【正文】 C595 在 （ 25℃ ），可以達(dá)到 21MHz 以上的時(shí)鐘頻率，而我們采用的 89S51 的時(shí)鐘頻率只有 24MHz，串口方式 0 的時(shí)鐘頻率只有fosc/12=2MHz，所以 74HC595 完全勝任；由于 74HC595 輸出高電平時(shí)每個(gè)管腳的驅(qū)動電流只有 20mA，而每個(gè) LED 發(fā)光管的驅(qū)動電流也是 20mA，要是 8 個(gè)發(fā)光管同時(shí)輪流點(diǎn)亮的時(shí)候瞬間電流必定大于 20mA，所以我們采用是采用吸收電流的方式直驅(qū) LED 發(fā)光管。芯片的輸出端為 QA～ QH， 最高位 QH 可作為多片 74HC595 級聯(lián)應(yīng)用時(shí)向上一級的級聯(lián)輸出。 SCLR 信號是移位寄存器的清 0 輸入端，當(dāng)其為低時(shí)移位寄存器的輸出全部為 0。 RCK 是輸出鎖存器的輸入信號，其上升沿將移位寄存器的輸出輸入到輸出鎖存器。引腳 SCK 是移位寄存器的移位時(shí)鐘脈沖，在其上升沿發(fā)生移位，并將SI的下一個(gè)數(shù)據(jù)輸入最低位。它的輸入端有 8 個(gè)串行移位寄存器，每個(gè)移位寄存器的輸出都連接一個(gè)輸出鎖存器。它具有一個(gè) 8 位串入并出的移位寄存器和一個(gè) 8 位輸出鎖存器，而且移位寄存器和輸出鎖存器的控制是各自獨(dú)立的，可以實(shí)現(xiàn)在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時(shí)，傳送下一行的列數(shù) 據(jù)，即達(dá)到數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的目的。 74HC595 介紹 每個(gè)漢字需要 4 個(gè) 8*8 的 LED 點(diǎn)陣，要想實(shí)現(xiàn) 8 行掃描驅(qū)動，上下 2 行只使用了 1 個(gè) 74HC595 接到 LED 點(diǎn)陣模塊上，而每個(gè)漢字是按照 16*16 取模，所以需要 2 個(gè) 74HC595 來驅(qū)動一個(gè)漢字，我的電路設(shè)計(jì)的是 8 個(gè)漢字，所以需要8*2=16 個(gè) 74HC595 來實(shí)現(xiàn) 8 行掃描顯示。而藍(lán)色和純綠色 LED 的開發(fā)已經(jīng)達(dá)到了實(shí)用階段。 LED 之所以受到廣泛重視而得到迅速發(fā)展，是與它本身所具有的優(yōu)點(diǎn)分不開的。否則，LED 的光輸出將隨輸入電壓和溫度等因素變化而變化，并且，若 LED 電流失控，LED 長期工作在大電流下將影響 LED 的可靠性和壽命，并有可能失效。 從 LED 的伏安曲線及數(shù)字模型看， LED 在正向?qū)ê笃湔螂妷旱募?xì)小變動將引起 LED 電流的很大變化，并且，環(huán)境溫度， LED 老化時(shí)間等因素也將改變影響 LED 的電氣性能。 LED 的電壓和電流的匹配。s） 100000 沖擊電流 0 10 倍額定電流 耐壓擊性 很 強(qiáng) 易 斷 裂 壽命（ h） ＞ 2020 ＜ 1000 隨著 對 LED 研究的進(jìn)一步深入，其光效將進(jìn)一步得到提高，而其成本將一步下降，在不久的將來 LED 取代白熾燈甚至熒光燈而發(fā)展成 21 世紀(jì)的一種主要的照明光源將成為一種趨勢。作為一種新的光源，近年來各大公司和研究機(jī)構(gòu)對 LED的研究方興未艾，使其光效得以大大提高，飛利浦與 Agilent 的合資公司目前已研發(fā)并生產(chǎn)出光效 達(dá)到 171M/W 的白色 LED，已達(dá)到白熾燈的水平。 LED 的特點(diǎn)以及常用的參數(shù) LED 是一種固體光源，當(dāng)它兩端加上正向電壓，半導(dǎo)體中的少數(shù)載流子和多數(shù)載流子發(fā)生復(fù)合，放出的過剩能量將引起光子發(fā)射。 按鍵復(fù)位電路中，當(dāng)按鍵沒有按下時(shí)，電路同上電復(fù)位電路。在電源接通瞬間， RST 引腳上的電位是高電平（ Vcc），電源接通后對電容進(jìn)行快速充電，隨著充電的進(jìn)行，RST 引腳上的電位也會逐漸下降為低電平。上電復(fù)位和按鍵復(fù)位電路如下。 單片機(jī)的復(fù)位條件：必須使其 RST 引腳上持續(xù)出現(xiàn)兩個(gè)（或以上）機(jī) 器周期的高電平。 2）復(fù)位電路 無論是在單片機(jī)剛開始接上電源時(shí)，還是運(yùn)行過程中發(fā)生故障都需要復(fù)位。 了解了以上幾個(gè)時(shí)序的概念后，我們就可以很快的計(jì)算出執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間。一般用指令執(zhí)行所需機(jī)器周期數(shù)表示。一個(gè)機(jī)器周期固定的由 6 個(gè)狀態(tài) S1~S6 組成。 機(jī)器周期：機(jī)器周期是單片機(jī)完成一個(gè)基本操作所需要的時(shí)間。時(shí)序中 1 個(gè)時(shí)鐘周期定義為 1 個(gè)狀態(tài)，用 S 表示。 