【正文】 ＝上升沿； ↓＝下降沿； Z＝高阻 NC＝無(wú)變化；＝無(wú)效 顯示屏一般都是由能顯示四個(gè)字的模塊組合而成，通過(guò)增加顯示模塊來(lái)增加顯示面積或字?jǐn)?shù)。 74HC595的功能見表 表 功能表 輸入 輸出 功能 CLK RCLK /E /CLR SER Q`H Qn L ↓ L NC E 為低電平時(shí)緊緊影響移位寄存器 ↑ L L L L 空移位寄存器到輸出寄存器 H L L Z 清空移位寄存器，并行輸出為高阻狀態(tài) ↑ L H H Q6? NC 邏輯高電平移入移位寄存器狀態(tài) 0，包含所有的移位寄存器狀態(tài)移入，例如，以前的狀態(tài)6（內(nèi)部 Q6”）出現(xiàn)在串行輸出位。掃描電路由單片機(jī)的 P P2口控制，每次只選通單片機(jī)的一個(gè)管腳，選通一行，生成 16 條行選通信號(hào)線。每當(dāng) CLK上升沿到來(lái)時(shí) ,SER引腳當(dāng)前電平值在移位寄存器中左移一位，在下一個(gè)上升沿到來(lái)時(shí)移位寄存器中的所有位都會(huì)向左移一位，同時(shí) Q`H也會(huì)串行輸出移位寄存器中高位的值，這樣連續(xù)進(jìn)行 8次，就可以把數(shù)組中每一個(gè)數(shù)（ 8位的數(shù)）送到移位寄學(xué)士學(xué)位論文 18 存器；然后當(dāng) RCLK上升沿到來(lái)時(shí)，移位寄存器的值將會(huì)被鎖存到鎖存器里，并從 QA~QH引腳輸出。如果兩個(gè)時(shí)鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲(chǔ)寄存器早一個(gè)脈沖。價(jià)格低廉，每片單價(jià)為 .在電子顯示屏制作當(dāng)中有廣泛的應(yīng)用。此芯片與單片機(jī)連接簡(jiǎn)單方便，只須三個(gè) I/O口即可。具有 8位鎖存、串并移位寄存器和三態(tài)輸出。 DAC 在作為比較器的參考電壓或?yàn)?ADC 差分輸入提供偏移電壓時(shí)非常有用?？赏ㄟ^(guò)設(shè)置交叉開關(guān)將比較器的輸出接到端口 I/O 引腳。比較器的輸出狀態(tài)可以用軟件查詢。 可以用軟件設(shè)置比較器的回差電壓。單片機(jī)與每個(gè)比較器 DAC 之間的數(shù)據(jù)和控制接口通過(guò)特殊功能寄 存器實(shí)現(xiàn)。 （ 5）比較器和 DAC C8051F000 系列單片機(jī)內(nèi)部 有 2 個(gè) 12 位 DAC 和 2 個(gè)比較器。 可通過(guò)設(shè)置交叉開關(guān)控制寄存器，將片內(nèi)的計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器、串行總線、硬件中斷、ADC 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)輸入、比較器輸出以及微控制器內(nèi)部的其他數(shù)字信號(hào)配置為在 I/O 引腳輸出。 最大的改進(jìn)是引入了數(shù)字交叉開關(guān)。 學(xué)士學(xué)位論文 16 每個(gè)端口 I/O 引腳都可以被配置為推挽或漏極開路輸出。在 F000/05/10/15中，這 4 個(gè)端口都有引腳，在 F001/06/10/16 中端口 0 和 1 有引腳，在 F002/07/12/17 中只有端口 0 有引腳，沒(méi)有引腳的端口可用作通用寄存器。 CYGNAL 的調(diào)試環(huán)境既便于使用又能保證精確模擬外設(shè)的性能。 對(duì)于開發(fā)和調(diào)試嵌入式應(yīng)用來(lái)說(shuō)，該系統(tǒng)的調(diào)試功能比采用標(biāo)準(zhǔn)單片機(jī)仿真器要優(yōu)越得多。 EC 從應(yīng)用板取電源，在 時(shí)，其供電電流大約為 20 mA。