2282 1616點(diǎn)陣LED電子顯示屏,點(diǎn)陣,led,電子顯示屏 分 類 號(hào) 密 級(jí) 寧寧波大紅鷹學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 )16×16 點(diǎn)陣 LED 電子顯示屏所 在 學(xué) 院專 業(yè)班 級(jí)姓 名學(xué) 號(hào)指 導(dǎo) 老 師年 月 日誠 信 承 諾我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫的畢業(yè)論文《16×16 點(diǎn)陣 LED 電子顯示屏》均系本人獨(dú)立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料，均作了注釋，若有不實(shí)，后果由本人承擔(dān)。承諾人（簽名）： 年 月 日摘 要LED 點(diǎn)陣顯示屏作為一種新興的顯示器件,是由多個(gè)獨(dú)立的 LED 發(fā)光二極管封裝而成. LED 點(diǎn)陣顯示屏可以顯示數(shù)字或符號(hào), 通常用來顯示時(shí)間、速度、系統(tǒng)狀態(tài)等。本設(shè)計(jì)是一 16×16 點(diǎn)陣 LED 電子顯示屏的設(shè)計(jì)。整機(jī)以美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的40 腳單片機(jī) AT89C51 為核心，介紹了以它為控制系統(tǒng)的 LED 點(diǎn)陣電子顯示屏的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和開發(fā)過程。通過該芯片控制一個(gè)行驅(qū)動(dòng)器 74HC154 和兩個(gè)列驅(qū)動(dòng)器 74HC595 來驅(qū)動(dòng)顯示屏顯示。該電子顯示屏可以顯示各種文字或單色圖像，全屏能顯示 1 個(gè)漢字，采用4 塊 8 x 8 點(diǎn)陣 LED 顯示模塊來組成 16×16 點(diǎn)陣顯示模式。顯示采用動(dòng)態(tài)顯示，使得圖形或文字能夠?qū)崿F(xiàn)靜止、移入移出等多種顯示方式。文中詳細(xì)介紹了 LED 點(diǎn)陣顯示的硬件設(shè)計(jì)思路、硬件電路各個(gè)部分的功能及原理、相應(yīng)軟件的程序設(shè)計(jì)，以及使用說明等。單片機(jī)控制系統(tǒng)程序采用單片機(jī)匯編語言進(jìn)行編輯，通過編程控制各顯示點(diǎn)對(duì)應(yīng)LED 陽極和陰極端的電平，就可以有效的控制各顯示點(diǎn)的亮滅。所顯示字符的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)可以自行編寫（即直接點(diǎn)陣畫圖） ，也可從標(biāo)準(zhǔn)字庫中提取。LED 顯示以其組構(gòu)方式靈活、顯示穩(wěn)定、功耗低、壽命長、技術(shù)成熟、成本低廉等特點(diǎn)在車站、證券所、運(yùn)動(dòng)場館、交通干道及各種室內(nèi)/外顯示場合的信息發(fā)布，公益宣傳，環(huán)境參數(shù)實(shí)時(shí)，重大活動(dòng)倒計(jì)時(shí)等等得到廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：AT89C51,單片機(jī),LED,點(diǎn)陣顯示,動(dòng)態(tài)顯示IAbstractAs a popular display device component, LED dot-matrix display board consists of several independent LED (Light Emitting Diode). The LED dot-matrix display board can display the number or sign, and it is usually used to show time, speed, the state of system etc. The whole equipment is with the 40-pin AT89C51 MCU (Micro Controller Unit) produced by the American ATMEL company at the core, introduced take it as the control system LED lattice electron display monitor dynamic design and the development process. Controls good driver 74HC154 and two row driver 74HC595 through this chip actuates the display monitor demonstration. The electronic screen can show all kinds of written or monochrome images, one full screen display Chinese characters, four pieces of 8 x 8 dot-matrix LED display modules to form the 16x16 dot matrix display mode. Show dynamic show that makes static graphic or text can be achieved, shifted out of various formats. This paper describes the hardware design of the LED dot matrix display, and the principle function of the various parts of the circuit, the corresponding software program design and the use of some such. SCM process control system used for editing MCU assembly language, Programming control points indicated by the corresponding LED anode and overcast extreme level. We can effectively control the defense showed bright spots. The lattice data shows characters can prepare themselves (that is, direct lattice Painting), which can also be extracted from the standard font. LED display with fabric means flexibility, stability, low power consumption, long life, mature technology, low-cost features at the station, securities, sports venues, transportation corridors and various indoor / dissemination of information on foreign shows occasions, good publicity, real-time environmental parameters, etc. countdown major activities are widely used.Key words:AT89C51 ,Micro Controller Unit, LED ,Lattice