LED點(diǎn)陣電子顯示屏畢業(yè)論文

1、目 錄摘 要2 abstract4 第一章 緒論6 1.1 led顯示屏的背景以及意義6 1.2 led大屏幕的發(fā)展?fàn)顩r與趨勢(shì)7 第二章 led點(diǎn)陣電子顯示屏設(shè)計(jì)的說(shuō)明8 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)8 2.2 設(shè)計(jì)要求8 2.3設(shè)計(jì)說(shuō)明9 第三章 硬件電路組成10 3.1 控制電路mcu103.2mcs-51單片機(jī)10 第四章 方案論證154.1 顯示部分:154.2 數(shù)字時(shí)鐘15 4.3 溫度采集部分16 4.4 顯示接口芯片的選擇16 4.5 串口通訊芯片的選擇16 4.6 電源模塊16 第五章 led電子點(diǎn)陣顯示屏的設(shè)計(jì)17 5.1 元器件選擇17 5.2 漢字點(diǎn)陣的顯示原理以及字庫(kù)代碼獲取方法1

2、7 5.3 pcb設(shè)計(jì)與元件裝配20 5.4 程序設(shè)計(jì)、燒錄與調(diào)試20 結(jié) 論24 致 謝25 參考文獻(xiàn)26 摘 要led電子顯示屏是由幾萬(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（led panel）：led就是light emitting diode ，發(fā)光二極管的英文縮寫，簡(jiǎn)稱led。它是一種通過(guò)控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，用來(lái)顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫、行情、視頻、錄像信號(hào)等各種信息的顯示屏幕。 led顯示屏分為圖文顯示屏和視頻顯示屏，均由

3、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(chǎng)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)用于車站、碼頭、機(jī)場(chǎng)、商場(chǎng)、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場(chǎng)、建筑市場(chǎng)、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場(chǎng)所。led點(diǎn)陣顯示屏特點(diǎn)： 可實(shí)現(xiàn)超高密度：室內(nèi)可高達(dá)62.500點(diǎn)/平米（p4）。 混色好：利用發(fā)光器件本身的微化處理和光的波粒二象性，使得紅光粒子，純綠光粒子，藍(lán)光粒子三種粒子都將得到充分地相互混合攪勻。 抗

4、靜電性能優(yōu)勢(shì)超強(qiáng)：制作環(huán)境有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)還有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的絕緣設(shè)計(jì)。 可靠性能強(qiáng)：相對(duì)于smd和led lamp來(lái)說(shuō)，led dot-matrix平整性非常好，很有美學(xué)上的觀感。 可視角度大：140度（水平方向） 通透性高：新一代點(diǎn)陣技術(shù)憑借晶片自身的高度純度性能，以及幾近100%光通率的環(huán)氧樹(shù)脂材料，達(dá)到了接近完美的通透率。 亮度高：相對(duì)0603或0805等形式的分立表貼，led可以有更多的光通量被反射出，而且我司目前的 實(shí)用新型專利；44模塊形式，可實(shí)現(xiàn)1/4掃描，進(jìn)一步提高了亮度。led顯示屏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、

5、電視墻、液晶顯示屏無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。 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(kāi)的。這些優(yōu)點(diǎn)概括起來(lái)是：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。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。 關(guān)鍵詞：led 半導(dǎo)體發(fā)光二極管 圖文顯示屏 視頻顯示屏abstractled electronic display by the tens of thousands - hundreds of thousands of light emitting diodes composed of

6、pixels evenly. the use of different materials can create different colors led pixels. currently the most widely used red, green, yellow. the blue and pure green led development has reached a practical stage.led display (led panel): led is a light emitting diode, light emitting diodes in abbreviation

7、, referred to as led. it is a semiconductor light-emitting diode by controlling the display to display text, graphics, images, animations, quotes, video, video signals and other information display screen.graphic display and video display into the led display, led matrix by blocks. graphic display c

8、an be synchronized with the computer to display chinese characters, english text and graphics; video display using micro-computer control, graphics, images, and mao, in real time,synchronization, clear the broadcast of a variety of information dissemination, but also shows two dimensional, three-dim

9、ensional animation, video, tv, vcd programs, and live on. led screen display colorful, three-dimensional sense of strong, static, such as painting, moving like the film, widely used in railway stations, wharves, airports, shopping malls, hospitals, hotels, banks, securities markets, construction mar

