畢業(yè)設(shè)計(jì)---基于單片機(jī)的led電子顯示屏

1、<p>　　學(xué)科分類號(hào)：___________</p><p><b>　　專科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題目名稱：基于單片機(jī)的LED電子顯示屏</p><p>　　2008 年 5 月 19 日</p><p>　　畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)審表</p><p>　　編號(hào)：05

2、306125</p><p>　作者姓名專業(yè)、班級(jí)學(xué)號(hào)05306125</p><p>　論文題目基于單片機(jī)的LED電子顯示屏指導(dǎo)教師</p><p>　完成時(shí)間2008年5月19日</p><p>　內(nèi)容摘要（學(xué)生填寫）1、設(shè)計(jì)一個(gè)室內(nèi)16×16點(diǎn)陣LED圖文顯示屏，要求在目測(cè)條件下LED顯示各點(diǎn)亮度均勻、充足，可顯示圖形文字，顯

3、示圖形文字應(yīng)穩(wěn)定、清晰無串?dāng)_，圖形或文字顯示有靜止，移入移出等顯示方式。2、用89C51系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制，畫出完整的原理圖和PCB圖。3、選擇元器件及元件參數(shù)計(jì)算，制作電路板，進(jìn)行安裝調(diào)試檢測(cè)。4、寫出完整的源程序清單，通過調(diào)試后并燒寫芯片。完成該交的報(bào)告及設(shè)計(jì)論文。</p><p>　指導(dǎo)教師評(píng)語及建議分指導(dǎo)教師：年 月 日</p><p>　系評(píng)審小組評(píng)定結(jié)論：組長：年 月

4、 日</p><p>　備注：</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要:1</b></p><p>　　Abstract2</p><p><b>　　第一章 緒論3</b></p><

5、;p><b>　　1.1引言3</b></p><p>　　1.2 LED顯示屏的選題背景及意義4</p><p>　　1.3 LED顯示屏的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)5</p><p>　　1.4 LED顯示屏的分類及其相關(guān)定義6</p><p>　　1.5 論文結(jié)構(gòu)8</p><

6、p>　　第二章 方案比較與論證9</p><p>　　2.1 方案19</p><p>　　2.2 方案210</p><p>　　2.3 方案的選擇與論證10</p><p>　　2.4 LED點(diǎn)陣顯示屏原理分析11</p><p>　　第三章LED顯示屏系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)13</p

7、><p>　　3.1 LED顯示屏總體電路設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.2 LED顯示部分電路14</p><p>　　3.3 硬件控制模塊15</p><p>　　3.4 下載接口電路21</p><p>　　3.5 列驅(qū)動(dòng)電路22</p><p>　　3.6 行驅(qū)動(dòng)電路

8、23</p><p>　　3.7 電源部分的設(shè)計(jì)23</p><p>　　第四章 LED顯示屏系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)24</p><p>　　4.1 顯示驅(qū)動(dòng)程序24</p><p>　　4.2 系統(tǒng)主程序25</p><p>　　第五章 LED封裝結(jié)構(gòu)及其技術(shù)26</p><p>　

9、　5.1 LED的組成與結(jié)構(gòu)26</p><p>　　5.2 LED封裝的特殊性26</p><p>　　5.3 產(chǎn)品封裝結(jié)構(gòu)類型27</p><p>　　5.4 引腳式封裝27</p><p>　　第六章 調(diào)試及性能分析29</p><p>　　第七章總結(jié)與思考30</p><

10、;p><b>　　參考文獻(xiàn)31</b></p><p><b>　　致謝31</b></p><p>　　附錄1 程序清單：32</p><p>　　附錄2 LED顯示屏原理圖40</p><p>　　附錄3 LED顯示屏PCB圖41</p><p>　

11、　基于單片機(jī)的LED電子顯示屏</p><p>　　摘 要:本次設(shè)計(jì)以AT89C51芯片為核心，輔以必要的外圍電路，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)易的LED顯示屏，它由5V直流電源供電。在硬件方面，除了CPU外，使用四塊8×8的LED顯示屏進(jìn)行顯示，LED采用的是動(dòng)態(tài)掃描顯示，通過LED能夠比較準(zhǔn)確顯示圖形。</p><p>　　在我們當(dāng)今日常生活中,人機(jī)接口通常是LED顯示器和小型鍵盤。常見的工

12、作方式有兩種:一是直接使用系統(tǒng)中的CPU對(duì)顯示器進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描和鍵盤檢測(cè);二是專用的顯示、鍵盤芯片。以AT89C51系列單片機(jī)為核心構(gòu)成的顯示/鍵盤電路,他具有功能強(qiáng)、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。LED(發(fā)光二極管)顯示通常要占用單片機(jī)的并行口,往往在控制系統(tǒng)中有一定的局限性。為此,采用AT89C51單片機(jī)串行口和I/O擴(kuò)展芯片擴(kuò)展并行口,設(shè)計(jì)了一個(gè)8位LED顯示驅(qū)動(dòng)電路,通過對(duì)串行口動(dòng)態(tài)掃描,把要顯示的數(shù)據(jù)從單片機(jī)的串行口送到LED顯示器的字段和字

13、位,從而實(shí)現(xiàn)用單片機(jī)最少的外部資源達(dá)到最佳的顯示效果。</p><p>　　通過這次設(shè)計(jì)讓我更深入了解單片機(jī)基本電路、如何控制和定時(shí)器和中斷編程的基本方法，從而鍛煉了我學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)和開發(fā)軟、硬件的能力。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 顯示/鍵盤電路； AT89C51；LED </p><p>　　Based on SCM LED electronic screen&

14、lt;/p><p>　　Abstract：The monolithic integrated circuit has come out since the 1970s, by it extremely high performance price compared to, is valued people's and the attention, should be very broad, the devel

15、opment to be very quick. But 51 monolithic integrated circuits are in various monolithic integrated circuits are most typical and the most representative one kind.</p><p>　　In us in the daily life, the man-m

16、achine connection usually is now the LED monitor and the small keyboard. The common working has two kinds: First, uses in system's CPU to carry on the dynamic scanning and the keyboard examination directly for the mo

17、nitor; Second, special-purpose demonstration, keyboard chip. Take at89C51 series monolithic integrated circuit as the core constitution's demonstration/keyboard electric, he has the function to be strong, characteris

18、tics and so on low in price. LED (</p><p>　　Lets my inquire deeply monolithic integrated circuit basic electric circuit through this design, how control and the timer and the interrupt programming essential

19、method, thus exercised me to study, the design and to open becomes tender, hardware's ability.</p><p>　　Keywords：AT89C51；display/keyboard；LED</p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p>&

20、lt;p><b>　　引言</b></p><p>　　隨著信息技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代信息顯示系統(tǒng)已從基本功能、單一設(shè)備、簡(jiǎn)單封閉性控制和手工操作方式發(fā)展成為自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、多功能、多媒體的智能化信息顯示系統(tǒng)。信息獲取、處理和發(fā)布手段向著多元化發(fā)展,顯示終端廣泛采用LED、LCD、PDP、CRT等多品種、多規(guī)格、大容量、高清晰度設(shè)備,系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)日益智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、擴(kuò)展性強(qiáng)、可以靈活地與其它信息

21、子系統(tǒng)連接成為整體型的綜合信息服務(wù)系統(tǒng)。對(duì)于一般照明而言,人們更需要白色的光源。1998年發(fā)白光的LED開發(fā)成功。白光LED的發(fā)光效率正在逐步提高,商品化的器件已達(dá)到白熾燈的水平,實(shí)驗(yàn)室的白光LED發(fā)光效率接近熒光燈的水平,并在穩(wěn)步增長之中。由于它還具有無污染、長壽命、耐震動(dòng)和抗沖擊的鮮明特點(diǎn),故白光LED是LED產(chǎn)業(yè)中最被看好的新興產(chǎn)品,在全球能源短缺的憂慮再度升高的背景下,白光LED在照明市場(chǎng)的前景備受全球矚目,歐、美及日本等先進(jìn)國

