基于單片機(jī)滾動(dòng)字幕設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、<p>　?。ó厴I(yè)論文）基于單片機(jī)滾動(dòng)字幕設(shè)計(jì)</p><p>　　基于單片機(jī)滾動(dòng)字幕設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　引 言3</b></p><p>　　1 LED顯示屏系統(tǒng)原理6</p><p>　　11

2、 LED器件的工作原理6</p><p>　　12 基于LED顯示屏的大屏幕顯示系統(tǒng)的組成8</p><p>　　13 簡易LED顯示屏系統(tǒng)的硬件組成11</p><p>　　14 簡易LED系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)12</p><p>　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)14</p><p>　　21 整體設(shè)計(jì)分析14&

3、lt;/p><p>　　22 處理器選取原理及功能介紹15</p><p>　　23 行驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)20</p><p>　　24 列驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)21</p><p>　　25 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)26</p><p>　　26 串行接口電路27</p><p>　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)

4、計(jì)30</p><p>　　31 上位機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)30</p><p>　　32 下位機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)32</p><p>　　33 特效顯示程序設(shè)計(jì)34</p><p>　　34 漢字提取程序設(shè)計(jì)38</p><p><b>　　4 系統(tǒng)調(diào)試40</b></p>

5、<p>　　41 硬件調(diào)試40</p><p>　　42 軟件調(diào)試41</p><p><b>　　結(jié) 論44</b></p><p><b>　　致 謝45</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)46</b></p><p

6、>　　附錄1系統(tǒng)實(shí)物圖48</p><p>　　附錄2硬件電路圖49</p><p>　　附錄3 程序代碼50</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　伴隨著當(dāng)今高度發(fā)展的信息時(shí)代傳統(tǒng)的移動(dòng)車庫門顯示屏控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足人們對(duì)信息顯示的需要當(dāng)今涉及電子電路集成電路信息圖象處理信息

7、傳輸及電子產(chǎn)品安裝工程等相關(guān)技術(shù)的LED顯示屏在信息領(lǐng)域顯得尤為活躍在各行業(yè)的應(yīng)用和普及方面也取的了長足的進(jìn)步</p><p>　　設(shè)計(jì)基于AT89S51單片機(jī)的簡易LED顯示屏該顯示屏系統(tǒng)采用PC機(jī)加單片機(jī)組成的上下位機(jī)方式其中PC機(jī)用于更新信息數(shù)據(jù)單片機(jī)用于控制硬件掃描及顯示電路上下位機(jī)之間采用RS-232通信標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)軟件是由用C Builder 編寫的上位PC控制及通信軟件和C語言編寫的顯示屏控制軟件兩部分

8、組成硬件處理器選用AT89S51</p><p>　　LED顯示屏是利用發(fā)光二極管點(diǎn)陣模塊或像素單元組成的平面顯示屏幕它具有發(fā)光率高使用壽命長組態(tài)靈活色彩豐富以及對(duì)室內(nèi)外環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)LED顯示屏發(fā)展較快被廣泛的用于公交汽車商店體育場館車站學(xué)校銀行高速公路等公共場所的信息發(fā)布和廣告宣傳本文講述了基于AT89C51單片機(jī)16X64LED漢字點(diǎn)陣滾動(dòng)顯示的基本原理硬件組成與設(shè)計(jì)程序編寫與調(diào)試protel軟件等基

9、本環(huán)節(jié)和相關(guān)技術(shù)</p><p><b>　　關(guān)鍵詞</b></p><p>　　單片機(jī)點(diǎn)陣顯示屏數(shù)據(jù)控制</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With todays highly developed information traditional mobile

10、 garage door screen control system can not meet the needs of the people on the information display Today LED display which involves electronic circuit integrated circuit information image processing information transmiss

11、ion and electronic products and other related technologies installation has particularly acted in the field of information in the application and popularization of various industries and also taken great strides Thi

12、s</p><p><b>　　Keywords </b></p><p>　　SCMlatticescreendatacontrol</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　電子顯示屏是以發(fā)光二極管為顯示材料結(jié)合計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與圖像處理技術(shù)的高亮度顯示設(shè)備發(fā)光二極管簡稱L

13、EDLight Emitting diode是利用半導(dǎo)體P-N結(jié)電致發(fā)光原理產(chǎn)生紅綠藍(lán)等顏色LED具有高亮度色彩鮮艷穩(wěn)定性好功耗低發(fā)光效率高無污染壽命長等優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　被譽(yù)為照亮未來的技術(shù)的LED漸漸走近了我們的日常生活并將推動(dòng)顯示器領(lǐng)域發(fā)生一次革命性巨變LED顯示器技術(shù)的發(fā)展速度超出了專家的預(yù)測作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)10年內(nèi)LED顯示器有望達(dá)到30億美元的產(chǎn)值液晶顯示器也將和CRT顯示器一樣退出主流舞臺(tái)L

14、ED電子顯示屏作為繼電視廣播報(bào)紙雜志之后的第五大媒體且因?yàn)樗c電視墻等離子顯示器磁翻板霓虹燈等媒介相比具有上述優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于各類場所早期的LED只有紅色或綠色因此只有單色或雙基色1993年日本日亞化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社NICHIA開發(fā)出了藍(lán)色高亮度發(fā)光二極管從此顯示屏開始進(jìn)入全彩色時(shí)代中國LED領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新仍較薄弱發(fā)光材料制造和發(fā)光芯片制造是發(fā)展LED產(chǎn)業(yè)必須掌握的兩大核心技術(shù)但在這方面國外巨頭優(yōu)勢明顯核心專利基本掌握在外國幾大公司如CR

15、EE歐司朗等手中我國LED外延和芯片制造的關(guān)鍵設(shè)備依賴進(jìn)口這將成為制約我國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展的軟肋影響自主品牌的市場競爭力同時(shí)中國LED照明企業(yè)仍處于數(shù)量多規(guī)模小的狀態(tài)中出現(xiàn)了低水平重復(fù)建設(shè)總體來說中國LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展瓶頸依舊無法回避核心技術(shù)缺乏標(biāo)準(zhǔn)不夠完善成本偏高是主要發(fā)展瓶頸</p><p>　　由于LED顯示屏顯示畫面色彩鮮艷立體感強(qiáng)靜如油畫動(dòng)如電影廣泛應(yīng)用于車站碼頭機(jī)場商場醫(yī)院賓館銀行證券市場建筑市場拍賣

16、行工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場所因此LED顯示屏具有非常強(qiáng)大的市場空間和前景現(xiàn)在國內(nèi)外很多公司也在大力研發(fā)和生產(chǎn)LED顯示屏隨著信息化社會(huì)的形成信息領(lǐng)域愈加廣泛LED顯示屏應(yīng)用前景更為廣闊LED顯示屏產(chǎn)業(yè)自90年代以來在規(guī)模迅速發(fā)展的同時(shí)產(chǎn)品技術(shù)也推陳出新一直保持了在該領(lǐng)域內(nèi)比較先進(jìn)的水平</p><p>　　早在90年代初國產(chǎn)的LED顯示屏就具備了成熟的16級(jí)灰度256色視頻控制技術(shù)和無線遙控等代表了當(dāng)時(shí)的國際先進(jìn)

17、水平的技術(shù)近幾年在全彩色LED顯示屏256級(jí)灰度視頻控制技術(shù)集群無線控制多級(jí)群控技術(shù)等方面國內(nèi)企業(yè)均擁有了居行業(yè)先進(jìn)技術(shù)水平的產(chǎn)品這些產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于交通警車汽車車站碼頭體育廣告銀行證券商場郵政電訊機(jī)關(guān)單位等領(lǐng)域另外大型或超大型LED顯示屏為主流產(chǎn)品的局面將會(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需求和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)有所突破如公共交通停車場

18、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顯示屏市場總量中將會(huì)占有多數(shù)份額具有良好的收益前景</p><p>　　課題研究的目的及意義本論文以LED大屏幕顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路為前提提出了基于51單片機(jī)的LED點(diǎn)陣簡易顯示屏設(shè)計(jì)方案論文詳細(xì)論述了簡易LED顯示屏的硬件設(shè)計(jì)原理LED顯示屏掃描驅(qū)動(dòng)原理單片機(jī)控制電路的軟件設(shè)計(jì)方法PC上位機(jī)控制及通信軟件的設(shè)計(jì)以及特效顯示方