Display, Dynamic Display目 錄摘 要 ....................................................................IAbstract .................................................................II目 錄 ..................................................................III第一章 緒論 ...............................................................51.1 問題的提出 .........................................................51.2 課題背景 ...........................................................51.3 LED 的定義和特點(diǎn) ...................................................91.4 LED 簡介 ..........................................................10第二章 課題任務(wù) ..........................................................12第三章 硬件設(shè)計(jì) ..........................................................133.1 設(shè)計(jì)框圖及介紹 ....................................................133.2 穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì) ....................................................143.2.1 穩(wěn)壓電源原理 ....................................................143.2.2 穩(wěn)壓電源技術(shù)指標(biāo) ................................................163.3 單片機(jī)系統(tǒng)及外圍電路 ..............................................163.3.1 單片機(jī)的選擇 ....................................................163.3.2 AT89C51 芯片簡介 ...........................................173.3.3 單片機(jī)系統(tǒng)外圍電路 .........................................203.4 列驅(qū)動(dòng)電路 ........................................................213.4.1 74HC595 芯片簡介 ................................................213.4.2 列驅(qū)動(dòng)電路的構(gòu)成 .................................................243.5 行驅(qū)動(dòng)電路 ........................................................253.5.1 74HC154 芯片簡介 ................................................253.5.2 行驅(qū)動(dòng)電路原理 .................................................263.6 點(diǎn)陣 LED 電子顯示屏電路 ............................................273.6.1 LED 點(diǎn)陣介紹 ...................................................28III3.6.2 LED 顯示方式 ....................................................293.6.3 點(diǎn)陣的移動(dòng) .....................................................333.6.4 點(diǎn)陣顏色的轉(zhuǎn)換 .................................................383.6.5 LED 陣列驅(qū)動(dòng)電路 ...............................................38總 結(jié) ....................................................................52附錄 .....................................................................55第一章 緒論1.1 問題的提出近年來，單片機(jī)已經(jīng)成為科技領(lǐng)域的有力工具，人類社會(huì)生活的得力助手。它的廣泛應(yīng)用，不僅僅體現(xiàn)在工業(yè)控制、機(jī)電應(yīng)用、智能儀表、實(shí)時(shí)控制、航空航天、尖端武器等行業(yè)和領(lǐng)域的智能化、高精度化，而且在人類日常生活中也隨處可見它的身影。單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路，向 MCU 階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了 SoC 化趨勢。隨著微電子技術(shù)、IC 設(shè)計(jì)、EDA 工具的發(fā)展，基于 SoC 的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)有較大的發(fā)展。因此，對(duì)單片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。目前，單片機(jī)正朝著高性能和多種方向發(fā)展，其趨勢將進(jìn)一步向著 CMOS 化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展，其功能也將越來越豐富，速度也越來越快，甚至有些方面并不遜于 ARM 或 DSP。隨著 LED 顯示屏在廣告?zhèn)髅筋I(lǐng)域逐漸嶄露頭角，其控制系統(tǒng)也如雨后春筍，層出不窮。由于它的控制系統(tǒng)均是基于嵌入式微處理器開發(fā)，所以單片機(jī)在其中也占有一席之地。但是，由于 LED 顯示屏控制較復(fù)雜，特別是對(duì)于顯示特殊效果，如循環(huán)移動(dòng)、覆蓋霓虹燈效果，要求處理器運(yùn)算速度快、執(zhí)行效率高，所以很多控制卡生產(chǎn)廠家采用高端嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣做雖然能在一定程度上提高數(shù)據(jù)處理速度，但是并不能完全滿足所有顯示效果要求，而且開發(fā)和產(chǎn)品成本也會(huì)隨之成倍增加，甚至由于其設(shè)計(jì)不當(dāng)可能在顯示時(shí)出現(xiàn)抖動(dòng)、閃爍、重影等現(xiàn)象。歸根結(jié)底，LED 顯示屏控制卡的設(shè)計(jì)中硬件是一方面因素，同時(shí)還要考慮到顯示數(shù)據(jù)組織方式，通過軟硬件結(jié)合的方法才能設(shè)計(jì)出一款性價(jià)比較高的控制卡。