《基于AT89C52单片机控制的16×16点阵LED汉字显示屏的设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于AT89C52单片机控制的16×16点阵LED汉字显示屏的设计.doc（42页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、 摘 要本设计是一基于AT89C52单片机控制的1616点阵LED汉字显示屏的设计。整机以AT89C52单片机为核心，介绍了以它为控制系统的LED点阵电子显示屏的动态设计和开发过程。该系统通过RS232与上位机PC进行串行通信，采用计算机串口对其进行数据输入，能实现屏幕显示内容的实时采集；通过该芯片控制一个行驱动器 74HC154和十六个列驱动器74HC595来驱动显示屏显示。该电子显示屏可以显示各种文字，全屏能显示十六个汉字，采用4块88点阵LED显示模块来组成1616点阵显示模式。显示采用动态显示，使得文字能够实现静止、移入移出等多种显示方式。文中详细介绍了LED点阵显示的硬件设计思路、硬
2、件电路各个部分的功能及原理、相应软件的程序设计，以及使用说明等。单片机控制系统程序采用单片机汇编语言进行编辑，通过编程控制各显示点对应LED阳极和阴极端的电平，就可以有效的控制各显示点的亮灭。所显示字符的点阵数据可以自行编写（即直接点阵画图），也可从标准字库中提取，但此次设计我们采用从标准字库中提取。经实践证明，该系统显示误差小，性能稳定，结构合理，扩展能力强。【关键词】AT89C52单片 LED显示屏 动态显示 汇编语言 串行通信ABSTRACTThis design is a 16 16 lattice LED electron display monitor design basic o
3、n AT89C52 MCU.The whole equipment is with the 40-pin AT89C52 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. The system through the RS232 and PC t
4、o PC serial communications, using its computer serial port for data input, to achieve real-time screen display the contents of the collection.Controls good driver 74HC154 and eight row driver 74HC595 through this chip actuates the display monitor demonstration. The electronic screen can show all kin
5、ds of written, sixteen full screen display Chinese characters, four pieces of 88 dot-matrix LED display modules to form the 1616 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 t
6、he 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 ov
7、ercast 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.but this time we adopt being extracted from the standard font. As the prac
8、tice proves, the system possesses advantages in low shows errors, stable, rational structure and strong extensible abilities.【Key words】AT89C52 Micro Controller Unit LED display Dynamic display Assembly language Serial port correspondence control system 前 言单片机自20世纪70年代问世以来，以极其高的性能价格比受到人们的重视和关注，所以应用很