19、式軟件的設(shè)計(jì)方法其主要目的是設(shè)計(jì)一款基于51單片機(jī)的簡易LED顯示屏實(shí)現(xiàn)漢字的上下左右和靜態(tài)顯示通過該課題可以學(xué)習(xí)到有關(guān)51單片機(jī)LED顯示屏串口通信等知識(shí)了解LED顯示屏的行業(yè)動(dòng)態(tài)和發(fā)展趨勢可以提高動(dòng)手能力編程能力自學(xué)能力等通過具體的畢業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目對(duì)大學(xué)學(xué)習(xí)的知識(shí)也是一個(gè)很好的檢驗(yàn)機(jī)會(huì)</p><p>　　1 LED顯示屏系統(tǒng)原理</p><p>　　11 LED器件的工作原理<

20、/p><p>　　com LED發(fā)光二級(jí)管的基本原理</p><p>　　發(fā)光二極管 light emitting diode LED 是一種把電能變成光能的特種器件當(dāng)電流如圖1所示通過它的時(shí)候可以產(chǎn)生可視的光</p><p>　　圖1 開啟一個(gè)LED</p><p>　　發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)主要由PN結(jié)芯片電極和光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成我們知道發(fā)光是一種能量

21、轉(zhuǎn)化現(xiàn)象當(dāng)系統(tǒng)受到外界激發(fā)后會(huì)從穩(wěn)定的低能態(tài)躍遷到不穩(wěn)定的高能態(tài)當(dāng)系統(tǒng)由不穩(wěn)定的高能態(tài)重回到穩(wěn)定的低能態(tài)時(shí)能量差以光的形式輻射出來就會(huì)產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象當(dāng)在PN結(jié)上加以正向電壓之后P的空穴注入至N區(qū)N區(qū)的電子注入至P區(qū)相互注入的電子與空穴相遇后即產(chǎn)生復(fù)合這些少數(shù)載流子在結(jié)的注入和復(fù)合中產(chǎn)生輻射而發(fā)光它是自發(fā)輻射發(fā)光不需要較高的注入電流產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布也不需要光學(xué)諧振腔發(fā)射的是非相干光</p><p>　　com L

22、ED器件的驅(qū)動(dòng)</p><p>　　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)流過器件的正向電流使其發(fā)光因此LED的驅(qū)動(dòng)就是要使它的PN結(jié)處于正偏置同時(shí)為了控制它的發(fā)光強(qiáng)度還要解決正向電流的調(diào)節(jié)問題具體的驅(qū)動(dòng)方式有直流驅(qū)動(dòng)恒流驅(qū)動(dòng)脈沖驅(qū)動(dòng)和掃描驅(qū)動(dòng)等本課題LED器件的驅(qū)動(dòng)為掃描驅(qū)動(dòng) </p><p><b>　　1脈沖驅(qū)動(dòng)</b></p>

23、<p>　　利用人眼的視覺暫留特性采用向LED器件重復(fù)通斷供電的方法使之點(diǎn)燃就是通常所說的脈沖驅(qū)動(dòng)方式采用這種方式時(shí)應(yīng)該注意兩個(gè)問題脈沖電流幅值的確定和重復(fù)頻率的選擇首先要想獲得與直流驅(qū)動(dòng)方式相當(dāng)?shù)陌l(fā)光強(qiáng)度脈沖驅(qū)動(dòng)電流的平均值就應(yīng)該與直流驅(qū)動(dòng)的電流值相同[4]</p><p>　　其次是脈沖重復(fù)頻率的問題通過視覺暫留特性知道脈沖重復(fù)頻率必須高于24Hz否則會(huì)產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象脈沖驅(qū)動(dòng)的主要應(yīng)用于掃描驅(qū)動(dòng)&l

24、t;/p><p><b>　　2掃描驅(qū)動(dòng)</b></p><p>　　掃描驅(qū)動(dòng)是通過數(shù)字邏輯電路使若干LED器件輪流導(dǎo)通用以節(jié)省控制驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　LED顯示屏是將發(fā)光燈按行按列布置的驅(qū)動(dòng)時(shí)也就按行按列驅(qū)動(dòng)在掃描驅(qū)動(dòng)方式下可以按行掃描按列控制也可以按列掃描按行控制所謂掃描的含義就是指一行一行地循環(huán)接通整行的LED器件而不問這一行的哪一

25、列的LED器件是否應(yīng)該點(diǎn)亮某一列的LED器件是否應(yīng)該點(diǎn)亮由所謂的列控制電路來負(fù)責(zé)本課題采用按行掃描按列控制的方式[4]</p><p>　　一個(gè)m行n列結(jié)構(gòu)的LED顯示屏當(dāng)采用行掃描列控制的驅(qū)動(dòng)方式時(shí)從H1到Hm輪流將高電位接通各行線使連接到各行的LED器件接通正電源但具體哪一個(gè)LED導(dǎo)通還要看它的負(fù)電源是否接通這就是列控制所要完成的工作</p><p>　　12 基于LED顯示屏的大屏

26、幕顯示系統(tǒng)的組成</p><p>　　com 大屏幕LED顯示系統(tǒng)的組成 </p><p>　　圖2 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　由圖2可看出該系統(tǒng)是由PC機(jī)和多臺(tái)單片機(jī)組成的群顯示LED顯示系統(tǒng)PC機(jī)在控制中心作為上位機(jī)下位機(jī)采用單片機(jī)基于單片機(jī)的LED顯示屏控制電路是系統(tǒng)的核心完成對(duì)LED顯示屏的動(dòng)態(tài)掃描控制PC機(jī)用于后級(jí)管理和控制 </

27、p><p>　　PC機(jī)與單片機(jī)之間采用RS-232C通信標(biāo)準(zhǔn)由上位機(jī)發(fā)送信號(hào)各個(gè)下位機(jī)同時(shí)接收當(dāng)各個(gè)顯示屏需要顯示不同內(nèi)容時(shí)可以通過對(duì)不同編號(hào)的下位機(jī)傳送不同的顯示數(shù)據(jù)的方法來實(shí)現(xiàn)</p><p>　　com 主要組成部分功能介紹</p><p><b>　　1 LED顯示屏</b></p><p>　　LED顯示屏以發(fā)

28、光二極管為像素由LED點(diǎn)陣顯示單元拼接而成最常見的LED點(diǎn)陣顯示單元有577988結(jié)構(gòu)前兩種主要用于顯示各種西文字符后一種常用于顯示各種漢字字符</p><p>　　2 以單片機(jī)為核心的動(dòng)態(tài)掃描電路</p><p>　　圖3所示以單片機(jī)為核心的動(dòng)態(tài)掃描電路是由單片機(jī)顯示控制電路顯示驅(qū)動(dòng)電路組成單片機(jī)及相應(yīng)軟件主要負(fù)責(zé)存儲(chǔ)顯示數(shù)據(jù)安排控制信號(hào)的定時(shí)與順序和PC機(jī)進(jìn)行通信等</p>

29、;<p>　　圖3 以單片機(jī)為核心的動(dòng)態(tài)掃描電路圖</p><p>　　根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式的不同LED大屏幕顯示方式可分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示兩種靜態(tài)顯示是指將一幅畫面輸入以后要保持到下一幅畫面的輸入動(dòng)態(tài)掃描是指將畫面分為若干部分分別進(jìn)行刷新靜態(tài)顯示每一個(gè)像素需要一套驅(qū)動(dòng)電路如果顯示屏為nm個(gè)像素屏則需要nm套驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)掃描顯示則采用多路復(fù)用技術(shù)如果是P路復(fù)用的話則每P個(gè)象素需一套驅(qū)動(dòng)電路nm個(gè)象素

30、僅需nmp套驅(qū)動(dòng)電路另外對(duì)于靜態(tài)顯示方式需要較多的譯碼驅(qū)動(dòng)裝置需要的引線也比較多對(duì)于動(dòng)態(tài)掃描顯示方式可以避免以上不足但是容易造成顯示亮度低屏幕閃爍等問題在實(shí)際的LED大屏幕顯示中很少有采用靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的 </p><p>　　對(duì)于以動(dòng)態(tài)掃描方式工作的顯示系統(tǒng)掃描時(shí)間的確定較為重要根據(jù)人眼的視覺暫留時(shí)間若每秒顯示二十四幀以上便可得到穩(wěn)定的顯示取每秒二十五幀即完成對(duì)全屏的一次掃描時(shí)間為40ms那么只要每次完成對(duì)全屏的掃描

