畢業(yè)設(shè)計(jì)-----led點(diǎn)陣顯示屏

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　現(xiàn)代社會中各種信息時刻的出現(xiàn)在人們的生活視線中，想讓大家更好的，方便的獲得這樣的信息，LED顯示屏發(fā)揮了很大的作用，包括在商場門口、公交站臺、會議室、商店、售票大廳、銀行等場所，各種信息都可以通過led顯示屏顯示，讓客戶、路人、顧客更多的獲取他們想要的信息。本文介紹了LED點(diǎn)陣漢字顯示屏的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程。文中從顯示原理和顯示屏驅(qū)

2、動電路設(shè)計(jì)，到軟件的全部過程都分別做了分析和闡述，并附加了明確的程序流程說明。    該系統(tǒng)以單片機(jī)為主來控制整個系統(tǒng)的運(yùn)行，采用動態(tài)掃描方式驅(qū)動顯示屏主要包括三大部分：底層硬件的設(shè)計(jì)、硬件驅(qū)動設(shè)計(jì)、顯示程序設(shè)計(jì)等。顯示屏的驅(qū)動電路設(shè)計(jì)是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵，它的質(zhì)量優(yōu)劣直接關(guān)系到顯示的效果和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如何獲得最優(yōu)良的顯示效果，如何降低硬件借口復(fù)雜度提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，如何降低硬件成本等一系列問題成為

3、設(shè)計(jì)顯示屏系統(tǒng)的重點(diǎn)。    關(guān)鍵字：LED點(diǎn)陣顯示屏，驅(qū)動電路，接口，觸發(fā) </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　All kinds of information in the modern society appear in people's life, want you

4、to get better, convenient such information, the LED matrix display screen has played a large role in the bazaar, including public platform, conference room, hall, Banks stores, ticketing, etc all kinds of information can

5、 be displayed through the LED,make more customers, clients, stranger for the information they want. The paper introduces the characters of LED matrix display screen design and implementation. This s</p><p>　

6、　This system mainly use MCU to control the operation of the system, the dynamic scanning mode driver display mainly includes three parts:the basic hardware designs,hardware bottom drive design, display program design. Th

7、e display circuit design is the key of the whole system, its quality directly related to that effect and the stability of the system. How to get the most excellent display effect, how to reduce the complexity system hard

8、ware excuses, how to reduce the cost of stability ,these prob</p><p>　　Key words: LED matrix, driving circuit, interface, trigger</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要

9、1</b></p><p>　　Abstract2</p><p><b>　　1 緒論5</b></p><p>　　1.1 選題的目的和意義6</p><p>　　1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀及研究7</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)任務(wù)9</b>

10、;</p><p>　　2.1 基本功能9</p><p>　　2.2 方案選取9</p><p>　　3 硬件設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.1 硬件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.2 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.2.1 AT89S52單片機(jī)

11、13</p><p>　　3.2.2 復(fù)位電路設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.2.3 時鐘電路設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.2.4 ISP連接線接口設(shè)計(jì)18</p><p>　　3.3 驅(qū)動電路設(shè)計(jì)20</p><p>　　3.3.1 行驅(qū)動電路設(shè)計(jì)20</p><p&g

12、t;　　3.3.2 列驅(qū)動電路設(shè)計(jì)22</p><p>　　3.4 16*16點(diǎn)陣屏23</p><p>　　3.4.1 點(diǎn)陣工作原理23</p><p>　　3.4.2 點(diǎn)陣屏分類24</p><p>　　4 軟件設(shè)計(jì)26</p><p>　　4.1 主程序設(shè)計(jì)思想及流程圖26</p&g

13、t;<p>　　4.2 顯示驅(qū)動程序設(shè)計(jì)27</p><p>　　5 制作與調(diào)試29</p><p>　　5.1 器件的選擇與采購30</p><p>　　5.2 單片機(jī)的測試30</p><p>　　5.3 硬件及軟件的調(diào)試31</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)35&

14、lt;/b></p><p><b>　　致謝36</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　單片機(jī)自20世紀(jì)70年代問世以來，以極其高的性能價格比受到人們的重視和關(guān)注，所以應(yīng)用很廣，發(fā)展很快。單片機(jī)的特點(diǎn)是體積小、集成度高、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)，對環(huán)境要求不高，價格低廉，可靠性高

15、，靈活性好，開發(fā)較為容易。正因?yàn)閱纹瑱C(jī)有如此多的優(yōu)點(diǎn)，因此其應(yīng)用領(lǐng)域之廣，幾乎到了無孔不入的地步。在我國，單片機(jī)已被廣泛地應(yīng)用在工業(yè)自動化控制、自動檢測、智能儀表、智能化家用電器、航空航天系統(tǒng)和和國防軍事、尖端武器等各個方面。我們可以開發(fā)利用單片機(jī)系統(tǒng)以獲得很高的經(jīng)濟(jì)效益。更重要的意義是單片機(jī)的應(yīng)用改變了控制系統(tǒng)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和方法。以前采用硬件電路實(shí)現(xiàn)的大部分控制功能，正在用單片機(jī)通過軟件方法來實(shí)現(xiàn)。這種以軟件結(jié)合硬件或取代硬件并能提

16、高系統(tǒng)性能的控制技術(shù)稱為微控制技術(shù)。例如，本文所要論述的通過單片機(jī)來控制LED點(diǎn)陣顯示。 LED是發(fā)光二極管英文Light Emitting Diode 的簡稱，是六十年代末發(fā)展起來的一種半導(dǎo)體顯示器件，七十年代隨著半導(dǎo)體材料合成技術(shù)、單晶制造技術(shù)和P-N結(jié)形成技術(shù)的研究進(jìn)展，發(fā)光二極管在發(fā)光顏色、亮度等性能得以提高并迅速進(jìn)入批量化和實(shí)用化。進(jìn)入八十年代后，LE</p><p>　　LED顯示屏顯示畫面色

17、彩鮮艷，立體感強(qiáng)，靜如油畫，動如電影，廣泛應(yīng)用于金融、稅務(wù)、工商、郵電、體育、廣告、廠礦企業(yè)、交通運(yùn)輸、教育系統(tǒng)、車站、碼頭、機(jī)場、商 場、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場、建筑市場、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場所。 2.5m寬茶色和透明磨砂樹脂板已由無錫正成企業(yè)安裝調(diào)試成功。大大改善了LED的整體效果，有效時間達(dá)20年之久。</p><p>　　LED顯示屏分為圖文顯示屏和視頻顯示屏，均由LED矩陣塊組成。圖文顯

