大屏幕顯示系統(tǒng)本科畢業(yè)論文

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 緒論1</p><p>　　第一節(jié) 什么是LED顯示屏1</p><p>　　第二節(jié) LED顯示屏的廣泛應(yīng)用1</p><p>　　第三節(jié) LED顯示屏的發(fā)展1</p><p>　　第四節(jié) LED顯示屏

2、的特點(diǎn)2</p><p>　　第五節(jié) LED顯示屏的分類2</p><p>　　第六節(jié) LED顯示屏發(fā)展趨勢(shì)3</p><p><b>　　第七節(jié) 小　結(jié)4</b></p><p>　　第二章 方案論證5</p><p>　　第三章 硬件設(shè)計(jì)部分7</p><

3、;p>　　第一節(jié) 系統(tǒng)的工作原理7</p><p>　　第二節(jié) 單片機(jī)外部擴(kuò)展電路8</p><p>　　第三節(jié) 數(shù)據(jù)輸出電路19</p><p>　　第四節(jié) 時(shí)鐘脈沖電路21</p><p>　　第五節(jié) 移位寄存電路22</p><p>　　第六節(jié) 顯示電路25</p><p&g

4、t;　　第四章 軟件設(shè)計(jì)部分26</p><p>　　第一節(jié) 串行通訊26</p><p>　　第二節(jié) 串行口工作方式26</p><p>　　第三節(jié) 波特率的設(shè)置26</p><p>　　第四節(jié) 編程思想27</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)29</b></p>

5、<p><b>　　致 謝30</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)31</b></p><p>　　附錄A 流程圖及程序32</p><p>　　附錄B 電路原理圖38</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p&g

6、t;<p>　　第一節(jié) 什么是LED顯示屏</p><p>　　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、液晶顯示屏無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。&l

7、t;/p><p>　　第二節(jié) LED顯示屏的廣泛應(yīng)用</p><p>　　信息化社會(huì)的到來，促進(jìn)了現(xiàn)代信息顯示技術(shù)的發(fā)展，形成了CRT、LCD、PDP、LED、EL、DLP等系列的信息顯示產(chǎn)品，縱觀各類顯示產(chǎn)品，各有其所長(zhǎng)和適宜的市場(chǎng)應(yīng)用需求。隨著LED材料技術(shù)和工藝的提升，LED顯示屏（ led panel ）以突出的優(yōu)勢(shì)成為平板顯示的主流產(chǎn)品之一，是集光電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、

8、信息處理技術(shù)于一體的高技術(shù)產(chǎn)品，他是通過一定的控制方式，用于顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫、行情、視頻、錄像信號(hào)等各種信息的LED器件陣列組成的顯示屏幕。以其獨(dú)具一格的優(yōu)勢(shì)，成為信息傳播的重要媒體，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，主要包括：（1）證券交易、金融信息顯示（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)

9、務(wù)宣傳及信息顯示（8）廣告媒體新產(chǎn)品（9）演出和集會(huì)（10）展覽會(huì)　　</p><p>　　第三節(jié) LED顯示屏的發(fā)展</p><p>　　隨著大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，led得到了飛速發(fā)展，從93年至今，全國(guó)LED市場(chǎng)保持持續(xù)增長(zhǎng)，國(guó)產(chǎn)LED顯示屏的市場(chǎng)占有率近100%，國(guó)外同類產(chǎn)品基本沒有市場(chǎng)。在2001年全國(guó)LED顯示屏市場(chǎng)銷售額中，LED顯示屏專業(yè)委員會(huì)成員單位占8

10、0%，有16億多。國(guó)內(nèi)LED顯示屏產(chǎn)品及市場(chǎng)發(fā)展迅速，廠家眾多，但目前主導(dǎo)骨干企業(yè)群尚在形成之中，處于群雄逐鹿的時(shí)代。隨著LED顯示產(chǎn)品行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)逐步變得有序，市場(chǎng)即將轉(zhuǎn)入規(guī)模化、品牌化競(jìng)爭(zhēng)，當(dāng)逐步形成實(shí)力占據(jù)市場(chǎng)分額50%以上的三到五家企業(yè)時(shí)，顯示屏市場(chǎng)將趨于成熟。 </p><p>　　根據(jù)LED顯示屏專業(yè)委員會(huì)的統(tǒng)計(jì)，2001年成員單位的出口額約為4億元人民幣，這是LED顯示屏走向國(guó)際市場(chǎng)的良好跡象。國(guó)產(chǎn)L

11、ED顯示屏走出國(guó)門加入國(guó)際市場(chǎng)將使LED產(chǎn)業(yè)得到大的提升。</p><p>　　第四節(jié) LED顯示屏的特點(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：</p><p>　　發(fā)光亮度強(qiáng)，在可視距離內(nèi)陽(yáng)光直射屏幕表面時(shí)，顯示內(nèi)容清晰可見. 超級(jí)灰度控制 具有1024-4096級(jí)灰度控制，顯示顏色

12、16.7M以上，色彩清晰逼真，立體感強(qiáng). 　　</p><p>　　2）靜態(tài)掃描技術(shù)，采用靜態(tài)鎖存掃描方式，大功率驅(qū)動(dòng)，充分保證發(fā)光亮度. 　　</p><p>　　3）自動(dòng)亮度調(diào)節(jié) 具有自動(dòng)亮度調(diào)節(jié)功能，可在不同亮度環(huán)境下獲得最佳播放效果.</p><p>　　4）全面采用大規(guī)模集成電路,可靠性大大提高，便于調(diào)試維護(hù). 　　</p><p>

13、;　　5）全天候工作，完全適應(yīng)戶外各種惡劣性環(huán)境，防腐，防水，防潮，防雷，抗震整體性能強(qiáng)、性價(jià)比高、顯示性能好，像素筒可采用P10mm、P16mm等多種規(guī)格. 　　</p><p>　　6）先進(jìn)的數(shù)字化視頻處理，技術(shù)分布式掃描，BSV液晶拼接技術(shù)高清顯示，模塊化設(shè)計(jì)/恒流靜態(tài)驅(qū)動(dòng)，亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)，超高亮純色象素，影像畫面清晰、無抖動(dòng)和重影，杜絕失真。視頻、動(dòng)畫、圖表、文字、圖片等各種信息顯示、聯(lián)網(wǎng)顯示、遠(yuǎn)程控制.

14、</p><p>　　作為新一代的顯示媒體，已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。以其現(xiàn)代化、智能化的姿態(tài)用于企、事業(yè)單位形象宣傳和公共場(chǎng)所信息顯示，已成為不可或缺的顯示窗口，成為信息傳播的重要媒體。</p><p><b>　　LED顯示屏的分類</b></p><p>　　一、按顏色基色可以分為：?jiǎn)位@示屏：?jiǎn)我活伾t色或綠色）。雙基色顯示屏：紅和

15、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(wàn)種顏色</p><p>　　二、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。</p><p>　　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

16、。三、按使用場(chǎng)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(yáng)光下工作，具有防風(fēng)、防雨、防水功能。四、按發(fā)光點(diǎn)直徑分類：室內(nèi)屏：Φ3mm、Φ3.75mm、Φ5mm、室外屏：Φ10mm、Φ12mm、Φ16mm、Φ19mm、Φ21mm、Φ26mm室外屏發(fā)光的基本單元為發(fā)光筒，發(fā)光筒的原理是將一組紅、綠、藍(lán)發(fā)光二極管封在一個(gè)塑料筒內(nèi)