22、家也投入許多人力,并成立專門的機(jī)構(gòu)推動(dòng)白光LED研發(fā)工作。它將成為21世紀(jì)的新一代光源———第四代電光源,以替代白熾燈、熒光燈和高壓氣體放電燈等傳統(tǒng)光源,白光LED孕育著巨大的商機(jī)。</p><p>　　自從50多年前出現(xiàn)發(fā)光二極管LED以來,人們一直在努力追求實(shí)現(xiàn)固體光源,第一個(gè)商品化二極管產(chǎn)生于1960年。LED是英文light emitting diode(發(fā)光二極管)的縮寫,隨著發(fā)光二極管LED制造工藝的

23、不斷進(jìn)步和新型材料(氮化物晶體和熒光粉)的開發(fā)及應(yīng)用,使得發(fā)光二極管從信號(hào)顯示逐步成為照明光源,從單色(各種單一色彩的光)發(fā)展到白光;發(fā)白色光的LED半導(dǎo)體固體光源性能不斷完善并進(jìn)入實(shí)用階段。LED(light emitting diode)是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體固態(tài)器件,其發(fā)光機(jī)理:在半導(dǎo)體PN結(jié)上施加正向電壓時(shí),半導(dǎo)體材料中的電子和空穴在PN結(jié)處相復(fù)合,發(fā)出與電子和空穴之間的能量差相對(duì)應(yīng)的光子而發(fā)光。用多原子晶體可產(chǎn)生紅光、黃光、藍(lán)光

24、和白光。白色LED技術(shù)從1998年開發(fā)成功以來,基于白色LED的照明在國內(nèi)外迅速興起。由于白色LED光源具有發(fā)光效率高、使用壽命長、可低電壓驅(qū)動(dòng)、無汞和紫外線污染等特點(diǎn),所以成為極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦凸庠?。用途越來越廣，被用在各行和業(yè)。[1][2]</p><p>　　1.2 LED顯示屏的選題背景及意義</p><p>　　在現(xiàn)代信息化社會(huì)的高速發(fā)展過程中，最具意義的莫過于大屏幕顯示已經(jīng)從

25、公共信息展示等商業(yè)應(yīng)用開始向消費(fèi)類多媒體應(yīng)用滲透。隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，數(shù)字化的多媒體內(nèi)容將在信息世界中占據(jù)主流，新型的大屏幕顯示設(shè)備將代替?zhèn)鹘y(tǒng)電視機(jī)成為人們享受信息和多媒體內(nèi)容的中心。</p><p>　　目前，世界上對(duì)省能源、輕量化、小型化、高可信度的產(chǎn)品需求極為迫切，而LED完全符合這些條件。LED屬于全固體冷光源，更小、更輕、更堅(jiān)固，工作電壓僅有兩伏特，使用壽命長達(dá)十多年。按照通常的光效定義，LED的發(fā)光效

26、率并不高，但由于LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，效率可達(dá)80%～90%。LED顯示器件問世至今已有20余年，由于原材料的采用和工藝上的限制，前10年間很難普及。進(jìn)入九十年代后，隨著工藝的不斷改進(jìn)以及原材料的發(fā)展，LED顯示器件在壽命和亮度指標(biāo)上都有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，成本也大大降低。</p><p>　　在性能上，LED發(fā)展十分迅速。2001年，紅色LED的亮度為1000mcd，比1982年的3mcd高出50

27、0～3300倍，轉(zhuǎn)換效率也達(dá)到20%。高亮度LED的出現(xiàn)具有劃時(shí)代意義，它將是人類繼愛迪生發(fā)明白熾燈泡之后最偉大的發(fā)明之一。最早研制的LED只能發(fā)出紅色的光，用于電子設(shè)備中的指示燈，隨著黃色、綠色和藍(lán)色LED相繼問世，如今，LED已能發(fā)出紅色、黃色、藍(lán)色、綠色、橙色、琥珀色、藍(lán)綠雙色、紅綠雙色、黃綠色、純綠色、翠綠色、白色各種光束。</p><p>　　在價(jià)格上，1998年，一個(gè)LED燈泡售價(jià)是1982的1/30

28、～1/50，為用戶減輕了極大負(fù)擔(dān)。LED的技術(shù)進(jìn)步是擴(kuò)大市場(chǎng)需求及應(yīng)用的最大推動(dòng)力。最初，LED只是作為微型指示燈，在計(jì)算機(jī)、音響和錄像機(jī)等高檔設(shè)備中應(yīng)用，隨著大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，LED顯示器正在迅速崛起，近年來逐漸擴(kuò)展到證券行情股票機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、PDA以及手機(jī)領(lǐng)域。</p><p>　　LED顯示器集微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理于一體，以其色彩鮮艷、動(dòng)態(tài)范圍廣、亮度高、壽命長、工作穩(wěn)定可靠

29、等優(yōu)點(diǎn)，成為最具優(yōu)勢(shì)的新一代顯示媒體。目前，LED顯示器已廣泛應(yīng)用于大型廣場(chǎng)、商業(yè)廣告、體育場(chǎng)館、信息傳播、新聞發(fā)布、證券交易等，可以滿足不同環(huán)境的需要。</p><p>　　從商業(yè)應(yīng)用和消費(fèi)者需求的角度看，背光LED是顯示器技術(shù)領(lǐng)域的一項(xiàng)革命性的創(chuàng)新，從平板顯示器向塑料顯示器過渡，還需要三到五年的時(shí)間，不過，我們很快就能看到可卷曲型顯示器了，而且可以制成織入衣物中的顯示器。[3][4] </p>

30、<p>　　1.3 LED顯示屏的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　LED顯示屏是20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的新型平板顯示器件，由于其亮度高、畫面清晰、色彩鮮艷，使它在公眾多媒體顯示領(lǐng)域一枝獨(dú)秀，因此市場(chǎng)空間巨大。</p><p>　　現(xiàn)代信息社會(huì)中，作為人機(jī)信息視覺傳播媒體的顯示產(chǎn)品和技術(shù)得到迅速發(fā)展，進(jìn)入二十一世紀(jì)的顯示技術(shù)將是平板顯示的時(shí)代，LED顯示屏作為平板顯示的主

31、導(dǎo)產(chǎn)品之一無疑會(huì)有更大的發(fā)展，并有可能成為二十一世紀(jì)平板顯示的代表性主流產(chǎn)品。</p><p>　　LED顯示屏的發(fā)展趨勢(shì)可分為:　　</p><p>　　1、高亮度、全彩化 </p><p>　　藍(lán)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?；A(chǔ)材料的產(chǎn)業(yè)化。使LED全彩色顯示產(chǎn)品成本下降，應(yīng)用加快。以全彩色戶外φ26顯示屏為例，19

32、96年的產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格每平方米在12萬元左右，1999年已降至7－8萬人民幣/m2，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(dá)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。同時(shí)，由于全彩色顯示屏價(jià)格性能比的優(yōu)勢(shì)，預(yù)計(jì)在未來幾年的發(fā)展中，全彩色LED顯示屏在戶外廣告媒體中會(huì)越來越多地代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燈箱、霓紅燈、磁翻板等產(chǎn)品，體育場(chǎng)館的顯示方面全彩色LED屏更會(huì)成為主流產(chǎn)品。全彩色LED顯示屏的廣泛應(yīng)用會(huì)是LED顯示屏

33、產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)新的增長點(diǎn)。</p><p><b>　　2、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化</b></p><p>　　材料、技術(shù)的成熟及市場(chǎng)價(jià)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)展的一個(gè)新趨勢(shì)。近幾年業(yè)內(nèi)的發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)在傳統(tǒng)產(chǎn)品條件下是以價(jià)格作為主要的競(jìng)爭(zhēng)手段，幾番價(jià)格回落調(diào)整達(dá)到基本均衡，產(chǎn)品質(zhì)量，系統(tǒng)的可靠性等將成為主要的競(jìng)爭(zhēng)因素，這就對(duì)LED顯