9、广，发展很快。单片机的特点是体积小、集成度高、重量轻、抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。在我国，单片机已被广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪表、智能化家用电器、航空航天系统和和国防军事、尖端武器等各个方面。我们可以开发利用单片机系统以获得很高的经济效益。更重要的意义是单片机的应用改变了控制系统传统的设计思想和方法。以前采用硬件电路实现的大部分控制功能，正在用单片机通过软件方法来实现。这种以软件结合硬件或取代硬件并能提高系统性能的控制技术称为微控制技术。例如，本文主要论述的是通过下位机单片机来控制LED点阵显示。LED电子显示屏是利用发光二极管点
10、阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕。它是集微电子技术、光电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的显示系统，是目前国际上极为先进的显示媒体。由于它具有发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富、工作性能稳定以及对室内室外环境适应能力强等优点而日渐成为显示媒体中的佼佼者。在我国改革开放之后，特别是进入90年代国民经济高速增长，对公众场合发布信息的需求日益强烈，LED显示屏的出现正好适应了这一市场形势，因而在LED显示屏的设计制造技术与应用水平上都得到了迅速的提高，生产也得到了迅速的发展，并逐步形成产业，成为光电子行业的新兴产业领域。LED显示屏经历了从单色、双色图文显示屏，到图像显示屏的发展过
11、程。随着信息产业的高速发展，LED显示屏作为信息传播的一种重要手段成为现代信息化社会的一个闪亮标志。近年LED显示屏已广泛应用于室内、外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所如银行、营业部、车站、机场、港口、体育场馆等信息的发布，政府机关政策、政令，各类市场行情信息的发部和宣传等。目前，对于那些需要显示的信息量不是很大，分辨率不是很高，又需要制造成本相对比较低的场合，使用大、小屏幕LED点阵显示器是比较经济适用的，它可以用单片机控制实现显示字符、数字、汉字和简单图形，可以根据需要使用不同字号、字型。汉字显示方式是先根据所需要的汉字提取汉字点阵（如1616点阵），将点阵文件存入ROM，形成新的
12、汉字编码。而在使用时则需要先根据新的汉字编码组成语言，再由MCU根据新编码提取相应的点阵进行汉字显示。具体显示技术和原理将会在正文中得到详细论述。第一章 LED显示屏概述第一节 LED显示屏概况LED显示屏是利用发光二极管点阵模块组成的平面式显示屏幕。由于它具有发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对室内外环境适应能力强等优点，自20世纪80年代后期开始，随着LED制造技术的不断完善，在国外得到了广泛应用。在我国改革开放后，特别是进入21世纪后，国民经济高速增长，对公众场合发布信息的需求日益强烈，LED显示屏的出现正好适应了这一市场形式，因而在LED显示屏设计制造技术与应用水平上都得到
13、了迅速提高。LED经历了从单色、双色图文显示屏，到图象显示屏，一直到今天的全彩色视频显示屏的发展过程。无论在器件的性能（超高亮度LED显示器）和系统的组成（计算机化的全动态显示系统）等发面都取得了长足的进步。目前已达到超高亮度全彩色视频显示的水平，可以说能够满足各种应用条件的要求。其应用领域已经遍及交通、证券、电信、广告、宣传等各个方面。我国LED显示屏的发展可以说基本上与世界水平同步，至今已形成了一个具有相当发展潜力的产业。第二节 LED汉字显示屏的特点和很多应用技术用语一样，LED汉字屏并没有一个公认的严格定义，一般把显示文字的LED显示屏称为汉字屏。汉字显示屏的主要特征是只控制LED点阵
14、中各发光器件的通断（发光或熄灭），而不控制LED的发光强弱。LED器件的颜色可以是单色的、双色的，甚至还可以是多色的。LED汉字显示屏的外观可以做成条形，叫做条形汉字显示屏，简称条屏；也可以按一定高宽比例做成矩形的平面汉字显示屏。其实条屏只不过是其宽度远大于高度的平面显示屏，在显示与控制的原理上并无区别。不论显示图形还是文字，都是控制与组成这些图形或文字的各个点所在位置相对应的LED器件发光。通常我们先把需要显示的文字转换成点阵图形，再按照显示控制的要求以一定的格式显示数据。对于只控制通断的汉字显示屏来说，每个LED发光器件占据数据中的1位（1bit），在需要该LED器件发光的数据中相应的位填