17、共同發(fā)光增強(qiáng)亮度。</p><p>　　盡管LED顯示屏的種類很多，而且發(fā)展更迅速、更先進(jìn)，但由于知識(shí)儲(chǔ)備的限制，和個(gè)人能力有限，我選擇單色顯示屏作為這次設(shè)計(jì)的主要設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　第六節(jié) LED顯示屏發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　一、高亮度、全彩化　　藍(lán)色及純綠色LED產(chǎn)品自出現(xiàn)以來，成本逐年快速降低，已具備成熟的商業(yè)化條件。全彩色LED顯示屏將

18、是LED顯示屏的重要發(fā)展方向。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，全彩色LED屏將會(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)。二、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化　　材料、技術(shù)的成熟及市場(chǎng)價(jià)格的基本均衡之后，LED顯示屏的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化將成為L(zhǎng)ED顯示屏發(fā)燕尾服的一個(gè)新趨勢(shì)。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)條件下，產(chǎn)品質(zhì)量，系統(tǒng)的可靠性等將成為主要的競(jìng)

19、爭(zhēng)因素，這就對(duì)LED顯示屏的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化有了較高要求，業(yè)內(nèi)骨干企業(yè)已開始在企業(yè)實(shí)施ISO9000系列標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系的形成，對(duì)產(chǎn)品的檢測(cè)有了相對(duì)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)和評(píng)判依據(jù)，待業(yè)的發(fā)展將趨于有序。</p><p>　　三、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化　　信息化社會(huì)的形成，LED顯示的應(yīng)用前景更為廣闊。預(yù)計(jì)大型或超大型LED顯示屏的主流產(chǎn)品局面將會(huì)發(fā)生改變，適合于服務(wù)行業(yè)特點(diǎn)和專業(yè)性要示訴小型LED顯示會(huì)有較大提高，面向信息

20、服務(wù)領(lǐng)域的LED顯示屏產(chǎn)品門類和品種體系將更加豐富，部分潛在的市場(chǎng)需求和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)有所突破，如公共交通、停車場(chǎng)、餐飲、醫(yī)院等綜合服務(wù)方面的信息顯示屏需求量將有更大的提高，大批量、小型化的標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　系列LED顯示屏在LED顯示屏市場(chǎng)總量中將會(huì)占有多數(shù)份額。LED的發(fā)展前景廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光均勻性、更高的可靠性、全色化方向發(fā)展。</p><p>

21、;<b>　　第七節(jié) 小　結(jié)</b></p><p>　　現(xiàn)代信息社會(huì)中，作為人-機(jī)信息視覺傳播媒體的顯示產(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顯示作為平板顯示的主要產(chǎn)品之一無疑會(huì)有更大的發(fā)展。[8][13] </p><p>　　第二章 方案論證</p><p>　　LED大屏幕顯示從顯示方式來分，可分

22、為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種。從它顯示的方式來看有兩種方案可以選擇，下面通過對(duì)這兩種方案的比較討論，從而選擇更為合適的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　方案一：靜態(tài)顯示是由單片機(jī)一次輸出顯示后，就能保持該顯示結(jié)果，直到下次送新的顯示模型為止。這種顯示每一個(gè)象素需要一套驅(qū)動(dòng)電路，如果顯示屏為n*m各象素屏，則需n*m套驅(qū)動(dòng)電路；以8*8點(diǎn)陣為例，則需要64套驅(qū)動(dòng)電路。之所以稱之為靜態(tài)顯示，是由于顯示屏中的各點(diǎn)相互獨(dú)立

23、，而且各點(diǎn)的顯示情況已經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存器的輸出將維持不便，直到顯示另一種情況為止。也正因?yàn)槿绱?，靜態(tài)顯示器的亮度都較高。這種顯示方式接口，編程容易，管理也簡(jiǎn)單，且占用機(jī)時(shí)少，顯示可靠，付出的代價(jià)是占用口線資源較多。但采用靜態(tài)顯示技術(shù)，畫面穩(wěn)定，無雜點(diǎn)，圖像效果細(xì)膩、清晰；動(dòng)畫效果生動(dòng)、多樣；視頻效果流暢、逼真高亮度，色彩鮮艷，視角大，壽命長(zhǎng)（大于10萬(wàn)小時(shí)），穩(wěn)定性高，響應(yīng)速度快等特點(diǎn)</p><p>　　方案二

24、：動(dòng)態(tài)顯示采用多路復(fù)用技術(shù)，如果是p路復(fù)用的話，則每p個(gè)象素需一套驅(qū)動(dòng)電路，n*m個(gè)象素僅需n*m/p套驅(qū)動(dòng)電路。以大屏幕顯示器為8*64點(diǎn)陣為例，可將大屏幕分成8個(gè)8*8點(diǎn)陣的LED顯示塊拼裝而成。將8個(gè)塊的行線相應(yīng)的并接在一起，形成8路復(fù)用，經(jīng)由p1口輸出的行掃描信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。8個(gè)塊的列線分別經(jīng)由各串入并出移位寄存器的輸出進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。采用此方式，在某一時(shí)刻，只讓某一行的行選線處于選通狀態(tài)，而其他各點(diǎn)的行選線處于關(guān)閉狀態(tài)，列選線同樣一列

25、選通而其他關(guān)閉，這樣就可選通一點(diǎn)亮，以此方式循環(huán)下去，就可以顯示各點(diǎn)的顯示情況，雖然這些點(diǎn)的現(xiàn)實(shí)情況是在不同時(shí)刻出現(xiàn)的，而且同一時(shí)刻只有一位顯示，其他各位熄滅，但由于人眼視覺暫留現(xiàn)象，只要每點(diǎn)顯示間隔足夠短，則可造成多點(diǎn)同時(shí)亮的假象，達(dá)到顯示目的。對(duì)動(dòng)態(tài)顯示而言，P愈大驅(qū)動(dòng)電路就愈少，成本也就愈低，引線也大大減少，更有利于高密度顯示屏的制造。但采用動(dòng)態(tài)顯示占用機(jī)時(shí)長(zhǎng)，只要單片機(jī)不執(zhí)行顯示程序就立刻停止。且存在閃爍、抖動(dòng)等缺點(diǎn)，況且較靜態(tài)

26、顯示亮度較弱。</p><p>　　由以上兩個(gè)方案比較可知，當(dāng)系統(tǒng)中LED數(shù)量較多時(shí)，采用動(dòng)態(tài)顯示的方法較為經(jīng)濟(jì)，但從設(shè)計(jì)要求來看，顯示屏是192*576的超大屏，系統(tǒng)中LED的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過數(shù)百只，如果仍采用動(dòng)態(tài)顯示的方法，會(huì)使系統(tǒng)變得較為復(fù)雜，可靠性降低，且成本下降有限。且動(dòng)態(tài)顯示后的亮度不夠使大屏幕不足夠清晰，為此選用靜態(tài)掃顯示法。 </p><p>　　從顯示更新的方式來看，可分為動(dòng)

27、態(tài)掃描和靜態(tài)掃描兩種方式。因?yàn)榇嗽O(shè)計(jì)總體思路是將大屏幕劃分為24塊，每塊24列，逐塊刷新，而不是整個(gè)大屏幕的點(diǎn)陣同時(shí)顯示，故不是靜態(tài)掃描方式而是動(dòng)態(tài)掃描方式，所以總的來說采用的是動(dòng)態(tài)掃描，靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。[1][3]</p><p>　　第三章 硬件設(shè)計(jì)部分 </p>&l

28、t;p>　　本設(shè)計(jì)做的題目是《大屏幕控制系統(tǒng)》，它由上位機(jī)和下位機(jī)組成，本設(shè)計(jì)主</p><p>　　要實(shí)現(xiàn)下位機(jī)的功能，由單片機(jī)以串行方式接收從計(jì)算機(jī)串行口232發(fā)送來的要顯示的圖形，并存儲(chǔ)在片外RAM中。根據(jù)系統(tǒng)命令要求將顯示內(nèi)容送向大屏幕，即根據(jù)不同要求可以以不同的方式顯示圖象，逐行刷新、逐列刷新、隔行隔列刷新，也可以以圖形方式如扇形，百葉窗形等等，這里我們選擇實(shí)現(xiàn)大屏幕逐塊刷新。系統(tǒng)大致分為單片機(jī)外