34、示屏的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化有了較高要求，業(yè)內(nèi)一些骨干企業(yè)已開始在企業(yè)實(shí)施ISO9000系列標(biāo)準(zhǔn)。行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系的形成，對(duì)產(chǎn)品的檢測(cè)有了相對(duì)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)和評(píng)判依據(jù)，生產(chǎn)條件差、技術(shù)性不強(qiáng)、售后服務(wù)體系不完善的企業(yè)將受到市場(chǎng)的淘汰，預(yù)計(jì)今后幾年內(nèi)一批小規(guī)模LED顯示屏廠商會(huì)逐步淡出，行業(yè)的發(fā)展趨于有序。</p><p><b>　　3、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化</b></p><p>

35、　　信息化社會(huì)的形成，信息領(lǐng)域愈加廣泛，LED顯示屏的應(yīng)用前景更為廣闊。預(yù)計(jì)大型或超大型LED顯示屏的主流產(chǎn)品局面將會(huì)發(fā)生改變，適合于服務(wù)行業(yè)特點(diǎn)和專業(yè)性要求的小型LED顯示屏?xí)休^大提高，面向信息服務(wù)領(lǐng)域的LED顯示屏產(chǎn)品門類和品種體系將更加豐富，部分潛在市場(chǎng)需求和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)有所突破，如公共交通、停車場(chǎng)、餐飲、醫(yī)院等綜合服務(wù)方面的信息顯示屏需求量將有更大的提高，大批量、小型化的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)LED顯示屏在LED顯示屏市場(chǎng)總量中將會(huì)占有多數(shù)

36、份額。</p><p>　　實(shí)際上，從2000年起，LED草坪燈、交通信號(hào)燈、手電筒、地板燈、景觀燈等開始進(jìn)入市場(chǎng)，經(jīng)過近幾年的發(fā)展，規(guī)模上有較大增長。從應(yīng)用產(chǎn)品的開發(fā)來說，首先是要把新應(yīng)用研制出來。2004年4月在德國法蘭克福照明展上，展出了80家公司采用Luxeon功能器件開發(fā)出的應(yīng)用產(chǎn)品。然而考慮開發(fā)什么產(chǎn)品時(shí)，一定要從發(fā)揮LED本身優(yōu)點(diǎn)方面出發(fā)。如從它的長壽命、防潮、耐振動(dòng)特性出發(fā)，可開發(fā)建筑照明、景觀燈

37、具、水底投射燈具、廣告投光燈具、車輛燈具和交通信號(hào)燈；從省電、重量輕、體積小的特性出發(fā)，可開發(fā)室內(nèi)照明燈、博物館投射燈、安全出口標(biāo)志燈、手電筒；從聚光性好等特性出發(fā)，可開發(fā)薄形燈具、小臺(tái)燈、廣告燈箱、舞臺(tái)燈和煤礦燈；從低電壓、快速驅(qū)動(dòng)特性出發(fā)，可開發(fā)手電筒、維修燈、埋地?zé)?、草坪燈和水中?.....</p><p>　　1.4 LED顯示屏的分類及其相關(guān)定義</p><p>　　1.4.

38、1 LED顯示屏的分類</p><p>　　1.4.1.1、根據(jù)使用環(huán)境，LED顯示屏分為室內(nèi)顯示屏和室外顯示屏。</p><p>　　1.4.1.2、根據(jù)顯示顏色，LED顯示屏分為單基色LED顯示屏，雙基色LED顯示</p><p>　　屏和全彩色（三基色）LED顯示屏。按灰度級(jí)又可分為16、32、64、128 、256級(jí)灰度LED顯示屏等。</p>

39、<p>　　1.4.1.3、根據(jù)顯示性能，LED顯示屏分為文本LED顯示屏、圖文LED顯示屏、計(jì)算機(jī)視頻LED顯示屏，電視視頻LED顯示屏和行情LED顯示屏（一般包括證券、利率、期貨等用途）等。</p><p>　　1.4.1.4、根據(jù)基本發(fā)光點(diǎn)，室內(nèi)LED顯示屏可以按照LED單點(diǎn)直徑分類；可分為室外LED顯示屏可以按照采用的象素直徑分類。</p><p>　　1.4.1.5

40、、調(diào)灰技術(shù)，顯示屏的顯示效果比較理想。實(shí)際上、受數(shù)據(jù)、圖像的信號(hào)源的制約，單純追求大數(shù)量級(jí)的灰度控制，在使用中的實(shí)際價(jià)值是值得商討的。</p><p>　　1.4.1.6、驅(qū)動(dòng)電路LED正向?qū)妷旱牡湫椭?.0V～4.0V，驅(qū)動(dòng)電流為20mA。如果是用一個(gè)固定的正向電壓驅(qū)動(dòng)LED，可能會(huì)產(chǎn)生變化范圍較大的正向電流，例如用3.4V驅(qū)動(dòng)6只LED，相應(yīng)的正向電流差別較大：10mA～44mA，取決于具體的LED特性曲

41、線。為保證可靠性，驅(qū)動(dòng)LED的電流必須低于LED額定值的要求，典型最大值一般為30mA，但是，當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)所允許的額定電流會(huì)降低，例如，當(dāng)溫度達(dá)到50℃時(shí)電流需限制在20mA以內(nèi)。在實(shí)際運(yùn)用中，負(fù)載常采用通過串并連形成的LED陣列，這會(huì)使輸出電流隨輸入電壓和環(huán)境溫度等因素而發(fā)生的變化更加顯著，并且陣列形式或LED個(gè)數(shù)變化，限流電阻也應(yīng)該相應(yīng)變化。LED顯示屏廣泛使用的驅(qū)動(dòng)電路是基于通用型集成電路來設(shè)計(jì)的，原理比較簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，產(chǎn)品

42、的技術(shù)開放性比較強(qiáng)。通用IC設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路在室內(nèi)外單色、雙基色顯示屏方面應(yīng)用成熟，目前仍然是主流的驅(qū)動(dòng)電路。近年恒流驅(qū)動(dòng)IC的發(fā)展較快并受到重視和廣泛應(yīng)用。恒流驅(qū)動(dòng)技術(shù)根據(jù)LED器件的發(fā)光與驅(qū)動(dòng)電流高度相關(guān)的特點(diǎn)，大大提高了LED顯示的均勻性，同時(shí)，減少了顯示驅(qū)動(dòng)電路的阻容元件，降低了故障點(diǎn)，使LE</p><p>　　1.4.1.7、系統(tǒng)控制技術(shù)控制系統(tǒng)是為了達(dá)到實(shí)現(xiàn)用“計(jì)算機(jī)”來控制“LED電子顯示屏”而專門

43、設(shè)計(jì)的。顯示屏的控制系統(tǒng)包括了輸入接口電路、信號(hào)的控制、轉(zhuǎn)換和數(shù)字化。</p><p>　　1.4.1.8、通信傳輸和網(wǎng)絡(luò)控制對(duì)于信息的發(fā)送方式：一種是用232通訊，利用計(jì)算機(jī)串行口COM1～COM4通訊，此方式通訊速度較慢，且距離不能太遠(yuǎn)，只有30米左右；另一種是采用在計(jì)算機(jī)上加插一塊通訊卡的422通訊方式，此方式通訊速度快，且距離遠(yuǎn)，可達(dá)1000米左右。發(fā)送功能涉及到上端與下端方面的通訊。在電腦終端的信息數(shù)據(jù)

44、通過“通訊協(xié)議”與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞，達(dá)到電腦智能終端控制電子產(chǎn)品的“電子自動(dòng)化”的目的。根據(jù)對(duì)信息傳輸顯示的實(shí)時(shí)性，LED顯示屏的通信傳輸控制有通信傳輸和視頻傳輸。視頻傳輸方式則是把LED顯示屏與多媒體技術(shù)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了在LED顯示屏上實(shí)時(shí)顯示計(jì)算機(jī)監(jiān)視器上的內(nèi)容，也可播放錄像及電視節(jié)目，一般用于播放實(shí)時(shí)信息的顯示屏都采用視頻控制方式。具體傳輸是采用成對(duì)的專用長線傳輸接口電路。另外，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，LED顯示屏在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下

