【正文】 第三幀； （ 4）． Y=0x08,X=0xBB，如圖 第四幀； （ 5）． Y=0x10,X=0x87，如圖 第五幀； （ 6）． Y=0x20,X=0xBB，如圖 第六幀； （ 7）． Y=0x40,X=0xBB，如圖 第七幀； （ 8）． Y=0x80,X=0x87，如圖 第八幀； （ 9）．跳到第（ 1）步循環(huán)。 LED 顯示屏上將呈現(xiàn)出一個(gè)完整的 “B”字符。只不過(guò)實(shí)際運(yùn)用的時(shí)候，列線和行線通常不止 8 位，還要根據(jù)列線和行線的數(shù)量來(lái)決定是用行線或列線來(lái)做掃描線。如果用列線來(lái)做掃描線，則每列 LED 在每 96 次循環(huán)掃描中只可能亮一次，則其發(fā)光視覺(jué)平均亮度為直流亮度的 1/96?？梢?jiàn)，用行線做掃描線，因?yàn)槠浒l(fā)光周期的占空比較大，其 視覺(jué)亮度是用列線做掃描線的 6 倍。 在實(shí)際運(yùn)用的時(shí)候，還要在每?jī)蓭g加上合適的延時(shí)，以使人眼能清晰的看見(jiàn)發(fā)光。比如先將掃描線全部設(shè)置為無(wú)效電平，送下一行的列數(shù)據(jù)后再選通掃描線，避免出現(xiàn)尾影。此種方式的優(yōu)點(diǎn)是傳輸速度 快，對(duì)微控制器（ MCU）的通信速度要求較低。每增加一個(gè) 1616 點(diǎn)陣的全角漢字顯示單元，就需要在之前的電路上多增加兩根地址線，這就要求在 PCB 布線的時(shí)候要留有充足的地址線冗余量。并行傳輸需要的芯片較多，因此市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)用 FPGA,CPLD 等高密度可編程邏輯器件（ PLD）來(lái)取代傳統(tǒng)鎖存器 IC的方案。因此，并行傳輸方式適用于顯示單元數(shù)目確定的條屏。因此控制 器的種類也在不斷發(fā)展以適應(yīng)要求，從最初的 8051 單片機(jī)，到 PIC 單片機(jī)，又到 FPGA，直到現(xiàn)在的 ARM 處理器。 一．以傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)為控制器的 LED 顯示屏。對(duì)顯示效果和移動(dòng)算法的處理也比較吃力，在實(shí)際顯示效果上有比較明顯的閃爍感。這就需要對(duì)單片機(jī)擴(kuò)展外設(shè)，無(wú)疑增加了硬件成本。 二．以 PIC 單片機(jī)為控制器的 LED 顯示屏。作為條屏的控制器，可以明顯的改善顯示效果，同時(shí) PIC 單片機(jī)內(nèi)部的資源較豐富，可節(jié)省外部電路設(shè)計(jì)難度，同時(shí)降低了硬件成本。 三．以 FPGA（復(fù)雜可編程邏輯門陣列）為控制器的 LED 顯示屏。是近年來(lái)新興的可 編程邏輯器件。因此被運(yùn)用于雙基色、三基色的顯示系統(tǒng)。 四．以 ARM（ 32 位 RISC 架構(gòu)高性能微處理器）為控制器的 LED 顯示屏。因此其運(yùn)算能力非常強(qiáng)大，內(nèi)部資源也十分豐富，極大的簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)的難度，縮短了開(kāi)發(fā)周期。 ARM 與 FPGA 的組合更是功能強(qiáng)大 ，除了海量存儲(chǔ)技術(shù)，無(wú)線更新技術(shù)外，還能實(shí)時(shí)地顯示視頻信號(hào)。 第 3 章 總體方案設(shè)計(jì)與分析 3． 1 顯示單元的考慮 顯示一個(gè)簡(jiǎn)體漢字，至少需要 1616 點(diǎn)陣來(lái)描述。這樣每個(gè) 1616 漢字能夠獲得 ，因此在 10 米處仍能清晰閱讀。 3. 2 滾屏的實(shí)現(xiàn) 字符的位置在屏幕上實(shí)現(xiàn)移動(dòng)，即術(shù)語(yǔ) “滾屏 ”。