31、時(shí)間不超過該值將會(huì)得到較為穩(wěn)定的顯示從理論上講顯示屏的大小是任意的但從上面的分析可知顯示屏做得越大即屏幕的點(diǎn)陣規(guī)模越大往顯示屏上所送的數(shù)據(jù)就越多數(shù)據(jù)傳輸與控制的時(shí)間也會(huì)增加即完成一屏掃描的時(shí)間也將越長然而40ms的時(shí)間卻是固定的多于40ms會(huì)有閃爍感在設(shè)計(jì)顯示屏的大小時(shí)該因素是必需考慮的</p><p>　　顯示數(shù)據(jù)通常以字節(jié)的形式順序存放在單片機(jī)的存儲(chǔ)器中在行掃描列控制顯示時(shí)把顯示數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器中取出傳送到每一行

32、對(duì)應(yīng)的列驅(qū)動(dòng)器上這就存在一個(gè)列數(shù)</p><p>　　傳輸方式的問題從控制電路到列驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并行方式或串行方式它們各有優(yōu)缺數(shù)據(jù)并行傳輸?shù)乃俣缺容^快但是隨著屏幕的增大點(diǎn)陣模塊數(shù)量的增多線路會(huì)越來越復(fù)雜數(shù)據(jù)串行傳輸?shù)乃俣缺容^慢但它可以大大簡化傳輸線路對(duì)于大屏幕來說采用串行傳輸方式比較合適 </p><p>　　采用串行傳輸?shù)姆椒刂齐娐房梢灾挥靡桓盘?hào)線將列數(shù)據(jù)一位一位傳給列驅(qū)動(dòng)

33、器與此同時(shí)列驅(qū)動(dòng)器中每一列都把當(dāng)前數(shù)據(jù)傳向后一列并從前一列接收新數(shù)據(jù)一直到一行的各列數(shù)據(jù)全部傳輸?shù)轿缓蟛拍懿⑿械剡M(jìn)行顯示對(duì)于串行傳輸來說列數(shù)據(jù)的準(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)間就少一些以至影響到LED的亮度</p><p>　　解決串行傳輸中列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和列數(shù)據(jù)顯示的時(shí)間矛盾問題可以采用重疊處理的方法即在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時(shí)準(zhǔn)備下一行的列數(shù)據(jù)這就需要列數(shù)據(jù)的顯示具有鎖存功能本行己準(zhǔn)備好的

34、數(shù)據(jù)打入并行鎖存器進(jìn)行顯示時(shí)串行移位寄存器就可以準(zhǔn)備下一行的列數(shù)據(jù)而不會(huì)影響本行的顯示</p><p>　　3 PC機(jī)及運(yùn)行在PC機(jī)上的程序</p><p>　　PC機(jī)主要用于人機(jī)交互完成對(duì)每一個(gè)LED顯示屏的控制與顯示數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用程序主要完成對(duì)顯示屏的控制同時(shí)完成對(duì)包括圖形和中西文字符的顯示信息進(jìn)行編輯處理將待顯示信息通過串行通信傳輸?shù)街付ǖ腖ED控制器中</p><

35、;p>　　13 簡易LED顯示屏系統(tǒng)的硬件組成</p><p>　　本論文根據(jù)上節(jié)介紹的大屏幕LED顯示系統(tǒng)的組成原理設(shè)計(jì)了一款簡易LED顯示屏系統(tǒng)</p><p>　　該系統(tǒng)能方便的顯示1664點(diǎn)陣的漢字其顯示內(nèi)容可以實(shí)現(xiàn)上下左右移動(dòng)顯示內(nèi)容和方式可以有用戶按要求隨時(shí)修改</p><p>　　系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu)如圖4所示在該系統(tǒng)中系統(tǒng)硬件電路有四部分組成LE

36、D顯示屏基于51單片機(jī)的動(dòng)態(tài)掃描電路PC與單片機(jī)的通信電路漢字字庫</p><p>　　圖4 系統(tǒng)總體硬件原理框圖</p><p><b>　　1 LED顯示屏</b></p><p>　　LED顯示屏由LED點(diǎn)陣顯示器構(gòu)成采用逐行動(dòng)態(tài)掃描的方式工作逐次不斷地對(duì)顯示屏的各行進(jìn)行選通同時(shí)又向各列送出表示漢字信息的信號(hào)反復(fù)循環(huán)以上操作就可顯示各種

37、文字信息</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用4塊88 LED單色紅組成一個(gè)1664的LED顯示屏可以顯示一個(gè)漢字采用逐行動(dòng)態(tài)掃描的方式工作</p><p>　　2 基于51單片機(jī)的動(dòng)態(tài)掃描電路</p><p>　　本系統(tǒng)選用AT89S51處理器該款單片機(jī)是ATMEL公司開發(fā)制造的是增強(qiáng)型內(nèi)載Flash的單片機(jī)芯片上的Flash存儲(chǔ)器附在用戶的產(chǎn)品中可隨時(shí)編程再編程使用

38、戶的產(chǎn)品設(shè)計(jì)容易更新?lián)Q代方便51單片機(jī)具有較高速的處理能力在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)可執(zhí)行復(fù)雜的指令每MHz可實(shí)現(xiàn)1MIPS的處理能力51單片機(jī)工作電壓為27－60V可以實(shí)現(xiàn)耗電最優(yōu)化51的單片機(jī)廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外部設(shè)備工業(yè)實(shí)時(shí)控制儀器儀表通訊設(shè)備家用電器宇航設(shè)備等各個(gè)領(lǐng)域</p><p>　　基于51單片機(jī)的動(dòng)態(tài)掃描采用逐行掃描的方式數(shù)據(jù)通過51單片機(jī)IO口輸出到列數(shù)據(jù)顯示存儲(chǔ)器在根據(jù)單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力和LED顯示屏的相應(yīng)

39、電氣特性要求需要在行選通器件列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備器件與LED顯示屏之間加上相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　3 PC與基于51微處理器的通信電路</p><p>　　上位機(jī)用與在線修改顯示信息及對(duì)顯示的方式進(jìn)行控制當(dāng)需要修改顯示的信息時(shí)由PC機(jī)向基于51的微處理器系統(tǒng)傳送新的顯示數(shù)據(jù)以刷新FLASH中的原有信息串行通信采用傳統(tǒng)的RS-232C標(biāo)準(zhǔn)方式通信</p><p>

40、　　14 簡易LED系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)</p><p>　　系統(tǒng)軟件由兩部分構(gòu)成用C Builder 編寫的上位PC控制及通信軟件和利用C語言編寫的顯示屏控制軟件</p><p>　　1 上位PC控制及通信軟件</p><p>　　在此系統(tǒng)中上位機(jī)控制軟件用于對(duì)顯示信息進(jìn)行控制用C Builder編寫首先設(shè)置顯示的相關(guān)參數(shù)再輸入顯示內(nèi)容最后通過串行口發(fā)送給基于51的

41、控制電路中通信功能利用C Builder 提供的第三方通信控件通過PC串行口發(fā)送信息</p><p>　　2 顯示屏控制軟件</p><p>　　顯示屏控制軟件用C語言編寫由主程序和中斷服務(wù)程序兩部分組成主程序完成必要的初始化工作并負(fù)責(zé)進(jìn)行顯示按要求讀出顯示數(shù)據(jù)同時(shí)產(chǎn)生需要的控制信號(hào)中斷服務(wù)程序用于解決與上位機(jī)進(jìn)行通信的問題</p><p><b>　　

42、2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　21 整體設(shè)計(jì)分析 </p><p>　　為了設(shè)計(jì)出高性能高可靠性可行實(shí)用的顯示系統(tǒng)采用以下的設(shè)計(jì)思想</p><p>　　1 在系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)中將貫徹學(xué)術(shù)性與實(shí)用性相結(jié)合先進(jìn)性與可行性相結(jié)合功能性與經(jīng)濟(jì)性相結(jié)合的原則盡量采用成熟的技術(shù)和已有的科研積累在關(guān)鍵難點(diǎn)問題上嘗試采用相關(guān)學(xué)科的最新成果使系統(tǒng)既具有穩(wěn)

