【正文】 如圖 34 所示。電容 C C5 是晶振的負載電容，主要起頻率微調和穩(wěn)定的作用。移位數(shù)據的發(fā)送和接收均以 8位為一幀，不設起始位和停止位，無論輸入 /輸出，均低位在前高位在后。兩種數(shù)據的輸出在時間上是錯開的。 P0 和 P2口空著，在有必要的時候可以擴展系統(tǒng)的 ROM 和 RAM。 74HC595 的管腳及內部結構形式如圖 35 所示。引腳 SER 是串行數(shù)據的輸入端。移位后的各位信號出現(xiàn)在各移位寄存器的輸出端，也就是輸出鎖存器的輸入端。引腳 OE是輸出三態(tài)門的開放信號，只有當其為低時鎖存器的輸出才開放，否則為高阻態(tài)。 兩個信號是互相獨立的，所以能夠做到輸入串行移位與輸出鎖存互不干擾。但因 QH 受輸出鎖存器打入控制，所以還從輸出鎖存器前引出了 QH′，作為與 移位寄存器完全同步的級連輸出。該圖由兩片 74HC595 驅動16 列，由 74HC154 驅動 16 行。兩片相應的SRCLK、 SRCLR 、 RCLK 端分別并聯(lián)，作為統(tǒng)一的串行數(shù)據移位信號、串行數(shù)據清除信號和輸出 鎖存器打入信號。移位過程結束之后，控制器輸出 RCLK 打入信號， 16列顯示數(shù)據一起打入相應的輸出鎖存器。 圖 37 顯示驅動電路 圖 36 移位寄存和輸出鎖存的時序波形圖 圖 35 74HC595 的管腳及內部結構邏輯圖 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 15 行驅動電路 行驅動芯片 74HC154 介紹 譯碼器是一個多輸入、多輸出的組合邏輯電路。 74HC154 為變量譯碼器，也稱二進制譯碼器，它是一種四線 — 十六線譯碼器 , 譯碼的輸入端有 4 個，輸出端有 42 =16 個，并有兩個選通端（使能端），它的管腳形式如圖 38 所示，當選通端 E E 2 均為低電平時，譯碼器處于工作狀態(tài)，可將地址輸入端（ A0～ A3）的二進制編碼在一個對應的輸出端以低電平譯出。 0Y ～ 15Y 為譯碼輸出端，輸出是低電平有效，即在選通時，每輸入一個二進制代碼將使對應的一個輸出端為低電平，而其它輸出端均為高電平的無效信號，也可以說對應的輸出端被“譯中”。 說明： H— 高電平； L— 低電平； X— 任意． 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 17 行驅動電路 行驅動電路相對簡單。采 用譯碼器的方案，還可以保證同一時刻只選通一條行線，從而達到顯示的穩(wěn)定性。如 0Y 端輸出低電平，此信號傳至相應的 PNP 型三極管 Q1，此時，三極管的基極為低電平，因此，發(fā) 射結正向偏置，集電結反向偏置，三極管導通，其集電極再將高電平加于 LED陣列的對應的行上，即將此行選通；而同時 74HC154 的其它端輸出高電平而致使該行對應的三極管截止，從而所對應 LED 行線不被選通。行信號 A、 B、 C、 D的順序變化范圍從 0000、 000 00至 l111，來一個選通信號，行信號順序就變化一次，其頻率由掃描電路決定。 LED 顯示屏電路 LED 顯示屏是將發(fā)光二極管按行按列布置的，驅動時也就按行按列驅動。本文考慮到后期焊接的簡便選用 16 16紅色 LED 點陣，以滿足漢字顯示的要求。 本設計 LED陣列采用共陽的接法可以看出， 16 16 點陣共需要 256 個發(fā)光二極管組成，且每個發(fā)光二極管是放置在行線和列線的交叉點上。當采用按行掃描按列控制的驅動方式時， LED顯示屏 16 行的同名列共用一套列驅動器。應用時還應在各條行線或列線上接上限流電阻。當對應的某一列置 0電平，則相應的二極管就亮；反之則不亮。這樣行線上只管一行一行的輪流導通，列線上進行通斷控制，實現(xiàn)了行掃描列控制的驅動方式。 圖 310 16 16LED點陣和其管腳圖 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 19 圖 311 LED點陣顯示屏電路 以上就是 16 16 點 陣 LED 電子顯示屏系統(tǒng)硬件部分的各功能模塊分述，經過合理的設計論證后和就可以整體結合在一起，再根據設計配備好各元器件實物，通過組裝后等在單片機的程序存儲器里放入編制好的程序即可成為一個完整的應用系統(tǒng)。 