因此本設(shè)計(jì)采用軟件算法實(shí)現(xiàn)左滾屏、定格顯示等常見(jiàn)滾屏方式。 3. 3 關(guān)于可擴(kuò)展性 除了基本要求外，本設(shè)計(jì)還要實(shí)現(xiàn)顯示單元數(shù)目的隨意擴(kuò)展。因此摒棄了傳統(tǒng)的并行傳輸方式，而采用獨(dú)特的串行鎖存技術(shù)，通過(guò)控制五根總線就能實(shí)現(xiàn)各顯示單元之間的列數(shù)據(jù)鎖存。每個(gè)顯示單元的 PCB 都是完全一樣的，便于量產(chǎn)。所以對(duì)微控制器單元的處理速度要求較高，可供選擇的有 ARM7 和高速 8 位單片機(jī)。因此選擇高速 8 位單片機(jī)作為控制器，常見(jiàn)的高速 8 位單片機(jī)有 AVR 系列單片機(jī) ，C8051F 系列單片機(jī)， STC89C52 系列單片機(jī)。于是最佳選擇為 STC89C52 系列單片機(jī)， 其最高時(shí)鐘能到 24MHz，且有較豐富的接口及存儲(chǔ)器資源，價(jià)格極其低廉，零售價(jià)僅為 元 /片。 3． 5 關(guān)于顯示內(nèi)容的更新 目前常用的下載方式有串口下載、 USB 下載、無(wú)線下 載等。因此本設(shè)計(jì)采用 PC 機(jī)串口來(lái)作為下載接口， PC 機(jī)串口為 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)，其特點(diǎn)是共模傳輸，因此通信電纜可以是成本低廉的普通雙絞線，同軸屏蔽線等。 3． 6 總體電路結(jié)構(gòu)及工作原理 3． 6． 1 硬件電路框圖 通過(guò)前面對(duì)各種方案的比較與分析，初步構(gòu)建硬件系統(tǒng)框圖如圖 圖 LED 顯示屏硬件框圖 在圖 中， LED 點(diǎn)陣 為顯示單元。所有顯示單元的列掃描驅(qū)動(dòng)電路 列掃描驅(qū)動(dòng)電路 電 源 LED 點(diǎn)陣 LED 點(diǎn)陣 行掃描驅(qū)動(dòng)電路 PC機(jī) MAX232 STC89C52中央微控制器 時(shí)鐘芯片 16 根行線均連接到公共的行掃描驅(qū)動(dòng)電路。 中央微處理器 SCT89C52 負(fù)責(zé)與所有外圍設(shè)備的協(xié)調(diào)通信，以及各種算法的處理。用通用 I/O 口模擬同步串行接口以實(shí)現(xiàn)和列數(shù)據(jù)鎖存器（移位鎖存器）之間的單向通信。 PC 機(jī)（上位機(jī)）的 RS232C 電平經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后，通過(guò) UART 接口與 MCU進(jìn)行通信。 3． 6． 2 工作原理 首先需要用 PC 機(jī)通過(guò)串口將編譯好的 HEX 文件下載到單片機(jī)內(nèi)，接通電源后，單片機(jī)將不斷的對(duì)每個(gè)引腳進(jìn)行掃描。 遵循結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)思路。 二．移動(dòng)處理任務(wù)：移動(dòng)處理任務(wù)負(fù)責(zé)完成顯示字符逐點(diǎn)陣向左移動(dòng)的算法處理，這是最基本的顯示效果。對(duì)顯示字符的移動(dòng)，實(shí)質(zhì)上是對(duì)顯示緩沖區(qū) disbuf()內(nèi)數(shù)據(jù)的移動(dòng)。 三．字符更新任務(wù)：在單片機(jī)的 xdata 區(qū)開(kāi)辟了 32 字節(jié)的字模數(shù)據(jù)緩存區(qū)send8bit()。當(dāng)調(diào)用字符更新任務(wù)時(shí)，程序從 ROM存儲(chǔ)區(qū) 指定位置讀取相鄰兩字節(jié)的漢字?jǐn)?shù)據(jù)。這些字模數(shù)據(jù)就存儲(chǔ)在 32 字節(jié)的字模數(shù)據(jù)緩存區(qū)中。 