10、ket, auction houses, industrial enterprises in management and other public places.led dot matrix display features: to achieve ultra-high density: indoor up to 62.500 points / square meter(p4) good color mixing: the use of micro-light-emitting devices of their own processing and wave-particle duality

11、 of light, making the red particles, particles of pure green and blue particles are three types of particles will be fully mixed with each other mix.super anti-static performance advantages: the standard production environment alsohas a strict structure of the insulation product design.strong reliab

12、ility: compared to smd and led lamp is, led dot-matrix formation is very good, very aesthetic perception.viewing angle:140 degrees (horizontal)high permeability: a new generation of dot-matrix technology with a high degree of purity of the chips own performance, and the rate of almost 100% of the lu

13、minous resin material transparent to near perfect rates. high brightness: 0603 or 0805 relative to the form of discrete surface-mount, led can have more flux is reflected out, and our current utility model patents; 4 4 block form, and can achieve 1 / 4 scan to further improve the brightness. led dis

14、play led display can show changes in the numbers, text, graphics and video; not only the indoor environment can also be used for outdoor environment, with a projector, tv wall, lcd screen can not match advantage.led widespread attention and the reason why the rapid development, is that it itself has

15、 the advantage inseparable. to sum up these advantages are: high brightness, low voltage, low power consumption, small size, long life, impact resistance and stable performance. led is extremely broad prospects for development, the current is moving higher brightness, higher weather resistance, high

16、er luminous density, higher luminous uniformity, reliability, full color direction.keywords: led semiconductor light-emitting diode video screen graphic display第一章 緒論1.1 led顯示屏的背景以及意義發(fā)光二極管（led），是一種把電能變成光能的特種期間，主要由 pn結(jié)芯片、電極和光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成。當(dāng)系統(tǒng)受到外界刺激后，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)重新回到穩(wěn)定的低能態(tài)時(shí)，能量差以光的形式輻射出來(lái)，就會(huì)產(chǎn)生

17、光現(xiàn)象。擋在pn結(jié)上加以正想電壓后，p區(qū)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,這些多數(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。led大約是在80年代中期開(kāi)始在電子顯示屏中使用的。進(jìn)入90年代以后，由于半導(dǎo)體工業(yè)的迅猛發(fā)展，帶動(dòng)了led制造材料和工藝的改進(jìn)，在顏色與亮度方面都有了質(zhì)的飛躍。早期的led顯示屏，由于受材料和工藝的限制，視角僅有200-300左右，從而制約了led顯示屏的發(fā)展。在分辨率方面，由于受當(dāng)時(shí)數(shù)字技術(shù)、集成電路技術(shù)和控制技術(shù)等技術(shù)的限制，很難

18、做出高密度的led顯示屏。今后隨著半導(dǎo)體工藝的不斷發(fā)展，無(wú)論是材料，還是加工工藝，都會(huì)不斷地提高，led顯示屏在顏色、視角、亮度、壽命等方面也會(huì)逐步完善，價(jià)格也會(huì)進(jìn)一步降低。近年來(lái)，隨著高亮度發(fā)光二極管技術(shù)的發(fā)展，led顯示屏從室內(nèi)走到室外，其顯示內(nèi)容也從沒(méi)有層次的計(jì)算文字動(dòng)畫發(fā)展到能顯示有層次的電視圖像。國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)部委托藍(lán)通電子科技有限責(zé)任公司制定的led顯示屏技術(shù)條件也于1998年正式頒布實(shí)施。led顯示屏的關(guān)鍵控制技術(shù)隨著新型超大規(guī)模集成電路（vlsi）的發(fā)展也必將有新的提高。通用vlsi在產(chǎn)品性能提高的同時(shí)成本也在呈下降趨勢(shì)，新一代led顯示控制集成電路也已開(kāi)始得到推廣和應(yīng)用。隨著我