45、的使用情況越來越多，在多媒體、多種顯示設(shè)備組成的信息顯示系統(tǒng)中，采用智能化網(wǎng)絡(luò)控制，聯(lián)網(wǎng)控制多屏技術(shù)也在實(shí)際中得到應(yīng)用。</p><p>　　1.4.2 LED顯示屏相關(guān)定義：</p><p>　　1、LED：發(fā)光二極管light emitting diode。</p><p>　　2、LED顯示屏：LED panel由LED器件組成的顯示屏幕。</p>

46、;<p>　　3、顯示單元：display unit由電路及安裝結(jié)構(gòu)確定的并具有顯示功能的組成LED顯示屏的最小單元。</p><p>　　4、CRT同步顯示：電腦顯示器大多采用CRT顯象管，因此電腦顯示器有時(shí)也稱為CRT顯示器。CRT同步顯示是指LED顯示屏的顯示內(nèi)容能實(shí)時(shí)、同步地反映電腦CRT顯示器上的顯示內(nèi)容。</p><p>　　5、全彩色LED顯示屏：all-col

47、or LED panel由紅、綠、藍(lán)三基色LED器件組成并可調(diào)出多種色彩的LED顯示屏。</p><p><b>　　1.5 論文結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　本論文共分七章，緒論部分提出了課題的相關(guān)背景以及研究目的、意義等，同時(shí)大致介紹了本文所作的主要工作。</p><p>　　第一章、緒論介紹了目前我國LED的發(fā)展情況以及對(duì)LED的一

48、些慨念進(jìn)行了介紹。</p><p>　　第二章、方案比較與論證。</p><p>　　第三章、LED顯示屏系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)。</p><p>　　第四章、LED顯示屏系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)。</p><p>　　第五章、LED封裝結(jié)構(gòu)及其技術(shù)。</p><p>　　第六章、調(diào)試及性能分析。</p><p&

49、gt;　　第七章 總結(jié)與思考。</p><p>　　第二章 方案比較與論證</p><p><b>　　2.1 方案1</b></p><p>　　MCS-51系列單片機(jī)具有4個(gè)并行口,其中P0口是一個(gè)通用的數(shù)據(jù)輸入/輸出口,P2口是數(shù)據(jù)/地址復(fù)用的通道口,在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí),送出高8位地址,P3口具有第二功能,常用做控制信號(hào),P1口是用戶

50、可以使用的輸入/輸出口。由此可見,單片機(jī)并行I/O口數(shù)量是有限的,有時(shí)并行口需作其他更重要的用途。一般情況下,不可能用多個(gè)并行I/O口專門驅(qū)動(dòng)顯示電路。[5][6]</p><p>　　為此,我們?cè)O(shè)計(jì)了一種用89C51單片機(jī)串行通信口和I/O擴(kuò)展芯片來驅(qū)動(dòng)LED顯示器的電路。采用8位串行輸出的移位寄存器74HC595芯片擴(kuò)展一個(gè)并行口,74HC595的輸入信號(hào)來自單片機(jī)的串行口線TX和RX,74HC595的并行輸

51、出信號(hào)送LED顯示器的字段碼。為了對(duì)16個(gè)LED顯示器進(jìn)行字位選擇,采用74LS154譯碼器,其輸入為P1.0、P1.1、P1.2、P1.3 等4個(gè)信號(hào)線,輸出16個(gè)地址信號(hào)線,分別選通16 根控制LED顯示器行線之一,循環(huán)點(diǎn)亮各個(gè)LED顯示器。選用89C51單片機(jī),其串行口接移位寄存器74HC595,將89C51串行通信口輸出的串行數(shù)據(jù)輸入并在其并行口線上輸出,從而驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管。89C51的并行口線P1.0、P1.1、P1.2、P

52、1.3接4～16譯碼器74LS154,將單片機(jī)輸出的地址信號(hào)譯碼后動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的LED。由于74LS154電流驅(qū)動(dòng)能力較小,因此采用末級(jí)驅(qū)動(dòng)三極管作為字位驅(qū)動(dòng)。將16只LED的字段位連在一起,它們的公共端由74LS154分時(shí)選通,這樣任何一個(gè)時(shí)刻,只有1位LED在點(diǎn)亮,即動(dòng)態(tài)掃描顯示方式。如圖2.1:[5][6]</p><p><b>　　2.2 方案2</b></p>&

53、lt;p>　　顯示的硬件電路可分為兩大部分：LED 顯示面板和顯示電路兩部分，LED 顯示面板由 4 塊點(diǎn)陣模塊組成的 16×64 點(diǎn)陣通用智能顯示單元，單個(gè)顯示單元全屏可以顯示 4 個(gè) 16×16 點(diǎn)陣漢字或符號(hào)，若制作生產(chǎn)一定尺寸的 LED 圖文顯示屏系統(tǒng)，只要用若干智能顯示單元，采用“搭積木”的方法即可實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)中各智能顯示單元之間采用串行通信聯(lián)系，從而使得整個(gè)系統(tǒng)的工作協(xié)調(diào)統(tǒng)一。顯示電路由 2 個(gè) 16

54、 針排線口，2 個(gè)74H245 三態(tài)總線驅(qū)動(dòng)器，1 個(gè) 74HC04D 六反相器，2個(gè) 74H138 三八譯碼器以及 8 個(gè) 74HC595 移位鎖存器組成。除此之外，還設(shè)計(jì)了控制電路，它用于和上位機(jī)通訊并按照上位機(jī)的要求發(fā)送指令和數(shù)據(jù)給顯示電路。顯示電路部分與控制電路部分通過 16 針排線將單片機(jī)的處理后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絃ED 顯示電路，16 針排線口（2）用于多個(gè)顯示屏幕的級(jí)聯(lián)，它的連線和 16 針排線口（1）基本一樣，但是要注意其 R

55、 端連接的是從左至右的第 8 個(gè) 74H595 的DS 端，在級(jí)聯(lián)的時(shí)候它將與下一塊顯示屏的 16 針排線（1）口相連接。CLK為時(shí)鐘信號(hào)端，STR 為行鎖存端</p><p>　　2.3 方案的選擇與論證</p><p>　　對(duì)于 LED 點(diǎn)陣顯示屏來說，由于有成百上千個(gè)獨(dú)立的發(fā)光點(diǎn)需要驅(qū)動(dòng)，所以我們采用數(shù)據(jù)串行傳輸方式，由4/16 譯碼器輸出到一個(gè)射極跟隨器的輸入端產(chǎn)生一個(gè)行地址，輸

56、出為低電平來控制所有顯示的行，所有同一行的發(fā)光二極管處于有效狀態(tài)。同時(shí)使用一條數(shù)組傳送指令將列數(shù)據(jù)傳送過來。就是說，當(dāng) 16 行中的某一個(gè)三極管的基極加低電平時(shí)（平時(shí)是高電平），這個(gè)三極管就處于要導(dǎo)通的狀態(tài)。那么在 128 列中，哪一列是低電平，哪一列的 LED 發(fā)光二極管就導(dǎo)通發(fā)光，這樣就完成了一行的顯示。顯示亮度是通過改變LED 發(fā)光與不發(fā)光時(shí)間的比值來控制的。利用人眼的視覺惰性，用脈寬調(diào)制方法來實(shí)現(xiàn)灰度控制，也就是周期性改變光脈沖

57、寬度（即占空比）。通過改變 LED 發(fā)光與不發(fā)光時(shí)間的比值，就可以改變 LED對(duì)于人視覺的亮度。通過對(duì)兩種方案的比較與對(duì)比，了解到最適合的為方案一。</p><p>　　2.4 LED點(diǎn)陣顯示屏原理分析</p><p>　　（1）通過對(duì)原理圖的了解，可以看出LED電子顯示屏的設(shè)計(jì)來源于89C51的控制。LED 陣顯示屏通常由若干塊LED 點(diǎn)陣顯示模塊組成。例如顯示一個(gè)漢字的16×