43、定可靠的運(yùn)行性能又有一定的技術(shù)含量和創(chuàng)新價(jià)值</p><p>　　2 LED顯示屏的下位機(jī)用的是8位微處理器AT89S51完成字模數(shù)據(jù)的接收和LED顯示屏的動(dòng)態(tài)掃描顯示在整個(gè)系統(tǒng)中處于下位機(jī)的地位中央控制由PC機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)顯示內(nèi)容的輸入顯示模式的設(shè)置PC機(jī)與下位機(jī)的通訊采用成熟的 RS232接口標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　3 在軟件編制上采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)思想下位機(jī)采用適應(yīng)于MCS-51系列單

44、片機(jī)的C51語言進(jìn)行編程上位機(jī)程序的編制采用而面向?qū)ο蟮目梢暬幊陶Z言軟件C Builder</p><p>　　LED點(diǎn)陣顯示屏系統(tǒng)由上位機(jī)控制系統(tǒng)下位機(jī) 單片機(jī) 行掃描電路列驅(qū)動(dòng)電路和漢字字庫構(gòu)成系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖5所示</p><p>　　圖 5 LED顯示屏總體框架</p><p>　　系統(tǒng)工作過程其中上位機(jī)軟件控制系統(tǒng)主要完成與下位機(jī)的通信及數(shù)據(jù)的傳輸硬件

45、控制系統(tǒng)中的LED點(diǎn)陣主要任務(wù)是通過電流控制完成信息顯示單片機(jī)從漢字字庫中提取所需信息然后通過控制行掃描電路和列驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)LED點(diǎn)陣從而顯示出相關(guān)的信息 </p><p>　　22 處理器選取原理及功能介紹</p><p>　　com 芯片選取原理</p><p>　　現(xiàn)在市場上的處理器很多如AT89S51系列PICARM凌陽等ARM凌陽等單片機(jī)更適合大型系

46、統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)格也更貴AT89S51PIC 都屬于8位機(jī)8位單片機(jī)也是目前應(yīng)用最廣泛的單片機(jī)[7]在各個(gè)領(lǐng)域上都可以看到它的身影AT89S51具有一系列的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在這幾個(gè)方面</p><p>　　1 單片機(jī)的FLASHEEPROM蓄存器都可以反復(fù)燒寫支持在ISP在線編程 燒寫 入門費(fèi)用非常少</p><p>　　2 片內(nèi)集成多種頻率的RC振蕩器上電自動(dòng)復(fù)位看門狗啟動(dòng)延時(shí)等功能使得電路設(shè)

47、計(jì)變得非常簡單</p><p>　　3 每個(gè)IO口作輸出時(shí)都可以輸出很強(qiáng)的高低電平作輸入時(shí)IO口可以是高阻抗或者帶上拉電阻</p><p>　　4 片內(nèi)具有豐富實(shí)用的資源如豐富的中斷源SPIUSART通信口</p><p>　　5 片內(nèi)采用了先進(jìn)的數(shù)據(jù)加密技術(shù)大大的提高了破解的難度綜合上面的比較我選用ATMEL公司的AT89S51單片機(jī)作為系統(tǒng)處理器</

48、p><p>　　com 處理器系統(tǒng)功能介紹</p><p>　　1 AT89S51的主要性能參數(shù)</p><p>　　AT89S51與MCS-51指令系統(tǒng)完全兼容4K字節(jié)的可多次擦寫的Flash閃速存儲(chǔ)器100次的擦寫周期全靜態(tài)操作0MHz-24MHz三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器128×8字節(jié)內(nèi)部RAM32個(gè)可編程IO口線兩個(gè)16位定時(shí)器計(jì)數(shù)器6個(gè)中斷源可編程串行U

49、RAT通道低功耗空閑和掉電模式</p><p>　　2 AT89S51的標(biāo)準(zhǔn)功能</p><p>　　4K字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器128字節(jié)內(nèi)部RAM32個(gè)IO口線兩個(gè)16位定時(shí)器計(jì)數(shù)器一個(gè)5向量兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)一個(gè)全雙通串行通信口片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路同時(shí)AT89S51可降至0Hz的靜態(tài)工作模式并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式空閑方式停止CPU的工作但允許RAM定時(shí)器計(jì)數(shù)器串行通信口及中斷系

50、統(tǒng)繼續(xù)工作掉電方式保護(hù)RAM中的內(nèi)容但震蕩停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位</p><p>　　3 AT89S51的引腳功能說明引腳見圖6</p><p>　　圖6 AT89S51引腳</p><p><b>　　VCC電源電壓</b></p><p><b>　　GND電源地</b&

51、gt;</p><p>　　P0口P0口是一組8位漏極開路型的雙向IO口即地址總線復(fù)用口作為輸出口用時(shí)每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路對(duì)端口寫1可做為高阻抗輸入端用在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器時(shí)這組口線分時(shí)為地址和數(shù)據(jù)總線復(fù)用在訪問期間激或內(nèi)部上拉電阻</p><p>　　P1口 P1口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向IO口P1口的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)吸收或輸出電流4個(gè)TTL邏

52、輯門電路對(duì)斷口寫1通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平此時(shí)可作為輸入口做輸入口使用時(shí)因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流</p><p>　　P2口P2口是是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向IO口P2口的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)吸收或輸出電流4個(gè)TTL邏輯門電路對(duì)端口寫1通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平此時(shí)可作為輸入口做輸入口使用時(shí)因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流在訪問外部存

53、儲(chǔ)器或16位的地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)P2口送出高八位的地址總線在訪問8為地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)P2口線上的內(nèi)容也即特殊功能寄存器區(qū)中R2的寄存器的內(nèi)容在整個(gè)訪問期間不變</p><p>　　P3口P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向IO口P3口的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)吸收或輸出電流4個(gè)TTL邏輯門電路對(duì)P3口寫1時(shí)他們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口做輸入端時(shí)被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流P3口除了作為一般

54、的IO端口線外更重要的是它的第二功能如表1所示 </p><p>　　表1 P3口第二功能表</p><p>　　斷口引腳 第二功能 P30 RXD串行輸入口 P31 TXD并行輸入口 P32 外中斷0 P33 外中斷1 P34 定時(shí)計(jì)數(shù)器0外部輸入 P35

55、 定時(shí)計(jì)數(shù)器1外部輸入 P36 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 P37 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通RST復(fù)位輸入當(dāng)震蕩器工作的時(shí)候RST出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平將使單片機(jī)復(fù)位</p><p>　　ALE當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)ALE地址鎖存允許輸出脈沖用于鎖存地址的第8位字節(jié)即使不訪問外部存儲(chǔ)器ALE仍然以時(shí)鐘振蕩頻率的16輸出固定的脈沖信號(hào)因此他可以對(duì)外輸出時(shí)鐘

56、或用于定時(shí)目的要注意的是每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程期間該引腳還用于輸入編程脈沖如有必要可以通過對(duì)特殊功能寄存器區(qū)中的8EH單元的D0位置位可禁止ALE操作該位置位后只有一條MOVX和MOV指令A(yù)LE才會(huì)被激活此外該引腳會(huì)被微弱拉高單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)應(yīng)設(shè)置ALE無效</p><p>　　EAVPP外部訪問允許欲使CPU僅訪問外部程序存儲(chǔ)器EA端必須保持低電平接地需要注意的是

57、如果加密LB1被編程復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)如果EA端為高電平接VCC端CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令Flash存儲(chǔ)氣編程時(shí)該引腳加上12V的編程允許電源Vpp當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp</p><p>　　XTAL1振蕩器反向放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端</p><p>　　XTAL2振蕩反向放大器的輸出端</p><p>　　23

58、行驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　圖7 行掃描輸出電路原理圖</p><p>　　為了保證顯示屏的亮度同時(shí)也為了保證刷新頻率在50Hz以上系統(tǒng)要求每行LED能在125ms內(nèi)快速被點(diǎn)亮如果用普通的LED點(diǎn)亮方式則LED要達(dá)到要求的亮度點(diǎn)亮?xí)r間要在5ms以上那么刷新頻率就達(dá)不到預(yù)定的頻率屏幕會(huì)出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象為了解決這一問題本系統(tǒng)在硬件設(shè)計(jì)上用74HC573做上下半屏數(shù)據(jù)鎖存用ULN2003做行