18、示屏可與計(jì)算機(jī)同步顯示漢字、英文文本和圖形；視頻顯示屏采用微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，圖文、圖像并茂，以實(shí)時、同步、清晰的信息傳播方式播放各種信息，還可顯示二維、三維動畫、錄像、電視、VCD節(jié)目以及現(xiàn)場實(shí)況。</p><p>　　LED電子顯示屏是利用發(fā)光二極管點(diǎn)陣模塊或像素單元組成的平面式顯示屏幕。它是集微電子技術(shù)、光電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)于一體的顯示系統(tǒng)，是目前國際上極為先進(jìn)的顯示媒體。由于它具有發(fā)光效率

19、高、使用壽命長、組態(tài)靈活、色彩豐富、工作性能穩(wěn)定以及對室內(nèi)室外環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而日漸成為顯示媒體中的佼佼者。在我國改革開放之后，特別是進(jìn)入90年代國民經(jīng)濟(jì)高速增長，對公眾場合發(fā)布信息的需求日益強(qiáng)烈，LED顯示屏的出現(xiàn)正好適應(yīng)了這一市場形勢，因而在LED顯示屏的設(shè)計(jì)制造技術(shù)與應(yīng)用水平上都得到了迅速的提高，生產(chǎn)也得到了迅速的發(fā)展，并逐步形成產(chǎn)業(yè)，成為光電子行業(yè)的新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。LED顯示屏經(jīng)歷了從單色、雙色圖文顯示屏，到圖像顯示屏的發(fā)展過

20、程。 漢字顯示方式是先根據(jù)所需要的漢字提取漢字點(diǎn)陣（如16*16點(diǎn)陣），將點(diǎn)陣文件存入ROM，形成新的漢字編碼。而在使用時則需要先根據(jù)新的漢字編碼組成語言，再由MCU根據(jù)新編碼提取相應(yīng)的點(diǎn)陣進(jìn)行漢字顯示。具體顯示技術(shù)和原理將會在正文中得到詳細(xì)論述。</p><p>　　1.1 選題的目的和意義</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式顯示屏幕

21、。由于它具有發(fā)光率高、使用壽命長、組態(tài)靈活、色彩豐富以及對室內(nèi)外環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，自20世紀(jì)80年代后期開始，隨著LED制造技術(shù)的不斷完善，在國外得到了廣泛的應(yīng)用。在我國改革開放之后，特別是進(jìn)入90年代國民經(jīng)濟(jì)高速增長，對公眾場合發(fā)布信息的需求日益強(qiáng)烈，LED顯示屏的出現(xiàn)正好適應(yīng)了這一市場形勢，因而在LED顯示屏的設(shè)計(jì)制造技術(shù)與應(yīng)用水平上都得到了迅速的提高。</p><p>　　隨著信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，LED

22、顯示屏作為信息傳播的一種重要手段成為現(xiàn)代信息化社會的一個閃亮標(biāo)志。近年LED顯示屏已廣泛應(yīng)用于室內(nèi)、外需要進(jìn)行服務(wù)內(nèi)容和服務(wù)宗旨宣傳的公眾場所如銀行、營業(yè)部、車站、機(jī)場、港口、體育場館等信息的發(fā)布，政府機(jī)關(guān)政策、政令，各類市場行情信息的發(fā)部和宣傳等。目前，對于那些需要顯示的信息量不是很大，分辨率不是很高，又需要制造成本相對比較低的場合，使用大、小屏幕LED點(diǎn)陣顯示器是比較經(jīng)濟(jì)適用的，它可以用單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)顯示字符、數(shù)字、漢字和簡單圖形，

23、可以根據(jù)需要使用不同字號、字型。</p><p>　　特別是在現(xiàn)代社會中各種信息時刻的出現(xiàn)在人們的生活視線中，想讓大家更好的，方便的獲得這樣的信息，LED顯示屏發(fā)揮了很大的作用，包括在商場門口、公交站臺、會議室、商店、售票大廳、銀行等場所，各種信息都可以通過LED顯示屏顯示，讓客戶、路人、顧客更多的獲取他們想要的信息，這相對于傳統(tǒng)的靜態(tài)廣告牌的來說無疑是一次質(zhì)的跨越，它必將在人們的生活工作中發(fā)揮越來越重要的作用。

24、</p><p>　　1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀及研究</p><p>　　LED顯示屏的發(fā)展可分為以下幾個階段：</p><p>　　第一階段為1990年到1995年，主要是單色和16級雙色圖文屏。用于顯示文字和簡單圖片，主要用在車站、金融證券、銀行、郵局等公共 場所，作為公共信息顯示工具。 </p><p>　　第二階段是1995年到1999年

25、，出現(xiàn)了64級、256級灰度的雙基色視頻屏。視頻控制技術(shù)、圖像處理技術(shù)、光纖通信技術(shù)等的應(yīng)用將LED顯示屏提升到了一個新的臺階。LED顯示屏 控制專用大規(guī)模集成電路芯片也在此時由國內(nèi)企業(yè)開發(fā)出來并得以應(yīng)用。 </p><p>　　第三階段從1999年開始，紅、純綠、純藍(lán)LED管大量涌入中國，同時國內(nèi)企業(yè)進(jìn)行了深入的研發(fā)工作，使用紅、綠、藍(lán)三原色LED生產(chǎn)的全彩色顯示屏被廣泛應(yīng)用，大量進(jìn)入體育 場館、會展中心、廣場

26、等公共場所，從而將國內(nèi)的大屏幕帶入全彩時代。</p><p>　　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、液晶顯示屏無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　LED之所以受到廣泛重視而得到迅速發(fā)展，是與它本身所具有的優(yōu)點(diǎn)分不開的。這些優(yōu)點(diǎn)概括起來是：亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長、耐沖擊和性能穩(wěn)定。LED的發(fā)展前景

27、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。</p><p>　　LED電子顯示屏是由幾萬-幾十萬個半導(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的開發(fā)已經(jīng)達(dá)到了實(shí)用階段。</p><p>　　LED顯示屏（LED panel）：LED就是li

