1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）（說(shuō) 明 書(shū)）題 目： led顯示屏設(shè)計(jì) 姓 名： 編 號(hào)： 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論文） 任 務(wù) 書(shū)姓名 專業(yè) 任 務(wù) 下 達(dá) 日 期 2013 年 3 月 4 日設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)始日期 2013 年 3 月 11 日設(shè)計(jì)（論文）完成日期 2013 年 5 月 17 日設(shè)計(jì)（論文）題目： led顯示屏設(shè)計(jì) a編制設(shè)計(jì) b設(shè)計(jì)專題（畢業(yè)論文） 指 導(dǎo) 教 師 系（部）主 任 2013年 5 月24日平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)記錄自動(dòng)化與信息工程系應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)，學(xué)生 于 年 月 日進(jìn)行了畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯。設(shè)計(jì)題目： led顯示屏

2、設(shè)計(jì) 專題（論文）題目： led顯示屏設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師： 答辯委員會(huì)根據(jù)學(xué)生提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）材料，根據(jù)學(xué)生答辯情況，經(jīng)答辯委員會(huì)討論評(píng)定，給予學(xué)生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?yōu)?。答辯委員會(huì) 人，出席 人答辯委員會(huì)主任（簽字）： 答辯委員會(huì)副主任（簽字）： 答辯委員會(huì)委員： ， ， ， ， ， ， 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語(yǔ)第 頁(yè)共 頁(yè)學(xué)生姓名： 專業(yè) 應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè) 年級(jí) 2010 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： led顯示屏設(shè)計(jì) 評(píng) 閱 人： 指導(dǎo)教師： （簽字） 年 月 日成 績(jī)： 系（科）主任： （簽字） 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）及答辯評(píng)語(yǔ)： 摘 要本文介紹了一款以單片機(jī)st

3、c89c52為控制器的led點(diǎn)陣顯示屏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)中英文字符的顯示和動(dòng)態(tài)特效顯示。并且可以通過(guò)級(jí)聯(lián)的方式來(lái)擴(kuò)大顯示屏幕的尺寸以達(dá)到增加顯示內(nèi)容的目的。系統(tǒng)單片機(jī)發(fā)送控制命令，由顯示驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)一個(gè)1664的led點(diǎn)陣顯示屏的掃描顯示。pc機(jī)與單片機(jī)之間的通信采用rs232c通信標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。所選用的stc89c5單片機(jī)具有價(jià)格低廉程序?qū)懭敕奖愕奶攸c(diǎn)使得整個(gè)系統(tǒng)方便維護(hù)和檢修。除此之外，該系統(tǒng)只占用了單片機(jī)少量的i /o口和內(nèi)存，為系統(tǒng)留下了功能擴(kuò)展的空間。關(guān)鍵字：stc89c52；led點(diǎn)陣顯示；串行通信目 錄第一章 緒論41.1 課題背景41.1.1 選題背景41.1.2 研究現(xiàn)狀

4、及發(fā)展趨勢(shì)41.2 論文主要內(nèi)容2第二章 方案論證與選擇42.1 系統(tǒng)硬件方案42.1.1 顯示屏主控制器42.1.2 led點(diǎn)陣顯示屏52.1.3 硬件設(shè)計(jì)方案62.2 系統(tǒng)軟件方案72.2.1 單片機(jī)編程語(yǔ)言72.2.2 系統(tǒng)軟件編譯器介紹8第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)93.1 硬件整體設(shè)計(jì)概述及功能分析93.2 控制單元設(shè)計(jì)103.2.1 stc89c52簡(jiǎn)介103.2.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)133.3 譯碼電路設(shè)計(jì)153.4 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)163.4.1 八同相三態(tài)緩沖器/線驅(qū)動(dòng)器74hc244163.4.2 反相器74hc04173.4.3 行驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)173.4.4 列驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)173.6 電

5、源設(shè)計(jì)18第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)204.1 主程序設(shè)計(jì)204.2 子程序的設(shè)計(jì)204.2.1 led顯示屏的顯示方式204.2.2 點(diǎn)陣數(shù)據(jù)表達(dá)方式214.2.3 顯示程序的設(shè)計(jì)22第5章 系統(tǒng)調(diào)試245.1 系統(tǒng)硬件部分調(diào)試方法245.1.1 短路與虛焊檢測(cè)245.1.2 上電測(cè)試245.2 系統(tǒng)軟件調(diào)試方法245.3 系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試及結(jié)果255.4 調(diào)試結(jié)果分析25結(jié) 論26致 謝27參考文獻(xiàn)28附錄29第一章 緒論1.1 課題背景1.1.1 選題背景l(fā)ed顯示屏是八十年代后期在全球迅速發(fā)展起來(lái)的新型信息顯示媒體，顯示屏由幾萬(wàn)幾十萬(wàn)個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光二極管像素點(diǎn)均勻排列組成。利用不同的材料可以制造不

6、同色彩的led像素點(diǎn)。目前應(yīng)用最廣的是紅色、綠色、黃色。而藍(lán)色和純綠色led的開(kāi)發(fā)已經(jīng)達(dá)到了實(shí)用階段。led顯示屏可以顯示變化的數(shù)字、文字、圖形圖像；不僅可以用于室內(nèi)環(huán)境還可以用于室外環(huán)境，具有投影儀、電視墻、液晶顯示屏無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。在短短的十來(lái)年中，led點(diǎn)陣顯示屏就以亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長(zhǎng)、耐沖擊和性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)迅速成長(zhǎng)為平板顯示的主流產(chǎn)品，在信息顯示領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。led的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性、可靠性、全色化方向發(fā)展。led顯示屏的應(yīng)用涉及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域，主要包括：（1）證券交易、金融信息顯示