59、驅(qū)動(dòng)ULN2003是一種以吸收為主的恒流驅(qū)動(dòng)電路最大驅(qū)動(dòng)電流能達(dá)到500mA能在05ms內(nèi)將LED點(diǎn)亮以達(dá)到預(yù)定的要求在系統(tǒng)開始行掃描時(shí)AT89S51的P0口輸出行掃描信號(hào)到兩塊74HC573的數(shù)據(jù)輸入端結(jié)合片選信號(hào)SCANLSCANH實(shí)現(xiàn)上下半屏的顯示選擇這樣可以節(jié)省大量的端口資源其原理圖如圖7所示</p><p>　　24 列驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　com 列驅(qū)動(dòng)方案比較

60、</p><p>　　目前以圓半導(dǎo)體發(fā)光器件為顯示介質(zhì)的大型顯示屏已廣泛地被應(yīng)用其控制驅(qū)動(dòng)方式各種各樣也各具特色在LED發(fā)光管的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)上也有許多的方式由于大型的點(diǎn)陣顯示屏是由上萬個(gè)或幾十萬個(gè)LED發(fā)光象元組成這也就需要大量的驅(qū)動(dòng)電路來支持那么驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)的好壞就直接影響系統(tǒng)的生產(chǎn)制造成本和顯示的效果及系統(tǒng)的運(yùn)行性能設(shè)計(jì)一個(gè)即能滿足控制驅(qū)動(dòng)要求同時(shí)使用器件少成本低的單元控制驅(qū)動(dòng)方案是必要的下而我們就以LED 16

61、x64點(diǎn)陣模塊 共陰極 為顯示器件的顯示屏為例來論述以下幾個(gè)驅(qū)動(dòng)方案加以比較</p><p>　　1 串行控制驅(qū)動(dòng)方式</p><p>　　所謂串行控制驅(qū)動(dòng)方式就是顯示的數(shù)據(jù)是通過串行方式送入點(diǎn) 列 驅(qū)動(dòng)電路其特點(diǎn)是單元內(nèi)的線路連接簡單這給印刷電路板的設(shè)計(jì)帶來了方便同時(shí)也減少了印刷電路板的布線密度從而為生產(chǎn)和調(diào)試帶來了有利的一面當(dāng)然單元的可靠性也相應(yīng)的提高了串行控制驅(qū)動(dòng)方式可選用的芯片有

62、MC409474LS59574HC5956B5959094等等其中MC40946B595均為CM0S芯片應(yīng)與功率芯片結(jié)合使用例如使用2803驅(qū)動(dòng)芯片若采用6B595或9094 74LS595也可用 則一般不需要使用功率芯片因?yàn)檫@幾種芯片都具有一定的驅(qū)動(dòng)能力可直接驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光管同時(shí)串行移位并行功率輸出的芯片 6B5959094 自身具有級(jí)聯(lián)功能為單元的級(jí)聯(lián)提供了支持關(guān)于行的控制和驅(qū)動(dòng)是相對(duì)容易的因?yàn)樾械墓ぷ鞣绞绞欠謺r(shí)順序工作的由于行的組

63、成是幾個(gè)模塊并聯(lián)形成的因此驅(qū)動(dòng)的功率要求是比較大的行的驅(qū)動(dòng)一般是采用PNP 用于共陽方式 功率三極管行的邏輯控制可選用三八譯碼方式和直接行線控制方式譯碼方式是應(yīng)用三條行控制線控制一個(gè)三八譯碼器 如74LS138等 八選一順序控制八條行線直接行線控制方式是比較簡單的這里就不贅述了在應(yīng)用串行控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)盡管串行</p><p><b>　　2 并行控制方式</b></p>&l

64、t;p>　　并行控制驅(qū)動(dòng)方式就是顯示的數(shù)據(jù)是通過并行 C8位 方式送人點(diǎn) 列 驅(qū)動(dòng)電路每送入一個(gè)字節(jié)就完成了一個(gè)模塊的一個(gè)行的數(shù)據(jù)置入其優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)的刷新速度塊這就減輕了上一級(jí)控制系統(tǒng)的壓力在同樣的數(shù)據(jù)處理量的前提下對(duì)處理速度要求的降低就意味著對(duì)系統(tǒng)投入的降低同時(shí)處理速度的降低也相應(yīng)地提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性在并行控制驅(qū)動(dòng)方式下我們可以選用74LS374這樣一類鎖存芯片采用首尾相連的方式將控制驅(qū)動(dòng)一并形成也可以將這一方式稱其為并行移位鎖存

65、方式這一設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)線路簡潔控制方便快速系統(tǒng)的整體投入成本比較低這一設(shè)計(jì)方案將大大地提高系統(tǒng)的性能價(jià)格比并行控制驅(qū)動(dòng)方式的缺點(diǎn)是由于數(shù)據(jù)是并行輸入的這就使得單元內(nèi)的線路連接復(fù)雜由此增加了單元的印刷線路扳的設(shè)計(jì)難度同時(shí)提高了印刷線路扳的密度對(duì)生產(chǎn)加工和調(diào)試提出較高的要求但設(shè)計(jì)難度的加大僅僅是一次性的而生產(chǎn)和調(diào)試的難度是可以提高生產(chǎn)的手段和使用先進(jìn)的儀器設(shè)備加以克服的由于并行控制驅(qū)動(dòng)方式的自身特點(diǎn)使得單元的級(jí)聯(lián)不成問題只要設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)控

66、制信號(hào)的級(jí)聯(lián)驅(qū)動(dòng)加以注意就可以了并行控制驅(qū)動(dòng)方案中也可采用總線式結(jié)構(gòu)即選用的八位鎖存器不是首尾級(jí)聯(lián)方式而是共用總線方式但這種方式將增加控制</p><p>　　3 高度集成專用芯片的應(yīng)用</p><p>　　隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展以及大型電子顯示屏應(yīng)用的日益廣泛一種高度集成的LED顯示屏控制驅(qū)動(dòng)專用芯片出現(xiàn)了例如ZQL9701芯片ZQL9701芯片是集行控制列控制和一些外圍驅(qū)動(dòng)電路于一

67、身的高度集成控制驅(qū)動(dòng)芯片采用ZQL701芯片將會(huì)使單元的控制驅(qū)動(dòng)更為簡單高度的集成化也使系統(tǒng)的穩(wěn)定性更為可靠另外ZQL9701芯片在單元的級(jí)聯(lián)方而也提供了充分的支持采用ZQL9701芯片將使系統(tǒng)的顯示灰度達(dá)到256級(jí)采用ZQL9701芯片設(shè)計(jì)顯示單元時(shí)由于ZQL9701芯片是表面封裝器件這就需要用專用的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)這對(duì)一般的生產(chǎn)單位是要考慮的問題總之采用專用芯片設(shè)計(jì)的顯示單元的性能得到極大的提高但系統(tǒng)的成本也要提高在應(yīng)用中要給子重視

68、[8]</p><p>　　com 列驅(qū)動(dòng)方式選擇</p><p>　　1 74HC595簡介</p><p>　　通過以上幾種方案的比較結(jié)合本LED顯示系統(tǒng)的要求亮高度模塊化可靠性高級(jí)聯(lián)方便維護(hù)簡單等特點(diǎn)我們?nèi)∮玫谝环N驅(qū)動(dòng)方案即串行控制方式選用74HC595做列數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)芯片現(xiàn)對(duì)74HC595具體工作原理說明如下</p><p>　　74

69、HC595是硅結(jié)構(gòu)的CMOS器件兼容低電壓TTL電路遵守JEDEC標(biāo)準(zhǔn)74HC595是8位串行輸入8位串行或并行輸出具有高阻關(guān)斷狀態(tài)</p><p>　　74HC595的特點(diǎn)是8位串行輸入8位串行或并行輸出存儲(chǔ)狀態(tài)寄存器輸出寄存器可以直接清零100Hz的移位頻率</p><p>　　74HC595的移位寄存器和存儲(chǔ)器是分別的時(shí)鐘數(shù)據(jù)在SCHcp的上升沿輸入在STcp的上升沿進(jìn)入的存儲(chǔ)寄存器

70、中去如果兩個(gè)時(shí)鐘連在一起則移位寄存器總是比存儲(chǔ)寄存器早一個(gè)脈沖移位寄存器有一個(gè)串行移位輸入Ds和一個(gè)串行輸出Q7和一個(gè)異步的低電平復(fù)位存儲(chǔ)寄存器有一個(gè)并行8位的具備三態(tài)的總線輸出當(dāng)使為低電平時(shí)存儲(chǔ)寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線74HC595引腳功能如表2所示</p><p>　　表2 74HC595引腳功能表</p><p>　　符號(hào)引腳描述Q0-Q7151-7并行數(shù)據(jù)輸入GND