29、部擴(kuò)展電路，數(shù)據(jù)輸出電路，時(shí)鐘脈沖電路，移位寄存電路和顯示五大部分。</p><p>　　第一節(jié) 系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　系統(tǒng)將192*576大屏幕分為24塊，每塊24列。通過指令逐塊刷新。若以8*8點(diǎn)陣為單位，將每一塊分成24*3小塊，以第一行為例，說明其工作原理：首先單片機(jī)以串行方式接受從串行口232發(fā)送來的圖形文字點(diǎn)陣數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)在片外RAM 62256中，通過74LS

30、138地址譯碼器對(duì)三個(gè)74LS273鎖存器進(jìn)行片選，鎖存并輸出24位數(shù)據(jù)，因?yàn)?0C31是8位的微處理器芯片，所以數(shù)據(jù)是根據(jù)譯碼地址的不同8位8位輸出的，而不是同時(shí)將24位數(shù)據(jù)輸出。再將24位的數(shù)據(jù)輸出端分別接24個(gè)CD4094移位寄存器，每個(gè)移位寄存器的輸出端分別連接8個(gè)發(fā)光二極管，形成8*24點(diǎn)陣。由P1口對(duì)3個(gè)74LS138譯碼器進(jìn)行片選并輸入地址，74LS138譯碼器的每個(gè)輸出端的輸出信號(hào)通過非門產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖。單片機(jī)每輸出一個(gè)脈

31、沖，移位寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)就向上移動(dòng)一位，然后將另24位數(shù)據(jù)輸入到CD4094移位寄存器中，當(dāng)輸出8個(gè)時(shí)鐘脈沖后，每個(gè)移位寄存器移動(dòng)8位，存入8位數(shù)據(jù)，控制發(fā)光二極管的亮滅，第一行如此，其他行也是一樣的，各列的24個(gè)移位寄存器串聯(lián)，將數(shù)據(jù)從最低端送向大屏幕頂端，完成這一塊的顯示，依此原理，將24塊逐塊刷新達(dá)到</p><p>　　圖3—1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖</p><p>　　第二節(jié) 單片機(jī)

32、外部擴(kuò)展電路</p><p>　　8031的開發(fā)設(shè)計(jì)是本論文的重點(diǎn)。系統(tǒng)的主要芯片單片機(jī)選用80C31，但因?yàn)?0C31一個(gè)內(nèi)部沒有ROM的8位微處理器芯片，所以需要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器了，在這里我們選用27512EPROM。之所以我們沒有選擇帶有片內(nèi)ROM的單片機(jī)，是因?yàn)閷?duì)于大屏幕系統(tǒng)來說，對(duì)程序存儲(chǔ)器的容量要求很大，因?yàn)榇笃聊坏娘@示形式是多種多樣的，變化無窮，這就需要較大的程序存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)不同顯示形式的各種程序，況

33、且因?yàn)橄到y(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)能力要求較高，使用帶有片內(nèi)ROM的單片機(jī)同樣需要擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，并沒有簡(jiǎn)單和方便很多，反而可能帶來不便，所以本設(shè)計(jì)選擇80C31。80C31單片機(jī)內(nèi)部有128個(gè)字節(jié)RAM存儲(chǔ)器，CPU對(duì)內(nèi)部的RAM具有豐富的操作指令，但在用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和處理時(shí)，僅靠片內(nèi)提供的128個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，為此需擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，因?yàn)檎麄€(gè)大屏幕是由十萬(wàn)多個(gè)點(diǎn)組成的,每個(gè)點(diǎn)占一個(gè)位,這就需要大約13K字節(jié)容量,所以在這

34、里我們選用32K的62256RAM。</p><p>　　TSC 80C31單片機(jī)</p><p><b>　?。ㄒ唬└攀?lt;/b></p><p>　　TSC80C31/80C51 單片機(jī)是8051NMOS 8位單片機(jī)系列中高性能的SCMOS單片機(jī)。TSC8031/80C51的全靜態(tài)結(jié)構(gòu)允許通過將時(shí)鐘頻率降低到任意值，甚至是直流，來減少系統(tǒng)能量

35、的消耗，而不丟失數(shù)據(jù)。TSC80C31/80C51保留了所有8051的特點(diǎn)如：4K字節(jié)ROM、128字節(jié)RAM、32條I/O線、兩個(gè)16位定時(shí)器、具有五個(gè)中斷源、兩個(gè)優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu)、一個(gè)全雙工串行口和一個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。</p><p>　　另外，TSC80C31/80C51有兩個(gè)軟件可選擇方式來降低激活減少的能量消耗。在待機(jī)方式下cpu是不工作的，而此時(shí)RAM，定時(shí)器，串行口和中斷系統(tǒng)都繼續(xù)工作。在掉

36、電方式下，單片機(jī)內(nèi)所有運(yùn)行狀態(tài)都停止，只有RAM中的數(shù)據(jù)被保存起來。TSC80C31/80C51被大量生產(chǎn)并應(yīng)用SCMOS發(fā)展，允許它們?cè)?v電壓、0到44MHz范圍內(nèi)工作。TSC80C31/80C51在2.7到5.5v電壓、20MHz下同樣有效。</p><p>　　TSC80C31/80C51-L16：低能量方式 電壓:2.7-5.5v 頻率:0-16MHz</p><p>　　TS

37、C80C31/80C51-L20: 低能量方式 電壓:2.7-5.5 頻率:0-20MHz</p><p>　　TSC80C31/80C51-12: 0-12MHz</p><p>　　TSC80C31/80C51-20: 0-20MHz</p><p>　　TSC80C31/80C51-25:

38、 0-25MHz </p><p>　　TSC80C31/80C51-30: 0-30MHz </p><p>　　TSC80C31/80C51-36: 0-36MHz </p><p>　　TSC80C31/80C51-40: 0-40MHz </p><p>　　

39、TSC80C31/80C51-44: 0-44MHz</p><p>　　雖然80C31的型號(hào)有很多種，而且每種型號(hào)的單片機(jī)的性能都很好，但從我們的設(shè)計(jì)來看，大屏幕顯示系統(tǒng)是一個(gè)耗能較大的系統(tǒng)，所以不能使用低能量方式的型號(hào)，因?yàn)閷?duì)頻率的要求不是很高，只不過是控制顯示屏的更新速度，頻率越大更新速度就越快，但他的更新頻率還要考慮到其他芯片的工作速度,像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)速度等,所以又不能盲目選擇

40、,考慮到程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的工作速度不是很高，較高頻率可能使其不能正常工作，故選擇12MHz晶振的單片機(jī)。 </p><p><b>　?。ǘ┨攸c(diǎn)</b></p><p><b>　　能量控制方式</b></p><p><b>　　128字節(jié)RAM</b></p><p>&l

41、t;b>　　4K字節(jié)ROM</b></p><p>　　32條可編程I/O線</p><p>　　兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　64K程序存儲(chǔ)空間</b></p><p><b>　　64K數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間</b></p><p><

42、;b>　　全靜態(tài)結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　0.8um CMOS 處理</p><p><b>　　布爾處理機(jī)</b></p><p><b>　　（三）片內(nèi)總體結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　80C31片內(nèi)總體結(jié)構(gòu)的詳細(xì)框圖如圖3-2所示。它主要由九個(gè)部件組成，一個(gè)8位的