28、ght emitting diode ，發(fā)光二極管的英文縮寫，簡稱LED。它是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。</p><p>　　目前，我國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)已初步形成了珠三角、長三角、閩三角、北方地區(qū)四大布局相對合理的集中區(qū)域，并建設(shè)了七個產(chǎn)業(yè)化基地。中國的LED應(yīng)用市場十分光明，但就目前形勢來說，LED室內(nèi)照明還沒有顯示出想國外的

29、那種狂熱程度，國外對節(jié)能減排的提倡更加促使了LED的發(fā)展與應(yīng)用，隨著LED原材料市場的迅猛發(fā)展，表面貼裝器件從2001年面世，主要用在室內(nèi)全彩屏，并且以其亮度高、色彩鮮艷、溫度低的特性，可隨意調(diào)整的點(diǎn)間距，被不同價位需求者所 接受，國內(nèi)市場面向的主要是室外廣告、室內(nèi)電子牌等，而室內(nèi)照明應(yīng)用就顯得相對來說比較欠缺。</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p>&l

30、t;p><b>　　2.1 基本功能</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是以AT89S52單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)一個16*16點(diǎn)陣LED電子顯示屏，可用于顯示數(shù)字、漢字、字符或圖形。</p><p><b>　　硬件設(shè)計(jì)任務(wù)：</b></p><p>　?。?）原理圖設(shè)計(jì)：包括電源模塊、單片機(jī)模塊、ISP在線編程接口、

31、LED點(diǎn)陣顯示模塊、行列譯碼驅(qū)動模塊。</p><p>　?。?）實(shí)物制作與調(diào)試：包括元器件采購、單片機(jī)測試、電路焊接、通電調(diào)試、功能檢測等。</p><p><b>　　軟件設(shè)計(jì)任務(wù)：</b></p><p>　?。?）源程序設(shè)計(jì)：用C語言編寫源程序。</p><p>　　（2）程序編譯與下載：用編譯器對源程序進(jìn)行調(diào)試

32、及編譯，通過ISP接口將形成的二進(jìn)制目標(biāo)文件下載到單片機(jī)上。</p><p>　?。?）功能調(diào)試：用實(shí)物板運(yùn)行程序，檢查其功能是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。如沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，應(yīng)修改源程序，重新編譯、下載、調(diào)試，最后達(dá)到設(shè)計(jì)要求。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求：</b></p><p><b>　　2.2 方案選取</b>&

33、lt;/p><p>　　方案一：無擴(kuò)展口的的LED點(diǎn)陣屏</p><p>　　整個點(diǎn)陣顯示屏由4塊8x8的LED點(diǎn)陣拼合而成，所有的行線分別接所在行每個點(diǎn)陣的陽極。所有的列線分別接所在列每個點(diǎn)陣的陰極。單片機(jī)P2口和P3口的輸出用于掃描16行。P0口和P1口的輸出送顯示數(shù)據(jù)到16列，由于單片機(jī)可以提供較大的灌入電流。故采用這種接法。但顯示數(shù)據(jù)時必須取反后才能輸出，這種動態(tài)顯示方式使顯示屏每一時

34、刻只顯示一行．即要完成一楨畫面的顯示。16行須逐行顯示一次，也就是將16行依次掃描一次，只要掃描速度足夠快，由于人眼的惰性就會使人感覺顯示的是一幅完整的畫面。例如，掃描到第三行時，該行的行線置高電平，其它15條的行線置低電平，這樣當(dāng)從列線送出數(shù)據(jù)后， 只有第三行的16個LED才能顯示數(shù)據(jù) 。還可以外接行掃描驅(qū)動管，為每行的16個LED在顯示不同內(nèi)容時提供足夠大的動態(tài)電流，但要注意加限流電阻，以防止過大的電流灌入單片機(jī)而損壞器件。<

35、/p><p>　　方案二：部分端口擴(kuò)展的LED點(diǎn)陣屏，其連接如下圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 用74138進(jìn)行列擴(kuò)展的連接圖</p><p>　　該方案只對列進(jìn)行了擴(kuò)展，行控制需要用到P0、P2兩個端口，雖然總的來說也能較好的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，但如果想實(shí)現(xiàn)后續(xù)功能的擴(kuò)展，將會是比較麻煩的事。不易于單片機(jī)系統(tǒng)的功能擴(kuò)展。</p><p>

36、;　　方案三：行列全擴(kuò)展的LED點(diǎn)陣屏</p><p>　　從理論上說，不論顯示圖形還是文字，只要控制與組成這些圖形或文字的各個點(diǎn)所在位置相對應(yīng)的LED器件發(fā)光，就可以得到我們想要的顯示結(jié)果，這種同時控制各個發(fā)光點(diǎn)亮滅的方法稱為靜態(tài)驅(qū)動顯示方式。16*16的點(diǎn)陣共有256個發(fā)光二極管，顯然單片機(jī)沒有這么多端口，如果我們采用鎖存器來擴(kuò)展端口，按8位的鎖存器來計(jì)算，16*16的點(diǎn)陣需要32個鎖存器。這個數(shù)字很龐大，因

37、為我們僅僅是16*16的點(diǎn)陣，在實(shí)際應(yīng)用中的顯示屏往往要大得多，這樣在鎖存器上花的成本將是一個很龐大的數(shù)字。</p><p>　　因此在實(shí)際應(yīng)用中的顯示屏都不采用這種設(shè)計(jì)，而采用另一種稱為動態(tài)掃描的顯示方法。動態(tài)掃描的意思簡單地說就是逐行輪流點(diǎn)亮，這樣掃描驅(qū)動電路就可以實(shí)現(xiàn)多行(比如16行)的同名列共用一套列驅(qū)動器。具體就16*16的點(diǎn)陣來說，把所有同一行的發(fā)光管的陽極連在一起，把所有同一列的發(fā)光管的陰極連在一起

38、，先送出對應(yīng)第1行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第l行使其點(diǎn)亮一定的時間，然后熄滅；再送出第2行的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第2行使其點(diǎn)亮相同的時間，然后熄滅；第16行之后，又重新燃亮第1行，反復(fù)輪回。當(dāng)這樣輪回的速度足夠快(每秒24次以上)，由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，就能看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形了。</p><p>　　采用掃描方式進(jìn)行顯示時，每行有一個行驅(qū)動器，各行的同名列共用一個列驅(qū)動器。顯示數(shù)據(jù)通常存儲在單片機(jī)的

