【正文】 0xFF,/*江,0*/}。這說明了 proteus 軟件顯示部分沒錯。我在本次設計中用 proteus 軟件做硬件仿真。在左邊的元件框中選出所需要的元件放在右邊的框圖上，然后根據芯片資料進行連線。打開 proteus 的 ISIS 窗口如圖 39 所示。74HC595 功能見表 32：表 32 74HC595 集成譯碼器功能表輸入管腳 SI SCK SCLR RCK OE輸出管腳 X X X X H QA—QH 輸出高阻 X X X X L QA—QH 輸出有效值 X X L X X 移位寄存器清零 L 上沿 H X X 移位寄存器存儲 L H 上沿 H X X 移位寄存器存儲 H X 下沿 H X X 移位寄存器狀態(tài)保持 X X X 上沿 X 輸出存儲器鎖存移位寄存器中的狀態(tài)值 X X X 下沿 X 輸出存儲器狀態(tài)保持 硬件顯示仿真硬件仿真主要用 proteus 軟件仿真， Proteus 是英國 Labcenter 公司開發(fā)的 EDA 工具軟件。引腳 SI 是串行數據的輸入端。三態(tài)。 移位 寄 存 器 有 一 個 串 行 移 位 輸 入 （ Ds） ， 和 一 個 串 行 輸 出 （ Q7） ,和 一 個 異 步 的 低 電 平 復 位 ，存 儲 寄 存 器 有 一 個 并 行 8 位 的 ， 具 備 三 態(tài) 的 總 線 輸 出 ， 當 使 能 OE 時 （ 為 低 電 平 ） ， 存 儲寄 存 器 的 數 據 輸 出 到 總 線 [16]。 數 據 在 SHcp 的 上 升 沿 輸 入 到 移 位 寄 存 器 中 ， 在 STcp 的 上 升 沿 輸 入 到 存 儲寄 存 器 中 去 。74HC595 是 具 有 8 位 移 位 寄 存 器 和 一 個 存 儲 器 ， 三 態(tài) 輸 出 功 能 。具體電路如圖 36 所示。移位寄存器有一個串行移位輸入（DS） ，和一個串行輸出（Q7 ）,和一個異步的低電平復位，存儲寄存器有一個并行 8 位的，具備三態(tài)的總線輸出，當使能 OE 時（為低電平） ，存儲寄存器的數據輸出到總線 [15]。數據在 SH_CP 的上升沿輸入，在ST_CP 的上升沿進入的存儲寄存器中去。74HC138 與 74HC238 邏輯功能一致，只不過 74HC138 為反相輸出。利用這種復合使能特性，僅需 4 片 74HC138 芯片和 1 個反相器，即可輕松實現(xiàn)并行擴展，組合成為一個 132（5 線到 32 線）譯碼器。74HC138 特有 3 個使能輸入端：兩個低有效（E1 和E2）和一個高有效（E3） 。圖 34 列驅動電路圖 13 74HC138 簡介74HC138 是一款高速 CMOS 器件，74HC138 引腳兼容低功耗肖特基 TTL（LSTTL ）系列。兩個 138 級聯(lián)成 4 線16 線譯碼器，三級管 Q1Q16 接顯示屏H1H8 解決了顯示屏供電不足的問題 [14]。 列驅動單元設計 列驅動系統(tǒng)設計譯碼電路的功能是為了解決單片機 I/O 端口不足。顯示時要把一行中各列的數據都傳送到相應的列驅動器上去，這就存在一個顯示數據傳輸的問題。 由于單片機的特性，我們將采用方案 2：動態(tài)顯示方式，采用動態(tài)顯示方式進行顯示時，每一行有一個行驅動器，各行的同名列共用一個驅動器。顯示不同數碼時，由位線控制各位輪流顯示。占用較多 I/O 資源。（1）靜態(tài)顯示方式靜態(tài)顯示方式，即 16 段 LED 數碼管在顯示某一個數碼時，加在數碼管上的段碼保持不變，直至換顯其他數碼為止。在實際應用中，點亮 LED 數碼管的方式有靜態(tài)和動態(tài) 2 種方法。 圖33 LED 點陣顯示實物圖LED 數碼管結構簡單，價格便宜。圖33畫出了室內直插式88點陣雙基色 LED 模塊實物圖。 11 LED 點陣顯示設計四個1616 的點陣構成一個1664 的點陣。12. 通 用 異 步 串 行 口 （ UART） ， 還 可 用 定 時 器 軟 件 實 現(xiàn) 多 個 UART。 即 定 時 器 T0、 T T2。9. 具 有 看 門 狗 功 能 。7. ISP（ 在 系 統(tǒng) 可 編 程 ） /IAP（ 在 應 用 可 編 程 ） ， 無 需 專 用 編 程 器 ， 無 需 專 用 仿 真 器 ，可 通 過 串 口 （ RxD/,TxD/） 直 接 下 載 用 戶 程 序 ， 數 秒 即 可 完 成 一 片 。5. 片 上 集 成 522字 節(jié) RAM。3. 工 作 頻 率 范 圍 ： 0～ 40MHz， 相 當 于 普 通 8052的 0～ 80MHz， 實 際 工 作 頻 率 可 達48MHz。 STC89C52RC 具有以下特點：1. 