【正文】 圖 單片機系統(tǒng)電路 在圖 中，有源晶振為單片機提供 ， 05V幅度的高精度時鐘。 ●小型封裝，便于 PCB 的緊湊化設(shè)計。 ●寬電壓范圍，條屏的負載端電壓的波動不會影響其正常運行。 ●有內(nèi)部 ROM，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)。對于 STC89C52RC，主要特性見表 ：（摘錄自 STC 單片機官方數(shù)據(jù)手冊） STC 單片機與8051 單片機的性能比較 高速： 一個時鐘 /機器周期，增強型 51 內(nèi)核，平均速度可達到1MIPS/MHz 寬電壓： ~ 寬溫限： 40℃ ~85℃ 高抗靜電： ESD 保護，輕松過 4KV快速脈沖干擾（ EFT 測試） 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，相當于傳統(tǒng) 8051 主頻 0~576MHz 時鐘：可選擇外部晶體或內(nèi)部 RC 振蕩器 STC 12C5412AD 單兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8K 字節(jié)片 內(nèi) Flash程序存儲器，擦寫次數(shù) 2 萬次以上 256x8bit 內(nèi)部 RAM 數(shù)據(jù)存儲器 可編程 UART 串行通道 片機的內(nèi)部資源 32 個雙向 I/O 口 , 3 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器中斷 2 個串行中斷 , 2 個外部中斷源 , 共 6 個中斷源 ,2 個讀寫中斷口線 低功耗空閑和掉電模式 時鐘頻率 024MHz 3 級加密位 , 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 表 STC89C52 系列單片機主要特性 4． 2． 2 STC 單片機在條屏運用中的優(yōu)越性 對于單色動態(tài)條幅屏的應(yīng)用需要， STC89C52RC 單片機有以下突出的優(yōu)點： ●較高的處理速度和時鐘頻 率，能輕松的實現(xiàn)條屏的各種移動算法。 STC 單片機是深圳宏晶科技的 IC 產(chǎn)品。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 191 5 ?? 則基極限流電阻： ????? ? 22619 mA VVI VVR b becc。 本人所購買的 50 只同一批號的 C8550D，經(jīng)實測， β 均在 150 左右。其主要參數(shù)見圖 。 對于基極偏流電阻，則起到對基極 20mA 偏置電流限流作用 : 基極限流電阻： ?????? 86 A VVI VVR B BEcc； 根據(jù)上述計算，綜合其成本、封裝、散熱等因素考慮。 如此可知，當一行全點亮的時候 總電流 : I== 管 耗 : Pc=ICV CEsat(管飽和壓降 )==； STC89C52RC 系列單片機的每個 I/O 口能獨立承受 20mA 的灌電流，也即是能夠給共射驅(qū)動電路基極提供 20mA 的偏置電流。普通 LED 的安全工作電流在 5~20mA 之間，為獲得較高亮度，又要兼顧其工作壽命。每行共 4 點陣，每個點陣包含紅色，綠色兩個 LED?，F(xiàn)對行驅(qū)動電路各元件參數(shù)進行計算。同時，大部分單片機的 I/O是弱上拉輸出，也即是單片機能承受較大的灌電流，而只能提供微弱的拉電流。因此可選用小功率器件。而造成開機瞬間全屏顯示或造成巨大的浪涌電流沖擊，使電源電壓跌落，單片機工作異常。還有一個重要的特點，共集電路的基極是用高電平驅(qū)動，而單片機在 復(fù)位期間，所有 I/O口都呈現(xiàn)高電平。 圖 兩種三極管擴流方式（共集，共射） 共集驅(qū)動方式， 又稱射極跟隨器，當電源電壓足夠時，在負載上獲得的電壓始終等于基極對地電壓 Ub 減去發(fā)射結(jié)壓降 Ube。當輸入高電平時，高阻態(tài)，同時本芯片的串行輸出無效 14 A 串行數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)從這個管腳移進內(nèi)部的 8 位串行移位寄存器 15 QA 鎖存器輸出，三態(tài) 16 VCC 電源正， 26V DC 表 74HC595 的管腳功能描述 4． 