39、存儲器中，按8位一個字節(jié)的形式順序排放。顯示時要把一行中各列的數(shù)據(jù)都傳送到相應(yīng)的列驅(qū)動器上去，這就存在一個顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。從控制電路到列驅(qū)動器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并行方式或串行方式。顯然，采用并行方式時，從控制電路到列驅(qū)動器的線路數(shù)量大，相應(yīng)的硬件數(shù)目多。當(dāng)列數(shù)很多時，并行傳輸?shù)姆桨甘遣豢扇〉摹?lt;/p><p>　　采用串行傳輸?shù)姆椒?，控制電路可以只用一根信號線，將列數(shù)據(jù)一位一位傳往列驅(qū)動器，在硬件方面無疑是十

40、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)動器，只有當(dāng)一行的各列數(shù)據(jù)都已傳輸?shù)轿恢?，這一行的各列才能并行地進(jìn)行顯示。這樣，對于一行的顯示過程就可以分解成列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備(傳輸)和列數(shù)據(jù)顯示兩個部分。對于串行傳輸方式來說，列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時間可能相當(dāng)長。在行掃描周期確定的情況下，留給行顯示的時間就太少了，以致影響到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)顯示的時間矛盾問題，可

41、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，傳送下一行的列數(shù)據(jù)。為了達(dá)到重疊處理的目的，列數(shù)據(jù)的顯示就需要具有鎖存功能。對于列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備來說，它應(yīng)能實(shí)現(xiàn)串人并出的移位功能；對于列數(shù)據(jù)顯示來說，應(yīng)具有并行鎖存的功能。這樣，本行已準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)打入并行鎖存器進(jìn)行顯示時，串并移位寄存器就可以準(zhǔn)備下一行的列數(shù)據(jù)，而不會影響本行的顯示。</p><p><b>　　3 硬件設(shè)計(jì)</b></p

42、><p>　　上一章中已經(jīng)論證過不同的設(shè)計(jì)方案，針對本設(shè)計(jì)而言，第三種設(shè)計(jì)方案顯然是比較合理的，因此本章就對第三種方案進(jìn)行硬件的設(shè)計(jì)，本章設(shè)計(jì)包括單片機(jī)設(shè)計(jì)、顯示驅(qū)動電路設(shè)計(jì)、ISP下載線接口設(shè)計(jì)等。</p><p>　　3.1 硬件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用AT89S52單片機(jī)為核心控制器件，用四塊8*8點(diǎn)陣相連組成16*16點(diǎn)陣屏，作為顯示部分

43、。用74HC595作為行驅(qū)動控制，控制點(diǎn)陣屏的行控制信號，有十六根數(shù)據(jù)線接在點(diǎn)陣屏的十六個行控制信號端上，用74LS154作為列驅(qū)動控制，控制點(diǎn)陣屏的列控制信號，同樣有十六根數(shù)據(jù)線接在點(diǎn)陣屏的十六個列控制信號端。系統(tǒng)方框圖如圖3.1所示。</p><p>　　圖 3.1 系統(tǒng)方框圖</p><p>　　3.2 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1 A

44、T89S52單片機(jī)</p><p>　　AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel公司高密度非 易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于</p><p>　　常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng) 可編程Flash，使得AT8

45、9S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗</p><p>　　定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位 定時器/計(jì)數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允

46、許RAM、定時器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。8 位微控制器 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash AT89S52。外部引腳如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2 AT89S52引腳圖</p><p>　　P0 口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個T

47、TL邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。</p><p>　　當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時，需要外部上拉電阻。P1 口：P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個</p><p>

48、;　　TTL 邏輯電平。對P1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。</p><p>　　此外，P1.0和P1.2分別作定時器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。在flash編程和校驗(yàn)時，P1口接收低8位地址字節(jié)。引腳號第二功能P1.0 T2（定時器/計(jì)數(shù)器

49、T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時鐘輸出P1.1 T2EX（定時器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）P1.5 MOSI（在系統(tǒng)編程用）P1.6 MISO（在系統(tǒng)編程用）P1.7 SCK（在系統(tǒng)編程用）P2 口：P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出

50、電流（IIL）。</p><p>　　P3 口：P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p3 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個</p><p>　　TTL 邏輯電平。對P3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。</p><p>　　P3口亦作為AT89S52特殊

51、功能（第二功能）使用，端口引腳第二功能：P3.0 RXD(串行輸入口)；P3.1 TXD(串行輸出口)；P3.2 INTO(外中斷0)； P3.3 INT1(外中斷1)；P3.4 TO(定時/計(jì)數(shù)器0) ；P3.5 T1(定時/計(jì)數(shù)器1)； P3.6 WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)；P3.7 RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)此外，P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號。</p>&l

52、t;p>　　RST——復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。</p><p>　　ALE/PROG——當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。</p>

53、<p>　　對FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。</p><p>　　PSEN——程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89C52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。</p><p>　　EA/VPP——外部訪問允許，欲

54、使CPU僅訪問外部程序存儲器，EA端必須保持低電平（接地）。</p><p>　　如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。</p><p>　　3.2.2 復(fù)位電路設(shè)計(jì)</p><p>　　為確保單片機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般單片機(jī)正常工作所需要的供電電壓為+5V，由于單片機(jī)電

55、路是時序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時鐘信號，因此在電源上電時，只有當(dāng)VCC在特定的工作電壓范圍內(nèi)以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時，復(fù)位信號才被撤除，單片機(jī)開始正常工作。</p><p>　　目前為止，單片機(jī)復(fù)位電路主要有四種類型：（1）微分型復(fù)位電路；（2）積分型復(fù)位電路；（3）比較器型復(fù)位電路；（4）看門狗型復(fù)位電路。</p><p>　　復(fù)位電路工作原理如圖3.3所示，VCC上電時，C充電，在10

56、k電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位；幾個毫秒后，C充滿，10k電阻上電流降為零，電壓也為零，使得單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。工作期間，按下S、C放電。</p><p>　　S松手，C又充電，在10k電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位。幾個毫秒后，單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。</p><p>　　圖3.3 復(fù)位電路</p><p>　　3.2.3 時鐘電路設(shè)計(jì)</p>&