增 強 型 8052單 片 機 ， 6時 鐘 /機 器 周 期 和 12時 鐘 /機 器 周 期 可 以 任 意 選 擇 ， 指 令 代 碼完 全 兼 容 傳 統(tǒng) 8052。掉電保護方式下，RAM 內容被保存，振蕩器被凍結，單 片 機 一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。另外 STC89X52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟 件 可選擇節(jié)電模式。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 10STC89C52 為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。圖 32 控制部分電路圖 STC89C52RC 簡介STC89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲 器 。具體接法為：, 分別接 74HC138 的 A 端，B 端,C 端向 74HC138 送入串行數據經過其轉換后并行輸出；, 接 138 芯片的使能控制端，當為低電平使允許輸出； , 接595 的 SH_CP 端,ST_CP 端,DS 端控件系統(tǒng)的列輸入，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000H－FFFFH） ，EA 端必須保持低電平（接地） 。根據功能選擇一定的單片機端口添加外圍的器件，具體電路如圖 32 所示。 9 控制單元設計 單片機最小系統(tǒng)設計控制電路設計中采用的是單片機系統(tǒng)，該系統(tǒng)必須要是工作在一個最小系統(tǒng)（指單片機的可以的最小配置系統(tǒng)） 。（5）單片機由 ISP 下載線下載程序和供電，可不設立專用供電電源。（4）單片機要能接收上位機的指令和顯示內容且能夠處理后控制 LED 顯示屏的顯示，并且端口驅動能力要足以驅動譯碼電路。（2）驅動電路要能提供 LED 顯示所需范圍內的電壓和電流要求。 復位電路時鐘電路STC89C52RC單片機行驅動列驅動16*64LED點陣屏 圖 31 硬件原理圖 該系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能和要求有以下幾點：（1）LED 顯示屏的面積必須滿足至少顯示一個漢字的標準。 根據硬件的功能結構圖選取合適器件，器件不但要求能實現(xiàn)所要求的功能還要能兼容至整個系統(tǒng)之中。 硬件整體設計概述及功能分析顯示系統(tǒng)具體設計主要由上位機，通信系統(tǒng)，單片機系統(tǒng)，譯碼電路，顯示驅動電路和1616 的點陣屏六部分組成。 該系統(tǒng)的組成結構如圖 23 所示。 7 系統(tǒng)總結構 最終確定硬件設計方案最終方案如圖 23 所示，以 PC 機作為上位機存儲和處理顯示內容用串行通信的方式將顯示內容和控制指令傳輸到單片機系統(tǒng)，單片機根據上位機傳輸來的內容和指令通過端口譯碼擴展后驅動 4 塊 88LED 點陣模塊構成的 1616 的 LED 點陣顯示屏 [9]。（3）在目測條件下 LED 顯示屏各點亮度均勻、充足、穩(wěn)定、清晰無串擾。 功能要求本方案設計一個電子顯示屏，具體要求滿足以下條件：（1）要求采用 52 單片機作為微控制器。52 系列單片機端口低電平時，吸入電流可達 2０ｍＡ，具有一定的驅動能力；而為高電平時，輸出電流僅數十 μＡ甚至更?。娏鲗嶋H上是由腳的上拉電流形成的） ，基本上沒有驅動能力，所以單片機不能直接驅動 LED 顯示屏顯示。經常采用的端口擴展方法是用串并轉換芯片進行譯碼。所以構建一個 1616 的LED 點陣屏選用四塊 88 點陣模塊。兩種方法相比較，決定采取模塊構成的方法來制作一個 LED 點陣顯示屏。目前市場上普遍采用的點陣模塊有 81616 等幾種；這兩種屏幕構成方法各有有缺點，單個發(fā)光二極管構成顯示屏優(yōu)點在于當單個的發(fā)光二極管出現(xiàn)問題時只需更換一個二極管即可，檢修的成本較低，缺點在于連接線路復雜；而點陣模塊構成的方法卻正好與之相反，模塊構成省約了大量的連線，不過當一個 LED 出現(xiàn)問題時同在一個模塊的所有 LED 都必須被更換。LED 顯示屏是由一個一個的發(fā)光二極管點陣構成的，要構成大屏幕的 LED 顯示屏就需要多個發(fā)光二極管。 顯示部分方案選擇顯示部分包括了一塊至少可以顯示一個漢字的顯示屏，以及驅動該顯示屏的驅動電路。當該腳作輸出腳使 5用時，則為高電平或低電平均可。其中應用最廣泛的單片機首推 Intel的 52 系列，由于產品硬件結構合理，指令系統(tǒng)規(guī)范，加之生產歷史“悠久” ，有先入為主的優(yōu)勢常作為單片機學習的教材。