1． 3 行驅(qū)動電路設(shè)計 因為本設(shè)計 要求的行驅(qū)動電流較大，目前尚無合適的集成電路來勝任。 74HC595 的引腳及邏輯功能如圖 圖 74HC595 管腳圖 74HC595 邏輯圖 74HC595 的管腳功能描述見表 ： 管腳號 管腳名稱 管腳功能描述 1 QB 鎖存器輸出，三態(tài) 2 QC 鎖存器輸出，三態(tài) 3 QD 鎖存器輸出，三態(tài) 4 QE 鎖存器輸出，三態(tài) 5 QF 鎖存器輸出，三態(tài) 6 QG 鎖存器輸出，三態(tài) 7 QH 鎖存器輸出，三態(tài) 8 GND 電源地 9 SQH 串行輸出，用于級聯(lián)。穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，旁路掉電源中的高頻脈動成份。輕則對周圍無線電環(huán)境造成電磁污染，重則使系統(tǒng)時鐘紊亂，邏輯錯誤。 由于 LED 顯示屏的工作電流時刻在變化，造成了系統(tǒng)電壓的波動。 74HC595 并行輸出端與 LED 模塊列線之間通過 20Ω的電阻連接，這里電阻起到分壓，去除紅色 LED 的并聯(lián)嵌位作用。它輸入端允許 500nS 的上升（下降）時間，對嚴重畸形的時鐘脈沖仍能檢測。 74HC595 在 5V供電的時候能夠達到 30MHz的時鐘速度，每個并行輸出端口均能承受 20mA 的灌電流和拉電流。 74HC595，是為 Motorola 的 SPI 總線開發(fā)的一款串并轉(zhuǎn)換芯片。這樣能獲得較大的顯示單元尺寸和發(fā)光亮度。為了再進一步的提高視覺亮度，選用了紅色 LED 點陣模塊 DM880311K。 //移完一半，進入下一半或下一個漢字，直到結(jié)束 } } 第 4 章 硬件電路設(shè)計 4． 1 顯示單元電路設(shè)計 為了提高點陣 LED 的視覺亮度，本設(shè)計用行線做掃描線，列線做數(shù)據(jù)線。 //處理完 16 行，調(diào)用顯示函數(shù)更 新點陣 while(timerc) //循環(huán)做為處理的速度，即移動的速度 display1()。 //下一個要顯示漢字的半行字節(jié)向高位移一位，準備下一次取位 } tmp。 ia++。 //一行 32 個點四字節(jié)，將最后一字節(jié)用下一個字補上 if(tmp2[i]amp。 ia++。 //移當前顯示緩沖的半行字節(jié) if(lhj[ia+1]amp。j3。i16。 //變量再次利用 while(tmp){ //循環(huán) 8 次，是將下一個字的前半部份的字節(jié)數(shù)據(jù)移入顯示緩沖 ia=0。 //取半個漢字點陣數(shù)據(jù)， 16 字節(jié) } if(tmp) //當 tmp 為 1 時，表時一個字數(shù)組處理完成，將地址轉(zhuǎn)到下一個字 lp+=32。i16。 //將緩沖區(qū)清 0， while(c){ if(lp!=0){ //當 lp 指向的地址為 0 時，直接用組緩沖 0補上，效果是將當前顯示的內(nèi)容移出 tmp=c%2。i16。 c*=2。 idata unsigned int tmp=0,timerc=0。下面用實際的 C51 程序來說明一下如何實現(xiàn) 簡單的左移顯示效果。字模數(shù)據(jù)緩存區(qū) send8bit() 中的數(shù)據(jù)可通過調(diào)用移動處理任務(wù)而逐位轉(zhuǎn)移至動態(tài)顯示緩沖區(qū) disbuf()中。 并返 回連續(xù) 32 字節(jié)的全角漢字字模數(shù)據(jù)或 16 字節(jié)的 ASCII 半角字模數(shù)據(jù)。該 緩存區(qū)與 disbuf()編址連續(xù)。該算法是將 disbuf()和 send8bit()中的數(shù)據(jù)首尾相接地左移一位，并不斷把send8bit()移入 disbuf()。其它大部分顯示效果如左移，全屏定格顯示等都是以逐位左移為基礎(chǔ)。把單片機的在顯示模式的所有工作量分為以下三個任務(wù)： 一．掃描顯示任務(wù)：掃描顯示任務(wù)負責(zé)把 disbuf()中的數(shù)據(jù)依次發(fā)送到列驅(qū)動器74HC595，并按嚴格的時序高電平選通 十六根行掃描線（ L0—L15），使每一列數(shù)據(jù)對應(yīng)著一個行線狀態(tài)。 