43、中央處理器；4KB/8KB的只讀存儲(chǔ)器（ROM）；128字節(jié)/256字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）；32條I/O口線；2個(gè)或3個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；1個(gè)具有5個(gè)中斷源、2個(gè)優(yōu)先級(jí)的中斷嵌套結(jié)構(gòu)；用于多處理機(jī)通訊、I/O擴(kuò)展或全雙工的串行口；特殊功能寄存器（SFR）；以及一個(gè)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。這九個(gè)部件都是通過片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依然是通過CPU加上外圍芯片的結(jié)構(gòu)模式。但在功能單元的控制上卻有了重大變化，采用了特殊功能寄存器的集中

44、控制方法。</p><p>　　圖3—2 總體結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　圖3—3 80C31引腳結(jié)構(gòu)圖 </p><p>　　（四）芯片的引腳說明</p><p>　　1、主電源引腳VCC和VSS </p><p><b>　　VCC</b></p><p>

45、;　　在正常待機(jī)、掉電、操作時(shí)提供+5v電壓</p><p><b>　　VSS</b></p><p><b>　　接地端</b></p><p>　　2、輸入/輸出（I/O）引腳P0、P1、P2、P3</p><p><b>　?。?）P0口</b></p>

46、<p>　　P0口是一個(gè)8位雙向三態(tài)I/O口。在輸入數(shù)據(jù)時(shí)，P0口引腳寫入“1”使引腳處于高阻狀態(tài)，作高阻抗輸入，同時(shí)，P0口在存取片外程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)信息時(shí)，也是地址總線的低8位字節(jié)和數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用口。在分時(shí)復(fù)用時(shí)，它使用大的內(nèi)部上拉電阻控制信號(hào)為高電平。TSC80C31/80C51 的P0口能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL邏輯電路的輸入端。設(shè)計(jì)中我們選用P0口來向74LS273鎖存器傳送數(shù)據(jù)，并將內(nèi)容存入片外RAM中。實(shí)際上每一個(gè)7

47、4LS273相當(dāng)一個(gè)片外存儲(chǔ)器,且每一個(gè)都需要對(duì)應(yīng)地址,所以選擇32K數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器.系統(tǒng)要帶動(dòng)的發(fā)光二極管過多,所以在這里74LS273鎖存器的每一個(gè)輸出端都加一個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片74F07。</p><p><b>　　（2）P1口</b></p><p>　　P1口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。由于這種接口輸出沒有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向I/

48、O口。P1口作為輸入線時(shí)，引腳先寫入“1”把該口線內(nèi)部上拉電阻拉為高電平，作為輸入，P1口引腳由于內(nèi)部上拉作用在外部拉低產(chǎn)生源電流。在TSC80C31/80C51 中，P1口能驅(qū)動(dòng)3個(gè)低功耗LSTTL邏輯電路的輸入端，能在沒有外部上拉作用的情況下驅(qū)動(dòng)CMOS輸入端。設(shè)計(jì)中使用P1口對(duì)24區(qū)移位脈沖電路中的74LS138譯碼器進(jìn)行片選，來控制74LS138輸出端的高低電平，進(jìn)而產(chǎn)生移位時(shí)鐘脈沖，同樣，在每個(gè)74LS138譯碼器的輸出端分別

49、加一個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片74F07。</p><p><b>　?。?）P2口</b></p><p>　　P2口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。P2口作為輸入線時(shí)，引腳先寫入“1”把該口線內(nèi)部上拉電阻拉為高電平，作為輸入，P2口引腳由于內(nèi)部上拉作用在外部拉低產(chǎn)生源電流。P2口通過16位地址在從片外程序存儲(chǔ)器取或向片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器輸入時(shí)，輸出地址高字節(jié)，在應(yīng)用時(shí)，它用

50、大的內(nèi)部上拉電阻發(fā)出“1”，當(dāng)使用8位地址擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2特殊功能寄存器的內(nèi)容，在TSC80C31/80C51中，P2口同樣輸入地址高字節(jié)并在運(yùn)行程序時(shí)控制信號(hào)。P2口能驅(qū)動(dòng)3個(gè)低功耗LSTTL邏輯電路的輸入端，能在沒有外部上拉作用的情況下驅(qū)動(dòng)CMOS輸入端。設(shè)計(jì)中應(yīng)用P2口來輸出地址的高八位字節(jié)，并應(yīng)用P27、P26、P25作為24位數(shù)據(jù)輸出電路中74LS138譯碼器的地址輸入端，來控制74LS273的工作狀態(tài)。&

51、lt;/p><p><b>　?。?）P3口</b></p><p>　　P3口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口作為輸入線時(shí)，引腳先寫入“1”把該口線內(nèi)部上拉電阻拉為高電平，作為輸入，P3口引腳由于內(nèi)部上拉作用在外部拉低產(chǎn)生源電流。它同樣提供51系列特點(diǎn)一致的各種特定功能，如下：</p><p>　　P3.0 RXD （串性

52、輸入）</p><p>　　P3.1 TXD （串行輸出）</p><p>　　P3.2 （外部中斷0輸入）</p><p>　　P3.3 （外部中斷1輸入）</p><p>　　P3.4 TD （定時(shí)器0輸入）</p><p>　　P3.5 TI （定時(shí)器1輸入）&l

53、t;/p><p>　　P3.6 （片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）</p><p>　　P3.7 （片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）</p><p>　　作為第一功能使用時(shí)，就作為普通I/O口用，功能和操作方法與P1口相同。作為第二功能使用時(shí)，各引腳的定義如上，值得強(qiáng)調(diào)的是，P3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。P3口能驅(qū)動(dòng)3個(gè)低功耗LST

54、TL邏輯電路的輸入端，能在沒有外部上拉作用的情況下驅(qū)動(dòng)CMOS輸入端。設(shè)計(jì)中主要應(yīng)用了P3口的P3.0、P3.1、P3.6、P3.7口。P3.6（），P3.7（）作為選通信號(hào)與片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相連接。P3.1口與CD4094移位寄存器中的STR端口相連，來控制CD4094輸出端的數(shù)據(jù)鎖存。P3.0作為串行輸入端與串行口232相連，因?yàn)?32傳來的負(fù)信號(hào)，所以在前端加一個(gè)非門，把信號(hào)變?yōu)檎摹?32串口送來的電壓信號(hào)+5v～+15v時(shí)1；-

55、5v～-15v時(shí)為0。當(dāng)電壓信號(hào)為+5～+15時(shí)，VCC經(jīng)過二極管將電壓鉗制在高于VCC+0.7v，當(dāng)電壓信號(hào)為-5～-15時(shí)，GND通過二極管將電壓鉗制在-0.7v，從而送給單片機(jī)高低電平信號(hào)，如下圖3-4所示</p><p>　　圖3—4電平轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　3、控制或與其它電源復(fù)用引腳</p><p><b>　?。?）復(fù)位</b&

56、gt;</p><p>　　單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的，在振蕩器運(yùn)行的情況下，要實(shí)現(xiàn)復(fù)位，必須使RST引腳保持2個(gè)機(jī)器周期的高電平。復(fù)位電路的核心就是必須保證RST引腳上出現(xiàn)10ms以上穩(wěn)定的高電平，這樣就能實(shí)現(xiàn)可靠的復(fù)位。推薦在此引腳與Vss引腳之間連接一個(gè)約8.2KΩ的下拉電阻，與Vcc引腳之間連接一個(gè)約10ｕF的電容，以保證可靠的復(fù)位。復(fù)位操作使P1、P2、P3口都為1，這種操作可以達(dá)到異步目的，雖然

57、振蕩器還沒有開始工作。設(shè)計(jì)中選用上電復(fù)位。如下圖3-5所示：</p><p><b>　　圖3—5 復(fù)位電路</b></p><p><b>　?。?）ALE</b></p><p>　　當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE的輸出把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器。即使不訪問外部存儲(chǔ)器，ALE端仍以不變的頻率（振蕩器頻率的1/6）周期性

