【正文】 .............. 31 第一節(jié) 串行通訊 .................................................... 31 第二節(jié) 串行口工作方式 .............................................. 31 第三節(jié) 波特率的設(shè)置 ................................................ 32 第四節(jié) 編程思想 .................................................... 33 結(jié)束語 .......................................................... 34 致 謝 ............................................ 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻 ......................................................... 34 附錄 A 流程圖及程序 ............................................ 35 附錄 B 電路原理圖 .............................................. 42 2 第一章 緒論 第一節(jié) 什么是 LED顯示屏 LED 電子顯示屏是由幾萬 幾十萬個半導(dǎo)體發(fā)光二極管像素點均勻排列組成。目前應(yīng)用最廣的是 紅色、綠色、黃色。 LED 顯示屏可以顯示變化的數(shù)字、文字、圖形圖像；不僅可以用于室內(nèi)環(huán)境還可以用于室外環(huán)境，具有投影儀、電視墻、液晶顯示屏無法比擬的優(yōu)點 。隨著 LED 材料技術(shù)和工藝的提升， LED 顯示屏 （ led panel ） 以突出的優(yōu)勢成為平板顯示的主流產(chǎn)品之一 ， 是集光電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理技術(shù)于一體的高技術(shù)產(chǎn)品， 他是 通過一定的控制方式，用于顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的 LED 器件陣列組成的顯示屏幕。（ 5）道路交通信息顯示（ 6）調(diào)度指揮中心信息顯示（ 7）郵政、電信、商場購物中心等服務(wù)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)宣傳及信息顯示（ 8）廣告媒體 新產(chǎn)品（ 9）演出和集會（ 10）展覽會 第三節(jié) LED顯示屏的發(fā)展 隨著大規(guī)模集成電路和計算機技術(shù)的高速發(fā)展， led 得到了飛速發(fā)展， 從 93年至今，全國 LED 市場保持持續(xù)增長 ， 國產(chǎn) LED 顯示屏的市場占有率近 100%，國外同類產(chǎn)品基本沒有市場 。國內(nèi) LED 顯示屏產(chǎn)品及市場發(fā)展迅速，廠家眾多，但目前主導(dǎo)骨干企業(yè)群尚在形成之中，處于群雄逐鹿的時代。 根據(jù) LED 顯示屏專業(yè)委員會的統(tǒng)計， 2021 年成員單位的出口額約為 4 億元人民幣，這是 LED 顯示屏走向國際市場的良好跡象。 我國近年 LED顯示屏市場增長率如圖所示 （單位：億元人民幣） 第四節(jié) LED顯示屏的特點 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)點分不開的。視頻、 動畫 、圖表、文字、圖片等各種信息顯示、聯(lián)網(wǎng)顯示、遠程控制 . 作為新一代的顯示媒體，已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。 第五節(jié) LED顯示屏的分類 一、 按顏色基色可以分為： 單基色顯示屏：單一顏色（紅色或綠色）。 全彩色顯示屏：紅、綠、藍三基色， 256 級灰度的全彩色顯示屏可以顯示一千六百多萬種顏色 二、 按顯示器件分類： LED 數(shù)碼顯示屏：顯示器件為 7段碼數(shù)碼管，適于制作時鐘屏、利率屏等，顯示數(shù)字的電子顯示屏。 三、 按使用場合分類： 室內(nèi)顯示屏：發(fā)光點較小，一般 Φ3mm Φ8mm ，顯示面積一般幾至十幾平方米。 四、 按發(fā)光點直徑分類： 室內(nèi)屏： Φ3mm 、 、 Φ5mm 、 室外屏： Φ10mm 、 Φ12mm 、 Φ16mm 、 Φ19mm 、 Φ21mm 、 Φ26mm 室外屏發(fā)光的基本單元為發(fā)光筒，發(fā)光筒的原理是將一組紅、綠、藍發(fā)光二極管封在一個塑料筒內(nèi)共同發(fā)光增強亮度。 5 第六節(jié) LED顯示屏發(fā)展趨勢 一、 高亮度、全彩化 藍色及純綠色 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。 