57、lt;p>　　內(nèi)部時鐘，是用芯片內(nèi)部振蕩電路，精度不高，溫飄也較大，不需要外部振蕩器件。</p><p>　　外部時鐘，分RC振蕩和石英晶振，RC精度不高，成本低，石英晶振，精度高，穩(wěn)定性好，根據(jù)使用場合選擇，適合的時鐘方式 </p><p>　　AT89S52內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是反相放大器的輸入端和輸出端，由這個放大器與作為反

58、饋元件的片外晶體或搪瓷諧振器一起構(gòu)成了一個自激振蕩器，這種方式形成的時鐘信號稱為內(nèi)部時鐘方式。利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTAL1和XTAL2兩端跨接晶體（或陶瓷）振蕩器和兩個電容就構(gòu)成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。晶體振蕩頻率可在1.2MHz～12MHz之間選擇。電容值無嚴(yán)格要求，但其取值對振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度稍有影響，C1、C2可在20pF～100pF之間取值。一般當(dāng)外接晶體時，電容選為30pF。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時鐘

59、電路，電路圖如圖3.4所示。</p><p>　　圖3.4 時鐘電路</p><p>　　3.2.4 ISP連接線接口設(shè)計(jì)</p><p>　　一種無需將存儲芯片（如EPROM）從嵌入式設(shè)備上取出就能對其進(jìn)行編程的過程，縮略為ISP。在系統(tǒng)編程需要在目標(biāo)板上有額外的電路完成編程任務(wù)。其優(yōu)點(diǎn)是，即使器件焊接在電路板上，仍可對其（重新）進(jìn)行編程。在系統(tǒng)可編程是Fla

60、sh存儲器的固有特性（通常無需額外的電路），F(xiàn)lash幾乎都采用這種方式編程。</p><p>　　ISP部分是業(yè)界首創(chuàng)的具備傳統(tǒng)編程器的可靠性與下載線的方便性于一身的前衛(wèi)產(chǎn)品。將下載頭的相關(guān)引腳引入目標(biāo)板， 即可方便快速的對目標(biāo)板在系統(tǒng)編程。</p><p>　　ISP的實(shí)現(xiàn)相對要簡單一些，一般通用做法是內(nèi)部的存儲器可以由上位機(jī)的軟件通過串口來進(jìn)行改寫。對于單片機(jī)來講可以通過SPI（串行

61、外圍設(shè)備接口）或其它的串行接口接收上位機(jī)傳來的數(shù)據(jù)并寫入存儲器中。所以即使我們將芯片焊接在電路板上，只要留出和上位機(jī)接口的這個串口，就可以實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)部存儲器的改寫，而無須再取下芯片。</p><p>　　AT89S52單片機(jī)支持在線編程，方便了程序的快速、精確寫入，本設(shè)計(jì)所需要的工具為AVR_fighter，AVR單片機(jī)所支持的ISP下載線接口完全符合AT89S52單片機(jī)。AVR_fighter燒寫程序如圖3.5

62、所示。</p><p>　　圖 3.5 AVR_fighter</p><p>　　安裝USBasp驅(qū)動如圖3.6所示。</p><p>　　圖 3.6 USBasp驅(qū)動安裝</p><p>　　驅(qū)動安裝成功后就可以打開AVR_fighter燒寫主程序，然后ISP下載線一端接計(jì)算機(jī)的USB，另一端接制作電路板的ISP接口上，ISP接口可以

63、用五列雙排插針來做，電路連接圖如圖3.7所示：1針接89S52的P1.5，2針接，3針懸空作備用擴(kuò)展口，4、6、8、10針接地，5、7、9分別接89S52的RESET、P1.7、P1.6端口。</p><p>　　圖3.7 ISP接口連接電路</p><p>　　ISP下載線如圖3.8所示。</p><p>　　圖3.8 ISP下載線</p>&l

64、t;p>　　3.3 驅(qū)動電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.1 行驅(qū)動電路設(shè)計(jì) </p><p>　　本系統(tǒng)采用兩塊74HC595級聯(lián)作為點(diǎn)陣屏的行控制信號，控制點(diǎn)陣屏的16行。74HC595是具有8位移位寄存器和一個存儲器，三態(tài)輸出功能。移位寄存器和存儲器是分別的時鐘。數(shù)據(jù)在SCHcp的上升沿輸入，在STcp的上升沿進(jìn)入的存儲寄存器中去。如果兩個時鐘連在一起，則移位寄存器總是

65、比存儲寄存器早一個脈沖。移位寄存器有一個串行移位輸入（Ds），和一個串行輸出（）,和一個異步的低電平復(fù)位，存儲寄存器有一個并行8位的，具備三態(tài)的總線輸出，當(dāng)使能OE時（為低電平），存儲寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線。這里用到2塊74HC595，采用級聯(lián)的工作方式可以組成16位移位寄存器，輸出的16個數(shù)據(jù)端口來控制點(diǎn)陣屏的16行。74HC595引腳圖如圖3.8所示</p><p>　　圖3.8 74HC595</p

66、><p>　　74HC595各個引腳的功能：-是并行數(shù)據(jù)輸出口，即儲寄存器的數(shù)據(jù)輸出口。SI：串行數(shù)據(jù)輸入端。ST_CP：存儲寄存器的時鐘脈沖輸入口。SH_CP：移位寄存器的時鐘脈沖輸入口。：輸出使能端。：芯片復(fù)位端。-：八位并行輸出端，采用級聯(lián)方式可以輸出16位控制信號。:級聯(lián)輸出端。我將它接下一個595的DS端。</p><p>　　74595的控制端說明： (10腳): 低點(diǎn)平時將移位寄

67、存器的數(shù)據(jù)清零，通常將它接。SH_CP (11腳)：上升沿時數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)移位。ST_CP(12腳)：上升沿時移位寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)存儲寄存器，下降沿時存儲寄存器數(shù)據(jù)不變。當(dāng)移位結(jié)束后，在ST_CP端產(chǎn)生一個正脈沖，更新顯示數(shù)據(jù)。(13腳): 高電平時禁止輸出（高阻態(tài)）。</p><p>　　74595的主要優(yōu)點(diǎn)是具有數(shù)據(jù)存儲寄存器，在移位的過程中，輸出端的數(shù)據(jù)可以保持不變。這在串行速度慢的場合很有用處，LE