58、的發(fā)出正脈沖信號(hào)，因此，它可以用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。然而要注意的是，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。ALE端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）八個(gè)LSTTL邏輯電路的輸入端，它沒有外部上拉可以驅(qū)動(dòng)CMOS輸入端。</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　是外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，在從外部程序存儲(chǔ)器取指令期間，在每個(gè)機(jī)器

59、周期內(nèi)兩次有效，但在此期間，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)將不出現(xiàn)。在從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器取指令時(shí)不工作?？梢则?qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）八個(gè)LSTTL邏輯電路的輸入端，它沒有外部上拉可以驅(qū)動(dòng)CMOS輸入端。</p><p><b>　?。?） </b></p><p>　　當(dāng)保持高電平時(shí)，cpu訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，但在PC（程序計(jì)數(shù)器）值超過0FFFH（8031）

60、或1FFFH（8052）時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。</p><p>　　當(dāng)保持低電平時(shí)，cpu只訪問外部程序存儲(chǔ)器，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。</p><p><b>　　必須不能懸空</b></p><p>　　4、外接晶體引腳XTAL1和 XTAL2</p><p>　　XTAL1接外部晶體的一個(gè)引腳

61、。在單片機(jī)內(nèi)部，他是一個(gè)反相放大器構(gòu)成的振蕩電路的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)外部振蕩器工作時(shí)，此引腳作為驅(qū)動(dòng)端接收外部振蕩器信號(hào)。</p><p>　　XTAL2接外部晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，他是一個(gè)反相放大器構(gòu)成的振蕩電路的輸出端，當(dāng)外部振蕩器工作時(shí)，此引腳應(yīng)懸空。</p><p>　　(五)、待機(jī)和掉電方式處理</p><p>　　圖3—6介紹了

62、內(nèi)部待機(jī)和掉電方式時(shí)鐘結(jié)構(gòu)，圖表明，掉電方式使振蕩器停止工作，待機(jī)方式語(yǔ)序中斷、串行口、定時(shí)器在cpu的時(shí)鐘關(guān)閉時(shí)，繼續(xù)執(zhí)行其功能。這些特殊方式被經(jīng)過特殊功能寄存器軟件PCON（電源控制）所激活，它的硬件地址是87H，PCON沒有位尋址功能。</p><p>　　圖3—6 待機(jī)和掉電方式硬件圖</p><p>　　PCON：電源控制寄存器</p><p>　　(MS

63、B) (LSB)</p><p>　　本設(shè)計(jì)中并沒有應(yīng)用到待機(jī)方式和掉電方式，所以這里不做詳細(xì)說明了，而且電源控制寄存器的后幾個(gè)標(biāo)志符也就沒有發(fā)揮其作用，但系統(tǒng)應(yīng)用到了串行口方式，所以SMOD標(biāo)志符保留其功能。</p><p>　　表3—1 電源控制寄存器功能表</p><p>　　如果將PD和IDL同時(shí)置1，先進(jìn)入掉

64、電方式。單片機(jī)復(fù)位時(shí)，PCON的狀態(tài)為（000x0000）</p><p><b>　　時(shí)鐘停止方式</b></p><p>　　靜態(tài)標(biāo)志，TSC80C31/80C51時(shí)鐘速度能減少到0MHz而不丟失存儲(chǔ)器和寄存器中的任何數(shù)據(jù)，這種方式允許按步使用，而且允許通過將時(shí)鐘頻率降低到任意值來減少系統(tǒng)能量消耗。在0MHz，能量消耗和在掉電方式下是相同的</p>

65、<p><b>　?。?、振蕩器特點(diǎn)</b></p><p>　　一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入端，如圖3-7所示，使用石英晶體或陶瓷諧振器。</p><p>　　圖3—7 石英晶體振蕩器</p><p>　　采用外部時(shí)鐘方式，外部信號(hào)接至XTAL1，而XTAL2可處于不接狀態(tài)如圖6所示

66、，外部振蕩信號(hào)通過一個(gè)2分頻的觸發(fā)器而成為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)，對(duì)外部信號(hào)的占空比沒有什么要求，但在具體的數(shù)據(jù)菜單上高電平持續(xù)時(shí)間和低電平持續(xù)時(shí)間必須注意。</p><p>　　圖3—8 外部振蕩信號(hào)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　這里我們選擇內(nèi)部時(shí)鐘方式，12MHz的晶體振蕩器 如圖3-7[2][9]</p><p>　　二、外部程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展原理</p&

67、gt;<p>　　單片機(jī)擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器的硬件電路如圖3-9所示：</p><p>　　圖3—9 MCS-51單片機(jī)程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展</p><p>　　單片機(jī)訪問外部程序存儲(chǔ)器所使用的控制信號(hào)有：</p><p>　　ALE：低8位地址鎖存控制；</p><p>　　：外部程序存儲(chǔ)器“讀取”控制。</p&g

68、t;<p>　　在外部存儲(chǔ)器取指期間，P0口和P2口的16跟I/O線輸出地址碼，其中P0口作為分時(shí)復(fù)用地址/數(shù)據(jù)總線，它送出程序計(jì)數(shù)器中的低8位地址，由ALE信號(hào)選通進(jìn)入地址鎖存器，然后變成浮置狀態(tài)等待從程序存儲(chǔ)器讀出指令碼，而P2口輸出的程序計(jì)數(shù)器中的高8位地址保持不變。最后 作為選通EPROM/EEPROM的信號(hào)，將指令碼讀入單片機(jī)。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用27512 EPROM，

69、27512是64K*8的紫外線擦除、電可編程只讀存儲(chǔ)器，單一+5V供電，工作電流最大125mA，維持電流40mA，讀出時(shí)間最大為250ns。27512為28線雙列直插式封裝，其管腳配置如下圖3-10所示：</p><p>　　圖3-10 27512引腳圖</p><p><b>　　各管腳含義如下：</b></p><p>　　A0~A15為地

70、址線；O0~O7為數(shù)據(jù)輸出線；為片選線，/Vpp是數(shù)據(jù)輸出選通/編程電源。[1] [2] [3] </p><p><b>　　三、地址鎖存器 </b></p><p>　　由于單片機(jī)的P0口是分時(shí)復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線，因此在進(jìn)行程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展時(shí)，必須利用地址所存器將地址信號(hào)從地址/數(shù)據(jù)總線中分離開來。</p><p>　　通常，地址鎖存器可使

71、用帶三態(tài)緩沖輸出的8D鎖存器74LS373或 8282，也可以使用清除端的8D鎖存器74LS273，地址鎖存信號(hào)為ALE。</p><p>　　在這里我們選用74LS373，它是透明的帶有三態(tài)門的八D鎖存器，管腳配置圖如3-11所示：</p><p>　　圖3-11 74LS373引腳圖</p><p>　　當(dāng)三態(tài)門的使能信號(hào)線為低電平時(shí)，三態(tài)門處于導(dǎo)通狀態(tài)，允許1

72、Q~8Q輸出到OUT1~8，當(dāng)端為高電平時(shí)，輸出三態(tài)門斷開，輸出線OUT1~8，處于浮空狀態(tài)。G稱為數(shù)據(jù)打入線，當(dāng)74LS373用作地址鎖存器時(shí)，首先應(yīng)使三態(tài)門的使能信號(hào)為低電平，這時(shí)，當(dāng)G輸入端為高電平時(shí)，鎖存器輸出狀態(tài)和輸入狀態(tài)相同；當(dāng)G端從高電平返回到低電平時(shí)，輸入端的數(shù)據(jù)鎖入的8位鎖存器中。當(dāng)用74LS373作為地址鎖存器時(shí)，它們的鎖存控制端G和STB可直接與單片機(jī)的鎖存控制信號(hào)端ALE相連，在ALE下降沿進(jìn)行地址鎖存。<