71、8接地Q79串行數(shù)據(jù)輸出10主復(fù)位 低電平 SHCP11移位寄存器時(shí)鐘輸入STCP12存儲(chǔ)寄存器時(shí)鐘輸入13輸出有效 低電平 DS14串行數(shù)據(jù)輸入VCC16電源 2 74HC595級(jí)連</p><p>　　刷新的狀態(tài)下整個(gè)屏幕分為16行掃描顯示在一行中每個(gè)字占兩個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)則掃描一行的時(shí)候要傳輸2個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)而掃描行與行之間的時(shí)間隔不能大于125ms

72、 刷新率5OHz 本系統(tǒng)采用了數(shù)據(jù)串行傳輸?shù)姆桨革@示數(shù)據(jù)按2個(gè)字節(jié)的形式順序排放顯示時(shí)把一行中各列的數(shù)據(jù)都傳送到相應(yīng)的列驅(qū)動(dòng)器中單片機(jī)從存儲(chǔ)器中讀出8bit數(shù)據(jù)按順序一位一位的輸出給列驅(qū)動(dòng)器與此同時(shí)列驅(qū)動(dòng)器中每一列都把當(dāng)前數(shù)據(jù)傳向后一列并從前一列接收新數(shù)據(jù)當(dāng)一行的各列數(shù)據(jù)都已經(jīng)傳輸?shù)轿贿@一行的各列才能并行的進(jìn)行顯示由 74HC595組成的列驅(qū)動(dòng)器中第一片列驅(qū)動(dòng)器的 SER 端連接單片機(jī)輸出端口P21其QH端連接下一片的SER端兩片74H

73、C595相應(yīng)的SRCLKSRCLRRCLK 端分別并聯(lián)作為統(tǒng)一的串行數(shù)據(jù)移位寄存器串行數(shù)據(jù)清除信號(hào)和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)鐘輸入信號(hào)這樣的結(jié)構(gòu)使得單片機(jī)能把顯示數(shù)據(jù)依次輸入到相應(yīng)移位寄存器輸出端移位過程結(jié)束后控制器輸出 SRCLK打入信號(hào)各列顯示數(shù)據(jù)一起打入相應(yīng)的輸出鎖存器通過選通相應(yīng)的行該行的各列就按照顯示數(shù)據(jù)的要求進(jìn)行顯示</p><p>　　用兩片8位移位寄存器74HC595 為了電路板簡潔美觀74HC595采用的是貼

74、片封裝 采用首尾相連以驅(qū)動(dòng)16列LED列驅(qū)動(dòng)電路原理圖如圖8所示</p><p>　　圖 8 列驅(qū)動(dòng)電路原理圖</p><p>　　25 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)</p><p>　　com 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器芯片介紹</p><p>　　本LED顯示系統(tǒng)的一個(gè)特點(diǎn)是自帶字庫本系統(tǒng)使用的存儲(chǔ)芯片為AT27C040該芯片是AT公司生產(chǎn)的512K字節(jié)的F

75、LASH ROM該芯片價(jià)格低廉性能可靠</p><p>　　27C040電路是32線雙列直插式封裝A0-A18地址輸入線Q0-Q7三態(tài)數(shù)據(jù)總線讀或編程校驗(yàn)時(shí)為數(shù)據(jù)總線編程時(shí)為數(shù)據(jù)輸入線維持或編程禁止時(shí)呈高阻狀態(tài)CE片選通Vpp編程電源線Vcc電源線接5VGND接地</p><p>　　EPROM27C040的編程時(shí)首先設(shè)置計(jì)數(shù)器C的初值為0然后發(fā)一個(gè)1ms寬的編程脈沖將一個(gè)數(shù)據(jù)寫入一個(gè)單元

76、C加1然后讀該單元若讀出內(nèi)容與寫入內(nèi)容不符則再發(fā)一個(gè)1ms寬的脈沖寫入該單元C再加1然后再讀再比較若在第n次n＜25讀出與寫入內(nèi)容相符則為信息穩(wěn)定接下來清零計(jì)數(shù)器C編程下一個(gè)單元</p><p>　　com 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接口連接</p><p>　　圖 9 字庫存儲(chǔ)電路</p><p>　　單片機(jī)接收到上位機(jī)發(fā)送的機(jī)內(nèi)碼后首先將其存儲(chǔ)到片內(nèi)寄存器中再經(jīng)過相應(yīng)漢字點(diǎn)

77、陣字模的程序處理計(jì)算出相應(yīng)漢字字模的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)存放地址然后根據(jù)地址從大容量存儲(chǔ)器AT27C040中依次提取顯示數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)存入顯示緩沖區(qū)后開始控制顯示屏的顯示其詳細(xì)電路圖如圖9所示</p><p>　　26 串行接口電路</p><p>　　本系統(tǒng)采用的RS-232C串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)他是EIA 40年前為公用電話網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信而制定的標(biāo)準(zhǔn)由于RS232的發(fā)送和接收是對(duì)地而言的采用非平衡模式傳輸存

78、在共地噪聲所以其最大傳輸距離和速率在標(biāo)準(zhǔn)中被限定為15米和19200bits</p><p>　　從機(jī)械特性而言RS-232包括標(biāo)準(zhǔn)的25針及其簡化的9針引腳排列實(shí)際上RS-232C的25條引線中有許多是很少使用的要完成最基本的串行通信功能只需要RXD TXD和GND即可表3為常用的9針接口各引腳的信號(hào)功能</p><p>　　表3 9芯D型插頭引腳信號(hào)描述</p><

79、;p>　　引腳 信號(hào)信號(hào)源 類型 描述1DCDDCE控制載波信號(hào)檢測2RXDDCE數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)接收3TXDDTE數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)送4DTRDTE數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好5GND信號(hào)地6DSRDCE控制數(shù)據(jù)設(shè)置準(zhǔn)備好7RTSDTE控制請(qǐng)求發(fā)送8CTSDCE控制清除發(fā)送9RIDCE控制振鈴提示</p

80、><p>　　從電氣特性而言RS-232總線的邏輯電平與TTL電平完全不兼容鑒于51系統(tǒng)電路所定義的高低電平為TTL電平TTL的標(biāo)準(zhǔn)邏輯1對(duì)應(yīng)2V～3 3V電平標(biāo)準(zhǔn)邏輯0對(duì)應(yīng)OV～ 04V電平而一般的PC機(jī)配置的是RS-232標(biāo)準(zhǔn)串行接口RS-232C標(biāo)準(zhǔn)采用負(fù)邏輯方式標(biāo)準(zhǔn)邏輯1對(duì)應(yīng)-5V～-15V電平標(biāo)準(zhǔn)邏輯0對(duì)應(yīng)5V～15V電平顯然兩者的電氣規(guī)范不一致因此要完成PC機(jī)與51系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換目前常使用

81、的電平轉(zhuǎn)換芯片為232圖10為本系統(tǒng)的RS-232通訊接口電路圖電容C4C5C6C7都是22uF在這里的作用是電壓變換時(shí)進(jìn)行充放電</p><p>　　圖 10 232與單片機(jī)硬件接口</p><p><b>　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　31 上位機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　我選擇的上位機(jī)

82、開發(fā)語言為C Builder編輯調(diào)試環(huán)境為波蘭公司的Borland C Builder 6 BCB60 BCB60是一種以C語言為基礎(chǔ)面向?qū)ο蟮牡湫偷腣CL編程語言編程效率高需要用戶輸入的代碼很少執(zhí)行效率也很高</p><p>　　上位機(jī)軟件是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心主要負(fù)責(zé)與LED顯示屏通訊時(shí)串口的選擇以及相應(yīng)串口參數(shù)的配置同時(shí)完成LED顯示屏的顯示方式移動(dòng)速度參數(shù)的設(shè)置其操作界面如圖11所示</p>