本論文提出基于普通51系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn) LED 顯示屏控制的原理及方法。1.2 課題背景LED 顯示屏的發(fā)展可分為以下幾個(gè)階段：5第一階段為 1990 年到 1995 年，主要是單色和 16 級(jí)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。 　　第二階段是 1995 年到 1999 年，出現(xiàn)了 64 級(jí)、256 級(jí)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(gè)新的臺(tái)階。LED 顯示屏控制專用大規(guī)模集成電路芯片也在此時(shí)由國內(nèi)企業(yè)開發(fā)出來并得以應(yīng)用。 　　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(shí)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(huì)展中心、廣場等公共場所，從而將國內(nèi)的大屏幕帶入全彩時(shí)代。 　　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(jià)位需求者所接受，在短短兩年多時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)品銷售額已超過 3 億元，表面貼裝全彩色 LED 顯示屏應(yīng)用市場進(jìn)入新世紀(jì)。為了適應(yīng) 2008 年奧運(yùn)會(huì)的“瘦身”計(jì)劃，利亞德開發(fā)了表面貼裝雙基色顯示屏，大量用于訓(xùn)練館和比賽計(jì)時(shí)計(jì)分系統(tǒng)。在奧運(yùn)場館全彩屏方面，為緊縮投資，全彩屏大部分采用可拆卸方式，奧運(yùn)期間可作為實(shí)況轉(zhuǎn)播工具，賽事結(jié)束后可用于租賃，作為演出、國家政策發(fā)布等公共場合應(yīng)用工具，通過這種方式可盡快收回成本。 　　單片機(jī)誕生于 20 世紀(jì) 70 年代末，經(jīng)歷了 SCM、MCU、SoC 三大階段。1.SCM 即單片微型計(jì)算機(jī)（Single Chip Microcomputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)。 “創(chuàng)新模式”獲得成功，奠定了 SCM 與通用計(jì)算機(jī)完全不同的發(fā)展道路。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展道路上，Intel 公司功不可沒。2.MCU 即微控制器（Micro Controller Unit）階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴(kuò)展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時(shí)，對(duì)象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對(duì)象的智能化控制能力。它所涉及的領(lǐng)域都與對(duì)象系統(tǒng)相關(guān)，因此，發(fā)展 MCU 的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家。從這一角度來看，Intel 逐漸淡出 MCU 的發(fā)展也有其客觀因素。在發(fā)展 MCU 方面，最著名的廠家當(dāng)數(shù) Philips 公司。Philips 公司以其在嵌入式應(yīng)用方面的巨大優(yōu)勢，將 MCS-51 從單片微型計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展到微控制器。因此，當(dāng)我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時(shí)，不要忘記 Intel 和 Philips 的歷史功績。3.單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路，向 MCU 階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了 SoC 化趨勢。隨著微電子技術(shù)、IC 設(shè)計(jì)、EDA 工具的發(fā)展，基于 SoC 的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)有較大的發(fā)展。因此，對(duì)單片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。單片微型計(jì)算機(jī)（single chip microcomputer）簡稱單片機(jī)，它是為各類專用控制器而設(shè)計(jì)的通用或?qū)Ｓ梦⑿陀?jì)算機(jī)系統(tǒng)，高密度集成了普通計(jì)算機(jī)微處理器，一定容量的 RAM 和 ROM 以及輸入/ 輸出接口，定時(shí)器等電路于一塊芯片上構(gòu)成的。單片機(jī)自 20 世紀(jì) 70 年代問世以來，以極其高的性價(jià)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)的優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)環(huán)境要求不高，價(jià)格低廉，可靠性高，靈活性好，開發(fā)較為容易。在現(xiàn)代工業(yè)控制和一些智能化儀器儀表中，越來越多的場所需要用點(diǎn)陣圖形顯示器顯示漢字，漢字顯示屏也廣泛應(yīng)用到汽車報(bào)站器，廣告屏等。所以研究 LED 顯示有實(shí)用的意義。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(shí)、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(dòng)畫、錄像、電視、VCD 節(jié)目以及現(xiàn)場實(shí)況。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)用于交通運(yùn)輸、車站、商場、醫(yī)院、賓館、證券市場、工業(yè)企業(yè)管理等公共場所。 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)。 7LED 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?，F(xiàn)代 LED 的發(fā)展很快，很多研究領(lǐng)域非常已經(jīng)深刻，實(shí)際情況是：很多相關(guān)的知識(shí)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們在校學(xué)生的能力范圍，所以在此只是簡單的研究一下用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)的 LED 顯示移動(dòng)的漢字。目的有三：一是親手制作一個(gè)簡單實(shí)用的顯示文字的 LED 點(diǎn)陣；二是通過制作 LED 點(diǎn)陣增強(qiáng)對(duì) LED 點(diǎn)陣的了解和應(yīng)用，以及復(fù)習(xí)鞏固單片機(jī)知識(shí)；三是通過團(tuán)隊(duì)合作，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作的意識(shí)，為以后走向社會(huì)工作打下基礎(chǔ)，并且增強(qiáng)了同學(xué)之間的友誼。