19、國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，對(duì)信息傳播有越來(lái)越高的要求。進(jìn)入新世紀(jì)，光電子產(chǎn)業(yè)得到廣泛的重視，中國(guó)加入wto、北京奧運(yùn)成功舉辦等，成為led顯示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的契機(jī)，我國(guó)led顯示屏及相關(guān)的技術(shù)必將得到飛躍發(fā)展。1.2 led大屏幕的發(fā)展?fàn)顩r與趨勢(shì)1.2.1 led大屏幕的發(fā)展?fàn)顩r 我國(guó)在led領(lǐng)域的研究開(kāi)發(fā)工作成績(jī)斐然。目前普綠和高亮度純紅led已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商品化，國(guó)內(nèi)的led顯示屏發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段： 1)1990年以前是是led顯示屏的成長(zhǎng)形成期，受led材料的限制，led顯示屏的應(yīng)用領(lǐng)域沒(méi)有廣泛展開(kāi)。而且，顯示屏控制技術(shù)基本是通信控制方式，客觀上影響了顯示效果。這一時(shí)期的led顯示屏在國(guó)外應(yīng)用廣泛，國(guó)內(nèi)很

20、少，產(chǎn)品以紅、綠雙色為主，控制方式為通信控制，灰度等級(jí)為單點(diǎn)4級(jí)調(diào)灰，產(chǎn)品的成本比較高。 2)1990-1995年，這一階段是led顯示屏迅速發(fā)展的時(shí)期。全球信息產(chǎn)業(yè)告訴增長(zhǎng)，信息技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域不斷突破，led顯示屏在材料和控制技術(shù)方面不斷出現(xiàn)新的成果。藍(lán)色led晶片研制成功，全彩色led顯示屏進(jìn)入市場(chǎng)，led顯示屏在國(guó)內(nèi)的發(fā)展非常迅速，led顯示屏在平板顯示煉獄的主流產(chǎn)品局面基本形成，led產(chǎn)業(yè)成為新興的高科技產(chǎn)業(yè)。 3)1995年至今，led顯示屏應(yīng)用領(lǐng)域更為廣闊。全彩色led顯示屏、256級(jí)灰度視頻控制技術(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

21、路已由國(guó)內(nèi)企業(yè)發(fā)展并得到利用。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。led電子顯示屏產(chǎn)業(yè)正成為我國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。1.2.2 led大屏幕的發(fā)展趨勢(shì)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)品之一將有更大的發(fā)展。白光led是led產(chǎn)業(yè)中最被看好的的新興產(chǎn)品，在全球能源短缺的憂慮再度升高的背景下，白光led在照明市場(chǎng)的前景備受矚目。歐美以及日本等先進(jìn)技術(shù)國(guó)家也投入許多人力，成立專門的機(jī)構(gòu)推動(dòng)白光led研發(fā)工作。可見(jiàn)國(guó)外led顯示屏技術(shù)主要集中在新材料開(kāi)發(fā)上，以新發(fā)光材料來(lái)提高顯示屏的視覺(jué)效果，能耗等各種性能。半導(dǎo)

22、體產(chǎn)業(yè)的全球化發(fā)展，是每個(gè)企業(yè)都要面對(duì)和無(wú)法回避的。國(guó)內(nèi)企業(yè)通過(guò)規(guī)范股權(quán)架構(gòu)、加大研發(fā)、采取并購(gòu)和合作的方式將海外先進(jìn)技術(shù)引入國(guó)內(nèi)，可爭(zhēng)取與國(guó)際大廠基本在同一技術(shù)水平驚醒產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。繼上海、廈門、大連、南昌和深圳成為全國(guó)首批五個(gè)國(guó)家半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)化基地，國(guó)內(nèi)封裝和應(yīng)用企業(yè)形成快速的市場(chǎng)適應(yīng)能力和價(jià)格優(yōu)勢(shì)，我國(guó)大陸已成為世界上led封裝生產(chǎn)基地。封裝及應(yīng)用，尤其是國(guó)際應(yīng)用產(chǎn)品加工有向我國(guó)轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)。在封裝和應(yīng)用領(lǐng)域中國(guó)已經(jīng)完全有可能、有能力在高端市場(chǎng)占據(jù)一席之地，但必須加大產(chǎn)品的創(chuàng)新、加強(qiáng)市場(chǎng)品牌的培育。目前全世界都在尋求解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源短缺的矛盾，給整個(gè)綠色照明生產(chǎn)行業(yè)帶來(lái)廣闊的市場(chǎng)前景和新的機(jī)遇