三個(gè)任務(wù)彼此獨(dú)立，又相互聯(lián)系。 void displaymove(uchar *lp,uchar c,uchar timer)//顯示漢字內(nèi)容的移動(dòng)效果， LP 指向要顯示第一個(gè)字的首地址， C 表示顯示字的個(gè)數(shù)， timer 是移動(dòng)的速度 { idata unsigned char i=0,j=0,ia=0。 idata unsigned char tmp2[16]。 //因一個(gè)漢字由 32字節(jié)組成，而移位顯示，要分開(kāi)半個(gè)漢字 16字節(jié)處理，因此將這里乘以 2 for(i=0。i++) tmp2[1]=0。 //取余，目的是為了判斷處理漢字的前半部份還是后半部份 for(i=0。i++){ tmp2[i]=lp[i*2+tmp]。 } // tmp=8。 //做為點(diǎn)陣數(shù)組的元素 for(i=0。i++){ //移動(dòng)是 16 行同時(shí)移，因此要處理 16 個(gè)字節(jié) for(j=0。j++){ //一行 32 個(gè)點(diǎn)四字節(jié)，有三字節(jié)在顯示緩沖中移動(dòng) lhj[ia]=1。0x80) //判斷后半行字節(jié)的高位是否為 1，是移入前半行字 節(jié)低位，否則不處理 lhj[ia]++。 } lhj[ia]=1。0x80) //判斷下一個(gè)要顯示漢字的前半行字節(jié)的高位是否為 1，是移入，否則不處理 lhj[ia]++。 tmp2[i]=1。 timerc=timer。 } // c。每行的顯示占空比為直流情況下的 1/16。 本設(shè)計(jì)顯示單元以及行列驅(qū)動(dòng)電路如圖 圖 1616LED 點(diǎn)陣 顯示單元以及行列驅(qū)動(dòng)電路 4． 1． 1 LED 點(diǎn)陣模塊的選擇 本設(shè)計(jì)采用 8 個(gè) 88 點(diǎn)陣的 LED 模塊拼接成一個(gè) 1632 的單色模塊使用。 4． 1． 2 列驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 如圖 下面虛線框內(nèi)，本設(shè)計(jì)中，每個(gè) 1616 點(diǎn)陣的列驅(qū)動(dòng)電路由兩個(gè)串聯(lián)的 8 位移位鎖存器 74HC595 構(gòu)成。由于 74HC595 的輸入輸出電平兼容 LSTTL,NMOS,CMOS 電平，且具有較強(qiáng)的輸出負(fù)載能力，而 被廣泛地運(yùn)用于 MCU（微控制器）、 MPU（微處理器）的 I/O 口擴(kuò)展。這個(gè)特點(diǎn)保證了不用增加額外的擴(kuò)流電路即可輕松的驅(qū)動(dòng) LED。這樣就可以容納較大的傳輸線對(duì)地電容，使本設(shè)計(jì)的抗干擾能力增強(qiáng)。使紅綠兩組 LED 均能正常 發(fā)光。這種電壓波動(dòng)有高頻成分，也有低頻成分。為避免此，在每個(gè) 74HC595 的電源 VCC 和 GND旁邊都并聯(lián)了兩個(gè)電容，用于濾波和退耦。消除自激，減小對(duì)外雜散電磁輻射，提高 EMI 電磁兼容性。無(wú)三態(tài)輸出功能 10 Reset 低電平有效，當(dāng)此管腳上出現(xiàn)低電平時(shí)，將復(fù)位內(nèi)部的移位寄存器，但不影響 8 位鎖存器的值 11 Shift Clk 移位寄存器時(shí)鐘輸入，上升沿將把 A 腳上的數(shù)據(jù)移入內(nèi)部寄存器 12 Latch Clk 鎖存時(shí)鐘輸入，上升沿將把內(nèi)部移位寄存器的值鎖存起來(lái) 13 Output Enable 低電平有效，將鎖存器的輸出映射到輸出并行口（ QAQH）上。因此本設(shè)計(jì)的行驅(qū)動(dòng)電路采用三極管擴(kuò)流方式，如圖 。