開發(fā)套件需要運(yùn)行 Windows95/98/Me/NT,，并有一臺(tái)可用 RS232 串口的計(jì)算機(jī)。套件中還有一個(gè)目標(biāo)應(yīng)用板，上面有對(duì)應(yīng)的單片機(jī)和一大塊擴(kuò)展區(qū)域。 開發(fā)套件 C8051F000DK， C8051F005DK， C8051F010DK 及 C8051F015DK 具有開發(fā)應(yīng)用代碼所需要的 全部硬件好軟件，并可以分別對(duì) ， F005/6/7，F(xiàn)010/1/2， F015/6/7 單片機(jī)進(jìn)行在系統(tǒng)調(diào)試。在調(diào)試時(shí)所有的模擬和數(shù)字外設(shè)都正常工作。該 JTAG 借口完全符合 標(biāo)準(zhǔn)，為生產(chǎn)和測(cè)試提供完全的 邊界掃描功能。 （ 3） JTAG 調(diào)試和邊界掃描 C8051F000 系列具有片內(nèi) JTAG 和調(diào)試電路。從 0x7E00—0x7FFF 的 512B 被保留，由工廠使用。 單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器包含 32KB+128B 的 FLASH。 C8051F005/06/07/15/16/17 的 CIP51 還另有位于外 部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間的 2048B的 RAM 塊?？臻g RAM 的低 128B 可用直接或間接尋址方式訪問(wèn)。 （ 2）片內(nèi)存儲(chǔ)器 CIP51 有標(biāo)準(zhǔn)的 8051 程序和數(shù)據(jù)地址配制。外部振蕩器可以使用晶體振蕩器、 RC振蕩器或外部時(shí)鐘源產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)鐘。在復(fù)位后默認(rèn)為系統(tǒng)時(shí)鐘。在上電復(fù)位之后的單片機(jī)初始化期間，可以永遠(yuǎn)地禁止 WDT。 /RST 引腳是雙向的，可接受外部復(fù)位或?qū)?nèi)部產(chǎn)生的上電復(fù)位信號(hào)輸出到/RST 引腳。在設(shè)計(jì)多任務(wù)適時(shí)系統(tǒng)時(shí)，這些增加的中斷源是非常有用的。 CIP51允許大量的模擬和數(shù)字外設(shè)中斷微控制器。 CIP51 工作在最大系統(tǒng)時(shí)鐘頻率 25 MHz 時(shí)，它的峰值速度達(dá)到 25MIPS。在標(biāo)準(zhǔn)的 8051 中，除 MUL 和 DIV 以外，所有的指令都需要 12 或 24 個(gè)系統(tǒng)時(shí)間周期，最大系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為 1224MHz。 CIP51 內(nèi)核具有標(biāo)準(zhǔn) 8052 的所有外設(shè)部件，包括 4 個(gè) 16 位的計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器、 1 個(gè)全雙工 UART、 256B 內(nèi)部 RAM 空間、 128B 特殊功能寄存器 SFR 地址空間及 4B 寬的I/O 端口。 以下為主要功能模塊說(shuō)明： (1) CIP 51 CPU C8051F000 系列器件使用 CYGNAL 的專利： CIP51 微控制器內(nèi)核 CIP51。C8051F000/05/10/15 為 64 腳 TQFP 封裝。每種串行總線都完全用硬件實(shí)現(xiàn)，都 能向 CIP51 產(chǎn)生中斷，因此很少需要 CPU 的干預(yù)?？梢酝ㄟ^(guò)數(shù)字交叉開關(guān)連到單片機(jī)的端口 I/O 引腳。