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(shí)則需要先根據(jù)新的漢字編碼組成語句，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。不論顯示圖形還是文字，都是控制與組成這些圖形或文字的各個(gè)點(diǎn)所在位置相對(duì)應(yīng)的 LED 器件發(fā)光。通常事先把需要顯示的圖形文字轉(zhuǎn)換成點(diǎn)陣圖形，在按照顯示控制的要求以一定的格式形成顯示數(shù)據(jù)。對(duì)于只控制通斷的圖文顯示屏來說，每個(gè) LED 發(fā)光器件占據(jù)數(shù)據(jù)中的1 位（1bit），在需要該 LE D 器件發(fā)光的數(shù)據(jù)中相應(yīng)的位填 1，否則填 0。當(dāng)然，根據(jù)控制電路的安排，相反的定義同樣時(shí)可行的。這樣依照所需顯示的圖形文字，按顯示屏的各行各列逐點(diǎn)填寫顯示數(shù)據(jù)，就可以構(gòu)成一個(gè)顯示數(shù)據(jù)文件。顯示圖形的數(shù)據(jù)文件，其格式相對(duì)自由，只要能夠滿足顯示控制的要求即可。文字的點(diǎn)陣格式比較規(guī)范，可以采用現(xiàn)行計(jì)算機(jī)通用的字庫字模。組成一個(gè)字的點(diǎn)陣，其大小也可以有 16×16、 24×24、32×32、48×48 等不同規(guī)格。用點(diǎn)陣方式構(gòu)成圖形或文字，是非常靈活的，可以根據(jù)需要任意組合和變化，只要設(shè)計(jì)好合適的數(shù)據(jù)文件，就可以得到滿意的顯示效果。因而采用點(diǎn)陣式圖文顯示屏顯示經(jīng)常需要變化的信息，是非常有效的。圖文顯示屏的顏色，有單色、雙色、和多色幾種。最常用的是單色圖文屏。單色屏多使用紅色或橘紅色或橙色 LED 點(diǎn)陣單元。雙色圖文屏和多色圖文屏，在 LED點(diǎn)陣的每一個(gè)“ 點(diǎn)” 上布置有兩個(gè)或多個(gè)不同顏色的 LED 發(fā)光器件。換句話說，對(duì)應(yīng)于每種顏色都有自己的顯示矩陣。顯示的時(shí)候，各顏色的顯示點(diǎn)陣是分開控制的。事先設(shè)計(jì)好各種顏色的顯示數(shù)據(jù)，顯示時(shí)分別送到各自的顯示點(diǎn)陣，即可實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果。每一種顏色的控制方法和單色的完全相同，因此掌握了單色圖文顯示屏的原理，雙色屏和多色屏就不難理解了。為了吸引觀眾增強(qiáng)顯示效果，可以有多種顯示模式。最簡單的顯示模式是靜態(tài)顯示。與靜態(tài)顯示模式相對(duì)應(yīng)，就有各種動(dòng)態(tài)顯示模式，它們所顯示的圖文都是能夠動(dòng)的。按照圖文運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)又可以分為閃爍、平移、旋轉(zhuǎn)、縮放等多種顯示模式。產(chǎn)生不同顯示模式的方法，并不意味著一定要重新編寫顯示數(shù)據(jù)，可以通過一定的算法從原來的顯示數(shù)據(jù)直接生成。例如，按順序調(diào)整行號(hào)，可以使顯示圖文產(chǎn)生上下平移；而順序調(diào)整列顯示數(shù)據(jù)的位置，就可以達(dá)到左右平移的目的；刷新的時(shí)間控制，要考慮運(yùn)動(dòng)圖形文字的顯示效果。刷新太慢，動(dòng)感不顯著；刷新太快了，中間過程看不清。一般刷新周期可控制在幾十毫秒范圍之內(nèi)。1.3 LED 的定義和特點(diǎn)Light Emitting Diode,即發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED 的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是 P 型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是 N 型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來的時(shí)候，它們之間就形成一個(gè) P-N結(jié)。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會(huì)被推向 P 區(qū)，在 P 區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量，這就是 LED 發(fā)光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成 P-N 結(jié)的材料決定的。 1、 LED 特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn) ：LED 的內(nèi)在特征決定了它是最理想的光源去代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光源，它有著廣泛的用途。 2、體積小 ：LED 基本上是一塊很小的晶片被封裝在環(huán)氧樹脂里面，所以它非常的小，非常的輕。 3、耗電量低 ：LED 耗電非常低，一般來說 LED 的工作電壓是 2-3.6V。工作電流是 0.02-0.03A。這就是說：它消耗的電不超過 0.1W。 94、使用壽命長 ：在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合?，LED 的使用壽命可達(dá) 10 萬小時(shí) 5、高亮度、低熱量 6、環(huán)保 ：LED 是由無毒的材料作成，不像熒光燈含水銀會(huì)造成污染，同時(shí) LED 也可以回收再利用。 7、堅(jiān)固耐用 ：LED 是被完全的封裝在環(huán)氧樹脂里面，它比燈泡和熒光燈管都堅(jiān)固。燈體內(nèi)也沒有松動(dòng)的部分，這些特點(diǎn)使得 LED 可以說是不易損壞的。 LED 發(fā)光技術(shù)的原理是某些半導(dǎo)體材料在通以電流的情況下會(huì)發(fā)出特定波長的光，這種電到光的轉(zhuǎn)換效率非常高，對(duì)所用材料進(jìn)行不同的化學(xué)處理，就可以得到各種亮度和視角。 LED 散發(fā)出電磁波（一種振動(dòng)極高的頻率） ，當(dāng)這些波達(dá)到 380nm（nanometer）以上及在 780nm 以下，在這中間的波長是可見光，一種能被人的眼睛看到的可視光。LED 是一種非常有用及有效率的光源，它的光學(xué)構(gòu)造體實(shí)在已將發(fā)出的光幾無損失的集合起來，經(jīng)狹小的結(jié)構(gòu)投射出來，它的顏色是根據(jù)它使用的半導(dǎo)體成份造成，目前大約有紅、黃、綠及白光等等。 1.4 LED 簡介LED 電子顯示屏是由幾萬--幾十萬個(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。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)。 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、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場所。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(duì)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)展過程。