時(shí)鐘周期：振蕩脈沖送入內(nèi)部時(shí)鐘電路，由時(shí)鐘電路對其二分頻后輸出的時(shí)鐘脈沖周期稱為時(shí)鐘周期。 振蕩周期：是片內(nèi)振蕩電路或片外為單片機(jī)提供的脈沖信號的周期。 圖 22 時(shí)鐘電路 時(shí)序是單片機(jī)在執(zhí)行指令時(shí) CPU 發(fā)出的控制信號在時(shí)間上的先后順序。外接電容的作用是對振蕩器進(jìn)行頻率微調(diào)，使振蕩信號頻率與晶振 頻率一致，同時(shí)起到穩(wěn)定頻率的作用，一般選用20~30pF 的瓷片電容。晶振的取值范圍一般為0~24MHz，常用的晶振頻率有 6MHz、 12 MHz、 MHz、 24 MHz 等。單片機(jī)的時(shí)鐘信號通常有兩種產(chǎn)生方式：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。 下面著重介紹時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。即定時(shí)器 T0、 T T2 11. 外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路， Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 12. 通用異步串行口（ UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART 13. 工作溫度范圍： 40～ +85℃ （工業(yè)級） /0～ 75℃ （商業(yè)級） 14. PDIP 封裝 23457864308RESTXTLELN30XDI453WRD921679138765432972040/AD1/AVSV 圖 21 單片機(jī)原理圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)的最小系統(tǒng)是由組成單片機(jī)系統(tǒng)必需的一些元件構(gòu)成 ，除了單片機(jī)之外，還需要包括電源供電電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路。 主要特性如下： 1. 增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)， 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051. 2. 工作電壓： ～ （ 5V 單片機(jī)） /～ （ 3V 單片機(jī)） 3. 工作頻率范圍： 0～ 40MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 80MHz，實(shí)際工作 頻率可達(dá) 48MHz 4. 用戶應(yīng)用程序空間為 8K 字節(jié) 5. 片上集成 512 字節(jié) RAM 6. 通用 I/O 口（ 32 個(gè)），復(fù)位后為： P1/P2/P3/P4 是準(zhǔn)雙向口 /弱上拉， P0 口 是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)，需加上拉電阻。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機(jī) 一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。另外 STC89C52 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 可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 STC89C52 作為主控芯片 STC89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 可編程 Flash 存儲器 。 LED 顯示屏經(jīng)歷了從單色、雙色圖文顯示屏，到圖像顯示屏的 發(fā)展過程。由于它具有發(fā)光效率高、使用壽命長、組態(tài)靈活、色彩豐富以及對室內(nèi)室外環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，自 20 世紀(jì) 80年代后期開始，隨著LED 制造技術(shù)的不斷完善，在國外得到了廣泛的應(yīng)用。我們在實(shí)際應(yīng)用中只是將 LED 點(diǎn)陣的 16 條行線直接接在 P0口和 P2 口，至于列選掃描信號則是由 416 線譯碼器 74HC138 來選擇控制，這樣一來列選控制只使用了單片機(jī)的 4個(gè) IO口，節(jié)約了很多 IO資 源，為單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)充使用功能提供了條件。 本設(shè)計(jì)介紹一種實(shí)用的漢字顯示屏的制作，同時(shí)為了降低制作難度， 僅作了一個(gè)字的輪流顯示，實(shí)際使用時(shí)可根據(jù)這個(gè)原理自行擴(kuò)充顯示的字?jǐn)?shù)。技術(shù)線路為通過程序控制STC89C52 芯片輸出高低電平，高低電平控制 分別控制 LED 的亮和滅，最終達(dá)到所要顯示的內(nèi)容。