7、。（2）機(jī)場(chǎng)航班動(dòng)態(tài)信息顯示。（3）港口、車站旅客引導(dǎo)信息顯示。（4）體育場(chǎng)館信息顯示。（5）道路交通信息顯示。（6）調(diào)度指揮中心信息顯示。（7）郵政、電信、商場(chǎng)購(gòu)物中心等服務(wù)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)宣傳及信息顯示。（8）廣告媒體新產(chǎn)品等。1.1.2 研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)（1）我國(guó)led產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)的led顯示屏產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，基本形成了一批具有一定規(guī)模的骨干企業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，至1998年底，年度銷售總額在1000萬(wàn)元以上的企業(yè)有20多家，其銷售總額達(dá)6億元左右，占行業(yè)市場(chǎng)總額的85%以上。全國(guó)從事led顯示屏的各類企業(yè)有100余家，從業(yè)人員近6000人，行業(yè)年度銷售總額近8億元人民幣，1996年、

8、1997年的增長(zhǎng)速度均保持40%左右，1998年略有回落。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，國(guó)產(chǎn)led顯示屏的市場(chǎng)占有率近100%，國(guó)外同類產(chǎn)品基本沒(méi)有市場(chǎng)，四十三屆世乒賽主會(huì)場(chǎng)天津體育中心、京九鐵路、北京西客站、首都機(jī)場(chǎng)、浦東機(jī)場(chǎng)等，均由國(guó)內(nèi)代表企業(yè)中標(biāo)。技術(shù)水平相對(duì)領(lǐng)先,我國(guó)led顯示屏產(chǎn)業(yè)在規(guī)模發(fā)展的同時(shí)，產(chǎn)品技術(shù)推陳出新，一直保持比較先進(jìn)的水平。90年代初即具備了成熟的16級(jí)灰度256色視頻控制技術(shù)及無(wú)線遙控等國(guó)際先進(jìn)水平技術(shù)，近年在全彩色led顯示屏、256級(jí)灰度視頻控制技術(shù)、集群無(wú)經(jīng)線控制、多級(jí)群控技術(shù)等方面均有國(guó)內(nèi)先進(jìn)、達(dá)到國(guó)際水平的技術(shù)和產(chǎn)品出現(xiàn)；led顯示屏控制專用大規(guī)模集成電路也已由國(guó)內(nèi)企業(yè)開(kāi)

9、發(fā)生產(chǎn)并得到應(yīng)用。led顯示屏產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)形成了一批led顯示屏科技隊(duì)伍，在全國(guó)led顯示屏行業(yè)的從業(yè)人數(shù)6000人中，科技人員有2800多人，將近50%。led顯示屏產(chǎn)業(yè)正成為我國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，也是平板顯示領(lǐng)域唯一立足國(guó)內(nèi)形成的民族高科技產(chǎn)業(yè)。 （2）led顯示屏的發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)代信息社會(huì)中，作為人一機(jī)信息視覺(jué)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導(dǎo)產(chǎn)品之一無(wú)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。高亮度、全彩化藍(lán)色及純綠色led產(chǎn)品自出現(xiàn)以來(lái)，成本逐年快速降低，已具備成熟的商業(yè)化條件，基

10、礎(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。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(lái)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(lái)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顯示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。未來(lái)led顯示屏?xí)蛑鴺?biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化的方向發(fā)展。（3）選題意義該設(shè)計(jì)課題使我們能夠掌握l(shuí)ed顯示屏的基本顯示原理和設(shè)計(jì)方法，對(duì)led顯示屏這個(gè)

11、行業(yè)有了較為深刻的了解和認(rèn)識(shí)。并且對(duì)大學(xué)期間所學(xué)習(xí)的一些理論進(jìn)行了實(shí)踐，使我們對(duì)所學(xué)過(guò)的理論知識(shí)有了新的認(rèn)識(shí)。并且通過(guò)該設(shè)計(jì)課題掌握了51單片機(jī)的的軟硬件開(kāi)發(fā)工具的使用方法，為以后從事相關(guān)行業(yè)的工作積累了實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)。目前我國(guó)的信息行業(yè)發(fā)展迅速，作為主要平面顯示媒介的led顯示屏的作用也越練越廣泛，相關(guān)的從業(yè)人員也會(huì)越來(lái)越緊缺。但同時(shí)應(yīng)該清楚的認(rèn)識(shí)到我國(guó)的led技術(shù)雖然發(fā)展迅速但和世界先進(jìn)水平還有一定的差距。因此此課題不論是對(duì)自己的就業(yè)還是對(duì)我國(guó)led顯示技術(shù)的發(fā)展都有非?，F(xiàn)實(shí)與積極的意義。1.2 論文主要內(nèi)容針對(duì)設(shè)計(jì)題目的特點(diǎn)，對(duì)論文的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)將做如下安排：（1）初步方案的論證和選擇 搜集

12、題目的有關(guān)資料，并參照目前通用的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法擬定幾套設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析比較。最終選定了以單片機(jī)為核心控制器件，外加譯碼電路和驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)方案。（2）方案實(shí)現(xiàn)以設(shè)計(jì)方案為指導(dǎo)思想選擇合適的器件來(lái)實(shí)現(xiàn)這一思想，選擇器件時(shí)要從功能和電氣特性兩方面來(lái)選擇和論證。經(jīng)過(guò)對(duì)比選擇選定stc89c52單片機(jī)為核心控制器件，由74hc244為八同相三態(tài)緩沖器/線驅(qū)動(dòng)器，74hc138為譯碼電路器件，74hc595和4953為驅(qū)動(dòng)電路器件。論文列出了詳細(xì)的器件參數(shù)和在系統(tǒng)中的連接使用方法。 （3）軟件編寫 根據(jù)硬件特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求，軟件選用c語(yǔ)言編寫。程序按功能分為靜態(tài)顯示、動(dòng)態(tài)顯示、通信等幾個(gè)功能上相對(duì)獨(dú)立