15、1，否则填0。当然，根据控制电路的安排，相反的定义同样时可行的。这样依照所需显示的汉字，按显示屏的各行各列逐点填写显示数据，就可以构成一个显示数据文件。文字的点阵格式比较规范，可以采用现行计算机通用的字库字模。组成一个字的点阵，其大小也可以有1616、2424、3232、4848等不同规格。 用点阵方式构成文字，是非常灵活的，可以根据需要任意组合和变化，只要设计好合适的数据文件，就可以得到满意的显示效果。因而采用点阵式汉字显示屏显示经常需要变化的信息，是非常有效的。 条屏常用于简短明确的信息，例如显示车站、机场的车次、航班信息，或者商厦的欢迎词，或写字楼的办公区的简短通知等等。平面显示屏多用来
16、显示比较复杂的信息，如车站显示多列列车的到开时刻、机场显示各航班运行情况以及证券交易场所显示股票行情等。点阵显示方式适应信息变化的优点，是以点阵显示器的价格和其复杂的控制电路为代价的。点阵显示器在整个显示单元的所有位置上布置了LED器件。而像数码管一类的LED显示器只在需要发光的七段位置上布置LED器件，其它位置是空白。因此，点阵显示器在相同面积情况下，其价格要比数码管贵。另一方面，由于数码管可显示的信息有限，只有09（或再扩展到AF）几个字符，这些字符的变化是靠组合7段LED的发光与否实现的，由于段数不多，所以其显示数据和控制电路都比较简单。而点阵显示器，它要对点阵上LED进行控制，并能生成
17、所有可能显示的图形文字，其显示数据和控制电路自然要复杂的多。因此，在有些场合显示信息虽然需要变化，但其特点或格式有一定变化范围的限制，也就是说不要求显示任意变化的信息。这时，我们不一定非得采用点阵显示方式不可。例如，在证券交易所的股票行情信息显示屏上，主要显示内容可以分成两大部分：一部分是股票名称，另一部分是股票行情。前者因为千变万化，所以必须采用点阵显示方式；而后者是由数字、小数点及正负号组成，因而完全可以使用数码管等器件进行显示。这时，在一个屏上混合使用数码管和点阵显示单元，这种屏称之为混合屏。显然，在同等条件下，混合屏的造价要低于点阵屏。还有一种情况，虽然显示的图形或文字比较复杂，但不需
18、要变化，这时可以直接把LED发光灯按所需显示的图文布置在印刷电路板上，全部LED发光灯一齐控制，要么全部点燃，要么全部熄灭，控制电路自然非常简单。汉字显示屏的颜色，有单色、双色、和多色几种。最常用的是单色汉字显示屏。单色屏多使用红色或橘红色或橙色LED点阵单元。双色显示屏和多色显示屏，在LED点阵的每一个“点”上布置有两个或多个不同颜色的LED发光器件。换句话说，对应于每种颜色都有自己的显示矩阵。显示的时候，各颜色的显示点阵是分开控制的。事先设计好各种颜色的显示数据，显示时分别送到各自的显示点阵，即可实现预期效果。每一种颜色的控制方法和单色的完全相同，因此掌握了单色汉字显示屏的原理，双色屏和多
19、色屏就不难理解了。 第三节 汉字显示屏的基本结构汉字显示屏可以分成屏体和控制器两大部分。屏体的主要部分是显示点阵，还有行列驱动电路。显示点阵现多采用88单色显示单元或双色显示单元拼接而成。例如32128的显示屏，就需要64块88显示单元，按416块方式组成。而双色显示单元与单色显示单元结构基本一样，只不过在每个单色LED点上同时用两个不同颜色的LED取代即可，控制显示原理与单色的完全一样。所以，只要理解了单色显示单元，那么双色显示单元自然也就明白了。从显示文字的角度看，一个字符（特别是汉字）可以由1616或2424或3232点阵组成。屏的一行可以短到只显示几个字，长到显示十几、二十几个字。以1
20、616点阵显示一个字符为例，32128显示屏，以416方式组合，则可以显示2行共16个汉字。第四节 本章总结 本章主要介绍LED显示屏的概况、发展背景，显示屏显示的原理和显示特点；同时介绍了LED显示屏的结构。以帮助了解研究本课题研究的目的。第二章 汉字显示屏系统结构设计第一节 系统需要实现的功能描述本课题研究的是基于AT89C52单片机控制的1616点阵汉字显示屏的设计，要求主要了解汉字显示屏的结构、原理及相应的功能，同时，分析点阵式发光二极管的特性，研究单片机与计算机通讯的方法以及总线技术的特点与应用技术。掌握整个显示控制系统的设计思想与具体设计方法。从控制方案来讲，普通方式下，可以循环显