73、/p><p>　　四、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展原理</p><p>　　單片機(jī)擴(kuò)展外部RAM的電路原理如圖3—12所示：</p><p>　　圖3—12 擴(kuò)展外部RAM電路原理圖</p><p>　　從圖可以看出：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器只使用、控制線而不用。正因?yàn)槿绱?，?shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器地址可完全重疊，均為0000H~FFFFH，但數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與I/O口及外圍

74、設(shè)備是統(tǒng)一編址的，即任何擴(kuò)展的I/O以及外圍設(shè)備均占用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址。在圖中，P0口為RAM的復(fù)用地址/數(shù)據(jù)線，P2口的三根線用于對(duì)RAM進(jìn)行頁(yè)面址。在對(duì)外部RAM讀/寫期間，CPU產(chǎn)生/ 信號(hào)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用62256靜態(tài)RAM，它是32K*8位的靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器芯片，它采用CMOS工藝制造，單一+5V供電，額定功耗200mW，典型存取時(shí)間200ns。為28線雙列直插式封裝，其管腳配置如圖3-1

75、3所示，</p><p>　　圖3-13 62256引腳圖</p><p><b>　　各引腳定義如下：</b></p><p>　　A0~A14為片內(nèi)15位地址線；I/O0~IO7為雙向數(shù)據(jù)線，為片選信號(hào)線；為讀允許信號(hào)線；為寫信號(hào)線。在設(shè)計(jì)中，它的取址范圍是0000H～7FFFH。</p><p>　　第三節(jié) 數(shù)據(jù)輸

76、出電路</p><p>　　以24區(qū)中的一區(qū)為例，向移位寄存器內(nèi)輸入數(shù)據(jù)的總體思想是通過3片 74LS273鎖存不同地址的數(shù)據(jù)。由74LS138譯碼器進(jìn)行片選，逐個(gè)選通74LS273鎖存器，達(dá)到向寄存器輸入24位數(shù)據(jù)的目的。</p><p>　　由于74LS273是帶清除端CLR的八D觸發(fā)器，只有當(dāng)清除端為高電平時(shí)才具有鎖存功能，所以將鎖存器74LS273的CLR引腳分別接高電平，使其保持

77、具有鎖存功能。因?yàn)?4LS273的CLK引腳是鎖存的控制端，在上升沿鎖存，所以使用74LS138譯碼器通過輸出端高低電平的變化控制CLK的電平的上升、下降，達(dá)到控制鎖存的目的。</p><p>　　地址輸入端由A15、A14、A13控制，74LS138有3個(gè)附加的控制端S1、、和，當(dāng)S1=1、+=0時(shí)，Gs輸出為高電平（S=1），譯碼器處于工作狀態(tài)，否則，譯碼器被禁止，所有的輸出端被封鎖在高電平，故將，接地，S1

78、接VCC，其功能表如下：</p><p>　　表3—2 3線—8線譯碼器74LS138的功能表</p><p>　　在選片上我們的具體做法是：將74LS138譯碼器的三個(gè)輸出端（這里我們只對(duì)三個(gè)74LS273芯片進(jìn)行片選，所以可以是任意三個(gè)輸出端，我們選用）分別接到三個(gè)或門的輸入端，或門的另一端接低電平信號(hào)，我們這里接。從上表可以知道，3—8譯碼器沒有選通是輸出端全都是1，所以經(jīng)過或門后2

79、73鎖存器不工作，當(dāng)3—8譯碼器輸入100時(shí)，為0，其他端為1，經(jīng)過或門變?yōu)榈碗娖疆a(chǎn)生一個(gè)下降沿，在將3—8譯碼器輸入111，使為1，經(jīng)過或門變?yōu)楦唠娖疆a(chǎn)生一個(gè)上升沿，故第一片273鎖存器鎖存8位數(shù)據(jù)；當(dāng)3—8譯碼器輸入101時(shí)， 為0，其他端為1，對(duì)于來說產(chǎn)生了一個(gè)下降沿，將 3—8譯碼器輸入111時(shí)，為1，經(jīng)過或門產(chǎn)生了一個(gè)上升沿，第二片273鎖存器鎖存8位數(shù)據(jù)；依次類推，當(dāng)3—8譯碼器先后輸入110和111后，端產(chǎn)生一個(gè)上升沿，第

80、三片23鎖存器鎖存8位數(shù)據(jù)。</p><p>　　譯碼器的地址輸入端與P27、P26、P25相連，取值分別為100、101、110所以他的地址范圍是8000H~8FFFH、A000H~AFFFH、C000H~CFFFH。</p><p>　　因?yàn)槊恳晃粩?shù)據(jù)信號(hào)通過移位寄存器要控制發(fā)光二極管的亮滅，單憑芯片的驅(qū)動(dòng)能力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，所以，我們?cè)阪i存器的每一個(gè)輸出端連接一個(gè)74F07OC門，它是

81、6位驅(qū)動(dòng)器，為L(zhǎng)ED提供一定的驅(qū)動(dòng)電流。OC門又稱為集電極開路的門電路，能驅(qū)動(dòng)較大電流。因?yàn)橄到y(tǒng)中這種門電路工作在開路，所以每一個(gè)74F07需要接一個(gè)上拉電阻，1K阻值的電阻即達(dá)到其要求。因?yàn)槊總€(gè)區(qū)的移位寄存器是與其他23個(gè)區(qū)的移位寄存器并聯(lián)，所以在送給一個(gè)區(qū)數(shù)據(jù)的同時(shí)也將這24位數(shù)據(jù)送給另外23個(gè)區(qū)，只不過在給一個(gè)區(qū)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，其他23個(gè)區(qū)沒有移位脈沖，不保存數(shù)據(jù)，當(dāng)一個(gè)區(qū)送完數(shù)據(jù)而完成這一塊的顯示更新時(shí)，新的24位數(shù)據(jù)送入下一個(gè)區(qū)

82、，而將最初送入的數(shù)據(jù)覆蓋，因此并不影響下一個(gè)區(qū)數(shù)據(jù)的移位，依此方式傳送數(shù)據(jù)。</p><p>　　而將最初送入的數(shù)據(jù)覆蓋，因此并不影響下一個(gè)區(qū)數(shù)據(jù)的移位，依此方式傳送數(shù)據(jù)。</p><p>　　第四節(jié) 時(shí)鐘脈沖電路</p><p>　　大屏幕的顯示主要是由CD4094移位寄存器的移位來傳送顯示信號(hào)，移位寄存器的每一次移位都需要一個(gè)脈沖，由于大屏幕分為24塊，即24區(qū)

83、，每個(gè)區(qū)的各個(gè)移位寄存器需要移位脈沖控制。故采用三個(gè)74LS138譯碼器級(jí)連來輸出24個(gè)信號(hào)，通過非門產(chǎn)生高低電平進(jìn)而產(chǎn)生脈沖信號(hào)，根據(jù)系統(tǒng)要求送向24區(qū)，每一個(gè)時(shí)鐘脈沖同時(shí)送給一個(gè)區(qū)的24*24個(gè)移位寄存器，選定一個(gè)區(qū)后，連續(xù)輸送192個(gè)脈沖，更新完這一區(qū)后，選擇下一區(qū)。</p><p>　　74LS138譯碼器的功能前文已經(jīng)敘述，不在重復(fù)。這里只講一下脈沖產(chǎn)生的具體做法，如圖11所示，譯碼器通過P10~P17