68、D顯示器件沒有閃爍感。</p><p>　　圖3.9 74HC595級聯(lián)</p><p>　　3.3.2 列驅(qū)動電路設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用74LS154作為點(diǎn)陣屏列控制信號，因?yàn)?54可以輸出16位的控制信號，所以只要掃描頻率可以，點(diǎn)陣屏就可以看成是穩(wěn)定平滑過渡，沒有閃爍的感覺，給人以正常的視覺效果。74LS154引腳圖3.10如圖所示。</

69、p><p>　　圖3.10 74LS154</p><p>　　74LS154可以將4 個二進(jìn)制編碼輸入譯成16 個彼獨(dú)立的輸出之一，還可以將數(shù)據(jù)從一個輸入線分配到16 個輸出的任意一個而實(shí)現(xiàn)解調(diào)功能。圖3.11和3.12是74LS154內(nèi)部邏輯連接圖和管腳功能示意圖。</p><p>　　圖3.11 內(nèi)部邏輯連接 圖3.12 管腳功能<

70、;/p><p>　　74LS154是此集成電路的TTL版本，其功耗更小，功能一樣。譯碼器在單片機(jī)系統(tǒng)中一般起擴(kuò)展I/O的作用，當(dāng)外設(shè)比較多，單片機(jī)的引腳不夠用的時候，就可以由74LS154把4個單片機(jī)I/O口擴(kuò)展為16個。增強(qiáng)了單片機(jī)控制外設(shè)的能力。這種單片 4 線—16 線譯碼器非常適合用于高性能存儲器的譯碼器。當(dāng)兩個選通輸入E1 和E2 為低時, 它可將4 個二進(jìn)制編碼的輸入譯成16 個互相獨(dú)立的輸出之一。實(shí)現(xiàn)解

71、調(diào)功能的辦法是：用4 個輸入線(A、B、C、D)寫出輸出線的地址，使得在一個選通輸入為低時數(shù)據(jù)通過另一個選通輸入。當(dāng)任何一個選通輸入是高時，所有輸出都為高。</p><p>　　3.4 16*16點(diǎn)陣屏</p><p>　　3.4.1 點(diǎn)陣工作原理</p><p>　　圖3.13為8*8點(diǎn)陣LED等效電路，只要其對應(yīng)的X、Y軸順向偏壓，即可使LED發(fā)亮。例如如果

72、想使左上角LED點(diǎn)亮，則Y0=1，X0=0即可。應(yīng)用時限流電阻可以放在X軸或Y軸。</p><p>　　一般我們使用點(diǎn)陣顯示漢字是用的16*16的點(diǎn)陣宋體字庫，所謂16*16，是每一個漢字在縱、橫各16點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)顯示的。也就是說得用四個8*8點(diǎn)陣組合成一個16*16的點(diǎn)陣。</p><p>　　圖3.13 點(diǎn)陣原理圖</p><p>　　3.4.2 點(diǎn)陣屏分類&

73、lt;/p><p>　　（1）按顏色基色分：</p><p>　　單基色顯示屏:單一顏色（紅色或綠色）。 　　雙基色顯示屏：紅和綠雙基色，256級灰度、可以顯示65536種顏色。 　　全彩色顯示屏：紅、綠、藍(lán)三基色，256級灰度的全彩色顯示屏可以顯 示一千六百多萬種色。 （2）按顯示器件分：　　LED數(shù)碼顯示屏：顯示器件為7段碼數(shù)碼管，適于制作時鐘屏、利率屏等，顯示數(shù)字的電子顯示屏。

74、　　LED點(diǎn)陣圖文顯示屏：顯示器件是由許多均勻排列的發(fā)光二極管組成的點(diǎn)陣顯示模塊，適于播放文字、圖像信息。 　　LED視頻顯示屏：顯示器件是由許多發(fā)光二極管組成，可以顯示視頻、動畫等各種視頻文件。(3)按使用場合分類 　　室內(nèi)顯示屏：發(fā)光點(diǎn)較小，一般Φ3mm--Φ8mm，顯示面積一般幾至十幾平方米。 　　室外顯示屏：面積一般幾十平方米至幾百平方米，亮度高，可在陽光下工作，具有防風(fēng)、防雨、防水功能。(4)按發(fā)光點(diǎn)直徑及間距分類

75、 　　室內(nèi)屏（按直徑分）：Φ3mm、Φ3.75mm、Φ5mm、 　　室外屏（按間距分）：PH10、PH12、PH14、PH16、PH20、PH25、PH31.25、PH37.5...... (5)顯示方式有靜態(tài)、橫向滾動、垂</p><p>　　圖3.14 點(diǎn)陣外部連接示意圖</p><p>　　16*16點(diǎn)陣屏管腳連接示意圖如圖3.15所示。</p><p&g

76、t;　　圖3.15 點(diǎn)陣管腳連接示意圖</p><p><b>　　4 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　如果說硬件是一個人的身體軀干，那么，軟件就是一個人的靈魂、思想。只有合理并且完美的程序才能使指導(dǎo)一個人成功地去完成一項(xiàng)任務(wù)。對于單片機(jī)來說更是如此，基礎(chǔ)的硬件電路焊接好后，就需要從軟件設(shè)計(jì)來下手，想要實(shí)現(xiàn)硬件電路的正常工作，往往需要對軟件進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，設(shè)

77、計(jì)的思想、設(shè)計(jì)的目標(biāo)、設(shè)計(jì)方案、代碼的編寫、軟件的測試等對軟件設(shè)計(jì)的成功有著非同一般的指導(dǎo)意義。</p><p>　　4.1 主程序設(shè)計(jì)思想及流程圖</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，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，可以把顯示屏的軟件系統(tǒng)分為兩層；第一層是底層的顯示驅(qū)動程序，第二層是上層的系統(tǒng)應(yīng)用程序。顯示驅(qū)動程序負(fù)責(zé)向屏

78、體送顯示數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)產(chǎn)生行掃描信號和其他控制信號，配合完成LED顯示屏的掃描顯示工作。顯示驅(qū)動器程序由定時器T0中斷程序?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>　　本設(shè)計(jì)從單片機(jī)上電開始，先進(jìn)行初始化操作，單片機(jī)執(zhí)行顯示程序后，點(diǎn)陣屏可以輸出顯示結(jié)果，此過程單片機(jī)要對74HC595的觸發(fā)端進(jìn)行調(diào)整，為下一次重新執(zhí)行做好準(zhǔn)備工作；數(shù)據(jù)在SCHcp的上升沿把