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 20 4 系統(tǒng)軟件部分設計 概述 整個系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來實現(xiàn)的，當硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來了。二是執(zhí)行軟件（子程序），它是用 來完成各種實質性的功能。這里將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個執(zhí)行模塊進行功能定義和接口定義。 首先要根據系統(tǒng)的總體功能選擇一種最合適的監(jiān)控程序結構，然后根據實時性的要求，合理地安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊之間地調度關系。 系統(tǒng)的主程序開始以后，首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，包括設置串口、定時器、中斷和端口；然后 LED 顯示屏進入開機狀態(tài)，轉入正常的顯示。由于單片機沒有停機指令，所以 可以設置系統(tǒng)程序不斷地循環(huán)執(zhí)行上述顯示效果。根據總體結構，可將程序劃分為幾個功能化模塊：串行口中斷服務程序、 多字滾動顯示子程序、單字顯示子程序、掃描程序 。這樣可方便程序調用，程序整體層次清晰，結構一目了然，方便閱讀。根據流程圖可以編寫出相應的顯示程序。 T0 初值 =2N －機周時間定時時間 其中 N 與工作方式有關，本設計定時 /計數(shù)器工作于方式 1，如圖 43 所示，方式 1 構成一個 16 位定時計數(shù)器，即 N=16。 機周時間與主振頻率有關，機器周期是時鐘周期的 12 倍，因此，機周時間 =12/ fosc。 然后顯示驅動程序查詢當前燃亮的行號，從顯示緩存區(qū)內讀取下一行的顯示數(shù)據，并通過串口發(fā)送給移位寄存器。顯 示程序給出了各控制信號和顯示數(shù)據，其作用及相互配合關系均已在硬件部分作過介紹，相應的程序部分在清單的注釋區(qū)內分別進行了說明，在此不再一一詳述。 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 23 5 軟硬件調試及性能分析 一個單片機系統(tǒng)經過總體設計，完成了硬件和軟件設計開發(fā)。但編制好的程序或焊接好的線路不能按預計的那樣正常工作是常見的事，多少會出現(xiàn)一些硬件、軟件上的錯誤。調試可分為 軟 件調試和 硬 件調試。 軟件調試 軟件調試采用脫機調試的方法，即完全用仿真器軟件在 電腦 上對目標電路原理圖和程序進行檢測和調試。調試可按下列步驟進行： 一． 目標程序糾錯 該階段工作通常在目標程序編輯時就完成。 二． 子程序功能調試 程序設計通常采用模塊程序設計，調試時可對一個個子程序分別進行調試，設置好入口條件，然后采用單步運行或斷點運行方式，檢查系統(tǒng) CPU 現(xiàn)場、 RAM和 I/O 口狀態(tài)，看程序執(zhí)行結果是否符合設計要求。在這階段若發(fā)生故障，可以考慮各子程序在運行時是否破壞現(xiàn)場，數(shù)據緩沖單元是否發(fā)生沖突，標志位的建立和清除在設計上是否失誤，堆棧是否溢出，輸入輸出狀態(tài)是否正常等。調試和修改完畢后，對于實時性要求不高的應用系統(tǒng)可以直接使用編程器將軟件固化在目標系統(tǒng) ROM 中，然后獨立投入運行。調試工作可以分為四步： 一． 目測檢查 根據硬件邏輯設計圖，仔細檢查樣機線路是否連接正確，并核對元 器件的型號、規(guī)格和安裝是否符合要求，必要時可用萬用表檢測線路通斷情況。調試的方法有兩種：一種是斷開樣機穩(wěn)壓電源的輸出端檢查空載時電源工作情況；另一種是拔下樣機上的主要集成芯片，檢查電源的負載能力（用假負載）。 三． 通電檢查 在確保電源良好前提下，接通電源。若接通后電流很大，必須立即切斷電源。通電檢查的主要目的是看系統(tǒng)是否存在短路或由元器件損壞、裝配錯誤引起的電流異常。單片機系統(tǒng)大都是數(shù)字邏輯電路，使用電平檢查法可首先查出邏輯設計是否正確，選用器件和連接關系是否符合要求等。 LED 顯示屏的刷新頻率及顯示效果是主要的性能指標。 刷新率 /Hz 25 50 75 85 100 120 T0 初值 OxEC78 OxF63C OxF830 OxF97E OxFA42 OxFB1E OxFBEE 從理論上來說， 24Hz 以上的刷新率就能看到連續(xù)穩(wěn)定的顯示，刷新率越高，顯示越穩(wěn)定，同時刷新率越高，顯示驅動程序占用的 CPU 時間也越多。 