LED 點陣會顯示一幅圖片當作歡迎頁面。 電源則為各個模塊提供穩(wěn)定的電壓以及足夠的電流。 MCU 通過內(nèi)部集成的 SPI 接口和 時鐘芯片 進行雙向通信。 MCU 用通用 I/O 口來驅(qū)動行掃描驅(qū)動電路。而每個顯示單元的列數(shù)據(jù)則由 16 位移位鎖存器并行輸出口提供。每個顯示單元由一個 1616 點陣的 LED模塊和一個 16 位寬的移位鎖存器（串行 —并行轉(zhuǎn)換器）構(gòu)成。 PC 機串口的驅(qū)動程序編寫較為簡單，不需要掌握復(fù)雜的通信協(xié)議?？紤]到本設(shè)計的上、下位機進行一次通信時的數(shù)據(jù)量不大（ 2KB 以內(nèi)），而且對通信的速度及可靠性要求并不嚴格。大幅降低了產(chǎn)品成本。這幾種單片機的處理速度均能達到 要求 ，但 AVR 系列單片機的極限時鐘頻率只能到 16MHz，而 C8051F 系列 SOC類似于 ARM7,時鐘速度可到 100MHz,但會浪費其內(nèi)部豐富的資源，而且價格昂貴，用在單色條屏的控制中頗感浪費。 ARM 的處理速度極快，但對于條屏的應(yīng)用， ARM 內(nèi)部的資源浪費嚴重，且成本較高。 3． 4 微控制器的考慮 因本設(shè)計采用軟件來實現(xiàn)滾屏，且傳輸方式為串行方式。不僅板間連接簡單，更是降低了 PCB 布局及布線的難度。在傳統(tǒng)的并行傳輸方式中，因受到列數(shù)據(jù)鎖存器地址線數(shù)目的制約，不能隨意的增添顯示單元，且每個顯示單元的電路結(jié)構(gòu)不同 ,PCB 結(jié)構(gòu)也不同，完全不符合模塊化設(shè)計的要求 。用 單片機 來完成滾屏算法，其最大的優(yōu)點在于成本低廉，而且可維護性、可升級性大大增強?？梢杂糜布崿F(xiàn)，但無疑增加了額外的硬件成本及設(shè)計難度。本設(shè)計要求整個屏幕能同時顯示 兩 個漢字，則至少需要用 8 個 88 的 LED 模塊拼接成 3216 的矩陣。為了在較遠距離處獲得清晰的視覺效果，本設(shè)計采用 4 個 88 點陣，像素直徑 3mm 的 LED 模塊拼接成1616 點陣的 LED 陣列。因此，以 ARM 為控制器的顯示屏常為視頻全彩屏。在條屏的運用中，能用 ARM 來實現(xiàn)花樣繁多的顯示方式，以及高色階，多像素的全彩屏驅(qū)動。ARM 有著極高的指令效率，極高的時鐘頻率。但是其成本較高，開發(fā)難度較大。用他作為 LED 顯示屏的控制器，能夠高速的處理色階 PWM 信號、高速的完成動態(tài)掃描邏輯、高速的完成字符移動算法。 FPGA以高速、并行著稱。因此，以 PIC 單片機為控制器的條屏目前仍是單色條屏市場的主流。因 PIC 單片機是 RISC 架構(gòu)的工業(yè)專用單片機，處理指令的速度有所增加，抗干擾能力優(yōu)秀，型號種類繁多。因此， 8051 控制的條屏只能用于顯示內(nèi)容及其簡單，不需要經(jīng)常更改顯示內(nèi)容的場合。除此之外，傳統(tǒng) 8051 單片機的內(nèi)部資源貧乏，僅 128 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器，幾 K 字節(jié)的程序存儲器，無 E2PROM， SPI。因受到單片機運算速度及通信速率的限制， LED 動態(tài)顯示的刷新率不可能做得太高。不同功能檔次的廣告屏對應(yīng)著不同的處理器。 隨著廣告屏顯示內(nèi)容的多媒體化，對控制器傳輸速度，運算能力的要求越來越高。成本有所下降，但可擴展性仍舊較差。再一個缺點是，每個單元的 PCB 隨著安放位置的不同，布線結(jié)構(gòu)也不相同，不利于廠家批量生產(chǎn)。但是這種方案最大的缺點是不便于隨意擴展顯示單元的數(shù) 目。 2． 3 LED 常見的控制方式 目前常見的是并行傳輸方式，通過 8 位鎖存器將 8 位總線上的列數(shù)據(jù)進行鎖存顯示，各 8 位鎖存器的片選信號由譯碼器提供。在幀切換的時候還要加入余輝消除處理。因而發(fā)光效率比前者高。如果用行線來做掃描線，則每 16 次循環(huán)，每行 LED 就能亮一次，其發(fā)光視覺平均亮度為直流情況下的 1/16。例如 0601 條屏（每行 6 個漢字，共 1 行），行線有 16 根，列線有 96 根。這就是動態(tài)掃描的原