21、示一些事先设定的文字内容。而且文字显示方式为动态显示，可以实现静止、移入移出等显示方式，而本设计主要实现的动态显示方式为由下而上的移动。同时用户也可以在PC机上进行显示效果的预览，控制系统中必须具备RS232接口以及相应的驱动软件，以通过RS232串行异步通信进行LED显示屏与上位机程序的连接，而如果与上位机PC机进行数据通讯，设计成为微机的一个显示终端，显示内容就可以根据PC机的控制随时变化，发布一些动态实时信息。对显示屏的要求为，在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足，可显示文字，显示文字应稳定、清晰无串扰。本课题研究的单片机控制的汉字显示屏要求既可以工作在普通方式下，也可以与微机相连
22、，进行数据通讯，是一种通用的汉字显示屏，可以根据实际需要，应用在各种场合。例如车站的发车、到站时间显示、酒店大厅的通知显示等等。第二节 系统总体设计方案由于汉字显示屏的控制电路采用单片机方案，控制功能的实现应在硬件和软件两方面进行折中。单片机及相应软件，主要存储（或生成）显示数据、安排控制信号的定时与顺序、上位机进行通信等。但是单片机的接口数量少，驱动能力不强，必须扩展一定的硬件电路，才能满足显示屏的需要。硬件电路大体上可以分成微机本身的硬件、显示驱动电路、控制信号三部分。显示屏电路总体框图如下图2.1所示：控制电路电源 74HC595行驱动器 LED 显示点阵 74HC154列驱动器 AT8
23、9C52 单 片 机 P C 上 位 机图2.1 显示屏电路框图第三节 本章小节本章主要介绍了整个系统设计的功能要求，以及各个模块的功能方案设计。同时介绍了整个系统的显示屏LED屏的背景以及特点。为接下来一一叙述系统每个模块做了个总体的概述。第三章 系统硬件原理电路设计第一节 系统硬件组成方案设计本系统主要的硬件设计是下位机单片机的显示控制部分。而上位机（PC机）与单片机显示控制部分的接口为标准RS232通讯方式。整个电路由单片机AT89C52、外部数据存储器6264、行驱动电路74HC154、列驱动电路74HC595及附属电路组成。该电路所设计的电子屏可显示两行共16个汉字，需要64个88
24、LED点阵模块，可组成32128的矩形点阵。显示的内容由PC机控制，也可以预先把需要显示的内容做成点阵存在单片机中，如果由PC机控制显示，就需要即时地把所需显示的点阵数据传给单片机并存入缓冲区6264。第二节 系统硬件介绍一、 AT89C52芯片介绍AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（EPROM）和256bytes的随机存储数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能
25、强大AT89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。AT89C52单片机的引脚图如图3.1显示。主要性能参数：与MCS51产品指令和引脚完全兼容8K字节可重擦写Flash闪速存储器1000次擦写周期全静态操作：0Hz24MHz三级加密程序存储器256*8字节内部RAM32个可编程I/O口线3个16位定位/计数器8个中断源可编程串行UART通道图3.1 AT89C52引脚图AT89C52提供以下标准功能：8k字节Flash闪速存储器，256字节内部RAM，32个I/O口线，3个16位定时/计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡妻及时钟电路。同时，AT89C52可降至0
26、Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所以部件工作直到下一个硬件复位。1、 控制线控制线共有4根，其中3根是复用线。所谓复用线是指具有两种功能，正常使用时是一种功能，在某种条件下是另一种功能。(1)、地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲。 功能：用来锁存P0口送出的低八位地址。 功能：片内EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。(2)、 外ROM读选通信号。(3)、复位/备用电源。(4)、内外ROM选择/片内EPROM编程