顯示技術(shù)是一種將反映外界客觀事物的信息（光學(xué)的。電學(xué)的。聲學(xué)的、化學(xué)的等） ，經(jīng)過變換處理，以適當(dāng)?shù)男问剑ㄖ饕袌D像、圖形、數(shù)碼、字符）加以顯示，供人觀看、分析、利用的一種技術(shù)?，F(xiàn)在所謂的顯示技術(shù)，可以稱作電子信息顯示技術(shù)，它是建立在光學(xué)、化學(xué)、電子學(xué)、機(jī)械學(xué)、聲學(xué)等科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)上的具有某種程度綜合性的技術(shù)。電子顯示技術(shù)的應(yīng)用與研究涉及的范圍很廣，包括各種發(fā)光材料的發(fā)光機(jī)理的研究、實(shí)驗(yàn)；各種顯示方式的基本原理及其結(jié)構(gòu)形式，顯示用的材料與器件的選擇和制作工藝；顯示信息的輸入、變換、處理和控制，等等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，隨著經(jīng)濟(jì)、軍事、社會(huì)與人們生活的發(fā)展，信息的種類和數(shù)量不斷增加。和很多應(yīng)用術(shù)語一樣，LED 圖文顯示屏并沒有一個(gè)公認(rèn)的嚴(yán)格的定義，一般把顯示圖形和/或文字的 LED 顯示屏稱為圖文屏。這里所說的圖形，是指由單一亮度線條組成的任意圖形，以便于不同亮度（灰度）點(diǎn)陣組成的圖像相區(qū)別。圖文顯示屏的主要特征是只控制 LED 點(diǎn)陣中各發(fā)光器件的通斷（發(fā)光或熄滅） ，而不控制 LED 的發(fā)光強(qiáng)弱。LED 圖文顯示屏的外觀可以做成條形，叫做條形圖文顯示屏（簡稱條屏） ，也可以按一定高度比例做成矩形的平面圖文顯示屏。其實(shí)條屏只不過是其寬度遠(yuǎn)大于高度的平面顯示屏，在顯示與控制的原理上并無區(qū)別。 從理論上說，不論顯示圖形還是文字，都是控制與組成這些圖形或文字的各個(gè)點(diǎn)所在位置相對(duì)應(yīng)的 LED 器件發(fā)光。通常事先把需要顯示的圖形文字轉(zhuǎn)換成點(diǎn)陣圖形，再按照顯示控制的要求以一定的格式形成顯示數(shù)據(jù)。對(duì)于只控制通斷的圖文顯示屏來說，每個(gè) LED 發(fā)光器件占據(jù)數(shù)據(jù)中的 1 位（1bit） ，在需要該 LED 器件發(fā)光的數(shù)據(jù)中相應(yīng)的位填 1，否則填 0。當(dāng)然，根據(jù)控制電路的安排，相反的定義同樣是可行的。這樣依照所需顯示的圖形文字，按顯示屏的各行各列逐點(diǎn)填寫顯示數(shù)據(jù)，就可以構(gòu)成一個(gè)顯示數(shù)據(jù)文件。顯示圖形的數(shù)據(jù)文件，其格式相對(duì)自由，只要能夠滿足顯示控制的要求即可。文字的點(diǎn)陣格式比較規(guī)范，可以采用現(xiàn)行計(jì)算機(jī)通用的字庫字模。組成一個(gè)字的點(diǎn)陣，其大小也可以有 8×8、16×16、24×24、等不同規(guī)格。漢字的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)相應(yīng)的顯示數(shù)據(jù)是用 16 進(jìn)制格式以字節(jié)為單位表示的。用點(diǎn)陣方式構(gòu)成圖形或文字，是非常靈活的，可以根據(jù)需要任意組合和變化，11只要設(shè)計(jì)好合適的數(shù)據(jù)文件，就可以得到滿意的顯示效果。因而采用點(diǎn)陣式圖文顯示屏顯示經(jīng)常需要變化的信息，是非常有效的。 點(diǎn)陣顯示方式適應(yīng)信息變化的優(yōu)點(diǎn)，是以點(diǎn)陣顯示器的價(jià)格和其復(fù)雜的控制電路為代價(jià)的。點(diǎn)陣顯示器在整個(gè)顯示單元的所有位置上都布置了 LED 器件，而像數(shù)碼管一類的顯示器件只在需要發(fā)光的七段位置上布置 LED 器件，其它位置是空白的。因此，點(diǎn)陣顯示器在相同面積情況下，價(jià)格要貴些。但是，數(shù)碼管可顯示的信息有限，只有 0～9 或單個(gè)的英文字符，由于組合形成的字符不多，所以其顯示數(shù)據(jù)和控制電路都比較簡單。點(diǎn)陣顯示器則不然，它要對(duì)點(diǎn)陣上全部 LED 進(jìn)行控制，并能生成所有可能顯示的圖形文字，其顯示數(shù)據(jù)和控制電路自然要復(fù)雜得多。因此，根據(jù)不同的場合，不同的顯示特點(diǎn)和格式可以分別采用數(shù)碼管器件或點(diǎn)陣顯示方式，有的情況可以采用兩者搭配的混合屏顯示方式。圖文顯示屏的顏色，有單色、雙色、和多色幾種。最常用的是單色圖文屏。單色屏多使用紅色、橘紅色或橙色 LED 點(diǎn)陣單元。雙色圖文屏和多色圖文屏，在 LED點(diǎn)陣的每一個(gè)“點(diǎn)”上布置有兩個(gè)或多個(gè)不同顏色的 LED 發(fā)光器件。換句話說，對(duì)應(yīng)于每種顏色都有自己的顯示矩陣。顯示的時(shí)候，各顏色的顯示點(diǎn)陣是分開控制的。事先設(shè)計(jì)好各種顏色的顯示數(shù)據(jù)，顯示時(shí)分別送到各自的顯示點(diǎn)陣，即可實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果。每一種顏色的控制方法和單色的完全相同，因此掌握了單色圖文顯示屏的原理，雙色屏和多色屏就不難理解了。LED 顯示屏的分類 1、按顏色基色可以分為：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(jí)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(jí)灰度的全彩色顯示屏可以顯示一千六百多萬種顏色。2、按顯示器件分類：LED 數(shù)碼顯示屏：顯示器件為7段碼數(shù)碼管，適于制作時(shí)鐘屏、利率屏等，顯示數(shù)字的電子顯示屏。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。 第二章 課題任務(wù)以單片機(jī)為中心，設(shè)計(jì)一個(gè)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。（1）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、鍵盤模塊、LED 點(diǎn)陣顯示模塊、行列譯碼驅(qū)動(dòng)模塊。（2）PCB 板設(shè)計(jì)與制作：如實(shí)驗(yàn)條件許可，設(shè)計(jì)并制作單面或雙面 PCB 板。（3）樣品制作與調(diào)試：包括元器件采購、電路焊接、通電調(diào)試、功能檢測。?顯示“寧波大紅鷹學(xué)院”七個(gè)漢字。?顯示效果有靜止、左跑馬、右跑馬、卷簾入、卷簾出、向上滾動(dòng)、向下滾動(dòng)七種。靜止顯示時(shí)每個(gè)字顯示2.5秒，黑屏0.5秒；跑馬與滾動(dòng)顯示時(shí)，每個(gè)漢字的走動(dòng)時(shí)間為2秒；卷簾顯示時(shí)，卷簾入時(shí)間為0.5秒，停留2秒，卷簾出為0.5秒。?用按鍵切換顯示效果，在接通電源或系統(tǒng)復(fù)位后，自動(dòng)選擇左跑馬的顯示效果。?為避免閃爍，顯示刷新率取75HZ。?顯示的文字應(yīng)穩(wěn)定、清晰、無串?dāng)_。編寫10000字以上畢業(yè)設(shè)計(jì)論文一篇；翻譯一篇6000印刷符號(hào)以上的專業(yè)期刊上的外文資料。第三章 硬件設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)框圖及介紹LED 點(diǎn)陣總體框圖如圖 3.1所示，點(diǎn)陣電路大體上可以分成微機(jī)本身的硬件、顯示驅(qū)動(dòng)電路、控制信號(hào)電路三部分?？