LED 產(chǎn)品性能的提高，使全彩色顯示屏的亮度、色彩、白平衡均達到比較理想的效果，完全可以滿足戶外全天候的環(huán)境條件要求，全彩色 LED 屏 將 會成為主流產(chǎn)品。 二、 標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化 材料、技術(shù)的成熟及市場價格的基本均衡之后， LED 顯示屏的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化將成為 LED 顯示屏發(fā)燕尾服的一個新趨勢。 三、 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化 信息化社會的形成， LED 顯示的應(yīng)用前景更為廣闊。 LED 的發(fā)展前景廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光均勻性、更高的可靠性、全色化方向發(fā)展。 [8][13] 6 第二章 方案論證 LED 大屏幕顯示從顯示方式來分，可分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。 方案一 ： 靜態(tài)顯示是由單片機一次輸出顯示后，就能保持該顯示結(jié)果，直到下次送新的顯示模型為止。之所以稱之為靜態(tài)顯示，是由于顯示屏中的各點相互獨立，而且各點的顯示情況已經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存器的輸出將維持不便，直到顯示另一種情況為止。這種顯示方式接口，編程容易，管理也簡單，且占用機時少，顯示可靠，付出的代價是占用口線資源較多。以大屏幕顯示器為 8*64點陣為例，可將大屏幕分成 8 個 8*8 點陣的 LED 顯示塊拼裝而成。 8 個塊的列線分別經(jīng)由各串入并出移位寄存器的輸出進行驅(qū)動。 對動態(tài)顯示而言， P 愈大驅(qū)動電路就愈少，成本也就愈低，引線也大大減少，更有利于高密度顯示屏的制造。且存在閃爍、抖動等 7 缺點，況且較靜態(tài)顯示亮度較弱。 且動態(tài)顯示后的亮度不夠使大屏幕不足夠清晰， 為此選用靜態(tài) 掃顯示 法 。因為此設(shè)計總體思路是將大屏幕劃分為 24 塊，每塊 24 列，逐塊刷新，而不是整個大屏幕的點陣同時顯示，故不是靜態(tài)掃描方式而是動態(tài)掃描方式，所以總的來說采用的是動態(tài)掃描，靜態(tài)驅(qū)動方式對系統(tǒng)進行設(shè)計。根據(jù)系統(tǒng)命令要求將 顯示內(nèi)容送向大屏幕，即根據(jù)不同要求可以以不同的方式顯示圖象，逐行刷新、逐列刷新、隔行隔列刷新，也可以以圖形方式如扇形，百葉窗形等等，這里我們選擇實現(xiàn)大屏幕逐塊刷新。 第一節(jié) 系統(tǒng)的工作原理 系統(tǒng)將 192*576 大屏幕分為 24塊，每塊 24列。 若以 8*8點陣為單位，將 每一塊分成 24*3 小塊 ，以第一行為例，說明其工作原理： 首先單片機以串行方式接受從串行口 232 發(fā)送來的圖形文字點陣數(shù)據(jù)并存儲在片外 RAM 62256 中，通過 74LS138 地址譯碼器對三個 74LS273 鎖存器進行片選，鎖存并輸出24 位數(shù)據(jù)， 因為 80C31 是 8位的微處理器芯片，所以數(shù)據(jù)是根據(jù)譯碼地址的不同 8位 8 位輸出的，而不是同時將 24 位數(shù)據(jù)輸出。由 P1 口對 3 個 74LS138 譯碼器進行片選并輸入地址， 74LS138 譯碼器的每個輸出端的輸出信號通過非門產(chǎn)生時鐘脈沖。系統(tǒng)方框圖如下： 9 圖 3— 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖 第二節(jié) 單片機外部擴展電路 8031 的開發(fā)設(shè)計是本論文的重點。之所以我們沒有選擇帶有片內(nèi) ROM 的單片機，是因為對于大屏幕系統(tǒng)來說，對程序存儲器的容量要求很大，因為大屏幕的顯示形式是多種多樣的，變化無窮，這就需要較大的程序存儲器來存儲不同顯示形式的各種程序，況且因為系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的存儲能力要求較高，使用帶有片內(nèi) ROM 的單片機同樣需要擴展外部數(shù)據(jù)存儲器，并沒有簡單和方便很多，反而可能帶來不便，所以本設(shè)計選擇80C31。 一、 TSC 80C31 單片機 顯示電路80C31移位寄存電路時鐘脈沖電路數(shù)據(jù)電路２３２電平轉(zhuǎn)換電路外部擴展電路 10 （一）概述 TSC80C31/80C51 單片機是 8051NMOS 8 位單片機系列中高性能的 SCMOS 單片機。 TSC80C31/80C51 保留了所有 8051的特點如： 4K 字節(jié) ROM、 128 字節(jié) RAM、 32 條 I/O 線、兩個 16 位定時器、具有五個中斷源、兩個優(yōu)先級嵌套中斷結(jié)構(gòu)、一個全雙工串行口和一個片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。在待機方式下 cpu 是不工作的，而此時 RAM，定時器，串行口和中斷系統(tǒng)都繼續(xù)工作。