13、的模塊。然后按照所劃分的模塊逐個(gè)編寫和調(diào)試，最后將獨(dú)立的模塊整合起來(lái)。（4）驗(yàn)證與測(cè)試 調(diào)試分為硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試幾步來(lái)進(jìn)行。在硬件調(diào)試中發(fā)現(xiàn)有單片機(jī)端口驅(qū)動(dòng)能力不足、驅(qū)動(dòng)電路工作不穩(wěn)定等問(wèn)題。在軟件調(diào)試中出現(xiàn)程序整合工作不協(xié)調(diào)等問(wèn)題。通過(guò)分析，查找找出了問(wèn)題原因并設(shè)法將其解決。（5）結(jié)論設(shè)計(jì)完成后對(duì)設(shè)計(jì)中所遇到的問(wèn)題、經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)、以及自己的想法進(jìn)行總結(jié)。第二章 方案論證與選擇2.1 系統(tǒng)硬件方案大多數(shù)的led顯示屏都在戶外，所以對(duì)硬件的質(zhì)量要求非常的高。為方便檢修和維護(hù)硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)常常采用模塊化的設(shè)計(jì)方法。硬件的設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，既要滿足模塊本身功能又要能夠和整個(gè)系統(tǒng)兼容。如

14、圖2-1所示,根據(jù)顯示系統(tǒng)的功能特點(diǎn)確定系統(tǒng)硬件由顯示屏部分，控制部分組成?？刂撇糠謭?zhí)行顯示指令并將顯示代碼處理后控制顯示部分的顯示內(nèi)容和顯示方式。16x64led點(diǎn)陣顯示屏單片機(jī)譯 碼 電 路驅(qū) 動(dòng) 電 路圖2-1 系統(tǒng)硬件組成框圖2.1.1 顯示屏主控制器控制部分是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，其功能為經(jīng)計(jì)算機(jī)將編好的程序下載到單片機(jī)中，再有單片機(jī)控制顯示部分顯示內(nèi)容。其常用的電子設(shè)計(jì)方法有單片機(jī)、及eda技術(shù)。幾種設(shè)計(jì)方法比較各有其特點(diǎn)：（1）單片機(jī)單片機(jī)是集成了cpu，rom，ram和i/ o口的微型計(jì)算機(jī)。它有很強(qiáng)的接口性能，非常適合于工業(yè)控制,因此又叫微控制器(mcu)。單片機(jī)品種齊全,型號(hào)

15、多樣 cpu 從8，16，32到64位，多采用risc 技術(shù)，片上i/o非常豐富，有的單片機(jī)集成有a/ d，“ 看門狗”，pwm，顯示驅(qū)動(dòng)，函數(shù)發(fā)生器，鍵盤控制等。它們的價(jià)格也高低不等，這樣極大地滿足了開(kāi)發(fā)者的選擇自由。除此之外單片機(jī)還具有低電壓和低功耗的特點(diǎn)。隨著超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，nmos工藝單片機(jī)被cmos代替，并開(kāi)始向hmos 過(guò)渡。供電電壓由5v 降到3v，2v甚至到1v，工作電流由ma降至a ，這在便攜式產(chǎn)品中大有用武之地。（2）edaeda(即electronic design automation) 即電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化，它是以計(jì)算機(jī)為工具，在eda 軟件平臺(tái)上，對(duì)用硬件描述語(yǔ)

16、言hdl 完成的設(shè)計(jì)文件自動(dòng)地邏輯編譯、邏輯化簡(jiǎn)、邏輯分割、邏輯綜合及優(yōu)化、邏輯布局布線、邏輯仿真，直至對(duì)于特定目標(biāo)芯片進(jìn)行適配編譯、邏輯影射和編程下載等。設(shè)計(jì)者只需用hdl 語(yǔ)言完成系統(tǒng)功能的描述，借助eda工具就可得到設(shè)計(jì)結(jié)果,將編譯后的代碼下載到目標(biāo)芯片就可在硬件上實(shí)現(xiàn)。由于fpga/cpld可以通過(guò)軟件編程對(duì)該硬件的結(jié)構(gòu)和工作方式進(jìn)行重構(gòu)，修改軟件程序就相當(dāng)于改變了硬件，軟件編寫可以采用自頂向下的設(shè)計(jì)方案，而且可以多個(gè)人分工并行工作這樣便縮短了開(kāi)發(fā)周期和上市時(shí)間，有利于在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中搶占先機(jī)。而且mcu是通過(guò)串行執(zhí)行指令來(lái)實(shí)現(xiàn)特定功能，不可避免低速，而fpga/cpld則可實(shí)現(xiàn)硬件

17、上的并行工作，在實(shí)時(shí)測(cè)控和高速應(yīng)用領(lǐng)域前景廣闊；另一方面，fpga/cplp器件在功能開(kāi)發(fā)上是軟件實(shí)現(xiàn)的，但物理機(jī)制卻和純硬件電路一樣，十分可靠。二種設(shè)計(jì)方式相比較各有優(yōu)點(diǎn)且都能夠?qū)崿F(xiàn)控制功能，但單片機(jī)的技術(shù)門檻較低開(kāi)發(fā)成本也較低非常適合初學(xué)者進(jìn)行學(xué)習(xí)和鍛煉使用?，F(xiàn)在市場(chǎng)上常用的單片機(jī)主要有mcs-51、avr、arm、pic等。其中應(yīng)用最廣泛的單片機(jī)首推intel的51系列，由于產(chǎn)品硬件結(jié)構(gòu)合理，指令系統(tǒng)規(guī)范，加之生產(chǎn)歷史“悠久”，有先入為主的優(yōu)勢(shì)常作為單片機(jī)學(xué)習(xí)的教材。且51系列的i/o腳的設(shè)置和使用非常簡(jiǎn)單，當(dāng)該腳作輸入腳使用時(shí)，只須將該腳設(shè)置為高電平（復(fù)位時(shí)，各i/o口均置高電平）。當(dāng)