硅管的 Ube 一般為 左右，因此在 5V供電系統(tǒng)中，在負(fù)載上最多能獲得 ，若 Ic=1 A 則在三極管上的管耗為 1A=，管耗較大，需選用中功率的管子。這樣的話，在開(kāi)機(jī)上電復(fù)位的瞬間，在所有的行線上都會(huì)獲得電壓。 而使用共射驅(qū)動(dòng)方式的話，同樣的電源電壓下，負(fù)載端能獲得 ，Ic=1A 時(shí)的管耗只有 。共射電路的基極驅(qū)動(dòng)是用低電平，這就不會(huì)造成上述共集電路的浪涌電流影響。 因此，綜合權(quán)衡利弊，本設(shè)計(jì)采用 PNP 管共射 電路作為行掃描線驅(qū)動(dòng)。 4． 1． 4 行驅(qū)動(dòng)電路元件參數(shù)計(jì)算 假設(shè)條屏使用在極端情況下，每一行的所有 LED 全部點(diǎn)亮。因此每行共 32 個(gè) LED。本設(shè)計(jì)中，每只 LED 工作電流取 15mA。根據(jù)上述集電極電流和基極電流的比值，可計(jì)算出行掃描驅(qū)動(dòng)三極管的直流電流放大系數(shù) β. 直流電流放大系數(shù) : 144 ??? AAII bC?。本設(shè)計(jì)最終采用三只 C8550D 小功率 PNP管并聯(lián)成一只 PNP中功率管使用。C8550D 官方數(shù)據(jù)手冊(cè)摘錄 . 圖 C8550D 官方數(shù)據(jù)手冊(cè)摘錄 從 C8550D 的官方數(shù)據(jù)手冊(cè)上可知： 最大集電極電流： Ic=； 最大集電極耗散功率： Pc=1W； 直流電流放大系數(shù)： β=160~300； 三管并聯(lián)，其 Ic 可以擴(kuò)展到 ， β不變， Pc 擴(kuò)展到 3W。因此三管并聯(lián)無(wú)須增加射極均流電阻。 4． 2 單片機(jī)控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 4． 2． 1 單片機(jī)的選型 根據(jù)方案論證的結(jié)果，本設(shè)計(jì)采用 STC89C 系列的 STC89C52RC 作為主控芯片。 STC 單片機(jī)完全兼容傳統(tǒng) 51 內(nèi)核，因此使用的編譯器和指令代碼都和傳統(tǒng) 51 單片機(jī)相同。 ●有 UART 串行口，能實(shí)現(xiàn)與字庫(kù)芯片或 PC 機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換。 ●內(nèi)部看門狗，使條屏可以工作在惡虐的電磁環(huán)境下。 ●豐富的 I/O 口，可以代替 LED 行掃描用的行選通譯碼器器，降低產(chǎn)品成本。 4． 2． 3 單片機(jī)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 根據(jù)本條屏的實(shí)際運(yùn)用要求，參考 STC 單片機(jī)官方數(shù)據(jù)手冊(cè)上的應(yīng)用指南，設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)電 路如圖 所示。根據(jù) STC 單片機(jī)數(shù)據(jù)手冊(cè)約定，外部有源時(shí)鐘應(yīng)從 XTAL XTAL2 腳輸入，圖中 1uF 的電解電容和 10KΩ的電阻構(gòu)成微分電路，在系統(tǒng)上電的瞬間，為單片機(jī)RESET 腳提供約 2mS 的高電平脈沖，使單片機(jī)上電后立即可靠復(fù)位。旁路電容采用 瓷片 電容，其優(yōu)點(diǎn) 體積小，耐壓高，價(jià)格低，頻率高（有一種是高頻電容） 。實(shí)時(shí)時(shí)鐘可提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年，一個(gè)月小與 31 天時(shí)可以自動(dòng)調(diào)整，且具有閏年補(bǔ)償功能。采用雙電源供電（主電源和備用電源 ），可設(shè)置備用電