TSC80C31/80C51 被大量生產(chǎn)并應(yīng)用 SCMOS 發(fā)展，允許它們在 5v 電壓、 0 到 44MHz范圍內(nèi)工作。 ? TSC80C31/80C51L16：低能量方式 電壓 : 頻率 :016MHz ? TSC80C31/80C51L20: 低能量方式 電壓 : 頻率 :020MHz ? TSC80C31/80C5112: 012MHz ? TSC80C31/80C5120: 020MHz ? TSC80C31/80C5125: 025MHz ? TSC80C31/80C5130: 030MHz ? TSC80C31/80C5136: 036MHz ? TSC80C31/80C5140: 040MHz ? TSC80C31/80C5144: 044MHz 雖然 80C31 的型號有很多種，而且每種型號的單片機的性能都很好，但從我們的設(shè)計來看，大屏幕顯示系統(tǒng)是一個耗能較大的系統(tǒng)，所以不能使用低能量方式的型號，因為對頻率的要求不是很高，只不過是控制顯示屏的更新速度 ，頻率越大更新 速度就越快，但他的更新頻率還要考慮到其他芯片的工作速度 ,像數(shù)據(jù)存儲器的存儲速度等 ,所以又不能盲目選擇 ,考慮到程序數(shù)據(jù)存儲器的工作速度不是很高，較高頻率可能使其不能正常工作，故選擇 12MHz 晶振的單片機。它主要由九個部件組成 ，一個8 位的中央處理器； 4KB/8KB 的只讀存儲器（ ROM）； 128 字節(jié) /256 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）； 32 條 I/O 口線； 2 個或 3個定時器 /計數(shù)器； 1 個具有 5個中斷源、 2個優(yōu)先級的中斷嵌套結(jié)構(gòu)；用于多處理機通訊、 I/O 擴展或全雙工的串行口；特殊功能寄存器（ SFR）；以及一個片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。但在功能單元的控制上卻有了重大變化，采用了特殊功能寄存器的集中控制方法。在輸入數(shù)據(jù)時， P0 口引腳寫入“ 1”使引腳處于高阻狀態(tài)，作高阻抗輸入，同時， P0 口在存取片外程序和數(shù)據(jù)存儲信息時，也是地址總線的低 8 位字節(jié)和數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用口。 TSC80C31/80C51 的 P0口能驅(qū)動 8 個 LSTTL 邏輯電路的輸入端。實際上每一個 74LS273 相當(dāng)一個片外存儲器 ,且每一個都需要對應(yīng)地址 ,所以選擇 32K 數(shù)據(jù)存儲器 .系統(tǒng)要帶動的發(fā)光二極管過多 ,所以在這里 74LS273鎖存器的每一個輸出端都加一個驅(qū)動芯片 74F07。由于這種接口輸出沒有 14 高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向 I/O 口。在 TSC80C31/80C51 中， P1 口能驅(qū)動 3 個低功耗LSTTL 邏輯電路的輸入端，能在沒有外部上拉作用的情況下驅(qū)動 CMOS 輸入端。 （ 3） P2 口 P2 口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口。 P2 口通過 16位地址在從片外程序存儲器取或向片外數(shù)據(jù)存儲器輸入時，輸出地址高字節(jié)，在應(yīng)用時，它用大的內(nèi)部上拉電阻發(fā)出“ 1”，當(dāng)使用 8位地址擴展片外數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口輸出 P2 特殊功能寄存器的內(nèi)容，在 TSC80C31/80C51 中， P2口同樣輸入地址高字節(jié)并在運行程序時控制信號。 設(shè)計中應(yīng)用 P2口來輸出地址的高八位字節(jié)，并應(yīng)用 P2 P2P25 作為 24 位數(shù)據(jù)輸出電路中 74LS138 譯碼器的地址輸入端，來控制 74LS273 的工作狀態(tài)。 P3 口作為輸入線時，引腳先寫入“ 1”把該口線內(nèi)部上拉電阻拉為高電平，作為輸入， P3口引腳由于內(nèi)部上拉作用在外部拉低產(chǎn)生源電流。作為第二功能使用時，各引腳的定義如上，值得強調(diào)的是， P3 口的每一條引腳均可獨立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。 設(shè)計中主要應(yīng)用了 P3 口的 、 、 、 口。 口與 CD4094 移位寄存器中的 STR 端口相連，來 控制 CD4094 輸 出端的數(shù)據(jù)鎖存。 232 串口送來的電壓信號 +5v～ +15v 時 1； 5v～ 15v 時為 0。復(fù)位電路的核心就是必須保證 RST 引腳上出現(xiàn) 10ms 以上穩(wěn)定的高電平，這樣就能實現(xiàn)可靠的復(fù)位。復(fù)位操作使 P P P3 口都為 1，這種操作可以達到異步目的，雖然振蕩器還沒有開始工作。如下圖 35 所示： 10 11U 1E74L S 04R1