23、。第二章led點(diǎn)陣電子顯示屏設(shè)計(jì)的說(shuō)明2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)并制作一臺(tái)簡(jiǎn)易led電子顯示屏，16行*16列*16灰階點(diǎn)陣顯示，原理示意圖如下：led灰階顯示控制顯示器控制器串行口鍵盤接口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器pc機(jī)鍵盤圖2.1 led灰階電子顯示屏原理框圖2.2 設(shè)計(jì)要求2.21基本要求：設(shè)計(jì)并制作led電子顯示屏和控制器。1) 自制一臺(tái)簡(jiǎn)易16行*16列*16灰階點(diǎn)陣顯示的led電子顯示屏；2) 自制顯示屏控制器，擴(kuò)展鍵盤和相應(yīng)的接口實(shí)現(xiàn)多功能顯示控制，顯示屏顯示16灰階圖像（可以是漸變灰階條紋）、數(shù)字和字母亮度適中，應(yīng)無(wú)閃爍。 3) 顯示屏通過(guò)按鍵切換顯示圖像、數(shù)字和字母；4) 顯示屏能顯示3組特定圖像

24、、數(shù)字或者英文字母組成的句子，通過(guò)按鍵切換顯示內(nèi)容；5) 能顯示2組特定漢字組成的句子，通過(guò)按鍵切換顯示內(nèi)容。2.2.1發(fā)揮部分：1) 自制一臺(tái)簡(jiǎn)易16行*32列*256灰階點(diǎn)陣顯示的led電子顯示屏；2) led顯示屏亮度連續(xù)可調(diào)。3) 實(shí)現(xiàn)信息的左右滾屏顯示，預(yù)存信息的定時(shí)循環(huán)顯示；4) 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)間的顯示，顯示屏數(shù)字顯示： 時(shí)分秒（例如 183859）；5) 增大到10組（每組漢字8個(gè)或16個(gè)數(shù)字和字符）預(yù)存信息，信息具有掉電保護(hù)；6) 實(shí)現(xiàn)和pc機(jī)通訊，通過(guò)pc機(jī)串口直接對(duì)顯示信息進(jìn)行更新（須做pc機(jī)客戶程序）；7) 其他發(fā)揮功能。2.3設(shè)計(jì)說(shuō)明（1）顯示格式和顯示信息可以自定義。（2

25、）電子顯示屏led顯示燈只允許使用8*8 led點(diǎn)陣顯示模塊。(3) 顯示屏的顯示控制方案和控制器的選擇方案任選。(4) 不允許使用led集成驅(qū)動(dòng)模塊和集成灰階產(chǎn)生模塊，可用cpld或fpga。 第三章 硬件電路組成3.1 控制電路mcu單片機(jī)的各功能部件：中央處理器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器ram、只讀存儲(chǔ)器rom、可編程存儲(chǔ)器eprom、并行及串行輸入/輸出i/o接口電路、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷控制器等部件集成在一塊半導(dǎo)體芯片上，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，其控制系統(tǒng)已能夠取代以前利用復(fù)雜電子線路或數(shù)字電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，還可以軟件控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，并能夠?qū)崿F(xiàn)智能化。現(xiàn)在單片機(jī)控

26、制范疇無(wú)所不在，例如通信產(chǎn)品、家用電器、智能儀器儀表、過(guò)程控制和專用控制裝置等等，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。3.2 mcs-51單片機(jī)3.2.1 mcs-51系列單片機(jī)的選擇mcs51系列單片機(jī)已有10多種產(chǎn)品，但本文主要講述的是c51系列即at89c51。at89c51是一個(gè)低電壓，高性能cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（perom）和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和flash存儲(chǔ)單元，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的at89c5

27、1提供了高性價(jià)比的解決方案。at89c51是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)，40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（i/o）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，at89c51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。圖3.1 硬件電路組成3.2.2 at89c51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和主要功能at89c51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（fperomfalsh programmable and erasable read only memory）的低電壓

28、，高性能cmos8位微處理器，俗稱單片機(jī)。at89c2051是一種帶2k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。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，at89c2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。at89c單片機(jī)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。圖3.2 單片機(jī)簡(jiǎn)圖1)主要特性：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)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年全靜態(tài)工作：