58、;16 顯示屏由四塊8×8 的點(diǎn)陣顯示模塊組成。每個(gè)單色點(diǎn)陣顯示模塊又由64 個(gè)LED 組成。而紅，綠雙色點(diǎn)陣模塊由64 個(gè)紅色LED 和64 個(gè)綠色LED組成。通常為了硬件連接上的方便，LED 點(diǎn)陣顯示是行列交叉掃描形式，即要一點(diǎn)亮必須讓其所在的行和列都被掃描到。單片機(jī)采用時(shí)AT89C51或其兼容系列的芯片，采用24MHz或更高頻率的晶振，以獲得較高的刷新頻率，使顯示更穩(wěn)定。單片機(jī)的串口與列驅(qū)動(dòng)相連，用來傳送顯示數(shù)據(jù)。16&

59、#215;16點(diǎn)陣顯示硬件原理圖框圖如圖2.4.1所示。[7]</p><p>　?。?）采用串行傳輸?shù)姆椒?，控制電路可以只用一根信?hào)線，將列數(shù)據(jù)一位一位傳往列驅(qū)動(dòng)器，在硬件方面無疑是十分經(jīng)濟(jì)的。但是，串行傳輸過程較長，數(shù)據(jù)按順序一位一位地輸出給列驅(qū)動(dòng)器，只有當(dāng)一行的各列數(shù)據(jù)都已傳輸?shù)轿恢螅@一行的各列才能并行地進(jìn)行顯示。這樣對(duì)于一行的顯示過程就可以分解成列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和列數(shù)據(jù)顯示兩個(gè)部分。對(duì)于串行傳輸方式來說，列

60、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時(shí)間可能相當(dāng)長，在行掃描周期確定的情況下，留給行顯示的時(shí)間就太少了，以致影響到LED的亮度。</p><p>　　（3）該點(diǎn)陣 LED 顯示屏，顯示漢字和相應(yīng)漢字或字符點(diǎn)陣，并向驅(qū)動(dòng)電路鐘各種常見字符等信息，可廣泛應(yīng)用于發(fā)送行列選通信號(hào)；顯示驅(qū)動(dòng)電路負(fù)各種場(chǎng)所。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、字型美觀、圖案清晰。采用高性能單片機(jī)控制，性能穩(wěn)定，可靠性高，具有掉電保護(hù)功能，可完全脫機(jī)運(yùn)行，可以顯示約 2 000 個(gè)

61、文字。經(jīng)過一條 RS－232 串口線與電腦連接更換信息，操作簡(jiǎn)單，使用方便。[8]</p><p>　?。?）由 M 行 N 列組成的 M×N 圖文顯示屏其 LED 發(fā)光器件數(shù)量相當(dāng)大，不宜使用靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)電路，而采用多行的同名列共用一套列驅(qū)動(dòng)器?？刂齐娐坟?fù)責(zé)有序的選通各行，在選定每一行之前還要把該行各列的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好。這一行上的 LED 發(fā)光器件就可以根據(jù)列數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。這種時(shí)序控制電路，可以由布線邏輯

62、完成，但考慮顯示數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和設(shè)計(jì)的靈活性及通用性，一般都采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。LED圖文顯示屏軟件系統(tǒng)的功能是實(shí)現(xiàn)需要聯(lián)機(jī)動(dòng)態(tài)顯示和更新部分或全部LED圖文顯示屏系統(tǒng)顯示內(nèi)容。動(dòng)態(tài)顯示只是對(duì)文字顯示來說的。在應(yīng)用軟件的支持下，錄入的文字實(shí)時(shí)的由計(jì)算機(jī)下載給主控制器，并實(shí)時(shí)進(jìn)行顯示；更新顯示內(nèi)容時(shí)，計(jì)算機(jī)將錄入的文字或圖形數(shù)據(jù)下載給主控器，并存入存儲(chǔ)器中。錄入完畢移去計(jì)算機(jī)后，將顯示更新后的內(nèi)容；也可由計(jì)算機(jī)下達(dá)命令，顯示固化的內(nèi)容。 <

63、;/p><p>　　LED顯示屏系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 LED顯示屏總體電路設(shè)計(jì)</p><p>　　單片機(jī)采用89C51或其兼容系列的芯片,采用24MHz或更高頻率的晶振,以獲得較高的刷新頻率,使顯示更穩(wěn)定。單片機(jī)的串口與列驅(qū)動(dòng)相連，用來送顯示數(shù)據(jù)。P1品低4位與行驅(qū)動(dòng)器相連，送出行選信號(hào)；P1.5～P1.7口則用來發(fā)送控制信號(hào)。P0和P2空

64、著，在有必要時(shí)可以擴(kuò)展系統(tǒng)的ROM和RAM。通過對(duì)方案的分析，結(jié)合具體的要求，16×16點(diǎn)陣屏的硬件原理圖如圖3.1.1所示。</p><p>　　3.2 LED顯示部分電路</p><p>　　該部分以8×8的LED顯示屏（64個(gè)發(fā)光二極管）為基本單元,通過排列組成矩陣的形式起排列方式是把陽極都接在同一根線上組成共陽極的8×8矩陣顯示屏最小單元,然后通過導(dǎo)

65、線連接成16×16的顯示屏,通過行驅(qū)動(dòng)器和列驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)該顯示屏組成16×16的顯示屏。</p><p>　　其結(jié)構(gòu)框圖(如圖3.2.1所示)屏體的主要部分是顯示點(diǎn)陣，還有行列驅(qū)動(dòng)電路。系統(tǒng)顯示點(diǎn)陣采用 8×8 單色顯示單元，按照每行 24 個(gè)字，共計(jì) 16 行的方式來組織的384×192 LED 象素的顯示屏，因此能夠顯示 168 個(gè) 16×16 點(diǎn)陣漢字。控制電

66、路采用動(dòng)態(tài)掃描驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng) LED 器件，每?jī)尚幸粋€(gè)控制器，控制完成整個(gè)顯示電路的行列驅(qū)動(dòng)。LED 特性及動(dòng)態(tài)掃描原理從 LED 器件的發(fā)光機(jī)理可以知道，當(dāng)向 LED 器件施加正向電壓時(shí)，通過器件的正向電流使其發(fā)光。因此 LED 的驅(qū)動(dòng)就是如何使它的 PN 結(jié)處于正偏置。此時(shí)的驅(qū)動(dòng)電流幅值應(yīng)該等于相當(dāng)直流驅(qū)動(dòng)電流的 n 倍，才能達(dá)到與相當(dāng)直流驅(qū)動(dòng)一樣的效果，且驅(qū)動(dòng)電流幅值不能超過該器件允許的最大脈沖幅值，所以對(duì)于本系統(tǒng)應(yīng)用于室內(nèi)的 LE

67、D 顯示屏，n 值取為 16，能夠滿足亮度要求。顯示驅(qū)動(dòng)模塊采用掃描方式進(jìn)行顯示時(shí)，每行有一個(gè)行驅(qū)動(dòng)器，各行的同名列共用一個(gè)列驅(qū)動(dòng)器。由行譯碼器給出的行選通信號(hào)，從第一行開始，按順序依次對(duì)個(gè)行進(jìn)行掃描。根據(jù)各列鎖存的數(shù)據(jù)，確定相應(yīng)的列驅(qū)動(dòng)器是否將該列與電源的另一端接通，接通的列，就在該行該列點(diǎn)燃相應(yīng) </p><p>　　3.3 硬件控制模塊</p><p>　　該部分以AT89C51為

68、主要的控制器件其介紹如下： AT89C51是51系列單片機(jī)，它與普通的89C51單片機(jī)的各部分功能是一樣的,我該課程設(shè)計(jì)以AT89C51為主要控制器件，該芯片有40個(gè)引腳，共分電源線、端口線和控制線三類、AT89C51的引腳如圖3.3.1所示：</p><p><b>　　·GND：接地。</b></p><p>　　·VCC：電源，接正5V。&l

69、t;/p><p>　　·XTAL1：內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外晶體的一個(gè)引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接地。</p><p>　　·XTAL2：內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸出端，是外接晶體的另一端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接外部振蕩源。</p><p>　　·RST/VPD：當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，將