所以我選用 74HC138 譯碼器作為 串口輸入 控制 。 驅(qū)動電路的選擇 驅(qū)動電路 的選擇采取并口輸入，占用大量 I/O 口資源。且動態(tài)顯示易于制作和理解，又能鞏固所學(xué)知識，達(dá)到畢業(yè)設(shè)計(jì)的目標(biāo)。 由于靜態(tài)顯示方式 ,所需的譯碼驅(qū)動裝置很多 ,引線多而復(fù)雜 ,成本高 ,且可 靠性也較低。動態(tài)顯示采用多路復(fù)用技術(shù)的動態(tài)掃描顯示方式 , 復(fù)用的程度不是無限增加的 , 因?yàn)槔脛討B(tài)掃描顯示使我們看到一幅穩(wěn)定畫面的實(shí)質(zhì)是利用了人眼的暫留效應(yīng)和發(fā)光二極管發(fā)光時(shí)間的長短 , 發(fā)光的亮度等因素 。但設(shè)計(jì)上如果處理不當(dāng) ,易造成亮度低 ,閃爍問題。 動態(tài)顯示，對一幅畫面進(jìn)行分割 ,對組成畫面的各部分分別顯示 ,是動態(tài)顯示方式。若給每一個(gè)發(fā)光二極管一個(gè)驅(qū)動電路 ,一幅畫面輸入以后 ,所有 L ED 的狀態(tài)保持到下一幅畫。 顯示部分 顯示部分是本次設(shè)計(jì)最核心的部分，我 們先 對 LED8*8 點(diǎn)陣顯示進(jìn)行 實(shí)驗(yàn)，然后再其基礎(chǔ)上擴(kuò)展成 LED16*16，最后實(shí)現(xiàn) LED16*32 對于 LED8*8 點(diǎn)陣顯示有以下兩種方案： 靜態(tài)顯示，將一幀圖像中的每一個(gè)二極管的狀態(tài)分別用 0 和 1 表示 ,若為 0 ,則表示 LED 無電流 ,即暗狀態(tài) 。 6） 最終能在 LED 電路板上顯示所要的圖形或漢字。 4） 確定所 需 的元器件，然后通過電路圖進(jìn)行連接。 2） 行 列電路設(shè)計(jì)，分析電路圖確定整個(gè)系統(tǒng)大概的規(guī)模。 通過 這次 畢業(yè)設(shè)計(jì)使 我 在學(xué) 校學(xué)習(xí)的理論知識和實(shí)際應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合起來，同時(shí)也能培養(yǎng)我獨(dú)立思考、勇于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度和鉆研精神，為我將要踏上工作崗位做一次提前的鍛煉。 設(shè)計(jì)目標(biāo)及采取的方案 本設(shè)計(jì)的目標(biāo) 本設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)是單片機(jī) 技術(shù)基礎(chǔ) ，微機(jī)原理，模擬和數(shù)子電路。通過分析，查找找出了問題原因并設(shè)法將其解決。在硬件調(diào)試中發(fā)現(xiàn)有單片機(jī)端口驅(qū)動能力不足、驅(qū)動電路工作不穩(wěn)定等問題。然后按照所劃分的模塊逐個(gè)編寫和調(diào)試，最后將獨(dú)立的模塊整合起來。 （ 3）軟件編寫 根據(jù)硬件特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求，軟件選用 C 語言編寫。 （ 2）方案實(shí)現(xiàn) 以設(shè)計(jì)方案為指導(dǎo)思想選擇合適的器件來實(shí)現(xiàn)這一思想，選擇器件時(shí)要從功能和電氣特性兩方面來選擇和論證。 論文主要內(nèi)容 針對設(shè)計(jì)題目的特點(diǎn)，作者對論文的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)將做如下安排： （ 1）初步方案的論證和選擇 搜集題目的有關(guān)資料，并參照目前通用的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法擬定幾套 設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析比較。但同時(shí)應(yīng)該清楚的認(rèn)識到我國的 LED 技術(shù)雖然發(fā)展迅速但和世界先進(jìn)水平還有一定的差距。并且通過該設(shè)計(jì)課題掌握了 51 單片機(jī)的的軟硬件開發(fā)工具的使用方法，為以后從事相關(guān)行業(yè)的工作積累了實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)。 （ 2）選題意義 該設(shè)計(jì)課題使我們能夠掌握 LED顯示屏的基本顯示原理和設(shè)計(jì)方法，對 LED 顯示屏這個(gè)行業(yè)有了較為深刻的了解和認(rèn)識。高亮度、全彩化藍(lán)色及純綠色 LED 產(chǎn)品自出現(xiàn)以來，成本逐年快速降低，已具備成熟的商業(yè)化條件。 關(guān)鍵詞 :LED 點(diǎn)陣屏；單片機(jī)；驅(qū)動；掃描 Abstract This article mainly elaborates the method of using MCU51 to control single color 32*64 LED lattice screen di