29、0hz-24hz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定128*8位內(nèi)部ram32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 2）管腳說(shuō)明： vcc：供電電壓。 gnd：接地。 p0口：p0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼，此時(shí)p0外部必須被拉高。 p1口：p1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門

30、電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為第八位地址接收。 p2口：p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)

31、容。p2口在flash編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門電流。當(dāng)p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能p3.0 rxd（串行輸入口）p3.1 txd（串行輸出口）p3.2 /int0（外部中斷0）p3.3 /int1（外部中斷1）p3.4 t0（記時(shí)器0外部輸入）p3.5 t1（記時(shí)器1外部輸入）p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）p3.7

32、 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）p3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ale/prog：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時(shí)， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳

33、被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無(wú)效。/psen：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/psen有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/psen信號(hào)將不出現(xiàn)。/ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。 xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。xtal2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。3） 振蕩器特

34、性：xtal1和xtal2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，xtal2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。4） 芯片擦除：整個(gè)perom陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ale管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外，at89c51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模

35、式下，cpu停止工作。但ram，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存ram的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。第四章 方案論證4.1 顯示部分: 顯示部分是本次設(shè)計(jì)最核心的部分，對(duì)于led8*8點(diǎn)陣顯示有以下兩種方案：方案一：靜態(tài)顯示，將一幀圖像中的每一個(gè)二極管的狀態(tài)分別用0 和1 表示,若為0 ,則表示l ed 無(wú)電流,即暗狀態(tài);若為1 則表示二極管被點(diǎn)亮。若給每一個(gè)發(fā)光二極管一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路,一幅畫面輸入以后,所有l(wèi) ed 的狀態(tài)保持到下一幅畫。對(duì)于靜態(tài)顯示方式方式,所需的譯碼驅(qū)動(dòng)裝置很多,引線多而復(fù)雜,成本高,且可靠性也較低。方案二：動(dòng)態(tài)

36、顯示，對(duì)一幅畫面進(jìn)行分割,對(duì)組成畫面的各部分分別顯示,是動(dòng)態(tài)顯示方式。動(dòng)態(tài)顯示方式方式,可以避免靜態(tài)顯示的問(wèn)題。但設(shè)計(jì)上如果處理不當(dāng),易造成亮度低,閃爍問(wèn)題。因此合理的設(shè)計(jì)既應(yīng)保證驅(qū)動(dòng)電路易實(shí)現(xiàn),又要保證圖像穩(wěn)定,無(wú)閃爍。動(dòng)態(tài)顯示采用多路復(fù)用技術(shù)的動(dòng)態(tài)掃描顯示方式, 復(fù)用的程度不是無(wú)限增加的, 因?yàn)槔脛?dòng)態(tài)掃描顯示使我們看到一幅穩(wěn)定畫面的實(shí)質(zhì)是利用了人眼的暫留效應(yīng)和發(fā)光二極管發(fā)光時(shí)間的長(zhǎng)短, 發(fā)光的亮度等因素. 我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn), 當(dāng)掃描刷新頻率(發(fā)光二極管的停閃頻率) 為50hz, 發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)間1m s 時(shí), 顯示亮度較好, 無(wú)閃爍感.。 鑒于上述原因, 我們采用方案二 4.2 數(shù)字時(shí)

37、鐘數(shù)字時(shí)鐘是本設(shè)計(jì)的重要的部分。根據(jù)需要，可利用兩種方案實(shí)現(xiàn)。方案一：本方案完全用軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)字時(shí)鐘。原理為：在單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器設(shè)三個(gè)字節(jié)分別存放時(shí)鐘的時(shí)、分、秒信息。利用定時(shí)器與軟件結(jié)合實(shí)現(xiàn)1秒定時(shí)中斷，每產(chǎn)生一次中斷，存儲(chǔ)器內(nèi)相應(yīng)的秒值加1；若秒值達(dá)到60，則將其清零，并將相應(yīng)的分字節(jié)值加1；若分值達(dá)到60，則清零分字節(jié)，并將時(shí)字節(jié)值加1；若時(shí)值達(dá)到24，則將時(shí)字節(jié)清零。該方案具有硬件電路簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，但當(dāng)單片機(jī)不上電，程序?qū)⒉粓?zhí)行。且由于每次執(zhí)行程序時(shí)，定時(shí)器都要重新賦初值，所以該時(shí)鐘精度不高。方案二：本方案采用dallas公司的專用時(shí)鐘芯片ds1302。該芯片內(nèi)部采用石英晶體振蕩器，其芯片