84、口進(jìn)行片選和地址輸入。將各個(gè)譯碼器的地址輸入端A、B、C分別和P12、P11、P10連接在一起。采用P15、P14、P13進(jìn)行片選，當(dāng)P15、P14、P13為000時(shí)，由譯碼器的功能可知，三片譯碼器均不被選通，不工作；當(dāng)P15、P14、P13為001時(shí)，第一片譯碼器被選通， P12、P11、P10為000時(shí)輸出信號(hào)經(jīng)過非門產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，為了避免其他輸出端在此時(shí)產(chǎn)生脈沖信號(hào)，將第一片譯碼器的輸出端重新置1，經(jīng)非門變?yōu)榈碗娖剑賹12

85、、P11、P10置為000使輸出信號(hào)經(jīng)過非門再產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，依此方法，將192個(gè)脈沖送向24*24個(gè)移位寄存器。以次類推，當(dāng)P12、P11、P10為001時(shí)選通第二區(qū)，方法同上，輸出192個(gè)脈沖送向24*24個(gè)移位寄存器，就這樣依次將脈沖信號(hào)傳送給八個(gè)區(qū)；當(dāng) P15、P14、P13為010時(shí)，同樣，第二片譯碼器被選通，P12、P11、P10值的變化產(chǎn)生的脈沖信號(hào)將依次傳送給另八個(gè)區(qū)；當(dāng)P15、P14、P13為011時(shí)，第三片譯碼器被

86、</p><p>　　圖3—14 時(shí)鐘脈沖電路</p><p>　　第五節(jié) 移位寄存電路</p><p>　　前文已經(jīng)介紹，大屏幕為192*576點(diǎn)陣，點(diǎn)數(shù)較多，屏幕較大。所以需要很多移位寄存器。大屏幕分為24塊，每塊有192*24個(gè)點(diǎn)，每8個(gè)點(diǎn)需要一個(gè)移位寄存器，數(shù)目比較龐大，以一塊24*24為例，24行，每行24個(gè)移位寄存器并聯(lián)在一起，每列串聯(lián)在一起，每收到一個(gè)

87、時(shí)鐘脈沖移位一次，達(dá)到顯示功能。</p><p>　　移位寄存器除了具有存儲(chǔ)代碼的功能以外，還具有移位功能。所謂移位功能，是指寄存器里存儲(chǔ)的代碼能在移位脈沖的作用下依次左移或右移。因此，移位寄存器不但可以用來寄存代碼，還可以用來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行——并行轉(zhuǎn)換、數(shù)值的運(yùn)算以及數(shù)據(jù)處理等。以邊沿觸發(fā)結(jié)構(gòu)的D觸發(fā)器組成的4位移位寄存器為例講述其工作原理：其中第一個(gè)觸發(fā)器FF0的輸入端接收輸入信號(hào)，其余的每個(gè)出發(fā)器輸入端均與

88、前邊一個(gè)觸發(fā)器的Q端相連。因?yàn)閺腃P上升沿到達(dá)開始到輸出端新狀態(tài)的建立需要經(jīng)過一段傳輸延遲時(shí)間，所以當(dāng)CP的上升沿同時(shí)作用與所有的觸發(fā)器時(shí)，它們輸入端的狀態(tài)還沒有改變。于是FF1按Q0原來的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，F(xiàn)F2按Q1原來的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，F(xiàn)F3按Q2原來的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。同時(shí)，加到寄存器輸入端D1的代碼存入FF0。總的效果相當(dāng)于移位寄存器里原有的代碼依次右移了一位。</p><p>　　例如，在4個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)輸入代碼依次為101

89、1，而移位寄存器的初始狀態(tài)為Q0Q1Q2Q3=0000，那么在移位脈沖（也就是觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖）的作用下，移位寄存器里代碼的移動(dòng)情況將如表所示?？梢钥吹?，經(jīng)過4個(gè)CP信號(hào)以后，串行輸入的位代碼全部移入了移位寄存器中，同時(shí)在4個(gè)觸發(fā)器的輸出段得到了并行輸出的代碼。因此，利用移位寄存器可以實(shí)現(xiàn)代碼的串行——并行轉(zhuǎn)換。</p><p>　　表3—3 移位寄存器中的代碼移動(dòng)狀況</p><p>

90、　　下面介紹一個(gè)CD4094移位寄存器的功能及工作情況</p><p>　　D4094移位寄存器概述</p><p>　　CD4094是由8位移位暫存器和一個(gè)帶3態(tài)門的8位鎖存器構(gòu)成。在正的移位時(shí)鐘脈沖的作用下，數(shù)據(jù)一位一位的移位到移位寄存器中，輸出端的最后一級(jí)QS能夠用來層疊使用。當(dāng)時(shí)鐘下降沿到來時(shí)，在QS上輸出的數(shù)據(jù)移向第二級(jí)輸出端Q2S。在STROBE輸入低電平時(shí)，每一個(gè)移位暫存器的

91、輸出端的鎖存器鎖存數(shù)據(jù)；當(dāng)STROBE輸入高電平時(shí)，數(shù)據(jù)移入鎖存器3態(tài)輸出門，這些輸出門在OUTPUT ENABLE高電平時(shí)有效。</p><p><b>　　二、芯片特點(diǎn)</b></p><p>　　較寬的電壓范圍：3.0V到18V</p><p>　　消除高噪音：0.45VDD</p><p>　　低功耗與TTL具有

92、兼容性</p><p>　　可以驅(qū)動(dòng)2個(gè)74L系列和驅(qū)動(dòng)1個(gè)74LS系列</p><p><b>　?。?）三態(tài)門輸出</b></p><p><b>　　三、管腳圖</b></p><p>　　圖3-15 4094引腳圖</p><p><b>　　真值表<

93、/b></p><p>　　表3—4 真值表 </p><p>　　注意：在時(shí)鐘脈沖正沿移位寄存器第七級(jí)的內(nèi)容傳送到Q8和QS</p><p>　　移位寄存功能的具體實(shí)現(xiàn)：將每一列的移位寄存器串聯(lián)，第一級(jí)的端連接下一級(jí)的數(shù)據(jù)輸入端D，串聯(lián)192個(gè)移位寄存器。再將每一個(gè)移位寄存器的STR端與P3.1連接控制寄存器的輸出端鎖存。為了增加移位時(shí)鐘脈沖的驅(qū)動(dòng)能力，

94、將信號(hào)加兩次非門不改變信號(hào)的狀態(tài)，如下圖所示。每24*24個(gè)移位寄存器均連接同一個(gè)時(shí)鐘脈沖，當(dāng)收到一個(gè)時(shí)鐘脈沖信號(hào)，24*24個(gè)移位寄存器均移動(dòng)一位，移動(dòng)192次后，轉(zhuǎn)為下24*24個(gè)移位寄存器，以次類推，完成24塊，并將數(shù)據(jù)傳送給發(fā)光二極管，達(dá)到顯示目的。[5]</p><p>　　圖3—16 脈沖驅(qū)動(dòng)</p><p><b>　　第六節(jié) 顯示電路</b><

95、/p><p>　　顯示電路是由192*576個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成，系統(tǒng)的最終目的是通過這若干個(gè)發(fā)光二極管的亮滅來顯示所要顯示的圖象和文字。雖然應(yīng)用的發(fā)光二極管比較多，達(dá)到幾萬(wàn)個(gè)，但它們的接法和原理并不復(fù)雜。因?yàn)榘l(fā)光二極管的亮滅是由移位寄存器輸出的高低電平信號(hào)來控制的，且每8個(gè)發(fā)光二極管對(duì)應(yīng)一個(gè)CD4094移位寄存器，所以將192*576個(gè)發(fā)光二極管的陰極分別接到每一個(gè)CD4094移位寄存器的輸出端，同時(shí)將每一個(gè)發(fā)光二極管