83、<p>　　圖11 顯示屏控制軟件界面</p><p>　　顯示屏控制系統(tǒng)的軟件主要由主程序和一個(gè)中斷程序組成主程序主要完成系統(tǒng)的初始化和參數(shù)的配置與檢測并與顯示屏硬件進(jìn)行串口通信中斷程序由一個(gè)定時(shí)器服務(wù)程序完成在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)對(duì)顯示屏信息刷新以防止顯示屏的顯示出現(xiàn)亂碼或停止等現(xiàn)象</p><p>　　程序開始運(yùn)行后一直處于等待控制參數(shù)輸入狀態(tài)當(dāng)用戶將串口及其相應(yīng)參數(shù)配置后被選擇

84、的串口將被打開同時(shí)系統(tǒng)會(huì)按輸入的參數(shù)配置串口波特率然后系統(tǒng)處于等待用戶輸入顯示屏控制信息狀態(tài)控制信息包括顯示方式移動(dòng)速度當(dāng)用戶點(diǎn)擊發(fā)送按鈕時(shí)程序開始檢查所輸入的參數(shù)和信息是否全部正確如果全部正確則開始向串口發(fā)送控制和顯示數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)的排列方式如表4所示如果檢查到有錯(cuò)誤信息</p><p>　　表 4 串口發(fā)送數(shù)據(jù)的排列方式</p><p>　　第1幀第2幀第3-4幀顯示方式移動(dòng)

85、速度漢字機(jī)內(nèi)碼則按錯(cuò)誤信息提示用戶重新配置發(fā)生錯(cuò)誤的參數(shù)或顯示信息上位機(jī)控制軟件流程如圖12所示具體程序見附錄3</p><p>　　圖 12 上位機(jī)顯示屏控制軟件流程圖</p><p>　　32 下位機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　本文設(shè)計(jì)的LED點(diǎn)陣顯示屏可以實(shí)現(xiàn)靜態(tài)左移右移上移下移五種顯示方式顯示屏硬件控制系統(tǒng)的程序主要由主控程序和兩個(gè)中斷程序組

86、成主程序主要完成系統(tǒng)的初始化和參數(shù)的配置與檢測并與PC機(jī)進(jìn)行串口通信屏幕刷新中斷程序由一個(gè)定時(shí)服務(wù)程序完成在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)對(duì)顯示屏信息刷新以實(shí)現(xiàn)漢字或字符的上下左右的動(dòng)態(tài)顯示串口中斷程序完成與上位機(jī)的通信</p><p>　　com 顯示屏控制軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)的總體程序流程圖如圖13所示</p><p>　　圖13 總體程序流程圖</p&g

87、t;<p>　　顯示屏控制軟件用C語言編寫基于51單片機(jī)的LED顯示屏軟件的主要功能是接收上位機(jī)下載的顯示數(shù)據(jù)向屏體提供顯示數(shù)據(jù)和各種控制信號(hào)顯示程序由主程序和串行口中斷服務(wù)程序兩部分組成主程序完成必要的初始化和對(duì)LED顯示屏的動(dòng)態(tài)掃描控制按要求讀出顯示數(shù)據(jù)并產(chǎn)生需要的控制信號(hào)中斷服務(wù)程序解決與上位機(jī)進(jìn)行通信的問題具體程序見附錄3</p><p>　　com LED動(dòng)態(tài)掃描程序設(shè)計(jì)</p&g

88、t;<p>　　動(dòng)態(tài)掃描顯示的程序流程圖如圖14所示</p><p>　　程序原理說明顯示采用動(dòng)態(tài)掃描方案行作選通列作為數(shù)據(jù)準(zhǔn)備先選通第一行然后列數(shù)據(jù)輸出達(dá)到顯示了第一行的數(shù)據(jù)在選通第二行然后列數(shù)據(jù)輸出達(dá)到顯示第二行的數(shù)據(jù)依次循環(huán)顯示就可以顯示整個(gè)畫面掃描速度如果夠快就可以達(dá)到無閃爍的顯示整個(gè)畫面的效果</p><p>　　圖14動(dòng)態(tài)掃描程序流程圖</p>&l

89、t;p>　　顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在FLASH中先用ULN2003選通一行LED把EPROM中的顯示數(shù)據(jù)以字節(jié)為單元取到RAM中然后通過調(diào)用函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)把數(shù)據(jù)發(fā)送到74HC595的移位寄存器中連續(xù)發(fā)兩次就準(zhǔn)備了一行的數(shù)據(jù)然后在鎖存74HC595的移位寄存器的數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)鎖存器最后輸出鎖存器中的內(nèi)容就可以顯示一行的數(shù)據(jù)通過動(dòng)態(tài)掃描循環(huán)顯示就可以實(shí)現(xiàn)顯示整個(gè)畫面的顯示其中為了滿足每一行LED燈有足夠的亮度需要在每行顯示的時(shí)候適當(dāng)延時(shí)</p&

90、gt;<p>　　33 特效顯示程序設(shè)計(jì)</p><p>　　特效顯示方式有替換上移下移左移右移現(xiàn)在逐一介紹各個(gè)特效顯示程序的設(shè)計(jì)思路</p><p>　　com 上移方式顯示</p><p>　　上移程序說明由于本系統(tǒng)的1664 LED顯示屏只能同時(shí)顯示一個(gè)字?jǐn)?shù)據(jù)緩存區(qū)可以存儲(chǔ)32個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)即一個(gè)漢字的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)開始顯示時(shí)首先讓屏幕完整的顯示一個(gè)

91、漢字等移動(dòng)定時(shí)中斷觸發(fā)后程序會(huì)提取顯示數(shù)據(jù)的指針向下移動(dòng)一位然后調(diào)用動(dòng)態(tài)顯示函數(shù)顯示移動(dòng)后的數(shù)據(jù)依照次方法循環(huán)就可以看見字是以上移顯示的方式顯示上移動(dòng)態(tài)顯示的流程圖如圖15所示</p><p>　　圖15 上移顯示程序流程圖</p><p>　　com 下移方式顯示</p><p>　　下移程序說明向下移動(dòng)顯示的方式是與上移動(dòng)剛剛相反由于本系統(tǒng)的1664 LED

92、顯示屏只能同時(shí)顯示一個(gè)字?jǐn)?shù)據(jù)緩存區(qū)可以存儲(chǔ)32個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)即一個(gè)漢字的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)開始顯示時(shí)首先讓屏幕完整的顯示一個(gè)漢字等移動(dòng)定時(shí)中斷觸發(fā)后程序會(huì)將提取顯示數(shù)據(jù)的指針向上移動(dòng)一位然后調(diào)用動(dòng)態(tài)顯示函數(shù)顯示移動(dòng)后的數(shù)據(jù)依照次方法循環(huán)就可以看見字是以下移顯示的方式顯示下移動(dòng)態(tài)顯示的流程圖如圖16所示</p><p>　　圖16 下移顯示程序流程圖</p><p>　　com 左移方式顯示 <

93、/p><p>　　左移顯示程序說明左移的設(shè)計(jì)思路與上下移動(dòng)的顯示方式的設(shè)計(jì)思路不一樣具體是當(dāng)需要左移時(shí)把需要顯示的數(shù)據(jù)在內(nèi)存中作相應(yīng)的改變?nèi)缓笳{(diào)用動(dòng)態(tài)顯示函數(shù)再延時(shí)按照此方法循環(huán)就可以看見左移的顯示方式</p><p>　　在內(nèi)存中數(shù)據(jù)的左移的具體方法是根據(jù)顯示屏每行的顯示數(shù)據(jù)與內(nèi)存中存儲(chǔ)地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系內(nèi)存中存儲(chǔ)的一個(gè)漢字的編碼在32個(gè)字節(jié)中A[0][0]A[0][1]對(duì)應(yīng)第一行的信息A[1]

94、[0]A[1][1]對(duì)應(yīng)第2行的信息其他依此類推如對(duì)一行信息左移把A[0][0]先保存在一個(gè)變量B中在把A[0][0]左移一位把A[0][1]的數(shù)據(jù)保存在變量B1中然后把A[0][1]的數(shù)據(jù)左移一位然后把BB1左移7位最后B變量或上A[0][1]B1變量或上A[0][0]就實(shí)現(xiàn)了內(nèi)存變量左移其他行信息的左移也按照此辦法左移顯示流程圖如圖17所示左移顯示數(shù)據(jù)程序流程圖如圖18所示</p><p>　　圖17左移顯示