38、精度不大于10ms/年，且具有完備的時(shí)鐘鬧鐘功能，因此，可直接對(duì)其以用于顯示或設(shè)置，使得軟件編程相對(duì)簡(jiǎn)單。為保證時(shí)鐘在電網(wǎng)電壓不足或突然掉電等突發(fā)情況下仍能正常工作，芯片內(nèi)部包含鋰電池。當(dāng)電網(wǎng)電壓不足或突然掉電時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到內(nèi)部鋰電池供電系統(tǒng)。而且即使系統(tǒng)不上電，程序不執(zhí)行時(shí)，鋰電池也能保證芯片的正常運(yùn)行，以備隨時(shí)提供正確的時(shí)間?；跁r(shí)鐘芯片的上述優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用方案二完成數(shù)字時(shí)鐘的功能。4.3 溫度采集部分能進(jìn)行溫度測(cè)量是本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新部分，由于現(xiàn)在用品追求多樣化，多功能化，所以我們決定給系統(tǒng)加上溫度測(cè)量顯示模塊，方便人們的生活，使該設(shè)計(jì)具有人性化。方案一：采用熱敏電阻，可滿足 40 攝氏

39、度至 90 攝氏度測(cè)量范圍，但熱敏電阻精度、重復(fù)性、可靠性較差，對(duì)于檢測(cè)小于 1 攝氏度的信號(hào)是不適用的。 方案二：采用溫度傳感器ds18b20。ds18b20可以滿足從-55攝氏度到+125攝氏度測(cè)量范圍，且ds18b20測(cè)量精度高，增值量為0.5攝氏度，在一秒內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)化成數(shù)字，測(cè)得的溫度值的存儲(chǔ)在兩個(gè)八位的ram中，單片機(jī)直接從中讀出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制就是溫度，使用方便?；赿s18b20的以上優(yōu)點(diǎn)，我們決定選取ds18b20來(lái)測(cè)量溫度。4.4 顯示接口芯片的選擇方案一：采取并口輸入，占用大量i/o口資源方案二：選取串口輸入，使用較少。所以我們選用串口輸入。串口輸入我們可以選用芯片有74h

40、c595、74ls164、tpic6b595。但是74hc595和74ls164兩種芯片必須加驅(qū)動(dòng)才能驅(qū)動(dòng)led，而ti 公司的dmos 器件tpic6b595 , 除具有ttl 和cmos 器件中移位寄存器595 的邏輯功能外, 其最大的特點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)功率大, 可直接用作led的驅(qū)動(dòng)。綜合以上比較，我們選取tpic6b595來(lái)驅(qū)動(dòng)led點(diǎn)陣。4.5 串口通訊芯片的選擇at89s52串行口采用的是ttl電平，因此必須的有電平轉(zhuǎn)換電路，可以選擇1488，1489，max232a.方案一：采用1488或1489芯片實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，但在使用中發(fā)現(xiàn)這兩種芯片可靠性不高，且需要正負(fù)12v電源，使用麻煩。方案二

41、：采用單電源電平轉(zhuǎn)換芯片max232a可以使電路變得簡(jiǎn)單，可靠?；谝陨戏治?，我們選用方案二，選用芯片max232a4.6 電源模塊 方案一：采用干電池作為led點(diǎn)陣系統(tǒng)的電源，由于點(diǎn)陣系統(tǒng)耗電量較大，使用干電池需經(jīng)常換電池，不符合節(jié)約型社會(huì)的要求。點(diǎn)陣系統(tǒng)要懸掛在墻上，電池總量大，使用會(huì)有較大安全隱患。 方案二：采用200w/5v直流穩(wěn)壓電源作為系統(tǒng)電源，不僅功率上可以滿足系統(tǒng)需要，不需要更換電源，并且比較輕便，使用更加安全可靠 基于以上分析，我們決定采用方案二第五章 led電子點(diǎn)陣顯示屏的設(shè)計(jì)5.1 元器件選擇本設(shè)計(jì)所需元器件如表1 所示表5-1 元器件選擇元器件編號(hào)規(guī)格參數(shù)作用簡(jiǎn)介u1a

