【正文】 Design of electron transfer number based on MCU Abstract： With the development of electronic technology, electronic products have been widely used, especially the puter technology and digital display product application, produced a qualitative leap to the entire human life, in the plate for design using electronic display sports arena, with electronic digital display number, with a strong driving circuit for driving display, mainly using electronic input data number, memory also can use an external I2C munication technology for data storage, an electronic products to achieve the function to change the number of cards, now in many largescale petition in several applications, especially China39。 球類比賽用的換人牌是執(zhí)場裁判在收到換人或比賽延期等等信息時(shí) ,雙手舉起的方框型信息顯示裝置 ,現(xiàn)在大多采用電子式 ,一般包括顯示和驅(qū)動(dòng)電路 (多采用 LED 等亮度較高的器件 )、微處理器、電源和按鍵等組成部分。由于大多采取手動(dòng)輸入方式 ,而執(zhí)場還承擔(dān)入場隊(duì)員的安全檢查和人員復(fù)查工作 ,所以存在執(zhí)場工作效率低、承擔(dān)的任務(wù) 多、出錯(cuò)的幾率高等弊端。其中單片機(jī)控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，通過不斷的對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，判斷是否有按下鍵，按一下了哪個(gè)一個(gè)鍵，從而執(zhí)行相應(yīng)的操作。 由于在實(shí)際比賽中，需要換人的次數(shù)不會(huì)很多，而且換人的數(shù)據(jù)只對(duì)本次比賽有用，因而不需要另外擴(kuò)展存儲(chǔ)芯片，也不需要通過 E2PROM 永久保存數(shù)據(jù)，只需使用單片機(jī)內(nèi)部的 RAM 保存換人 數(shù)據(jù)即可。 設(shè)計(jì)的要求 (1)換號(hào)功能：輸入兩組數(shù)據(jù)，一組綠色表示換上號(hào)碼，一組紅色表示換下號(hào)碼。 (3)亮度調(diào)節(jié)功能：根據(jù)外界光線亮度不同，可以調(diào)節(jié)不同的亮度來滿足顯示。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的電子換號(hào)牌的設(shè)計(jì) 3 第 二 章 設(shè)計(jì)的各部分功能介紹 控制部分介紹 本設(shè)計(jì)控制部分，采用單片機(jī) AT89C51，單片機(jī)成本低，功耗小，性價(jià)比高，能夠 簡化外圍電路并綜合實(shí)際程序容量和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量 AT89C52 簡介 AT89C52 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位 單片機(jī) ，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀 程序存儲(chǔ)器 和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司 的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng) ，片內(nèi)置通用 8 位 中央 處理器 和 Flash 存儲(chǔ)單元 ， AT89C52 單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。其將通用的微處理器和 Flash 存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash存儲(chǔ)器可 有效地降低開發(fā)成本。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的電子換號(hào)牌的設(shè)計(jì) 4 I/O 總線 —— （ P0 口）， （ P1 口）， (P2 口 )， （ P3 口）為輸入 /輸出引線。 XTAL2：片內(nèi)振蕩器反相器的輸出端，也是內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。當(dāng) CPU 訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 用來鎖存 P0 輸出的地址信號(hào)的低 8 位。在對(duì) 8751 編程時(shí)，此引腳輸入編程脈沖信號(hào)。 EA/VPP：訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的控制信號(hào)。此外，當(dāng)對(duì) 8751 內(nèi)部 EPROM編程時(shí)， 21V 編程電源由此端輸入。當(dāng)該引腳上出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。 是集 數(shù)碼管 ,LED 數(shù)碼管 研究、設(shè)計(jì) ,生產(chǎn)及銷售一條龍 .數(shù)碼管的一種是半導(dǎo)體發(fā)光器件，數(shù)碼管可分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管 ,區(qū)別在于八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元，其基本單元是發(fā)光二極管。 led 數(shù)碼管常用段數(shù)一般為 7 段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，還有一種是類似于 3 位 “+1”型。