刂齐娐凡糠职ㄒ粋€(gè)51單片機(jī)和一些外圍電路。在整個(gè)電路當(dāng)中此控制電路部分相當(dāng)于一個(gè)上位機(jī)，它負(fù)責(zé)控制整個(gè)電路以及相應(yīng)的程序的運(yùn)行、與 PC 機(jī)的串行通訊、以及給屏體電路部分發(fā)送命令。點(diǎn)陣顯示屏體、以及它的行和列的各個(gè)驅(qū)動(dòng)電路。由于兩部分的電路在制板時(shí)可以放到一起，13所以可以將其字庫放到控制電路部分使用串行通訊方式來與屏體電路部分進(jìn)行數(shù)據(jù)和命令的傳送。此顯示電路采用掃描方式進(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)各行進(jìn)行掃描(把該行與電源的一端接通)。另一方而，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)的LED；未接通的列所對(duì)應(yīng)的 LED 熄滅?？赏ㄟ^掃描輸出口的控制實(shí)現(xiàn)顏色的轉(zhuǎn)換。圖 3.1 點(diǎn)陣顯示的總體框圖由于圖文屏的控制電路采用單片機(jī)方案，控制功能的實(shí)現(xiàn)應(yīng)在硬件和軟件兩方面進(jìn)行中。單片機(jī)及相應(yīng)軟件，主要負(fù)責(zé)存儲(chǔ)（或生成）顯示數(shù)據(jù)、安排控制信號(hào)的定時(shí)與順序等。但是單片機(jī)的接口數(shù)量少，驅(qū)動(dòng)能力不強(qiáng)，必須擴(kuò)展一定的硬件電路，才能滿足顯示屏的需要。系統(tǒng)硬件部分電路大致上可以分成穩(wěn)壓電源、單片機(jī)系統(tǒng)及外圍電路、列驅(qū)動(dòng)器電路、行驅(qū)動(dòng)器電路和 LED 顯示屏電路五部分。3.2 穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)3.2.1 穩(wěn)壓電源原理穩(wěn)壓電源的功能是把來自電網(wǎng)的220V 交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)樗璧摹⒎€(wěn)定的直流電壓。它由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個(gè)部分組成。（1）交流電壓變換部分。一般的電子設(shè)備所需的直流電壓較之交流電網(wǎng)提供的220V 電壓相差較大，為了得到輸出電壓的額定范圍，就需要將電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換到合適的數(shù)值。所以，電壓變換部分的主要任務(wù)是將電網(wǎng)電壓變?yōu)樗璧慕涣麟妷海瑫r(shí)還可以起到直流電源與電網(wǎng)的隔離作用。（2）整流部分。整流電路的作用，是將變換后的交流電壓轉(zhuǎn)換為單方向的脈動(dòng)電壓。由于這種電壓存在著很大的脈動(dòng)成份（稱為紋波） ，因此一般還不能直接用來給負(fù)載供電，否則，紋波的變化會(huì)嚴(yán)重影響負(fù)載電路的性能指標(biāo)。（3）濾波部分。濾波部分的作用是對(duì)整流部分輸出的脈動(dòng)直流電進(jìn)行平滑 ，使之成為含交變成份很小的直流電壓。也就是說，濾波部分實(shí)際上是一個(gè)性能較好的低通濾波器，且其截止頻率一定低于整流輸出電壓的基波頻率。（4）穩(wěn)壓部分。盡管經(jīng)過整流濾波后電壓接近于直流電壓，但是其電壓值的穩(wěn)定性很差，它受溫度、負(fù)載、電網(wǎng)電壓波動(dòng)等因素的影響很大，因此，還必須有穩(wěn)壓電路，以維持輸出直流電壓的基本穩(wěn)定。變壓器把220V 交流電（市電）變?yōu)榉€(wěn)壓所需的低壓交流電；整流器把低壓交流電變?yōu)橹绷麟姡徽骱蟮闹绷麟娭腥詴?huì)含有交流成分，可以通過濾波電路將交流成分濾除；經(jīng)濾波后，穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。如圖3-1所示。（a）穩(wěn)壓電源電路的基本方框圖u4 u3 u2 uI u10 t t t t t0 0 0 0（b）整流與穩(wěn)壓過程圖 3-2 穩(wěn)壓電源的組成框圖及整流與穩(wěn)壓過程根據(jù)要求所確定的穩(wěn)壓電源的電路形式如圖 3-2 所示。圖中變壓器 T 將來自電網(wǎng)的 220V 交流電壓變換為整流電路所需要的 7.5V 交流電壓，再經(jīng)整流電橋（4 個(gè)二u1±??1?÷u2 ?? μ?á÷ ?·u3 ?? μ?2¨ ?·u4 ?è μ??1 ?· Uo15極管）D1 將交流電壓變換成脈動(dòng)的直流電壓，隨后電解電容器 C1 將脈動(dòng)直流電壓中的大部分紋波加以濾除，以得到較為平滑的直流電壓。為了得到改善的紋波電壓，再將直流電壓通過電容 C2，然后經(jīng)集成穩(wěn)壓器 IC1 穩(wěn)壓，在輸出端得到穩(wěn)定的 5V 直流電壓。這時(shí)，在輸出端接上電容 C3，用以濾除輸出端的高頻信號(hào)，改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，最后即可得到所需的、穩(wěn)定的直流電壓。電路最后接入的發(fā)光二極管用做電源指示燈.T220V個(gè)7.5VC3104C2104Vin1GND2Vout 3IC17805R1100ΩVCC1234D1BRIDGEC11000uSSW D2LED+_圖 3-3 電源電路圖3.2.2 穩(wěn)壓電源技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)可以分為兩大類：一類是特性指標(biāo)，如輸出電壓、輸出電流及電壓調(diào)節(jié)范圍；另一類是質(zhì)量指標(biāo)，反映一個(gè)穩(wěn)壓電源的優(yōu)劣，包括穩(wěn)定度、等效內(nèi)阻（輸出電阻） 、波紋電壓及溫度系數(shù)等。對(duì)穩(wěn)壓電源的性能，主要有以下四個(gè)方面的要求：穩(wěn)定性好 當(dāng)輸入電壓 Usr(整流、濾波輸出電壓)在規(guī)定范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，輸出電壓 Usc 的變化一般要求很小。輸出電阻小 負(fù)載變化時(shí)（從空載到滿載） ，輸出電壓 Usr 應(yīng)基本保持不變。電壓溫度系數(shù)小 當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，會(huì)引起輸出電壓的漂移。良好的穩(wěn)壓電源，應(yīng)在環(huán)境溫度變化時(shí)，有效地抑制輸出電壓的漂移，保持輸出電壓穩(wěn)定。輸出電壓紋波小 所謂紋波電壓，是指輸出電壓中 50Hz 或 100Hz 的交流分量，通常用有效值或峰值表示。3.3 單片機(jī)系統(tǒng)及外圍電路3.3.1 單片機(jī)的選擇單片機(jī)（Microcontroller，又稱微處理器）是在一塊硅片上集成了各種部件的微型機(jī)，這些部件包括中央處理器 CPU、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM、程序存儲(chǔ)器 ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和多種 I/O 接口電路。8051 單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)見圖 3.2。