70、使單片機(jī)復(fù)位。在VCC掉電期間，此引腳可接上備用電源，由VPD向內(nèi)部RAM提供備用電源，以保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)。</p><p>　　·ALE/：正常操作時(shí)為ALE功能（允許地址鎖存），提供把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器。</p><p>　　·：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端。</p><p>　　/VPP：為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)器選

71、擇端。高電平時(shí)，訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器；低電平時(shí)，訪問外部程序存儲(chǔ)器。</p><p>　　·P0.0～P0.7：8位漏級(jí)開路型雙向I/O口。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它是分時(shí)傳送的低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)總線。</p><p>　　·P1.0～P1.7：帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。</p><p>　　·P2.0～P2.7：帶有內(nèi)部提升電阻的

72、8位準(zhǔn)雙向I/O口。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高8位地址。</p><p>　　·P3.0～P3.7：雙功能口。一方面是帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。另一方面還可以作為第二功能用端口，請(qǐng)參見表1。</p><p>　　表.1 P3口的第二功能</p><p>　　下面就介紹一下它的功能部件：</p><p><b>

73、;　　1、CPU</b></p><p>　　89C51的CPU由ALU和一系列專用寄存器組成，具體如下所述：</p><p>　　算術(shù)/邏輯部件ALU</p><p>　　89C51的ALU對(duì)傳送到CPU的數(shù)據(jù)執(zhí)行算術(shù)/邏輯操作，就是加、減、乘、除、與、或、異或、移位、位置/清0、取反、加1、減1等運(yùn)算，此外，ALU還有很強(qiáng)的為處理功能，可按位置1/清

74、0、取反、邏輯與、邏輯或等。</p><p><b>　　2、專用寄存器</b></p><p><b>　　專用寄存器包括：</b></p><p><b>　　累加器A</b></p><p><b>　　寄存器B</b></p><

75、;p><b>　　程序狀態(tài)字PSW</b></p><p><b>　　堆棧指針寄存器SP</b></p><p>　　數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR</p><p>　　(a)、累加器A是89C51的核心，許多指令都是圍繞累加器設(shè)計(jì)的。如在算術(shù)運(yùn)算中，累加器常用來存放操作數(shù)據(jù)和結(jié)果，在邏輯預(yù)算中，累加器A常用來存放源操作數(shù)

76、和目的操作數(shù)。</p><p>　?。╞）、寄存器B配合累加器執(zhí)行乘除運(yùn)算指令，一般在寄存器B中存放第二個(gè)操作數(shù)、乘積的高位字節(jié)和除法的余數(shù)。</p><p>　　（c）、程序狀態(tài)字PSW是一個(gè)8位寄存器，他存放狀態(tài)標(biāo)志，狀態(tài)標(biāo)志中一部分是運(yùn)算過程中產(chǎn)生的，另一部分可由用戶通過軟件進(jìn)行控制。PSW的結(jié)構(gòu)和定義如下：</p><p>　　CY：進(jìn)位位。運(yùn)算中作為最高位

77、往高位字節(jié)的進(jìn)位或借位。</p><p>　　AC：輔助進(jìn)位位。也叫半字節(jié)進(jìn)位標(biāo)志。當(dāng)運(yùn)算過程中，D3位往高位產(chǎn)生進(jìn)位或借位時(shí)，AC為1。AC常用于BCD碼調(diào)整。</p><p>　　F0和F1：用戶標(biāo)志。由用戶通過軟件置0、置1或者檢測(cè)。</p><p>　　RS0和RS1；這兩位用來選擇工作寄存器組，89C51內(nèi)部有四個(gè)工作寄存器組，每組含8個(gè)8位的工作寄存器，

78、他們是內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM的一部分，通過軟件對(duì)RS0和RS1的編碼可選擇四個(gè)寄存器組之一。編碼如下：</p><p>　　OV：溢出標(biāo)志。在對(duì)帶符號(hào)數(shù)運(yùn)算時(shí)指示溢出。</p><p>　　P： 奇/偶校驗(yàn)標(biāo)志。當(dāng)運(yùn)算結(jié)果中1的個(gè)數(shù)位為偶數(shù)時(shí)，P=0；為奇數(shù)時(shí)，P=1。P也可通過硬件清0或置位。</p><p>　　3、堆棧指針寄存器SP</p><

79、;p>　　89C51的堆?？梢晕挥赗AM中任何一個(gè)連續(xù)的區(qū)域，用和通過對(duì)SP 編程便可以定義堆棧區(qū)CPU響應(yīng)中斷或調(diào)用子程序時(shí)，程序計(jì)數(shù)器PC值入棧，入棧前的8位寄存器SP先自動(dòng)加1。當(dāng)復(fù)位或剛剛加電時(shí)，SP總是指向07H，這樣，如用戶位定義SP，則第一個(gè)推入堆棧的數(shù)放在08H單元中。</p><p>　　4、數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR</p><p>　　DPTR是一個(gè)16位地址寄存器

80、，通常作地址寄存器用，也可拆成DPH和DPL兩個(gè)獨(dú)立使用。</p><p><b>　　5、并行I/O口。</b></p><p>　　89C51有4 個(gè)8位準(zhǔn)雙向并行I/O口，稱為P0～P3，共32位，每位都有獨(dú)立的鎖存器、輸入緩沖器和輸出驅(qū)動(dòng)器。P0口一般用來輸出外部存儲(chǔ)器的低8位地址，并分時(shí)復(fù)用，為外部存儲(chǔ)器傳輸讀/寫數(shù)據(jù)，P2口常用來傳輸外部存儲(chǔ)器的高8位地址

81、；P1口則在對(duì)EPROM編程和校驗(yàn)是用來傳輸?shù)刂?。P3是一個(gè)多功能端口，除了統(tǒng)稱的并行I/O功能外，還如前所述具備一些特殊功能，這些特殊功能只有在對(duì)應(yīng)位鎖存器SFR置1時(shí)才有效。</p><p><b>　　6、計(jì)數(shù)器/定時(shí)器</b></p><p>　　89C51有2個(gè)16位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器，成為計(jì)數(shù)器/定時(shí)器0和計(jì)數(shù)器/定時(shí)器1。他們可以工作在計(jì)數(shù)方式，也可以工作在

82、定時(shí)方式。</p><p>　　當(dāng)工作在定時(shí)器方式時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)定時(shí)器加1。由于一個(gè)機(jī)器周期有12個(gè)時(shí)鐘周期，因此，定時(shí)器的頻率位時(shí)鐘頻率的1/12。</p><p>　　當(dāng)工作在計(jì)數(shù)器方式時(shí)，只要T0或T1引腳上有一個(gè)從高到底的負(fù)跳變，計(jì)數(shù)器就加1，89C51在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2狀態(tài)對(duì)外部輸入信息采樣，當(dāng)前一個(gè)機(jī)器周期采樣到1而后一個(gè)機(jī)器周期采樣到0時(shí)，計(jì)數(shù)器加1，再在下一個(gè)機(jī)

83、器周期的S3P1時(shí)將計(jì)數(shù)值裝入鎖存器。所以，從識(shí)別負(fù)跳變到完成計(jì)數(shù)需要2個(gè)機(jī)器周期即24個(gè)時(shí)鐘周期（跨越了共3個(gè)機(jī)器周期），即最高計(jì)數(shù)頻率為時(shí)鐘頻率的1/24。</p><p>　　89C51的計(jì)數(shù)器/定時(shí)器有4種工作方式，稱為方式0～方式3。在方式0時(shí)，89C51的16位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器只用了高8位TH7～TH0和低5位TL4～TL0，剩下3位TL7～TL5未用。當(dāng)?shù)?位產(chǎn)生進(jìn)位時(shí)，直接送往高8位，而當(dāng)高8位有進(jìn)

84、位時(shí)，則是中斷標(biāo)志TF置1，并申請(qǐng)中斷，這稱為定時(shí)器方式0中斷。</p><p><b>　　3.6 中斷系統(tǒng)</b></p><p>　　1、89C51的 5個(gè)中斷</p><p>　　(1) TNT0：外部中斷請(qǐng)求。有P3.2引腳輸入，此中斷有計(jì)數(shù)器/定時(shí)器控制寄存器TCON的IT0位決定低電平有效還是下降沿有效。CPU在每個(gè)機(jī)器周期的S