顯示效果處理的內容和方法非常 廣泛，根據需求可做變動，在這里不做具體討論。 調試過程中實物圖如圖 52 和 53 表 51 顯示屏刷新率（幀率）與 T0 初值關系表 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 26 圖 52 實物正面圖 圖 53 實物背面圖 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 27 總 結 經過近兩個月的努力，終 于順利完成了畢業(yè)設計。本設計充分利用了單片機的片上資源，節(jié)約成本的同時使外圍電路簡潔美觀，故障率降低。在這近兩個月的畢業(yè)設計中，我們有艱辛的付 出，當然更多的是豐收的喜悅。 首先，學習能力得到了提高。在這些過程中，遇到許多困難，但通過書籍或網絡查閱了很多相關文章和向導師請教后終于解決了。 其次，培養(yǎng)了自己的市場觀念。如何在保證質量和完成同等功能的情況下，把產品的成本降到最低。 再次，則是人際交流能力得到鍛煉。 總之，畢業(yè)設計完成了，但又面臨著工作。在論文的寫作 和設計制作 過程中，也得到了許多同學的寶貴建議 和幫助 ，所以在此，我要一并致以誠摯的謝意 ！ 感謝所有關心、支持、幫助過我的良師益友 ！ 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 29 參考文獻 [1] 關積珍 .LED 顯示屏發(fā)展狀況及趨勢 [J].世界電子元器件 ,2021,(02)： 277301 [2] 微機原理與單片機接口技術 ,河南理工大學 .2021,8 [3] 王 新 .《微型計算機控制技術》 .北京：中國電力出版社 ,2021 [4] 賈宗璞、許合利 .《 C 語言程序設計》 .人民郵電出版社 ,2021 [5] 艾永樂、付子義 .《數(shù)字電子技術基礎》 .北京：中 國電力出版社 ,2021 [6] 艾永樂、付子義 .《模擬電子技術基礎》 .北京：中國電力出版社 ,2021 [7] 諸昌鈐 .《 LED 顯示屏系統(tǒng)原理及工程技術》．成都：電子科技大學出版社， 2021 [8] 吉 雷 .《 Protel99 從入門到精通》．西安：西安電子科技大學出版社， 2021 [9] 張志良 .《單片機原理及控制技術》（第 2版）．北京：機械工業(yè)出版社， 2021 [10] 張毅剛 .《單片機原理及應用》 .北京：高等教育出版社， 2021 [11] 李光飛 .《單片機課程設計實例指導》（第 2 版）．北京： 北京航空航天出版社，2021 [12] 李 華 .《 MCS51單片機實用接口技術》．北京：北京航空航天出版社， 1997 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 30 附錄一： LED 點陣顯示屏系統(tǒng)電路原理圖 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 31 附錄二： LED 點陣 顯示屏 源程序 以下是 16 16 點陣 LED 電子顯示屏的源程序，分別采用 C 及匯編編寫， C 程序在Keil uVision2 （ ）環(huán)境下調試通過。 // 為顯示允許控制信號端口 sbit RCLK = 0x96。 // 為移位寄存器清○端 void delay(unsigned int)。 //顯示緩存 /* 主函數(shù) void main(void) */ void main(void) { unsigned char code Bmp[][32]={//字模表 //*笑臉 */ {0xF8,0x3F,0xE7,0xCF,0xDF,0xF7,0xBF,0xFB,0xB3,0x9B,0x73,0x9D,0x7F,0xFD,0x7F,0xFD, 0x6F,0xED,0x67,0xCD,0xB3,0x9B,0xB8,0x3B,0xDF,0xF7,0xE7,0xCF,0xF8,0x3F,0xFF,0xFF} }。 河 ** 宋體 , 12 ** //。 南 ** 宋體 , 12 ** //。 理 ** 宋體 , 12 ** //。 工 ** 宋體 , 12 ** //。 大 ** 宋體 , 12 ** //。 學 ** 宋體 , 12 ** //。 自 ** 宋體 , 12 ** //。 動 ** 宋體 , 12 ** /