79、單片機(jī)端口輸出的8位串行數(shù)據(jù)輸入移位寄存器中，在STcp的上升沿到來后再把數(shù)據(jù)輸送到到存儲寄存器中去。若顯示程序成功執(zhí)行一</p><p>　　個周期，則重新跳回到初始化狀態(tài)進(jìn)行下一周期的顯示，若沒有顯示完全，則一直在顯示程序內(nèi)執(zhí)行，直到本次顯示完全實(shí)現(xiàn)。流程圖如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 主程序流程圖</p><p>　　4.2 顯示驅(qū)動程序設(shè)

80、計(jì)</p><p>　　顯示驅(qū)動程序是顯示部分的核心，想要實(shí)現(xiàn)點(diǎn)陣屏的完全顯示，顯示程序起到了至關(guān)重要的作用，而顯示部分的核心部件又是74HC595，用本芯片實(shí)現(xiàn)從單片機(jī)傳輸過來的八位串行數(shù)據(jù)的并行輸出，兩片595級聯(lián)所組成的級聯(lián)形式可以輸出十六位并行數(shù)據(jù)，從而對點(diǎn)陣屏實(shí)現(xiàn)行控制，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)軟件能使系統(tǒng)在目測條件下LED顯示屏各點(diǎn)亮度均勻、充足，可顯示圖形和文字，顯示圖形和文字應(yīng)穩(wěn)定、清晰無串?dāng)_。圖形或文字顯

81、示有靜止、移入移出等顯示方式。</p><p>　　系統(tǒng)主程序開始以后，首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，包括設(shè)置串口、定時器、中斷和端口；然后以“卷簾入”效果顯示圖形，停留約1s；接著向左滾動顯示“河南理工大學(xué)電信06王耀磊”這幾個漢字及一個圖形，然后以“卷簾入”效果隱去圖形。由于單片機(jī)沒有停機(jī)指令，所以可以設(shè)置系統(tǒng)程序不斷的循環(huán)執(zhí)行上述顯示效果。圖4.2是顯示程序設(shè)計(jì)流程圖。</p><p>　

82、　圖4.2 顯示程序流程圖</p><p>　　單元顯示屏可以接收來自控制器（主控制電路板）或上一級顯示單元模塊傳輸下來的數(shù)據(jù)信息和命令信息，并可將這些數(shù)據(jù)信息和命令信息不經(jīng)任何變化地再傳送到下一級顯示模塊單元中，因此顯示板可擴(kuò)展至更多的顯示單元，用于顯示更多的顯示內(nèi)容。</p><p><b>　　5 制作與調(diào)試</b></p><p>

83、;　　在本設(shè)計(jì)中，元器件的選擇、整機(jī)的安裝及調(diào)試都起到了很重要的作用。特別是元器件的選擇，這影響到硬件電路的可靠工作。再者，硬件電路的焊接及其各個元器件在整體的布局，直接影響到硬件電路的測試及檢修。因此，合理的布局及細(xì)心的工作是必不可少的。</p><p>　　一個單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包含兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴(kuò)展，即單片機(jī)內(nèi)部的功能單元，如ROM、RAM、I/O、定時器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)

84、的要求時，必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展，選擇適當(dāng)?shù)男酒?，設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路。二是系統(tǒng)的配置，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器、打印機(jī)、A/D、D/A轉(zhuǎn)換器等，要設(shè)計(jì)合適的接口電路。 </p><p>　　系統(tǒng)的擴(kuò)展和配置應(yīng)遵循以下原則： </p><p>　　(1)盡可能選擇典型電路，并符合單片機(jī)常規(guī)用法。為硬件系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化打下良好的基礎(chǔ)。 </p><p>

85、;　　(2)系統(tǒng)擴(kuò)展與外圍設(shè)備的配置水平應(yīng)充分滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能要求，并留有適當(dāng)余地，以便進(jìn)行二次開發(fā)。 </p><p>　　(3)硬件結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合應(yīng)用軟件方案一并考慮。硬件結(jié)構(gòu)與軟件方案會產(chǎn)生相互影響，考慮的原則是：軟件能實(shí)現(xiàn)的功能盡可能由軟件實(shí)殃，以簡化硬件結(jié)構(gòu)。但必須注意，由軟件實(shí)現(xiàn)的硬件功能，一般響應(yīng)時間比硬件實(shí)現(xiàn)長，且占用CPU時間。 </p><p>　　(4)系統(tǒng)中的相關(guān)器件

86、要盡可能做到性能匹配。如選用CMOS芯片單片機(jī)構(gòu)成低功耗系統(tǒng)時，系統(tǒng)中所有芯片都應(yīng)盡可能選擇低功耗產(chǎn)品。 </p><p>　　(5)單片機(jī)外圍電路較多時，必須考慮其驅(qū)動能力。驅(qū)動能力不足時，系統(tǒng)工作不可靠，可通過增設(shè)線驅(qū)動器增強(qiáng)驅(qū)動能力或減少芯片功耗來降低總線負(fù)載。</p><p>　　5.1 器件的選擇與采購</p><p>　　在元件的選擇上首先我偏重于選

87、擇比較知名公司生產(chǎn)的電子元件產(chǎn)品，它不僅在質(zhì)量上有保證，而且平時的學(xué)習(xí)過程中也都大部分學(xué)過，對此產(chǎn)品有比較多的了解，避免了不同型號產(chǎn)品使用功能不相同而帶來的麻煩。其次我看元器件的性價比如何，有些產(chǎn)品雖然價格稍微低，但是卻用著不方便，這隊(duì)做畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)來說無疑是潑了一盆冷水，如在單片機(jī)型號選擇上，我沒有選用80C51而選擇了89S52，這是因?yàn)?0C51不支持在線編程，遠(yuǎn)沒有89S52編程方便，89S52只要外接ISP現(xiàn)在線再配同相應(yīng)的