18、該腳作輸出腳使用時(shí)，則為高電平或低電平均可。所以在控制部分方案的選擇中選定51系列單片機(jī)作為控制部分的核心器件。2.1.2 led點(diǎn)陣顯示屏顯示部分包括了一塊至少可以顯示一個(gè)漢字的顯示屏，以及驅(qū)動(dòng)該顯示屏的驅(qū)動(dòng)電路。由于單片機(jī)的i/o口有限要不能直接用i/o口來(lái)驅(qū)動(dòng)led顯示屏，所以需要對(duì)單片機(jī)i/o口進(jìn)行擴(kuò)展增加單片機(jī)并行輸出的能力。led顯示屏是由一個(gè)個(gè)的發(fā)光二極管點(diǎn)陣構(gòu)成的，要構(gòu)成大屏幕的led顯示屏就需要多個(gè)發(fā)光二極管。構(gòu)成led屏幕的方法有兩種，一是由單個(gè)的發(fā)光二極管逐點(diǎn)連接起來(lái)，如圖2-2所示；二是選用一些由單個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成的led點(diǎn)陣子模塊構(gòu)成大的led點(diǎn)陣模塊。目前市場(chǎng)上普遍

19、采用的點(diǎn)陣模塊有88、1616幾種；這兩種屏幕構(gòu)成方法各有有缺點(diǎn)，單個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成顯示屏優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)單個(gè)的發(fā)光二極管出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)只需更換一個(gè)二極管即可，檢修的成本較低，缺點(diǎn)在于連接線路復(fù)雜；而點(diǎn)陣模塊構(gòu)成的方法卻正好與之相反，模塊構(gòu)成省約了大量的連線，不過(guò)當(dāng)一個(gè)led出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)同在一個(gè)模塊的所有l(wèi)ed都必須被更換。這就加大了維修的成本。兩種方法相比較，決定采取模塊構(gòu)成的方法來(lái)制作一個(gè)led點(diǎn)陣顯示屏。為了避免模塊的缺點(diǎn)，選擇點(diǎn)陣數(shù)較小的模塊來(lái)減小出現(xiàn)這一問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)。所以構(gòu)建一個(gè)1664的led點(diǎn)陣屏選用16塊8x8陣模塊。圖 2-2 led點(diǎn)陣內(nèi)部圖一個(gè)1664的led顯示屏行有16和列有64個(gè)

20、引腳，不能單靠51單片機(jī)的端口驅(qū)動(dòng)所以必須要對(duì)單片機(jī)的端口個(gè)數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展。經(jīng)常采用的端口擴(kuò)展方法是用串并轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行譯碼。常用的串并轉(zhuǎn)換芯片有74hc138（3線-8線譯碼器）、74hc244（8位串并轉(zhuǎn)換器）、74hc595等。52單片機(jī)端口低電平時(shí)，吸入電流可達(dá)，具有一定的驅(qū)動(dòng)能力；而為高電平時(shí)，輸出電流僅數(shù)十甚至更?。娏鲗?shí)際上是由腳的上拉電流形成的），基本上沒(méi)有驅(qū)動(dòng)能力，所以單片機(jī)不能直接驅(qū)動(dòng)led顯示屏顯示。在單片機(jī)和顯示屏之間還需要增加以功能放大位目的的驅(qū)動(dòng)電路。2.1.3 硬件設(shè)計(jì)方案最終方案如圖2-3所示，以處理顯示內(nèi)容，用串行通信的方式將顯示內(nèi)容和控制指令傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)系統(tǒng)，單片

21、機(jī)根據(jù)計(jì)算機(jī)傳輸來(lái)的內(nèi)容和指令通過(guò)端口譯碼擴(kuò)展后驅(qū)動(dòng)16塊8 8ed點(diǎn)陣模塊構(gòu)成的16 64ed點(diǎn)陣顯示屏。題目將以此方案為指導(dǎo)思想展開(kāi)具體的硬件電路設(shè)計(jì)。16x64led點(diǎn)陣顯示屏單片機(jī)譯 碼 電 路驅(qū) 動(dòng) 電 路圖2-3 硬件設(shè)計(jì)方案2.2 系統(tǒng)軟件方案軟件的設(shè)計(jì)除了滿足設(shè)計(jì)功能外還必須要滿足易讀寫，方便下載和編譯。設(shè)計(jì)目標(biāo)和硬件總體結(jié)構(gòu)確定的情況下，軟件可以分為主程序，顯示子程序，各種特效顯示子程序，通信程序三個(gè)主要部分組成。具體結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。圖2-4 軟件功能結(jié)構(gòu)框圖軟件的編寫需要借助軟件編輯器和編譯軟件，編譯完成后還需要下載到單片機(jī)中執(zhí)行。編寫軟件之前得首先選擇一種合適的語(yǔ)言以