時(shí)間基準(zhǔn)的時(shí)鐘可以是下面 4 個(gè)時(shí)鐘源之一：系統(tǒng)時(shí)鐘 /1系統(tǒng)時(shí)鐘 /定時(shí)器 0 溢出及外部時(shí)鐘輸入 ECI。 除了 4 個(gè) 16 位的通用計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器之外， C8051F000 系列單片機(jī)還有 1 個(gè)片內(nèi)可編程計(jì) 數(shù)器 /定時(shí)器陣列 PCA。 每個(gè)單片機(jī)都可以在工業(yè)溫度范圍 45+85℃ 內(nèi)，采用 — 的工作電壓。該調(diào)試系統(tǒng)支持觀察和修改存儲(chǔ)器和寄存器，支持?jǐn)帱c(diǎn)、觀察點(diǎn)、單步及運(yùn)行和停機(jī)命令。每個(gè)單片機(jī)都可以關(guān)閉單 個(gè)或全部外設(shè)以節(jié)省功耗。 C8051F0XX 系列單片機(jī)具有片內(nèi) VDD 監(jiān)視器、 WDT 和時(shí)鐘振蕩器，是真正能獨(dú)立工作的片內(nèi)上系統(tǒng)。 C8051F0XX系列單片 機(jī)還有 4 個(gè)通用的 16 位定時(shí)器和 4B 寬的通用數(shù)字 I/O 端口。芯 片上有 1 個(gè) 12 位多通道學(xué)士學(xué)位論文 12 ADC（ F000/01/02/05/06/07）或 10 位的多通道 ADC（ F010/11/12/15/16/17）。同時(shí)片內(nèi)可有多達(dá) 4KB 的 RAM 存儲(chǔ)器。 ? 多達(dá) 22 個(gè)中斷源：為實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了扎實(shí)的基礎(chǔ) ? 可靠的安全機(jī)制：有 7 種復(fù)位源，使系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性大大提高；采用一種與傳統(tǒng)方式完全不同的加密方式，利用 JTAG 口編程來(lái)加密芯片，可以絕對(duì)保護(hù)用戶的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。 ? 豐富的串行接口：具有標(biāo)準(zhǔn)的全雙工 UART、 PHILIPS 或 INTEL 標(biāo)準(zhǔn)的 I2 C/SMBus 串行總線及 MOTOROLA 的 SPI 串行總線。 ? 強(qiáng)大的控制功能：有多達(dá) 64 位 I/O 口線，所有的口線可以編程為上拉或推挽輸出。此系列單片機(jī)分為 4個(gè)子系列： C8051F0xx系列、 C8051F02x系列、 C8051F2xx系列和 C8051F3xx系列。 單片機(jī) 時(shí)鐘電路 電源電路 復(fù)位電路 掃描電路路 驅(qū)動(dòng)電路 16*16點(diǎn)陣 LED顯示屏 學(xué)士學(xué)位論文 11 cygnal單片機(jī)及使用的主要芯片 cygnal單片機(jī) 美國(guó) Cygnal集成產(chǎn)品公司生產(chǎn)的 C8051Fxxx系列單片機(jī)是完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)芯片，具有與 8051 兼容的微控制器內(nèi)核 ，與 MCS51 指令集完全兼容。完整的顯示系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)和掃描顯示系統(tǒng)兩部分。 通過(guò)SI4953ADY作為點(diǎn)陣屏的列驅(qū)動(dòng)，通過(guò)單片機(jī)可實(shí)現(xiàn) 4個(gè)或更多個(gè)漢字的同時(shí)顯示。晶振電路是單片機(jī)的工作驅(qū)動(dòng)電路 。顯示屏結(jié)構(gòu)示意圖如圖 。 