圖 2 是共陰和共陽極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。 led 數(shù)碼無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的電子換號(hào)牌的設(shè)計(jì) 5 管廣泛用于儀表，時(shí)鐘，車站，家電等場合。 圖 21：數(shù)碼管 驅(qū)動(dòng)方式 : 概述 : 數(shù)碼管要正常顯示，就要用 驅(qū)動(dòng)電路 來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的 數(shù)字 ，因此根據(jù)數(shù)碼管的 驅(qū)動(dòng)方式 的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè) 單片機(jī) 的 I/O 端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如 BCD 碼二 十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng) : 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是 單片機(jī) 中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的 8 個(gè)顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是哪個(gè)數(shù) 碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的 余輝 效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速 度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的電子換號(hào)牌的設(shè)計(jì) 6 有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 端口，而且 功耗 更低。另外，當(dāng)溫度變化時(shí)驅(qū)動(dòng)芯片還要能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電流 的大小以實(shí)現(xiàn)色差 平衡溫度 補(bǔ)償。功能引腳如下圖所示。 圖 23：內(nèi)部工作原理圖 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的電子換號(hào)牌的設(shè)計(jì) 7 U3(ULN2020)特點(diǎn)如下： ULN2020 的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè) 的基極電阻 ,在 5V 的工 作電壓下它能與 TTL 和 CMOS 電路 直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。 ULN2020 采用 DIP—16 或 SOP—16 塑料封裝?？芍苯域?qū)動(dòng)繼電器等負(fù)載。 ULN2020 是高耐壓、大電流達(dá)林頓陳列 ,由七個(gè)硅 NPN 達(dá)林頓管組成。 ULN2020 是高壓大電流 達(dá)林頓晶體管 陣列系列產(chǎn)品 ,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn) ,適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。 鍵盤的工作原理： 按鍵設(shè)置在行、列線交點(diǎn)上，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的 兩端。無按鍵按下時(shí)，行線處 于高電平的狀態(tài)， 而當(dāng)有按鍵按下時(shí)， 行線電平與此行線相連的列 線電平?jīng)Q定。在 矩陣 式 鍵盤 中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個(gè)按鍵加以連接。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用 矩陣 法來做鍵盤是合理的。 行掃描法 ： 行掃描法又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識(shí)別方法，介紹過程如下。只要有一列的電平為低，則表示 鍵盤 中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與 4 根行線相交叉的 4 個(gè)按鍵之中。 判斷閉合鍵所在的位置 在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過程。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)。 無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的電子換號(hào)牌的設(shè)計(jì) 9 第 三 章 設(shè)計(jì)的原理和電路 設(shè)計(jì)的概要 本系統(tǒng)由 3*4 陣列鍵盤，單片機(jī)，驅(qū)動(dòng)電路，數(shù)碼管四個(gè)部分組成。單片機(jī)將從鍵盤輸入的有效數(shù)據(jù)，送往驅(qū)動(dòng)電路，在驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)下，數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)。以及實(shí)際功能 的需要，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的電路塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，電源部分主要是提供穩(wěn)定的工作電源，控制部分主要是負(fù)責(zé)信號(hào)傳送和輸入，顯示部分是主要的顯示功能，擴(kuò)展電路部分主要是存儲(chǔ)擴(kuò)展和按鍵功能擴(kuò)展電路。 圖 32：電源電路 顯示電路設(shè)計(jì) 顯示部分主要是顯示換號(hào)的數(shù)值如 LED1，所以為了實(shí)際能夠看清楚，我們選擇了幾個(gè)大點(diǎn)的數(shù)碼管進(jìn)行顯示，同時(shí)使用不同的顏色進(jìn)行設(shè)計(jì)，來區(qū)分那些是被換下，那些是換上的號(hào)碼，同時(shí)也加強(qiáng)了驅(qū)動(dòng)部分的電路如 U1/