22、及配套的編輯器和編譯軟件。最后還要選擇一款與所選單片機(jī)的下載器或下載軟件來(lái)把編寫的程序下載到單片機(jī)中執(zhí)行。2.2.1 單片機(jī)編程語(yǔ)言現(xiàn)在主要運(yùn)用的單片機(jī)編程語(yǔ)言為匯編語(yǔ)言和c語(yǔ)言。兩種語(yǔ)言相比較各有優(yōu)點(diǎn)。匯編語(yǔ)言(assembly language)是面向機(jī)器的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，是一種功能很強(qiáng)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，也是利用計(jì)算機(jī)所有硬件特性并能直接控制硬件的語(yǔ)言。其具有執(zhí)行速度快，占內(nèi)存空間少等優(yōu)點(diǎn)，但在編寫復(fù)雜程序時(shí)具有明顯的局限性，匯編語(yǔ)言依賴于具體的機(jī)型，不能通用，也不能在不同機(jī)型之間移植。c語(yǔ)言是一種源于編寫unix操作系統(tǒng)的語(yǔ)言，它是一種結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言，可產(chǎn)生壓縮代碼。c語(yǔ)言結(jié)構(gòu)是以括號(hào) 而不是特

23、殊符號(hào)的語(yǔ)言。c可以進(jìn)行許多機(jī)器級(jí)函數(shù)控制而不用匯編語(yǔ)言。與匯編相比，有如下優(yōu)點(diǎn)：對(duì)單片機(jī)的指令系統(tǒng)不要求了解，僅要求對(duì)51的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)有初步了解；寄存器分配、不同存儲(chǔ)器的尋址及數(shù)據(jù)類型等細(xì)節(jié)可由編譯器管理；程序有規(guī)范的結(jié)構(gòu)，可分為不同的函數(shù)。這種方式可使程序結(jié)構(gòu)化；將可變的選擇與特殊操作組合在一起的能力，改善了程序的可讀性；編程及程序調(diào)試時(shí)間顯著縮短，從而提高效率；提供的庫(kù)包含許多標(biāo)準(zhǔn)子程序，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力；已編好程序可容易的植入新程序，因?yàn)樗哂蟹奖愕哪K化編程技術(shù)。c語(yǔ)言作為一種非常方便的語(yǔ)言而得到廣泛的支持，c語(yǔ)言程序本身并不依賴于機(jī)器硬件系統(tǒng)，基本上不做修改就可根據(jù)單片機(jī)的不

24、同較快地移植過(guò)來(lái)?；谝陨侠碛蓻Q定采用c語(yǔ)言為該顯示系統(tǒng)的編程語(yǔ)言。2.2.2 系統(tǒng)軟件編譯器介紹c語(yǔ)言編寫的程序并不能被單片機(jī)直接執(zhí)行還需要編譯為單片機(jī)可執(zhí)行的機(jī)器語(yǔ)言。因此在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，編譯器必不可少。支持mcs51用c語(yǔ)言編程的編譯器主要有兩種：franklin c51編譯器和keilc51編譯器。目前在單片機(jī)開(kāi)發(fā)中普遍都是使用keil c51來(lái)進(jìn)行編譯。因此軟件設(shè)計(jì)最終方案為采用c語(yǔ)言為程序語(yǔ)言，kelc為編譯工具按照控制、通信、顯示等幾個(gè)功能模塊來(lái)編寫程序。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 硬件整體設(shè)計(jì)概述及功能分析顯示系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)主要由單片機(jī)系統(tǒng)，譯碼電路，顯示驅(qū)動(dòng)電路和1664的點(diǎn)

25、陣屏四部分組成。具體工作流程為：計(jì)算機(jī)將編好的程序向經(jīng)下載軟件下載到單片機(jī)中，單片機(jī)接收后執(zhí)行控制指令處理顯示代碼將顯示內(nèi)容通過(guò)i/o口串行輸出并且控制譯碼電路完成串并轉(zhuǎn)換并行輸出，最后由顯示驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行電壓和電流的處理以達(dá)到led顯示屏的顯示電流、電壓要求，進(jìn)而使顯示屏顯示內(nèi)容。根據(jù)硬件的功能結(jié)構(gòu)圖選取合適器件，器件不但要求能實(shí)現(xiàn)所要求的功能還要能兼容至整個(gè)系統(tǒng)之中。通過(guò)查閱資料和對(duì)比最終的硬件原理圖如圖3-1所示。單片機(jī)譯 碼 電 路電 源列驅(qū)動(dòng)電路行驅(qū)動(dòng)電路16x64 led顯示屏圖3-1 硬件電路框圖該系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能和要求有以下幾點(diǎn)：（1）led顯示屏的面積必須滿足至少顯示一個(gè)漢字

26、的標(biāo)準(zhǔn)。并且顯示要清晰。（2）驅(qū)動(dòng)電路要能提供led顯示所需范圍內(nèi)的電壓和電流要求。（3）譯碼電路的高低電平的區(qū)分能力以及譯碼的輸入輸出頻率必須滿足單片機(jī)以及驅(qū)動(dòng)電路的要求。（4）單片機(jī)要能接收計(jì)算機(jī)所下載的程序，并進(jìn)行存儲(chǔ)，經(jīng)處理后控制led顯示屏的顯示，并且端口驅(qū)動(dòng)能力要足以驅(qū)動(dòng)譯碼電路。執(zhí)行頻率要能達(dá)到掃描顯示的最低要求。（5）單片機(jī)由isp下載線下載程序和供電，可不設(shè)立專用供電電源。（6）由串口完成單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的通信，通信速度和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃砸_(dá)到顯示要求。3.2 控制單元設(shè)計(jì)控制單元是整個(gè)顯示系統(tǒng)的核心，該系統(tǒng)中采用52系列單片機(jī)為核心器件，用來(lái)和計(jì)算機(jī)通信處理計(jì)算機(jī)發(fā)送的控制指