27、电源。2、 I/O引脚AT89C52有P0、P1、P2、P3 4个8位并行I/O端口，共32个引脚。P0口是一组8位漏级开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。P1 口是带内部上拉电阻的双向I/O口，可用作输入口。P2 口是带内部上拉电阻的双向I/O口，向P2口写入1时P2口被内部上拉为高电平可用作输入口，当作为输入脚时被外部拉低的P2口会因为内部上拉而输出电流。P3 口是带内部上拉电阻的双向I/O口，向P3口写入1时P3口被内部上拉为高电平可用作输入口，当作为输入脚时被外部拉低的P3口会因为内部上拉而输出电流。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的是它的第二功能，如表31所示：表3
28、.1 P3各端口第二功能端口引脚第二功能P3.0RXD串行口输入端P3.1TXD串行口输出端P3.2外部中断0请求输入端P3.3外部中断1请求输入端P3.4T0定时/计数器0外部信号输入端P3.5T1定时/计数器1外部信号输入端P3.6外RAM写选通信号输出端P3.7外RAM读选通信号输出端二、 行驱动芯片74HC154介绍译码器是一个多输入、多输出的组合逻辑电路。其功能是将给定的输入码组进行“翻译”，变换成对应的输入信号，对每一种可能的输入组合，使输出通道中相应的一路有信号输出,一个且仅一个输出信号为有效电位。74HC154为变量译码器，也称二进制译码器，它是一种四线十六线译码器, 译码的输
29、入端有4个，输出端有24=16个，并有两个选通端（使能端），它的管脚形式如图3.2所示，当选通端1、2均为低电平时，译码器处于工作状态，可将地址输入端（A0A3）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。否则，译码器被禁止，所有的输出端被封锁在高电平。为译码输出端，输出是低电平有效，即在选通时，每输入一个二进制代码将使对应的一个输出端为低电平，而其它输出端均为高电平的无效信号，也可以说对应的输出端被“译中”。74HC154译码器的真值表如表32所示：图3.2 74HC154管脚图表3.2 74HC154译码器的真值表说明：H高电平；L低电平；X任意。从真值表可知，每组4个变量输入，在16个输
30、出中只有一个引脚为“0”（且正好与输入代码是一一对应），其余15个全为“1”，这种译码输出称为低电平有效；四线十六线译码器逻辑形式为：，。三、列驱动芯片74HC595介绍列驱动电路由集成电路74HC595构成，它具有一个8位串行输入/输出或者并行输出的移位寄存器和一个8位输出锁存器的结构，而且移位寄存器和输出锁存器的控制是各自独立的，可以实现在显示本行各列数据的同时，传送下一行的列数据，即达到重叠处理的目的。74HC595的管脚及内部结构形式如图3.3所示。它的输入侧有8个串行移位寄存器，每个移位寄存器的输出都连接一个输出锁存器。引脚SER是串行数据的输入端。引脚SRCLK输入移位寄存器的移位
31、时钟脉冲，在其上升沿发生移位，并将SER的下一个数据打入最低位。移位后的各位信号出现在各移位寄存器的输出端，也就是输出锁存器的输入端。RCLK是输出锁存器的打入信号，其上升沿将移位寄存器的输出打入到输出锁存器。引脚是输出三态门的开放信号，只有当其为低时锁存器的输出才开放，否则为高阻态。信号是移位寄存器的清零输入端，当其为低时移位寄存器的输出全部为0，由于SRCLK和RCLKError! No bookmark name given.两个信号是互相独立的，所以能够做到输入串行移位与输出锁存互不干扰。芯片的输出端为QAQH，最高位QH可作为多片74HC595级连应用时，向上一级的级连输出。但因QH
32、受输出锁存器打入控制，所以还从输出锁存器前引出了QH，作为与移位寄存器完全同步的级连输出。移位寄存和输出锁存的时序波形如图3.4所示： 图3.3 74HC595的管脚及内部结构逻辑图SCKSERMCK图3.4 移位寄存和输出锁存的时序波形图第三节 系统硬件布局设计由于汉字显示屏的控制电路采用单片机方案，控制功能的实现应在硬件和软件两方面进行折中。单片机及相应软件，主要负责存储（或生成）显示数据、安排控制信号的定时与顺序等。但是单片机的接口数量少，驱动能力不强，必须扩展一定的硬件电路，才能满足显示屏的需要。系统硬件部分电路大致上可以分成主控制单元、显示单元和驱动单元三部分。一、主控制单元本系统主