圖 3.2 8051 單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)8051 是 MCS-51 系列單片機(jī)的一個(gè)產(chǎn)品。MCS-51 系列單片機(jī)是 Intel 公司推出的通用型單片機(jī)，8051 單片機(jī)系列指的是 MCS-51 系列和其他公司的 8051 衍生產(chǎn)品。這些衍生品是在基本型基礎(chǔ)上增強(qiáng)了各種功能的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品給 8 位單片機(jī)注入了新的活力，給它的開發(fā)應(yīng)用開拓了更廣泛的前景。8051 系列的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以劃分為 CPU、存儲(chǔ)器、并行口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷邏輯幾部分。在這個(gè)設(shè)計(jì)中單片機(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。它負(fù)責(zé)控制整個(gè)電路以及相應(yīng)的程序的運(yùn)行、以及給屏體電路部分發(fā)送命令。這里我們選擇了內(nèi)含 4K 字節(jié) Flash的 AT89C51，因?yàn)槲覀冎恍枰@示特定的圖形和文字，無需龐大的字庫，因此 4K Flash 已經(jīng)可以滿足字庫儲(chǔ)存的需求，不需要擴(kuò)展外存儲(chǔ)器。173.3.2 AT89C51 芯片簡介AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS-51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。AT89C51 包含以下一些功能部件：·與 MCS-51 兼容 ·4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 ·壽命：1000 寫/擦循環(huán)·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz·三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定·128*8 位內(nèi)部 RAM·32 可編程 I/O 線·兩個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器·5 個(gè)中斷源 ·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路AT89C51 單片機(jī)一般采用雙列直插 DIP 封裝，共 40 個(gè)引腳，圖 2-4 為其引腳排列圖。40 個(gè)引腳大致可分為 4 類：電源、時(shí)鐘、控制各 I/O 引腳。1.電源Vcc——芯片電源，接+5V；Vss——接地端。2.時(shí)鐘XTAL1、XTAL2——晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。3.控制線控制線共有 4 根，其中 3 根是復(fù)用線。所謂復(fù)用線是指具有兩種功能，正常使用時(shí)是一種功能，在某種條件下是另一種功能。1）ALE/ PROG——地址鎖存允許/片內(nèi) EPROM 編程脈沖。①ALE 功能：用來鎖存 P0 口送出的低八位地址。AT89C51 在并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器時(shí)，P0 口用于分時(shí)傳送低 8 位地址和數(shù)據(jù)信號(hào)，且均為二進(jìn)制數(shù)。當(dāng) ALE 信號(hào)有效時(shí)，P0 口傳送的是低 8 位地址信號(hào)；ALE 信號(hào)無效時(shí)，P0 口傳送的是高 8 位地址信號(hào)。在 ALE 信號(hào)的下降沿，鎖定 P0 口傳送的內(nèi)容，即低 8 位地址信號(hào)。需要指出的是，當(dāng) CPU 不執(zhí)行訪問外 RAM 指令，ALE 以時(shí)鐘振蕩頻率 1/6 的固定頻率輸出，因此 ALE信號(hào)也可作為外部芯片 CLK 時(shí)鐘或其他需要。但是，當(dāng) CPU 執(zhí)行 MOVX 指令時(shí)，ALE 將跳過一個(gè) ALE 脈沖。② PROG功能：片內(nèi) EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，此引腳輸入編程脈沖。2） SEN ——外 ROM 讀選通信號(hào)。89C51 讀外 ROM 時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期內(nèi) PSEN兩次有效輸出。 P 可作為外 ROM 芯片輸出允許OE的選通信號(hào)。在讀內(nèi) ROM 或讀外 RAM 時(shí)，SN無效。3）RST/VPD——復(fù)位/備用電源。正常工作時(shí)，RST 端為復(fù)位信號(hào)輸入端，只要在該引腳上連續(xù)保持兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平，AT89C51 芯片即實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，復(fù)位后一切從頭開始，CPU 從0000H 開始執(zhí)行指令。②V PD功能：在 VCC掉電情況下，該引腳可接上備用電源，由 VPD向片內(nèi) RAM 供電，以保持片內(nèi) RAM 中的數(shù)據(jù)不丟失。4） EA/VPP——內(nèi)外 ROM 選擇/片內(nèi) EPROM 編程電源。VPP功能：片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，此引腳用于施加編程電源。4． I/O 引腳EA功能：正常工作時(shí)， EA為內(nèi)外 ROM 選擇端。AT89C51 單片機(jī) ROM 尋址范圍為P1.01P1.12P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST/Vpp9RXD/P3.010TXD/P3.111INT0/P3.212INT1/P3.313T0/P3.414T1/P3.515WR/P3.616RD/P3.717P1.23XTAL118XTAL219Vss20ALE/PROG 30P2.1 22P2.2 23P2.3 24P2.4 25P2.5 26P2.6 27P2.7 28PSEN 29P2.0 20EA/Vpp 31P0.7 32P0.6 33P0.5 34P0.4 35P0.3 36P0.2 37P0.1 38P0.0 39Vcc 40TA89C51圖 3-3 AT89C51 引腳圖1964KB，其中 4KB 在片內(nèi)，60KB 在片外。當(dāng) EA保持高電平時(shí)，先訪問內(nèi) ROM，但當(dāng) PC值超過 4KB 時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外 ROM 中的程序。當(dāng) 保持低電平時(shí)，則只訪問外ROM，不管芯片內(nèi)有否內(nèi) ROM。VPP功能：片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，此引腳用于施加編程電源。AT89C51 有 P0、P1、P2、P3 4 個(gè) 8 位并行 I/O 端口，共 32 個(gè)引腳。P0 口是一組 8 位漏級(jí)開路型雙向 I/O 口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門電路，對(duì)端口寫 1 時(shí)，又可作高阻抗輸入端用。