27、令和顯示內(nèi)容。并且直接輸出數(shù)據(jù)通過(guò)譯碼電路控制led顯示屏的顯示內(nèi)容和顯示狀態(tài)。在52系列單片機(jī)中選定一款合適的機(jī)型來(lái)作為控制單元的主控芯片。根據(jù)題目的要求該芯片必須要具有的就是方便的編程能力，因?yàn)樵谲浖O(shè)計(jì)時(shí)方便的程序下載對(duì)程序的驗(yàn)證和編寫非常有用。還有就是為了提高led顯示屏的掃描速度，單片機(jī)的執(zhí)行速度要盡可能的快。根據(jù)這兩點(diǎn)要求，選擇宏晶科技生產(chǎn)的stc89c52rc為控制單元的主控芯片。3.2.1 stc89c52簡(jiǎn)介stc89c52rc 單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)，12 時(shí)鐘/機(jī)器周期和 6 時(shí)鐘/機(jī)器周期可以

28、任意選擇，封裝圖和引腳示意圖見(jiàn)圖3-2，圖3-3。圖3-2 stc89c52rc封裝示意圖主要特性如下： 1. 增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)，6 時(shí)鐘/機(jī)器周期和 12 時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051. 2. 工作電壓：5.5v3.3v（5v 單片機(jī)）/3.8v2.0v（3v 單片機(jī)） 3. 工作頻率范圍：040mhz，相當(dāng)于普通 8051 的 080mhz，實(shí)際工作頻率可達(dá) 48mhz 4. 用戶應(yīng)用程序空間為8k 字節(jié) 5. 片上集成 512 字節(jié) ram 6. 通用 i/o 口 （32 個(gè)） 復(fù)位后為，p1/p2/p3/p0是準(zhǔn)雙向口/弱上拉， p0 口是漏極開(kāi)路

29、輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 i/o 口用時(shí)，需加上拉電阻 7. isp（在系統(tǒng)可編程）/iap（在應(yīng)用可編程）,無(wú)需專用編程器，無(wú)需專用仿真器，可通過(guò)串口（rxd/p3.0,txd/p3.1）直接下載用戶程 序,數(shù)秒即可完成一片 8. 具有 eeprom 功能 9. 具有看門狗功能 10. 共 3 個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器 t0、t1、t211. 外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷電路，power down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 12. 通用異步串行口（uart） ，還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) uart 13. 工作溫度范圍：-40+85（工業(yè)

30、級(jí)）/075（商業(yè)級(jí)） 14. stc89c52rc 單片機(jī)的工作模式掉電模式：典型功耗0.1a,可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原 程序 空閑模式：典型功耗 2ma 典型功耗 正常工作模式：典型功耗 4ma7ma 典型功耗 掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于水表、氣表等電池供電系統(tǒng)及便攜設(shè)備圖3-3 stc89c52rc引腳示意圖stc89c52rc 引腳功能說(shuō)明vcc（40 引腳）：電源電壓 vss（20 引腳）：接地p0 端口（p0.0p0.7，3932 引腳） ：p0口是一個(gè)漏極開(kāi)路的 8 位雙向 i/o 口。作為輸出端口，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)8個(gè)ttl 負(fù)載，對(duì)端口 p0 寫入 “1”

31、時(shí)，可 以作為高阻抗輸入。在訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， 在訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，p0 口也可以分時(shí)作為低 8位地址總線和8位數(shù)據(jù)總線。此時(shí)，p0 口無(wú)需接上拉電阻。在 flash rom 編在程時(shí)，p0端口接收指令字節(jié)端口指令；而在校驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié),驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。 p1 端口（p1.0p1.7，18 引腳） ：p1 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口。p1 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或者輸出電流方式）4 個(gè) ttl 輸入。對(duì)端口寫入 1 時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。p1 口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低

32、的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。 此外，p1.0 和 p1.1 還可以作為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部輸入（p1.0/t2） 和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（p1.1/t2ex） ，具體參見(jiàn)下表：表31 p1.0和p1.1引腳復(fù)用功能引腳號(hào)功能特性p1.0t2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出p1.1t2ex（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2捕獲/重裝觸發(fā)和方向控制）在對(duì) flash rom 編程和程序校驗(yàn)時(shí)，p1接收低8位地址。p2 端口（p2.0p2.7，2128 引腳） ：p2 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙 向 i/o 端口。p2 的輸出緩沖器可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4 個(gè) ttl 輸入。 對(duì)端口

33、寫入 1 時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時(shí)可用作輸入口。 p2 作為輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。 在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器和 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行“movx dptr”指令）時(shí)，p2 送出高 8 位地址。在訪問(wèn) 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如 執(zhí)行“movx r1”指令）時(shí)，p2 口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器（sfr）區(qū) 中的 p2 寄存器的內(nèi)容） ，在整個(gè)訪問(wèn)期間不會(huì)改變。 在對(duì) flash rom 編程和程序校驗(yàn)期間， p2也接收高位地址和一些控制信號(hào)。 p3 端口（p3.0p3.7，1017 引腳） ：p3 是一個(gè)

34、帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 端口。p3 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4 個(gè) ttl 輸入。對(duì)端口寫入 1 時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。p3 做輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸入一 個(gè)電流。 在對(duì) flash rom 編程或程序校驗(yàn)時(shí)，p3 還接收一些控制信號(hào)。 p3 口除作為一般 i/o 口外，還有其他一些復(fù)用功能。 rst（9 引腳）：復(fù)位輸入。當(dāng)輸入連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)為有效， 用來(lái)完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后，rst 引腳輸出 96 個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器 auxr（地址

35、8eh）上的 disrto 位可以使此功 能無(wú)效。disrto 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。 ale/ rog（30 引腳）地址鎖存控制信號(hào) ：(ale）是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。在 flash 編程時(shí)，此引腳（ rog）也用作編程輸入脈沖。 在一般情況下，ale 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來(lái)作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)在每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ale 脈沖將會(huì)跳過(guò)。 如果需要，通過(guò)將地址位 8eh 的 sfr 的第 0 位置“1” ，ale 操作將無(wú)效。這 一位置“1” ，ale 僅在執(zhí)行 movx 或 mov 指令時(shí)有效。否則，ale