主板電路采用 Cygnal公司的 C8051F015單片機(jī)，它具有與 MCS51兼容、速度快、外圍接口豐富等特點(diǎn)，內(nèi)部有 32k的 Flash ROM的大存儲(chǔ)空間，選用該單片機(jī)可以節(jié)省字模存儲(chǔ)的外圍 E2PROM，而且單片機(jī)指令周期短，運(yùn)行速度快 ，能夠顯示多個(gè)漢字而不會(huì)發(fā)生閃爍現(xiàn)象，所以選用該單片機(jī)。 學(xué)士學(xué)位論文 10 3 硬件電路設(shè)計(jì) 顯示屏分成屏體和控制電路兩部分，屏體的主要部分是顯示陣列以及行列驅(qū)動(dòng)電路。 （ 6）易于安裝。 （ 5）可視性好。 Windows 風(fēng)格界面，設(shè)計(jì)專用軟件經(jīng)驗(yàn)豐富。 RS485 專用設(shè)計(jì)接口，極大地提高了系統(tǒng)通信的可靠性。顯示部分采用掃描控制技術(shù)，穩(wěn)定性大大增加。調(diào)試難度、維護(hù)難度大大降低，可靠性高。 系統(tǒng)特點(diǎn) （ 1）模塊化設(shè)計(jì)。 軟件控制系統(tǒng)主要完成的任務(wù)為字模提取與保存、文件傳輸 ，硬件控制系統(tǒng)中 LED 點(diǎn)陣主要任務(wù)是通過(guò)電流控制完成信息顯示， 目前大多數(shù)的 LED 點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)都自帶字庫(kù)，但本系統(tǒng)不帶字庫(kù)，可任意輸入各種字符。掃描電路采用的是 74HC595作為行掃描驅(qū)動(dòng)芯片，采用 Si4953ADY作為顯示的列驅(qū)動(dòng)電路、在 級(jí)連過(guò)程中增加了 74HC245作為驅(qū)動(dòng)芯片 。該型號(hào)單片機(jī)內(nèi)部集成了 32KB的 FLASH程序存儲(chǔ)器，并且采用 CMOS工藝，功耗低，工作速度較快。 cygnal 單片機(jī)具有擴(kuò)展性強(qiáng)，功能強(qiáng)大，價(jià)格較低等優(yōu)點(diǎn)。 LED點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、 RS485通訊電路、控制電路和 LED點(diǎn)陣顯示電 路等部分構(gòu)成。在這種方式之下，在用戶已將要顯示的內(nèi)容傳至顯示部分后，計(jì)算機(jī)就不必繼續(xù)介入顯示過(guò)程，顯示系統(tǒng)就可以根據(jù)用戶設(shè)定的模式顯示所要顯示的信息 .本次設(shè)計(jì)的 LED條屏 ,可顯示各種圖形、文字等信息。使用時(shí)用戶在微機(jī)上通過(guò)控制軟件將編輯好的文字和相應(yīng) 的控制命令經(jīng)通訊卡傳至顯示系統(tǒng)的控制部分，顯示部分即可根據(jù)用戶選擇的顯示方式逐頁(yè)循環(huán)顯示用戶編輯好的文字。 圖 系統(tǒng)功能圖 設(shè)計(jì)方案說(shuō)明 單彩 LED分為室外和室內(nèi)兩種，它們的原理是相同的，但它們又有各自的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì) 。 本設(shè)計(jì)的 顯示屏控制電路采用單片機(jī)方案，控制功能的實(shí)現(xiàn)在硬件和軟件兩方面折衷，單片機(jī)及其相應(yīng)的軟件主要負(fù)責(zé)儲(chǔ)存顯示數(shù)據(jù)與 PC機(jī)進(jìn)行通信等。掃描驅(qū)動(dòng)電路采用多行同名列共用一套驅(qū)動(dòng)器。顯示點(diǎn)陣采用 8*8單色拼接而成。單塊條屏由控制板和驅(qū)動(dòng)板組成 ， 控制板負(fù)責(zé)與上位機(jī)通信 ,向驅(qū)動(dòng)板發(fā)送 LED點(diǎn)陣行列選通信號(hào) ； 驅(qū)動(dòng)板負(fù)責(zé)根據(jù)行列選通信號(hào) ,向指定 LED發(fā)光器件提供驅(qū)動(dòng)電流。