85、5P2對(duì)P3.2引腳采樣，并據(jù)此在TCON寄存器中建立中斷請(qǐng)求標(biāo)志IE0。</p><p>　　(2) INT1：外部中斷請(qǐng)求。由P3.3引腳輸入，此中斷由計(jì)數(shù)器/定時(shí)器控制寄存器TCON的IT1位決定低電平有效還是負(fù)跳變有效。CPU在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2對(duì)P3.3引腳采樣，并據(jù)此在TCON寄存器中建立中斷請(qǐng)求標(biāo)志IE1。</p><p>　　(3) TF0：計(jì)數(shù)器/定時(shí)器T0溢出中斷。

86、當(dāng)計(jì)數(shù)器/定時(shí)器T0產(chǎn)生溢出時(shí)，會(huì)對(duì)TCON寄存器的TF0位置1，由此產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)部中斷。</p><p>　　(4) TF1：計(jì)數(shù)器/定時(shí)器T1溢出中斷。當(dāng)計(jì)數(shù)器/定時(shí)器T1產(chǎn)生溢出時(shí)，會(huì)對(duì)TCON 寄存器的TF1位置1，由此產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)部中斷。</p><p>　　(5) R1和T1：串行口中斷。當(dāng)完成一個(gè)串行幀的發(fā)送/接收時(shí)，會(huì)對(duì)串行口控制器SCON的發(fā)送中斷標(biāo)志TI或接受中斷標(biāo)志RI置

87、位，以請(qǐng)求中斷處理。</p><p><b>　　2、中斷的控制</b></p><p>　　89C51內(nèi)部有一個(gè)中斷允許寄存器IE，通過對(duì)IE各位的置位或清0，可以分別允許或禁止每一個(gè)中斷。IE的格式如下：</p><p>　　EA：當(dāng)EA為0時(shí)，禁止所有的中斷；當(dāng)EA為1時(shí)，則各中斷的允許或禁止決定于其對(duì)應(yīng)的控制位。</p>

88、<p>　　ES：對(duì)應(yīng)于串行口中斷。當(dāng)ES為1時(shí)，允許中斷；當(dāng)ES為0時(shí)，禁止中斷。</p><p>　　ET1：對(duì)應(yīng)于計(jì)數(shù)器/定時(shí)器T1的溢出中斷。當(dāng)ET1為1時(shí)，允許中斷；當(dāng)ET1為0時(shí)，禁止中斷。</p><p>　　EX1：對(duì)應(yīng)與外部中斷1。當(dāng)EX1為1時(shí)，允許中斷；當(dāng)EX1為0時(shí)， 禁止中斷。</p><p>　　ET0：對(duì)應(yīng)于計(jì)數(shù)器/定時(shí)器T0

89、的溢出中斷。當(dāng)ET0為1時(shí)，允許中斷；當(dāng)ET0為0時(shí)，禁止中斷。</p><p>　　EX0：對(duì)應(yīng)于外部中斷。當(dāng)EX0為1時(shí)，允許中斷；當(dāng)EX0為0時(shí) ，禁止中斷。系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，IE寄存器中的各中斷控制位均清0。</p><p><b>　　3 、中斷的優(yōu)先級(jí)</b></p><p>　　89C51內(nèi)部有一個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP，用來將5個(gè)中斷分

90、為二級(jí)。程序員可以通過對(duì)IP寄存器編程來決定每個(gè)中斷源處于兩個(gè)優(yōu)先級(jí)的某一級(jí)。一個(gè)中斷不能嵌套另一個(gè)優(yōu)先級(jí)并列的中斷，但可以嵌套優(yōu)先級(jí)較高的中斷，所以，當(dāng)一個(gè)中斷處于高優(yōu)先級(jí)時(shí)，他不會(huì)被任何中斷所嵌套。</p><p>　　中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP的格式如下：</p><p>　　PS：對(duì)應(yīng)于串行口中斷，當(dāng)PS為1時(shí)，串行口中斷處于高優(yōu)先級(jí)；當(dāng)PS為0時(shí)，處于低優(yōu)先級(jí)。</p>

91、<p>　　PT1：對(duì)應(yīng)于計(jì)數(shù)器/定時(shí)器T1的中斷。當(dāng)PT1為1時(shí)，計(jì)數(shù)器/定時(shí)器T1中斷處于高優(yōu)先級(jí)；當(dāng)PT1為0時(shí)，處于低優(yōu)先級(jí)。</p><p>　　PX1：對(duì)應(yīng)于外部中斷1。當(dāng)PX1為1時(shí)，外部中斷1處于高優(yōu)先級(jí)；當(dāng)PX1為0時(shí)，處于低優(yōu)先級(jí)。</p><p>　　PT0：對(duì)應(yīng)于計(jì)數(shù)器/定時(shí)器T0的中斷。當(dāng)PT0為1時(shí)，計(jì)數(shù)器/定時(shí)器T0中斷處于高優(yōu)先級(jí)；當(dāng)PT0為0時(shí)，

92、處于低優(yōu)先級(jí)。</p><p>　　PX0：對(duì)應(yīng)于外部中斷0。當(dāng)PX0為1時(shí)，外部中斷0處于高優(yōu)先級(jí)；當(dāng)PX0為0時(shí)，處于低優(yōu)先級(jí)。</p><p>　　系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，IP的低5位清0，即把所有的中斷均設(shè)置為低優(yōu)先級(jí)。</p><p>　　當(dāng)CPU同時(shí)接收到幾個(gè)優(yōu)先級(jí)相同的中斷請(qǐng)求時(shí)，則按照下面約定的次序來響應(yīng)中斷，優(yōu)先級(jí)較高的中斷得到優(yōu)先響應(yīng)。</p>

93、<p>　　不過，當(dāng)一個(gè)中斷正在處理時(shí)，上面約定的次序不起作用。比如，外部中斷INT0和串行口接受中斷RI處于同一優(yōu)先級(jí)，若CPU正在處理RI時(shí)，INT0產(chǎn)生外部中斷，按內(nèi)部約定的次序，縱然INT0有較高優(yōu)先級(jí)，但此時(shí)，CPU不會(huì)響應(yīng)這個(gè)中斷，而要等處理完RI中斷才響應(yīng)INT0中斷。</p><p><b>　　4、中斷響應(yīng)</b></p><p>　　8

94、9C51在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2狀態(tài)對(duì)各中斷源進(jìn)行采樣，以建立中斷標(biāo)志，在第二個(gè)機(jī)器周期的S6P1和S6P2狀態(tài)按優(yōu)先級(jí)查詢中斷標(biāo)志，如某一個(gè)中斷標(biāo)志為1，并且CPU不再執(zhí)行同級(jí)或高級(jí)別中斷，則在第三個(gè)機(jī)器周期的S1P1狀態(tài)響應(yīng)中斷。89C51的中斷響應(yīng)實(shí)際上是執(zhí)行一條由硬件構(gòu)成的長調(diào)用指令。CPU在響應(yīng)中斷后， 對(duì)某些中斷源會(huì)自動(dòng)清除中斷標(biāo)志，這包括計(jì)數(shù)器/定時(shí)器溢出中斷標(biāo)志TF0、TF1，負(fù)跳變觸發(fā)的外部中斷IE0、IE1。但對(duì)另一

95、些中斷，則不會(huì)自動(dòng)清除中斷標(biāo)志，因此，再中斷處理程序中，要設(shè)置指令來清除，這些中斷包括串行口接受中斷RI和發(fā)送中斷TI，電平觸發(fā)的外部中斷IE0、IE1.。CUP進(jìn)入中斷處理時(shí)，將程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容推入堆棧，但狀態(tài)寄存器PSW的內(nèi)容并不入棧，此后，相應(yīng)的中斷向量裝入PC，于是，CPU轉(zhuǎn)到中斷向量出執(zhí)行程序。中斷向量出通常存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令，以轉(zhuǎn)移到中斷處理程序的實(shí)體，這樣，實(shí)體處理部分可以安排在程序存儲(chǔ)器的任何部位。各中斷源對(duì)應(yīng)的