42、t89c51核心控制芯片led116x16led點(diǎn)陣組成漢字顯示屏ic274hc1544線-16線譯碼器ic3 ic41 k 排阻上拉電阻r1200復(fù)位電路r21 k復(fù)位電路c122f/ 16 v復(fù)位電路k1按鍵開(kāi)關(guān)復(fù)位電路x112 mhz晶振時(shí)鐘電路c2,c320pf時(shí)鐘電路pcb板10cm*10cm 環(huán)氧板援建承載體5.2 漢字點(diǎn)陣的顯示原理以及字庫(kù)代碼獲取方法5.2.1 漢字點(diǎn)陣的顯示原理圖5.1 l ed 點(diǎn)陣顯示屏底視圖 我們把行列總線接在單片機(jī)的io 口,然后把上面分析到的掃描代碼送入總線,就可以得到顯示的漢字了。但是若將l ed 點(diǎn)陣的行列端口全部直接接入89s51 單片機(jī),則需

43、要使用32 條io 口,這樣會(huì)造成io 資源的耗盡,系統(tǒng)也再無(wú)擴(kuò)充的余地。因此,我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中只是將l ed 點(diǎn)陣的16 條行線直接接在p0 口和p2 口,至于列選掃描信號(hào)則是由4 - 16 線譯碼器74 hc154 來(lái)選擇控制,這樣一來(lái)列選控制只使用了單片機(jī)的4 個(gè)io 口,節(jié)約了很多io 資源,為單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)充使用功能提供了條件?？紤]到p0 口必需設(shè)置上拉電阻,我們采用417 k 排電阻作為上拉電阻。漢字掃描顯示的基本過(guò)程是這樣的:通電后由于電阻r1 ,電容c1 的作用,使單片機(jī)的rst 復(fù)位腳電平先高后低,從而達(dá)到復(fù)位;之后,在c2 , c3 , x1 以及單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘電路的作用下,

44、單片機(jī)89c51 按照設(shè)定的程序在p0 和p2 接口輸出與內(nèi)部漢字對(duì)應(yīng)的代碼電平送至l ed 點(diǎn)陣的行選線(高電平驅(qū)動(dòng)) ,同時(shí)在p111 , p112 , p113 , p114接口輸出列選掃描信號(hào)(低電平驅(qū)動(dòng)) ,從而選中相應(yīng)的象素lcd 發(fā)光,并利用人眼的視覺(jué)暫留特性合成整個(gè)漢字的顯示。5.2.2 漢字點(diǎn)陣顯示代碼字庫(kù)獲取方法我們以u(píng)cdos 中文宋體字庫(kù)為例,每一個(gè)字由16 行16 列的點(diǎn)陣組成顯示。即國(guó)標(biāo)漢字庫(kù)中的每一個(gè)字均由256 點(diǎn)陣來(lái)表示。我們可以把每一個(gè)點(diǎn)理解為一個(gè)象素,而把每一個(gè)字的字形理解為一幅圖像。事實(shí)上這個(gè)漢字屏不僅可以顯示漢字,也可以顯示在256 象素范圍內(nèi)的任何圖

45、形。查用8 位的at89c51 單片機(jī)控制,由于單片機(jī)的總線為8 位, 一個(gè)字需要拆分為2 個(gè)部分, 如圖所示。圖5.2 漢字顯示成形圖為了弄清楚漢字的點(diǎn)陣組成規(guī)律,首先通過(guò)列掃描方法獲取漢字的代碼。漢字可拆分為上部和下部,上部由8 16 點(diǎn)陣組成,下部也由8 16 點(diǎn)陣組成。本例通過(guò)列 掃描方法首先顯示左上角的第一列的上半部分,即第0 列的p00p07 口,方向?yàn)閜00 到p07 ,顯示漢字“大”時(shí),p05點(diǎn)亮,由上往下排列,為: p010 滅, p011 滅, p012 滅p013滅, p014 滅, p015 亮, p016 滅, p017 滅。即二進(jìn)制00000100 ,轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制