由于 RS485 總線的最大傳輸距離不超過(guò) km ,所以有時(shí)還需要加裝中繼器。 系統(tǒng)功能及設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)功能描述 顯示系統(tǒng)由顯示屏和上位計(jì)算機(jī)組成 ， 顯示屏和上位計(jì)算機(jī)之間通過(guò) RS485 總線連接。 LED 顯示屏是將發(fā)光燈按行按列布置的，驅(qū)動(dòng)時(shí)也就按行按列驅(qū)動(dòng)。 （ 5）占空比控制驅(qū)動(dòng) 在需要進(jìn)行灰度級(jí)顯示的情況下，要求隨時(shí)調(diào)整占空比以使 LED達(dá)到相應(yīng)的發(fā)光強(qiáng)度。 所謂 “掃描 ”的含義，就是指一行（列）一行（列）地循環(huán)接通整行（列）的 LED器件，而不問(wèn)這一行（列）的哪一列（行）的 LED 器件是否點(diǎn)燃，也不問(wèn)它的灰度值應(yīng)該是多少。當(dāng)然 IF之值必須小于該器件的最大允許脈沖幅值電流。假定切換電路在切換過(guò)程中沒(méi)有時(shí)間延遲，且每個(gè) LED 的導(dǎo)通時(shí)間 ton 是相等的。兩者在很多情況下兼而有之。 （ 3）脈沖驅(qū)動(dòng) 利用人眼的視覺惰性，采用向 LED 器件重復(fù)通斷供電的方法使之點(diǎn)燃，就是通常所說(shuō)的脈沖驅(qū)動(dòng)方式，脈沖驅(qū)動(dòng)的主要應(yīng)用有兩個(gè)方面：掃描驅(qū)動(dòng)和占空比控制。在并聯(lián)情況下，有學(xué)士學(xué)位論文 7 If =（ Vu —Vf） /R 。在串聯(lián)情況下 If =（ Vu —n因此，只要在需要顯示字樣的筆畫上排列 LED 發(fā)光燈就行了。例如：公交車上用于固定顯示 “XX 路 ”字樣的顯示器上，就可以使用直流驅(qū)動(dòng)。 LED 器件的驅(qū)動(dòng)方式 LED 器件的驅(qū)動(dòng)主要有以下幾種方式： （ 1）直流驅(qū)動(dòng) 是最簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)方法。 （ 2） LED動(dòng)態(tài)顯示方式 在多位 LED顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化電路，降低成本，將所有位的段選碼并聯(lián)在一起，由一個(gè) 8位 I/O控制，而共陰極點(diǎn)或共陽(yáng)極點(diǎn)分別由相應(yīng)的 I/O線控制，由于所有位的段選碼皆由一個(gè) I/O控制，因此，在每個(gè)瞬間， LED只可能顯示相同的字符，要想每位顯示不同字符，必須采用掃描方式，即在每一瞬間只使某一位顯示相應(yīng)字符，在此瞬間。該電路每一位可以獨(dú)立顯示，只要在該位的段選線上保持段選碼電平，該位就能保持相應(yīng)的顯示字符。 LED 器件的顯示及驅(qū)動(dòng)方式 LED 的 靜態(tài)與動(dòng)態(tài)顯示 LED的顯示方式有靜態(tài)顯示與動(dòng)態(tài)顯示兩種方式。多數(shù)情況下，在數(shù)碼屏上加裝 條屏來(lái)彌補(bǔ)數(shù)碼屏不能顯示文字的不足。視屏最大的優(yōu)點(diǎn)是開放性好，最大的缺點(diǎn)是不能脫機(jī)工作。與視屏相比，圖文屏最大的優(yōu)點(diǎn)是一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以控制多塊屏。它通過(guò)與計(jì)算機(jī)通訊輸入信息。因?yàn)檫@類屏幕多作成條形，故稱為條屏。 ? 條屏 這類顯示屏主要用于顯示文字，通常與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)以更新顯示內(nèi)容，也可設(shè)計(jì)為用遙控器輸入漢字。