96、中斷向量如下表所示：[9][10][11]</p><p>　　89C51的中斷向量及其入口地址</p><p>　　3.4 下載接口電路</p><p>　　該部分的主要部分是采用MAX232是Maxim公司生產(chǎn)的低功耗、單電源雙RS—232發(fā)送/接收器，可實(shí)現(xiàn)TTL到EIA的雙向電平轉(zhuǎn)換。MAX232芯片內(nèi)部有一個(gè)電源轉(zhuǎn)電壓變換器可以把輸入的+5V電源轉(zhuǎn)變換成

97、RS—232C輸出電平所需的正負(fù)10V電壓，所以采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只要單一的+5V電源就可以。MAX232的引腳具體功能如下：</p><p>　?、佟SR：數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好；</p><p>　　②、DTR：數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好； </p><p>　?、邸RS ：請(qǐng)求發(fā)送；</p><p>　?、堋TS：允許發(fā)送；</

98、p><p>　　⑤、DCD：接收線信號(hào)檢出；</p><p>　　⑥、RI：振鈴指示；</p><p>　?、摺XD：發(fā)送數(shù)據(jù)；</p><p>　?、唷XD：接收數(shù)據(jù)；</p><p>　?、帷ND：信號(hào)地。</p><p>　　其結(jié)構(gòu)圖如圖3.4.1。</p><p&g

99、t;　　串行通信是能把二進(jìn)制數(shù)據(jù)能夠按位傳送的通信，且所需傳輸線極少,8031 內(nèi)部除了含有 4 個(gè)并行 I/O 接口外，還有一個(gè)串行 I/O 接口。串行通訊接口電路的主要作用是將上位機(jī)發(fā)送過來的圖文點(diǎn)陣信息轉(zhuǎn)換為單片機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)字信息。系統(tǒng)采用美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)頒布的RS-232C 串行總線。由于上位機(jī) RS-232C 串行口的邏輯電平和單片機(jī)串行口的 TTL 電平完全不兼容，因此必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。下載接口電路的基本原理如圖3.4.2

100、：</p><p>　　3.5 列驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　列驅(qū)動(dòng)電路由集成電路74HC595 構(gòu)成。它具有一個(gè)8位的串入并出的移位寄存器和一個(gè)8位輸出鎖存器的結(jié)構(gòu)，而且移位寄存器和輸出瑣村器的控制是各自獨(dú)立的，可以實(shí)現(xiàn)在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時(shí)，傳送下一行的列數(shù)據(jù)，即達(dá)到重疊處理的目的。</p><p>　　74HC595的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)(如圖3.5.1)所示

101、。</p><p>　　它的輸入側(cè)有8個(gè)串行移位寄存器，每個(gè)移位寄存器的輸出都連接一個(gè)輸出鎖存器。引腳SI是串行數(shù)據(jù)的輸入端。引腳SCK是移位寄存器的移位時(shí)鐘脈沖，在其上升沿發(fā)生移位，并將SI的下一個(gè)數(shù)據(jù)打入最低位。移位后的各位信號(hào)出現(xiàn)在個(gè)移位寄存器的輸出端，也就是輸出鎖存器。RCK是輸出鎖存器的打入信號(hào)，其上升沿將移位寄存器的輸出鎖存，引腳G是輸出三態(tài)門的開放信號(hào)，只有當(dāng)其為低位時(shí)鎖存器的輸出全部為０。由于SC

102、K和RCK兩個(gè)信號(hào)是互相獨(dú)立的，所以能夠做到輸入串行移位與輸出鎖存互不干擾。芯片的輸出端為QA～QH，最高位QH可作為多片74HC595級(jí)聯(lián)應(yīng)用時(shí)，向上一級(jí)的級(jí)聯(lián)輸出。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‘，作為與移位寄出存器完全同步的級(jí)聯(lián)輸出。[11]</p><p>　　3.6 行驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　單片機(jī)P1口低４位輸出的行號(hào)經(jīng)4/16線譯碼器74

103、LS154 (其外形結(jié)構(gòu)如圖3.6.1) 譯碼后生成16條行選通信號(hào)線，再經(jīng)過驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的行線．一條行線上要帶動(dòng)16列的LED進(jìn)行顯示，按一LED器件20ｍＡ電流計(jì)算，16個(gè)LED同時(shí)發(fā)光時(shí)，需要320ｍＡ電流，選用三極管8550作為驅(qū)動(dòng)管可滿足要求。</p><p>　　現(xiàn)在一般把顯示圖形或文字的LED顯示屏稱為圖文屏，其實(shí)LED圖文顯示屏并沒有一個(gè)公認(rèn)的嚴(yán)格的定義，這里所謂的圖形，是指由單色固定亮度的點(diǎn)陣

104、線條組成的任意圖形，其中LED點(diǎn)陣發(fā)光器件或發(fā)光或熄滅，即只有兩種狀態(tài)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)正是基于LED圖文顯示屏實(shí)際應(yīng)用，著重實(shí)現(xiàn)LED顯示屏的圖文編輯及設(shè)備驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　3.7 電源部分的設(shè)計(jì)</p><p>　　該部分的功能是將220V的交流電通過整流橋的整流后濾波再通過三端穩(wěn)壓芯片（LM7805）輸出穩(wěn)定的直流電給單片機(jī)提供工作電壓。其原理圖如3.7.1</p>

105、<p>　　第四章 LED顯示屏系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　顯示屏軟件的主要功能是向屏體提供顯示數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生各種控制信號(hào)，使屏幕按設(shè)計(jì)的要求顯示。根據(jù)軟件分層次設(shè)計(jì)的原理，可把顯示屏的軟件系統(tǒng)分成兩大層：第一層是底層的顯示驅(qū)動(dòng)程序，第二層是上層的系統(tǒng)應(yīng)用程序。顯示驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)向屏體送顯示數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)產(chǎn)生行掃描信號(hào)和其它控制信號(hào)，配合完成LED顯示屏的掃描顯示工作顯示驅(qū)動(dòng)程序由定時(shí)器T0中斷程

106、序?qū)崿F(xiàn)。系統(tǒng)應(yīng)用程序完成系統(tǒng)環(huán)境設(shè)置（初始化）、顯示效果處理等工作由主程序來實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　從有利于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的算法（顯示效果處理）和有利于程序結(jié)構(gòu)化考慮，顯示屏程序采用匯編語言編寫。</p><p>　　4.1 顯示驅(qū)動(dòng)程序</p><p>　　顯示驅(qū)動(dòng)程序在進(jìn)入?yún)螖嗪笫紫纫獙?duì)定時(shí)器T0重新賦初值，以保證顯示屏刷新率的穩(wěn)定，1/16掃描顯示屏的刷新率（

107、幀頻）計(jì)算公式如下：</p><p>　　刷新率（幀頻）計(jì)算公式如下：</p><p>　　刷新率（幀頻）＝溢出率</p><p><b>　　=</b></p><p>　　其中為晶振頻率，t0為定時(shí)器T0初值（工作在16位定時(shí)器模式）。</p><p>　　然后顯示驅(qū)動(dòng)程序查詢當(dāng)前燃亮的行號(hào)，

108、從顯示緩存區(qū)內(nèi)讀取下一行的顯示數(shù)據(jù)，并通過串口發(fā)送給移位寄出存器。為消除在切換行顯示數(shù)據(jù)的時(shí)候產(chǎn)后拖尾現(xiàn)象，驅(qū)動(dòng)程序先要關(guān)閉顯示屏，即消隱，等顯示數(shù)據(jù)打入輸出鎖存器并鎖存，然后再輸出新的行號(hào)，重新打開顯示。圖4.1.1為顯示驅(qū)動(dòng)程序（顯示）流程圖。</p><p><b>　　4.2 系統(tǒng)主程序</b></p><p>　　系統(tǒng)主程序開始以后，首先是對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，