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，它是分時(shí)多路轉(zhuǎn)換的地址（低 8 位）/數(shù)據(jù)總線，在訪問期間激活了內(nèi)部的上拉電阻。P1 口是帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O 口，向P1 口寫入1時(shí)P1 口被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入口。當(dāng)作為輸入腳時(shí)被外部信號(hào)拉低的P1 口會(huì)因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出一個(gè)電流。P2 口是帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，向P2 口寫入1時(shí)P2 口被內(nèi)部上拉為高電平可用作輸入口，當(dāng)作為輸入腳時(shí)被外部拉低的P2 口會(huì)因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出電流。在訪問外部程序存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，分別作為地址高位字節(jié)和16 位地址(MOVX @DPTR)，此時(shí)通過內(nèi)部強(qiáng)上拉傳送1 當(dāng)使用8 位尋址方式(MOVX@RI)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2 口發(fā)送P2 特殊功能寄存器的內(nèi)容。P3 口是帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，向P3 口寫入1時(shí)P3 口被內(nèi)部上拉為高電平可用作輸入口，當(dāng)作為輸入腳時(shí)被外部拉低的P3 口會(huì)因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出電流。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的是它的第二功能，如表3．1所示：表 3．1 P3 各端口的第二功能端口引腳 第二功能P3.0——RXD 串行口輸入端P3.1——TXD 串行口輸出端P3.2—— 0INT外部中斷0請示輸入端P3.3—— 1外部中斷1請示輸入端P3.4——T0 定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部信號(hào)輸入端GNDC433pFC533pFVCCY112MHzR28.2 kΩGND VCCP1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST/VPD9P3.0/RxD10P3.1/TxD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119GND20 P2.0 21P2.1 22P2.2 23P2.3 24P2.4 25P2.5 26P2.6 27P2.7 28PSEN 29ALE/PROG 30EA/Vpp 31P0.7 32P0.6 33P0.5 34P0.4 35P0.3 36P0.2 37P0.1 38P0.0 39VCC 40U1AT89C51+C610uABCDG1GNDTXD個(gè)SCKRXD個(gè)SISCLRRCKP3.5——T1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部信號(hào)輸入端P3.6——WR外RAM寫選通信號(hào)輸出端P3.7—— D外RAM讀選通信號(hào)輸出端3.3.3 單片機(jī)系統(tǒng)外圍電路單片機(jī)系統(tǒng)外圍電路形式如圖 3-4 所示。單片機(jī)振蕩器反相放大器的輸入端（XTAL1）和輸出端（XTAL2）之間接上 12MHz 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。電容 C4、C5 是晶振的負(fù)載電容，主要起頻率微調(diào)和穩(wěn)定的作用。單片機(jī)的串行口工作在方式 0 下，作為同步移位寄存器使用，端口RXD（P3.0）作為數(shù)據(jù)移位的輸入/輸出端，而由 TXD（P3.1）端輸出移位時(shí)鐘脈沖。移位數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收均以 8 位為一幀，不設(shè)起始位和停止位，無論輸入/輸出，均低位在前高位在后。89C51 的通用 I/O 口 P1 作為顯示數(shù)據(jù)和二進(jìn)制行號(hào)的公用輸出口。兩種數(shù)據(jù)的輸出在時(shí)間上是錯(cuò)開的。P1 口的低 4 位與行驅(qū)動(dòng)器相連，送出二進(jìn)制的行選信號(hào)；P1.5～P1.7 口則用來發(fā)送控制信號(hào)。P0 和 P2 口空著，在有必要的時(shí)候可以擴(kuò)展系統(tǒng)的 ROM 和 RAM。圖 3-4 單片機(jī)系統(tǒng)外圍電路圖213.4 列驅(qū)動(dòng)電路3.4.1 74HC595 芯片簡介集成電路 74HC595，它具有一個(gè) 8 位串行輸入/輸出或者并行輸出的移位寄存器和一個(gè) 8 位輸出鎖存器的結(jié)構(gòu)，而且移位寄存器的和輸出鎖存器的控制是各自獨(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。74HC595 的管腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式如圖 3-5 所示。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 SER 是串行數(shù)據(jù)的輸入端。引腳 SRCLK 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 SER 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，也就是輸出鎖存器的輸入端。RCLK 是輸出鎖存器的輸入信號(hào)，其上升沿將移位寄存器的輸出輸入到輸出鎖存器。引腳 是輸出三態(tài)門的開放信號(hào)，只有當(dāng)其為低電平時(shí)鎖存器的輸出才開放，否則為高阻態(tài)。 SRCL信號(hào)是移位寄存器的清零輸入端，當(dāng)其為低時(shí)移位寄存器的輸出全部為 0，由于 SRCLK 和 RCLKError! No bookmark name given.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)連應(yīng)用時(shí)，向上一級(jí)的級(jí)連輸出。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′，作為與移位寄存器完全同步的級(jí)連輸出。移位寄存和輸出鎖存的時(shí)序波形如圖 3-6 所示。表 3.2：引腳符號(hào) 引腳 描述 Q0…Q7 15 ， 1 ， 7 并行數(shù)據(jù)輸出 GND 8 地 Q7’ 9 串行數(shù)據(jù)輸出 MR 10 主復(fù)位（低電平） SHCP 11 移位寄存器時(shí)鐘輸入 STCP 12 存儲(chǔ)寄存器時(shí)鐘輸入 OE 13 輸出有效（低電平） DS 14 串行數(shù)據(jù)輸入 VCC 16 電源 表 3.3 功能表 輸入 輸出 SHCP STCP OE MR DS Q’ Qn 功能 × × L ↓ × L NC MR 為低電平時(shí)緊緊影響移位寄存器 圖 3-6 移位寄存和輸出鎖存的時(shí)序波形圖