95、流程圖 圖18左移顯示數(shù)據(jù)程序流程圖</p><p>　　com 右移方式顯示 </p><p>　　右移顯示程序說明當(dāng)需要右移時(shí)把需要顯示的數(shù)據(jù)在內(nèi)存中作相應(yīng)的改變?nèi)缓笳{(diào)用動(dòng)態(tài)顯示函數(shù)再延時(shí)按照此方法循環(huán)就可以看見右移的顯示方式</p><p>　　在內(nèi)存中數(shù)據(jù)的右移的具體方法是根據(jù)顯示屏每行的顯示數(shù)據(jù)與內(nèi)存中存儲(chǔ)地址的對(duì)

96、應(yīng)關(guān)系內(nèi)存中存儲(chǔ)的一個(gè)漢字的編碼在32個(gè)字節(jié)中A[0][0]A[0][1]對(duì)應(yīng)第一行的信息A[1][0]A[1][1]對(duì)應(yīng)第2行的信息其他依此類推如對(duì)一行信息右移把A[0][0]先保存在一個(gè)變量B中在把A[0][0] 右移一位把A[0][1]的數(shù)據(jù)保存在變量B1中然后把A[0][1]的數(shù)據(jù)右移一位然后把BB1右移7位最后B變量或上A[0][1]B1變量或上A[0][0]就實(shí)現(xiàn)了內(nèi)存變量右移其他行信息的右移也按照此辦法右移顯示流程圖如圖1

97、9所示右移顯示數(shù)據(jù)程序流程圖如圖20所示</p><p>　　圖19右移顯示流程圖 圖20 右移顯示數(shù)據(jù)流程流程圖</p><p>　　34 漢字提取程序設(shè)計(jì)</p><p>　　在本系統(tǒng)中每個(gè)漢字的顯示采用16×64點(diǎn)陣方式顯示國標(biāo)GB2312-80一二級(jí)漢字點(diǎn)陣庫存放在一片EPROM芯片AT27C040中每個(gè)漢字占用32個(gè)字節(jié)

98、當(dāng)需要顯示漢字時(shí)首先根據(jù)區(qū)碼和位碼計(jì)算出該漢字點(diǎn)陣在EPROM中存放的起始地址然后從此地址連續(xù)的取出32個(gè)字節(jié)的漢字點(diǎn)陣并寫入到數(shù)據(jù)緩存區(qū)根據(jù)漢字區(qū)位碼計(jì)算漢字在字庫ROM位置的轉(zhuǎn)換關(guān)系可概括為 起始地址＝區(qū)碼×94＋位碼×32</p><p>　　單片機(jī)從上位機(jī)接收漢字的機(jī)內(nèi)碼然后根據(jù)機(jī)內(nèi)碼計(jì)算區(qū)位碼并根據(jù)區(qū)位碼計(jì)算出該漢字在字模中的起始地址圖21是漢字提取軟件流程圖具體程序見附錄3&

99、lt;/p><p>　　圖21 字庫數(shù)據(jù)提取程序流程圖</p><p><b>　　4系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p><b>　　41 硬件調(diào)試</b></p><p>　　這次設(shè)計(jì)PCB板為了縮小PCB板的面積我采用了雙面板設(shè)計(jì)同時(shí)還選擇了將部分元器件改為貼片元件除單片機(jī)EPROM需要經(jīng)常擦寫的元器

100、件采用雙列直插DPI外其余芯片都采用貼片這樣就能最大限度的縮小板子的面積最終板子的面積只有四塊LED點(diǎn)陣那么大充分節(jié)省了板子的制造費(fèi)用由于沒有制PCB板的經(jīng)驗(yàn)所以制板的時(shí)候通過率比較低最后在別人的指導(dǎo)下改變了電路布局PCB板基本上沒有飛線了焊接的時(shí)候因?yàn)橘N片比較多所以剛開始焊的時(shí)候焊壞了幾個(gè)芯片最后通過請(qǐng)教別人掌握了焊貼片的方法</p><p>　　硬件調(diào)試該硬件板子已經(jīng)引出了所有器件的引腳方便調(diào)試時(shí)候測試各個(gè)引

101、腳的電壓值硬件實(shí)物圖見附錄1 </p><p>　　com LED顯示屏調(diào)試</p><p>　　由于每塊 LED顯示屏有24個(gè)引腳但是顯示屏只需要用到16個(gè)引腳即8個(gè)引腳為行8個(gè)引腳接為列其他的引腳是多余的這就需要確定行引腳與列引腳是那些我用的測試辦法是先選定一個(gè)引腳假設(shè)其為正然后用模擬外用表的黑表筆接到此引腳用紅表筆依次接觸顯示屏的其他引腳如果LED亮說明其為正引腳如果不亮在換到其他

102、的引腳直到有LED點(diǎn)亮然后觀察被點(diǎn)亮的LED燈具體在哪一行就可以判定此引腳具體在哪一行同時(shí)在根據(jù)被點(diǎn)亮的LED燈觀察顯示屏可以判定列引腳具體對(duì)應(yīng)屬于第幾列按照此方法很快就可以區(qū)分出行列引腳</p><p>　　com 驅(qū)動(dòng)電路調(diào)試</p><p>　　1 列驅(qū)動(dòng)電路調(diào)試</p><p>　　列驅(qū)動(dòng)電路兩個(gè)主控芯片74HC595的級(jí)連電路是否連接正確直接影響到顯示

103、數(shù)據(jù)的正確傳輸和點(diǎn)陣屏幕數(shù)據(jù)的顯示從而會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行主要的調(diào)試方法是首先用萬用表測量每個(gè)74HC595的電源端是否連接正確保證了74HC595供電正確后再用萬用表測試相關(guān)引腳與單片機(jī)的連接是否正常</p><p>　　2 行驅(qū)動(dòng)電路調(diào)試</p><p>　　行驅(qū)動(dòng)電路中用到了74HC573和ULN2003兩種芯片其中74HC573負(fù)責(zé)上下半屏的選擇同時(shí)也關(guān)系到數(shù)據(jù)總線的復(fù)用所以它的

104、連接正確也關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行具體測試方法與74HC595一樣先測量供電是否正確再測量各個(gè)引腳與單片機(jī)連接是否正確ULN2003是負(fù)責(zé)行電路的驅(qū)動(dòng)它的連接正確直接關(guān)系到顯示屏幕的亮度如果在這里出問題的話屏幕會(huì)變暗或者會(huì)不亮具體測試方法與74HC595一樣</p><p>　　com 串口通信電路調(diào)試 </p><p>　　串口通信電路測試主要是測試232電路是否工作正常測試方法是&l

105、t;/p><p>　　首先檢測供電電路是否正確然后在PC上用串口調(diào)試助手發(fā)送數(shù)據(jù)到單片機(jī)使單片機(jī)實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能同時(shí)單片機(jī)也自動(dòng)發(fā)送收到的數(shù)據(jù)到PC數(shù)據(jù)正確則證明電路工作正常</p><p><b>　　42 軟件調(diào)試</b></p><p>　　本系統(tǒng)而言軟件調(diào)試的工作分為兩大部分一是在單片機(jī)上通過軟件調(diào)試實(shí)現(xiàn)顯示屏的顯示效果達(dá)到無閃爍無余輝的顯示

106、圖象信息二是在PC上利用自己編寫的軟件程序?qū)?shù)據(jù)發(fā)送到單片機(jī)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確接收數(shù)據(jù)并且顯示接收到的數(shù)據(jù)</p><p>　　com 下位機(jī)軟件調(diào)試</p><p>　　下位機(jī)軟件調(diào)試主要是對(duì)行電路驅(qū)動(dòng)列電路驅(qū)動(dòng)和串口通訊程序的調(diào)試主要部分調(diào)試介紹如下</p><p>　　1 行電路驅(qū)動(dòng)軟件程序主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)74HC573的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確輸送和瑣存在編寫程序的時(shí)候首先讓單片機(jī)的

107、P1口輸出一組數(shù)據(jù)然后在其瑣存使能端加一高電平之后用萬用表測試74HC573的數(shù)據(jù)輸出端數(shù)據(jù)是否與輸入端相同用同樣的方法再將第二塊74HC573數(shù)據(jù)瑣存不同的數(shù)據(jù)看兩個(gè)74HC573輸出數(shù)據(jù)是否不一樣如果不一樣則說明程序編寫成功</p><p>　　2 列電路驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軟件程序主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)74HC595的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確輸送和瑣存在編寫程序的時(shí)候首先利用單片機(jī)的P2口的P22P23P25相互組合串行輸出一組數(shù)據(jù)后瑣存其