46、為04h 。上半部第一列完成后,繼續(xù)掃描下半部的第一列,為了接線的方便,我們?nèi)栽O(shè)計(jì)成由上往下掃描,即從p27 向p20 方向掃描,從圖3 可以看到,這一列全部為不亮,即為00000000 ,十六進(jìn)制則為00h 。依照這個(gè)方法轉(zhuǎn)向第二列、第三列, ,直至第十六列的掃描,一共掃描32 個(gè)8 位,可以得出漢字“大”的掃描代碼為:04 h ,00 h ,04 h ,02 h ,04 h ,02 h ,04 h ,04 h04 h ,08 h ,04 h ,30 h ,05 h ,0c0 h ,0feh ,00 h05 h ,80 h ,04 h ,60 h ,04 h ,10 h ,04 h ,08

47、h04 h ,04 h ,0ch ,06 h ,04 h ,04 h ,00 h ,00 h由這個(gè)原理可以看出, 無(wú)論顯示何種字體或圖像, 都可以用這個(gè)方法來(lái)分析出他的掃描代碼從而顯示在屏幕上。上述方法雖然能夠讓我們弄清楚漢字點(diǎn)陣代碼的獲取過(guò)程,但是依靠人工方法獲取漢字代碼是一件非常繁瑣的事情。為此,我們經(jīng)常采用字庫(kù)軟件查找字符代碼,軟件打開(kāi)后輸入漢字,點(diǎn)“檢取”,十六進(jìn)制數(shù)據(jù)的漢字代碼即可自動(dòng)生成,把我們所需要的豎排數(shù)據(jù)復(fù)制到程序中即可,如圖所示。圖5.3 可見(jiàn),漢字點(diǎn)陣顯示一般有點(diǎn)掃描、行掃描和列掃描3 種。為了符合視覺(jué)暫留要求,點(diǎn)掃描方法的掃描頻率必須大于16 64 = 1 024 hz

48、 ,周期小于1 ms 即可。行掃描和列掃描方法的掃描頻率必須大于16 8 = 128 hz ,周期小于718 ms 即可,但是一次驅(qū)動(dòng)一列或一行(8 顆l ed)時(shí)需外加驅(qū)動(dòng)電路提高電流,否則l ed 亮度會(huì)不足。5.3 pcb設(shè)計(jì)與元件裝配本作品采用通用的protel 99se 板級(jí)eda 軟件完成pcb 圖的設(shè)計(jì),詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程略?？紤]到本設(shè)計(jì)用到的元件數(shù)量不多,我們基本采用單面布線策略,只使用了少量的頂層跨接導(dǎo)線,以便于業(yè)余設(shè)計(jì)制作。已設(shè)計(jì)好的pcb圖見(jiàn)圖7 所示。圖5.4pcb 示圖本電路對(duì)元件參數(shù)沒(méi)有苛刻要求,只要元器件選擇正確,無(wú)損壞,電路板制作工藝良好,把所有電子元件正確焊接裝配后

49、即可進(jìn)入程序下載和調(diào)試工作階段。制作與調(diào)試時(shí),在at89c2051 的位置應(yīng)安裝20 腳的ic 座,以便使單片機(jī)可以從電路板中拿下去燒寫程序。5.4 程序設(shè)計(jì)、燒錄與調(diào)試 軟件程序主要由開(kāi)始、初始化、主程序、字庫(kù)組成。其中主程序和子程序的流程圖如圖5-5 和圖5-6 所示。圖5.5下面的程序能夠用來(lái)實(shí)現(xiàn)“為中華之崛起而學(xué)習(xí)”等字的顯示。程序清單如下:org0000hljmp minorg 0030hmin : mov sp , # 60hmix: setb p1. 0mov 30h , # 09hmov dptr , # tabl1 : lcall micclr cmov a ,dpladd

50、a , # 32mov dpl ,amov a ,dphaddc a , # 00hmov dph ,adjnz 30h ,l1ljmp mix; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;mic: setb p1. 0l p : mov 31h , # 80loop : mov 32h , # 16mov r1 , # 1ehmov r2 , # 00hen : mov a ,r2movc a , a + dptrmov p2 ,ainc r2mov a ,

51、r2movc a , a + dptrmov p0 ,ainc r2mov a ,r1mov p1 ,alcall delsetb p1. 0rr adec arl amov r1 ,adjnz 32h ,endjnz 31h ,loopret; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;del : mov 34h , # 2dl0 : mov r4 , # 250djnz r4 ,djnz 34h ,dl0ret; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;