36、將被微弱拉高。這個(gè) ale 使能標(biāo)志位（地址位 8eh 的 sfr 的第 0 位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無(wú)效。外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（ sen）是外部程序存儲(chǔ)器選 sen（29 引腳）通信號(hào)。當(dāng) at89c51rc 從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)， sen在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， sen將不被激活。 a/vpp （31 引腳） 訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào), 為使能從 0000h 到 ffffh 的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令， a必須接 gnd。注意加密方式 1 時(shí)， a將內(nèi)部鎖定位 reset。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， a應(yīng)該接 vcc。在 flash 編程期間

37、， a也接收12伏vpp 電壓。 xtal1（19 引腳）：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 xtal2（18 引腳）：振蕩器反相放大器的輸入端。3.2.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制電路設(shè)計(jì)中采用的是單片機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)必須要是工作在一個(gè)最小系統(tǒng)（指單片機(jī)的可以的最小配置系統(tǒng)）。stc89c52r的最小系統(tǒng)包括了外界時(shí)鐘電路和復(fù)位電路，選定一定數(shù)量的i/o口作為控制口控制外部的各種器件和數(shù)據(jù)的輸出。根據(jù)功能選擇一定的單片機(jī)端口添加外圍的器件，具體電路如圖3-2所示。在該系統(tǒng)中，p1各口主要用作led顯示數(shù)據(jù)的控制輸出。p1.0，p1.1，p1.2分別接74hc138的三個(gè)數(shù)據(jù)輸入端，p1.3

38、接74hc138的使能端，分別輪流控制兩個(gè)74hc138輸出，p1.5接74hc595的串行數(shù)據(jù)輸入端，p1.6接74hc595的鎖存口，控制數(shù)據(jù)的輸出，p1.7接74hc595是74hc595的時(shí)鐘輸入端。 端口30，ea/vpp：地址鎖存允許信號(hào)輸出端。在擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí)，用于鎖存低8位地址，當(dāng)單片機(jī)上電正常工作時(shí)，ale端周期性地以時(shí)鐘振蕩頻率的16的固定頻率向外輸出正脈沖。要想訪問(wèn)外部程序，ea端必須保持低電平（接地）。因?yàn)闆](méi)有擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器，所以將ea置為高電平。圖3-4 控制部分電路圖由于p3口是特殊功能口，在該系統(tǒng)中基本是采用其第二功能。其第二功能和實(shí)際運(yùn)用如表3-2所示表3

39、-2 stc89c52r的p3口第二功能的應(yīng)用端口第二功能信號(hào)名稱p3.0rxd串行輸入口p3.1txd串行輸出口p3.2外部中斷0外部中斷0輸入口p3.3外部中斷1外部中斷1輸入口p3.4定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0輸入口p3.5定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1輸入口p3.6寫選通輸出口p3.7入選通輸出口stc89c52單片機(jī)的p0在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組端口線分時(shí)作為低8位地址總線和8位數(shù)據(jù)總線，p2口在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，其作為高8位地址總線。所以p0和p2口留為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展用，以備內(nèi)部存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器不夠用時(shí)使用

40、。3.3 譯碼電路設(shè)計(jì)譯碼電路的功能是為了解決單片機(jī)i/o端口不足。行譯碼所用器件為串并轉(zhuǎn)換器74hc138。具體電路如圖3-3所示74hc138的作用：八位二進(jìn)制譯碼器74hc138的作用是用來(lái)選擇顯示行，一個(gè)74hc138可以選擇8行中的一行，所以單元板/模塊上有2塊74hc138，這樣就可以在16行中選擇1行顯示圖3-3 74hc138d的引腳示意圖第8腳gnd，電源地。第15腳vcc，電源正極第13腳a、b、c，二進(jìn)制輸入腳。第46腳片選信號(hào)控制，只有在4、5腳為“0”6腳為“1”時(shí)，才會(huì)被選通，輸出受a、b、c信號(hào)控制。其它任何組合方式將不被選通，且y0y7輸出全為“1”。通過(guò)控制選

41、通腳來(lái)級(jí)聯(lián)，使之?dāng)U展到十六位。例：0e2a=0，0e2b=0，0e1=1，a=1，b=0，c=0，則y0為“0”y1y7為“1”，詳情見(jiàn)真值表。表33 74hc138的真值表inputoutputenableselectcbay0y0y2y3y4y5y6y7lxxxxxhhhhhhhhhxhxxxhhhhhhhhhllllllhhhhhhhhllllhhlhhhhhhhlllhlhhlhhhhhhlllhhhhhlhhhhhllhllhhhhhhhhhllhlhhhhhhlhhhllhhhhhhhhlhhllhhhhhhhhhhl3.4 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)3.4.1 八同相三態(tài)緩沖器/線驅(qū)動(dòng)器74h

42、c24474hc244芯片的功能：如果輸入的數(shù)據(jù)可以保持比較長(zhǎng)的時(shí)間(比如鍵盤)，簡(jiǎn)單輸入接口擴(kuò)展通常使用的典型芯片為74hc244，由該芯片可構(gòu)成三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器。74hc244芯片的引腳排列如圖1所示。由于stc系列一般用并口進(jìn)行編程，理論上可以直接用單片機(jī)的幾根i/o口接并口線，但如果電路板沒(méi)有做好，可能會(huì)連帶把計(jì)算機(jī)并口燒壞，所以要加個(gè)74hc244芯片隔離一下。74hc244芯片的引腳排列如下圖圖3-4 74hc244的引腳示意圖74hc244芯片使用說(shuō)明74hc244芯片內(nèi)部共有兩個(gè)四位三態(tài)緩沖器，使用時(shí)可分別以和作為它們的選通工作信號(hào)。當(dāng)和都為低電平時(shí)，輸出端y和輸入端a狀態(tài)相同；