88、燒寫軟件就可以在任何一臺計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)程序的燒寫，方便之處無可否認(rèn)。</p><p><b>　　表5-1 器件清單</b></p><p>　　5.2 單片機(jī)的測試</p><p>　　讓其中的一個I/O口變化的輸出高低電來,用一個LED來觀察就。簡單的用for,while等延時就行,注意時間要合適,不然,太快了看不出,太慢了會以為沒工作,當(dāng)

89、然可以把其它特定的IO口設(shè)成高或低來驗(yàn)證。</p><p>　　本機(jī)測試使用的測試端口是P0.0、P0.1</p><p><b>　　測試部分程序?yàn)椋?</b></p><p>　　P0^0=0X00;</p><p>　　P0^1=0X00;</p><p>　　Delay(1000);<

90、;/p><p>　　P0^0=0X01;</p><p>　　Delay(1000);</p><p>　　本測試主要是驗(yàn)證單片機(jī)P0口輸出是否正常，把萬能表調(diào)到DV10v檔上，把萬能表的黑表針接P0.1，紅表針接P0.0，如果單片機(jī)能正常工作，那么可以看到萬能表的指針每隔一秒鐘就會往返一次，即開始工作時，指針指向5v，一秒鐘后指針歸位之零，然后再停留一秒鐘回到5v，如

91、此往返，重復(fù)執(zhí)行。</p><p>　　經(jīng)測試89S52單片機(jī)沒有任何異常。</p><p>　　5.3 硬件及軟件的調(diào)試</p><p>　　在對硬件電路進(jìn)行焊接前比須要對其進(jìn)行軟件仿真，因此我在proteus仿真軟件中對電路進(jìn)行仿真。具體仿真結(jié)果如圖5.1所示</p><p>　　圖5.1 仿真結(jié)果</p><p&

92、gt;　　用keil3.0對源程序進(jìn)行編譯，用取模軟件進(jìn)行漢字的取模。部分漢字字模為：</p><p>　　0x04,0x40,0xFE,0x3F,0x08,0x10,0x08,0x00,0x48,0x80,0xE8,0x67,0x48,0x24,0x48,0x0C,</p><p>　　0x48,0x14,0x48,0x24,0xC8,0xE7,0x48,0x24,0x08,0x20,0

93、x08,0x20,0x28,0x20,0x10,0x20，//河</p><p>　　0x00,0x01,0x04,0x01,0xFE,0xFF,0x00,0x01,0x04,0x01,0xFE,0x7F,0x24,0x48,0x44,0x44,</p><p>　　0xF4,0x5F,0x04,0x41,0x04,0x41,0xF4,0x5F,0x04,0x41,0x04,0x41,0x

94、14,0x41,0x08,0x40，//南</p><p>　　0x08,0x00,0xFC,0x13,0x48,0xFA,0x48,0x22,0xF8,0x23,0x48,0x22,0x48,0xFA,0xF8,0x23,</p><p>　　0x40,0x20,0x50,0x20,0xF8,0x23,0x40,0x3C,0x40,0xE0,0x44,0x40,0xFE,0x0F,0x0

95、0,0x00，//理</p><p>　　0x00,0x00,0x08,0x00,0xFC,0x7F,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,</p><p>　　0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x04,0x01,0xFE,0xFF,0x00,0x00,0x00,0x00，//工&

96、lt;/p><p>　　我的設(shè)計(jì)硬件電路做好后一直不能正常顯示，后經(jīng)過不斷的查找問題，原來問題出在了最小系統(tǒng)上，最小系統(tǒng)中有三出明顯的錯誤，第一個是89S52的EA端沒接高電平，因?yàn)閱纹瑱C(jī)工作時要訪問內(nèi)部存儲器EA端必須接高電平才有效，當(dāng)我懸空的時候呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，所以，單片機(jī)處于停工狀態(tài)。第二個是單片機(jī)的19引腳也就是外接晶振的一個引腳和20引腳在焊接時沒注意到焊接到了一起，致使時鐘電路沒能正常工作。第三，復(fù)位電路中

97、RST端外接的電容正極，和電源正極連接到一起，致使單片機(jī)開機(jī)就處于復(fù)位狀態(tài)。經(jīng)過仔細(xì)的排查和測試，終于把這些致命的低級錯誤給排查了，硬件電路才正常工作。最小系統(tǒng)和外圍電路的焊接雖然管腳比較多，但我還是成功的完成了這項(xiàng)繁瑣的工作，焊接好的硬件電路如圖5.2所示。</p><p>　　圖5.2 硬件電路</p><p>　　在4塊8*8點(diǎn)陣屏級聯(lián)的焊接中，由于每塊點(diǎn)陣屏有24個引腳，經(jīng)過測試

98、得出只有16個是有用的，第一次焊接的時候由于管腳太多工作粗心造成了兩塊點(diǎn)陣屏的行列引腳共32個焊接錯誤，后經(jīng)軟件測試發(fā)現(xiàn)，點(diǎn)陣屏不能按仿真進(jìn)行，出現(xiàn)了實(shí)物測試中的錯誤，仔細(xì)檢測后發(fā)現(xiàn)這個問題，重新焊接才使得4塊8*8點(diǎn)陣屏連接正確，點(diǎn)陣屏的硬件焊接如圖5.3和5.4所示。</p><p>　　圖5.3 點(diǎn)陣正面 圖5.4 點(diǎn)陣背面</p><p>　　

99、點(diǎn)陣屏背面的線路連接我采用了8根一排的排線設(shè)計(jì)，使用排線可以做到整體布局一致，并且焊接出來后便于后續(xù)硬件電路的檢測與線路錯誤排查。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]余發(fā)山，王福忠.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)[M].中國礦業(yè)大學(xué)出版社， 2008.6</p><p>　　[2]零點(diǎn)工作室. 精通Protel200

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103、的知識使我受益匪淺。*老師在日常的學(xué)習(xí)生活中給予我中肯的建議和指導(dǎo)，在我畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中乃至今后的人生道路中都始終是一種激勵。</p><p>　　感謝***院長。他編寫的《單片機(jī)及接口電路》通俗易懂，在設(shè)計(jì)過程中，對我起了很好的指導(dǎo)作用。</p><p>　　感謝我們專業(yè)的同學(xué)，特別是我們宿舍的成員，在你們身上我學(xué)到了不少新知識和新方法，你們在我學(xué)習(xí)和工作中提出的中肯的意見和建議使我能夠更