TTL 負(fù)載驅(qū)動(dòng) 能力 P2 口（ 2128）： 8 位 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口， 4 個(gè) TTL 負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力 ， 在訪問(wèn)片 第 8 頁(yè) 圖 23 外接晶振引腳外接電路圖 外存儲(chǔ)器或擴(kuò)展 I/O 口且尋址范圍超過(guò) 256 字節(jié)時(shí)， P2 口用作高 8 位地址總線 P3 口（ 1017）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口 ， P3 口的每