96、串接一個(gè)限流電阻來控制發(fā)光二極管的亮度，和增加使用時(shí)間；將各個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極接+8v電源 ,此電壓不是由VCC提供,而是直接由VIN提供。這樣就完成了發(fā)光二極管的連接。如圖3-17所示：</p><p><b>　　圖3—17顯示電路</b></p><p>　　電阻的計(jì)算：取發(fā)光二極管灌入的電流為10mA，二極管的壓降為2V，VCC為+8V。</p>

97、<p>　　故 R =（8-2）V/10mA=600Ω </p><p>　　第四章 軟件設(shè)計(jì)部分</p><p>　　在對(duì)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和硬件原理進(jìn)行說明之后，軟件部分也很重要，因?yàn)樗泄δ艿膶?shí)現(xiàn)都是通過軟件的控制。在大屏幕控制系統(tǒng)中，我們主要應(yīng)用單片機(jī)作為核心芯片，所以選擇匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程。系統(tǒng)中的接收數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)、輸出移位時(shí)鐘脈沖部分是軟件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。<

98、/p><p>　　單片機(jī)以串行的方式，接收從串行口232發(fā)送來的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，串行通訊是必不可少的部分，下面說明一下串行通訊及波特率的計(jì)算：</p><p><b>　　第一節(jié) 串行通訊</b></p><p>　　在微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，CPU與外部的基本通訊方式有兩種：并行通訊和串行通訊。在這里我們選用串行通訊，串行通訊又分為同步和異步通訊，我們選用

99、異步通訊， </p><p>　　第二節(jié) 串行口工作方式</p><p>　　串行接口的工作方式有四種，由SCON中的SM0、SM1定義，在這四種工作方式中，串行通訊只使用方式1、2、3。方式0主要用于擴(kuò)展并行輸入輸出口。</p><p>　　表4—1 串行口工作方式</p><p>　　設(shè)計(jì)選擇方式1：當(dāng)SCON中的SM0，SM1兩位

100、為01時(shí)，串行口以方式1工作，此時(shí)串行口為8位通訊接口。</p><p>　　第三節(jié) 波特率的設(shè)置</p><p>　　單片機(jī)中串行通訊的波特率隨串行口工作方式選擇不同而異，它除了與系統(tǒng)的振蕩頻率fosc，電源控制寄存器PCON的SMOD位有關(guān)外，還與定時(shí)器T1的設(shè)置有關(guān)。因?yàn)樵O(shè)計(jì)選擇方式1，所以</p><p>　　波特率=（/32）×定時(shí)器T1的溢

101、出率 （1）</p><p>　　定時(shí)器的溢出率=定時(shí)器T1的溢出次數(shù)/秒 （2） </p><p>　　對(duì)于一般情況，定時(shí)器T1溢出一次所需時(shí)間為：</p><p>　?。?N）×12時(shí)鐘周期=（ -N）×12×1/fosc

102、 （3）</p><p>　　于是，定時(shí)器每秒所溢出的次數(shù)，即</p><p>　　定時(shí)器T1的溢出率=fosc/12（-N） （4）</p><p>　　本系統(tǒng)的主要參數(shù)波特率為9600。由此可確定時(shí)間常數(shù)N，由（1）式得</p><p>　　N=256-（×fos

103、c）/（波特率×32×12） （5）</p><p>　　在波特率的設(shè)置中，有一個(gè)問題值得注意，這就是SMOD位的選擇影響著波特率準(zhǔn)確度，系統(tǒng)的波特率為9600，fosc=12MHz，</p><p>　　當(dāng)SMOD=0時(shí)，由公式（5）得</p><p><b>　　N=253=F0H</b&

104、gt;</p><p>　　將此值置入TH1，可得實(shí)際的波特率及誤差為：</p><p>　　由公式（1）（3）得 波特率=10417</p><p><b>　　誤差=9%</b></p><p>　　當(dāng)SMOD=1時(shí)，由公式（5）得</p><p><b>　　N=249=F9H&l

105、t;/b></p><p>　　將此值置入TH1，可得實(shí)際的波特率及誤差為：</p><p>　　由公式（1）（3）得 波特率=8955</p><p><b>　　誤差=7%</b></p><p>　　由結(jié)論可知，選擇SMOD=1時(shí)的時(shí)間常數(shù)F9H。</p><p><b>　

106、　第四節(jié) 編程思想</b></p><p>　　畫面的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)處理即顯示方式以子程序方式編寫，有多少種顯示方式即有多少個(gè)顯示子程序。顯示方式具體有畫面左移、上移、開幕、覆蓋、閃爍、直顯等十幾種顯示方式。在這里僅說一下幾個(gè)子程序的編程思想：首先，上電復(fù)位，即復(fù)位清屏，和將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)送向移位寄存器的思想一樣，因?yàn)镃D4094的輸出端為高電平時(shí)，發(fā)光二極管不亮，所以將高電平信號(hào)作為數(shù)據(jù)8位8位送出

107、，同時(shí)每輸出24位送一個(gè)時(shí)鐘脈沖，將高電平信號(hào)送向大屏幕，達(dá)到清屏目的；其次，初始化設(shè)置波特率，根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)給出的波特率9600，計(jì)算出時(shí)間常數(shù)，設(shè)置串行口工作方式。然后，接收并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，初始化串行口之后，先設(shè)置片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器62256的首地址，通過寫指令將接收到的數(shù)據(jù)寫入片外RAM中，并根據(jù)系統(tǒng)要求判斷數(shù)據(jù)是否接收完畢，完畢則等待送顯示命令；最后，向大屏幕輸送數(shù)據(jù)，先將24數(shù)據(jù)按寫入的先后順序，通過鎖存器送給CD4094即顯示屏的最底

108、端，通過送時(shí)鐘脈沖信號(hào)，使CD4094產(chǎn)生移位，然后再送數(shù)據(jù)，再送脈沖，最終將62256中的數(shù)據(jù)按先后順序依次從大屏幕的最底端送向最頂端，這樣便形成屏幕上移的顯示效果。詳細(xì)的子程序流程圖及程序清單詳見附件。</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　本文提出了一種實(shí)現(xiàn)LED點(diǎn)陣顯示大屏幕的方案，LED點(diǎn)陣顯示主要包括主控電路和顯示刷新電路兩大部分

109、，主控電路負(fù)責(zé)與上位機(jī)通信接收待傳送的點(diǎn)陣信息，刷新顯示內(nèi)容，向顯示電路傳送數(shù)據(jù)，因此顯示屏的工作質(zhì)量取決于主控電路對(duì)顯示電路的傳送速度和刷新速度。</p><p>　　在設(shè)計(jì)中，通過計(jì)算證明，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)單片機(jī)的晶振的選取為12MHz，由系統(tǒng)所給的參數(shù)指標(biāo)中的波特率9600bps計(jì)算可知，系統(tǒng)存在誤差7%，超過5%,故應(yīng)將晶振改為11.0592MHz,以減少誤差。這是在設(shè)計(jì)中考慮所欠缺的。</p>&

110、lt;p>　　通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我學(xué)得了許多新的知識(shí)，同時(shí)也是對(duì)大學(xué)四年學(xué)習(xí)生活的總結(jié)，它讓我把所學(xué)的東西更加系統(tǒng)化。</p><p>　　基于80C31單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的大屏幕顯示系統(tǒng)的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)，不僅僅是對(duì)幾門課的總結(jié)，甚至更多。在這次設(shè)計(jì)中應(yīng)用了大量的單片機(jī)、數(shù)字電子以及模擬電子方面的知識(shí)，而這三門課都是本專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)課進(jìn)行深入理解，為我以后的專業(yè)課的鞏固學(xué)習(xí)和以后工作上的學(xué)習(xí)研究打下了良好