43、當(dāng)和都為高電平時(shí)，輸出呈高阻態(tài)。3.4.2 反相器74hc0474hc04：六反相器，一個(gè)起到高低電平的轉(zhuǎn)換作用，還有一個(gè)就是增加信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力，信號(hào)一般都從mcu從發(fā)出，直接驅(qū)動(dòng)其他器件的能力不夠，中間加一個(gè)邏輯電路來(lái)增加驅(qū)動(dòng)能力。74hc04是一個(gè)普通的非門，而74hc14是斯密特觸發(fā)器，是具有滯后特性的數(shù)字傳輸門。該器件既可以像普通“與非”門那樣工作，也可以接成斯密特觸發(fā)器來(lái)使用。3.4.3 行驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)發(fā)光二極管，led(light emitting diodes)，即是在在某些半導(dǎo)體材料的pn結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉(zhuǎn)

44、換為光能。pn結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱led。 行驅(qū)動(dòng)采用4953。4953的作用：行驅(qū)動(dòng)管，功率管每一顯示行需要的電流是比較大的，要使用行驅(qū)動(dòng)管，每片4953可以驅(qū)動(dòng)2個(gè)顯示行圖35 4953的引腳分布圖其內(nèi)部是兩個(gè)cmos管，1、3腳vcc，2、4腳控制腳，2腳控制7、8腳的輸出，4腳控制5、6腳的輸出，只有當(dāng)2、4腳為“0”時(shí)，7、8、5、6才會(huì)輸出，否則輸出為高阻狀態(tài)。3.4.4 列驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)74hc595的作用：led驅(qū)動(dòng)芯片，8位移位鎖存器，用于驅(qū)動(dòng)顯示列，每片74hc595可以驅(qū)動(dòng)8列，多片74hc59

45、5串接在一起，串行列數(shù)據(jù)信號(hào)ri（data）、鎖存信號(hào)stb、串行時(shí)鐘信號(hào)clk都在這個(gè)芯片上，其引腳分布如下圖圖36 74hc595的引腳示意圖第8腳gnd，電源地。第16腳vcc，電源正極第14腳data，串行數(shù)據(jù)輸入口，顯示數(shù)據(jù)由此進(jìn)入，必須有時(shí)鐘信號(hào)的配合才能移入。第13腳en，使能口，當(dāng)該引腳上為“1”時(shí)qaqh口全部為“1”，為“0”時(shí)qaqh的輸出由輸入的數(shù)據(jù)控制。第12腳stb，鎖存口，當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)在傳入寄存器后，只有供給一個(gè)鎖存信號(hào)才能將移入的數(shù)據(jù)送qaqh口輸出。第11腳clk，時(shí)鐘口，每一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)將移入一位數(shù)據(jù)到寄存器。第10腳sclr，復(fù)位口，只要有復(fù)位信號(hào)，寄存器內(nèi)

46、移入的數(shù)據(jù)將清空，顯示屏不用該腳，一般接vcc。第9腳dout，串行數(shù)據(jù)輸出端，將數(shù)據(jù)傳到下一個(gè)。第15、17腳，并行輸出口也就是驅(qū)動(dòng)輸出口，驅(qū)動(dòng)led3.6 電源設(shè)計(jì)在系統(tǒng)中74hc595、74hc138、stc89c52都需要5v的供電電壓，在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中可以使用電腦usb供電。在實(shí)際的大屏幕led顯示屏設(shè)計(jì)中，用電腦usb供電明顯不切實(shí)際。此時(shí)需要對(duì)民用的220v進(jìn)行降壓整流為5v直流電壓為顯示系統(tǒng)供電。電路圖如圖3-9所示。圖3-9 電源原理圖 如圖所示，用220v轉(zhuǎn)12v的變壓器進(jìn)行降壓后再通過(guò)一個(gè)橋式整流電路將交流電整流為直流電。最后通過(guò)5v三端穩(wěn)壓模塊lm7805得出穩(wěn)定的5v

47、輸出。第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 主程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件采用c語(yǔ)言編寫，按照模塊化的設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)。首先分析程序所要實(shí)現(xiàn)的功能，程序要實(shí)現(xiàn)靜態(tài)顯示，動(dòng)態(tài)顯示功能。其功能結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。通信程序接收計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)，交給主程序處理再通過(guò)控制程序選擇不同的顯示程序進(jìn)行顯示。 主程序的工作流程如圖4-1所示：開(kāi) 始調(diào)用相應(yīng)顯示程序讀取顯示控制命令選擇顯示方式從顯示數(shù)組讀取數(shù)據(jù)到顯示寄存器系統(tǒng)初始化圖4-1 主程序流程圖程序開(kāi)始時(shí)首先必須對(duì)單片機(jī)進(jìn)行初始化，其中初始化的內(nèi)容包括：各i/o口功能的設(shè)定等。按照設(shè)定的方式和內(nèi)容顯示出所需要的內(nèi)容。4.2 子程序的設(shè)計(jì)4.2.1 led顯示屏的顯示方式led點(diǎn)陣屏顯示方式主要由靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示兩種。對(duì)靜態(tài)顯示來(lái)說(shuō)，每一個(gè)發(fā)光二極管都需要一套驅(qū)動(dòng)電路，一幀畫面輸入以后便可一勞永逸地顯示，除非我們改變了顯示內(nèi)容，需要重新輸出新的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)這種方式系