單片機的技術門檻較低開發(fā)成本也較低非常適合初學者進行學習和鍛煉使用。隨著超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，NMOS 工藝單片機被 CMOS 代替，并開始向 HMOS 過渡。它們的價格也高低不等，這樣極大地滿足了開發(fā)者的選擇自由。它有很強的接口性能，非常適合于工業(yè)控制，因此又叫微控制器(MCU)。 控制部分方案選擇控制部分是整個系統(tǒng)的核心部分，其功能為與上位機通信接收上位機發(fā)送的數據和控制指令處理過后控制顯示部分顯示內容。目前，比較成熟的 ISP 下載器大多是基于串口或者并口通信的，但是也存在著以下問題： （1）用戶 PC 機的主頻、硬件和操作系統(tǒng)不同，可能會造成控制信號錯誤； （2）不同的廠商提供不同的 ISP 下載器，互不兼容，給嵌入式開發(fā)帶來不便； （3）限于串、并口的通信協(xié)議，ISP 數據傳輸速率較低，影響嵌入式產品的開發(fā)。因為通常情況下顯示屏和上位機的距離不會很遠，所以通信距離的要求不是很高。所以上位機選擇存儲顯示的方法，控制 LED 顯示屏的顯示內容。兩種顯示方法相比較：實時顯示屏幕能及時反應上位機內容的變化，顯示的效果和內容的實時性好多用于新聞播報、實況轉播用，但實時顯示硬件開銷大，對通信系統(tǒng)要求高，工藝復雜，成本高；存儲顯示雖上位機 通信部分 控制部分 顯示部分 4實時性不高但硬件開銷小，成本低廉。實時顯示及上位機屏幕上的內容同時顯示在 LED 顯示屏上，上位機上內容變化 LED 顯示屏也跟著變化。上位機的作用是存儲并處理顯示內容，然后通過通信系統(tǒng)傳送到控制系統(tǒng)驅動顯示 [5]。上位機通過通信部分向控制部分發(fā)送控制指令和顯示內容代碼，控制部分執(zhí)行顯示指令并將顯示代碼處理后控制顯示部分的顯示內容和顯示方式。硬件的設計采用模塊化設計，既要滿足模塊本身功能又要能夠和整個系統(tǒng)兼容。 系統(tǒng)硬件方案選擇 大多數的 LED 顯示屏都在戶外，所以對硬件的質量要求非常的高。 32 系統(tǒng)總體方案 系統(tǒng)總體方案本設計以 STC89C52RC 單片機為核心，通過 74HC138 芯片為列驅動，74HC595 芯片為行驅動。通過分析，查找找出了問題原因并設法將其解決。在硬件調試中發(fā)現(xiàn)有單片機端口驅動能力不足、驅動電路工作不穩(wěn)定等問題。論文列出了詳細的器件參數和在系統(tǒng)中的連接使用方法。（2）系統(tǒng)硬件設計以設計方案為指導思想選擇合適的器件來實現(xiàn)這一思想，選擇器件時要從功能和電氣特性兩方面來選擇和論證。 　　 論文主要內容針對設計題目的特點，對論文的內容和結構將做如下安排：（1）系統(tǒng)總體方案搜集題目的有關資料，并參照目前通用的設計思想和設計方法擬定幾套設計方案進行分析比較。LED 顯示屏控制專用大規(guī)模集成電路芯片也在此時由國內企業(yè)開發(fā)出來并得以應用。 　　第二階段是 1995 年到 1999 年，出現(xiàn)了 64 級、256 級灰度的雙基色視頻屏。 主要發(fā)展可分為以下幾個階段：第一階段為 1990 年到 1995 年，主要是單色和 16 級雙色圖文屏。 國內研究情況與國外相比，國內 LED 點陣顯示屏技術相比于國外仍舊落后。三 1規(guī)范市場，建立健全產品監(jiān)督機制。他們在主要以下四方面有很好的優(yōu)勢：一是緊抓重點，大力建設專利標準體系。在國外點陣屏顯示技術研究已經相當成熟，完善。因此此課題不論是對自己的就業(yè)還是對我國 LED顯示技術的發(fā)展都有非常現(xiàn)實與積極的意義。目前我國的信息行業(yè)發(fā)展迅速，作為主要平面顯示媒介的 LED 顯示屏的作用也越練越廣泛，相關的從業(yè)人員也會越來越緊缺。并且對大學期間所學習的一些理論進行了實踐，使我們對所學過的理論知識有了新的認識。隨著信息產業(yè)的高速發(fā)展，LED 作為信息傳播的一種重要手段，已廣泛應用于室內外需要進行服務的內容和服務宗旨宣傳的公共場所。 研究背景 在大型商場、碼頭、車站、地鐵站以及各種辦事窗口等越來越多的場所使用 LED 點陣顯示圖形和漢字。 關鍵詞：單片機；顯示；軟件；點陣；模塊 III目 錄1 引言 ..................................................................................................................................................1 研究背景 ......