33、要由单片机AT89C52为核心进行控制，它负责控制整个电路以及相应的程序的运行、以及给屏体电路部分发送命令。一片6264RAM作为从上位机接收来的数据的随机存储器。AT89C52内部含有8K字节的FLASHROM，作为程序和固化显示数据存储器，地址从0000H开始，RAM地址从8000H开始。一片74HC154锁存由AT89C52数据/地址口P0发出的低8bit地址，该地址信息由单片机ALE信号打入。AT89C52的接口P2为高位地址输出口。最高位为1时选通RAM，RXD和TXD端为AT89C52的串行通信输入输出口，通过MAX232变为EIA电平与上位机相连。具体见下图3.5 AT89C52
34、的通用I/O口P1作为显示数据。当P1为全8位的时候为列显示数据。 AT89C52的控制口P3的INT0、INT1、T0、T1各位，均作为通用输出口使用，而不再起中断申请和定时的作用。INT0输出信号作为列驱动电路的输出锁存器的打入信号使用。INT1作为控制电路并/串变换器的并联输入打入脉冲。T0输出信号控制显示屏上、下部分（每部分16行）的选通。T1信号是控制电路一侧的并/串变换和驱动电路一侧的串/并变换的移位脉冲。单片机主时钟的频率为11.0592MHZ，相应的机器周期约为90.42ns。图3.5 主控制单元二、驱动单元1、数据传输方案采用扫描方式进行显示时，显示数据通常存储在单片机的存储
35、器中，按8位一个字节的形式顺序排放。显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去，这就存在一个显示数据传输方式的问题。从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并行方式或串行方式。显然，采用并行方式时，从控制电路到列驱动器的线路数量大，相应的硬件数目多。当列数很多时，并行传输的方案是不可取的。采用串行传输的方法，控制电路可以只用一根信号线，将列数据一位一位传往列驱动器，在硬件方面无疑是十分经济的。但是，串行传输过程较长，数据要经过并行到串行和串行到并行两次变换。首先，单片机从存储器中读出的8位并行数据要通过并串变换，按顺序一位一位地输出给列驱动器。与此同时，列驱动器中每一列都把当前数据传向
36、后一列，并从前一列接收新数据，一直到全部列数据都传输完为止。只有当一行的各列数据都已传输到位之后，这一行的各列才能并行地进行显示。这样，对于一行的显示过程就可以分解列数据准备（传输）和列数据显示两个部分。对于串行传输方式来说，列数据准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下，留给行显示的时间就太少了，以至影响到LED的亮度。解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的方法。即在显示本行各列数据的同时，准备下一行的列数据。为了达到重叠处理的目的，列数据的显示就需要具有锁存功能。经过上述分析，可以归纳出列驱动器电路应具备的主要功能。对于列数据准备来说，它应能实现串入并出
37、的移位功能；对于列数据显示来说，应具有并行锁存的功能。这样，本行已准备好的数据打入并行锁存器进行显示时，串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。2、行驱动电路行驱动电路是采用74HC595芯片，行选通信号来源于单片机按照时序要求所给出的二进制信号，每次更新行号（开始扫描新的一行）时，由单片机输出4位二进制行号，行号经4/16线译码器译码后，生成16条行选通信号线，再经过驱动器驱动对应的行线。采用译码器的方案，还可以保证同一时刻只选通一条行线，从而达到显示的稳定性。行驱动电路原理如图3.6所示：图3.6 行驱动电路图行选通信号从74HC154的端输出，某一端输出低电平即为有
38、效，而其它端输出均为高电平的信号无效。如端输出低电平，此信号传至相应的PNP型三极管Q1，此时，三极管的基极为低电平，因此，发射结正向偏置，集电结反向偏置，三极管导通，其集电极再将高电平加于LED阵列的对应的行上，即将此行选通；而同时74HC154的其它端输出高电平而致使该行对应的三极管截止，从而所对应LED行线不被选通。行选通按顺序从，全部各行都选通一遍之后又重新开始，这就是行驱动电路的逐行扫描过程。行信号A、B、C、D的顺序变化范围从0000、0001、0010、至l111，来一个选通信号，行信号顺序就变化一次，其频率由扫描电路决定。 由于行驱动电路一条行线上要带动16列的LED进行显示，
39、按每一LED器件20mA电流计算，16个LED同时发光时，就需要的驱动电流，选用三极管8550作为驱动管可以在逻辑功能和驱动能力上符合LED的驱动要求。3、列驱动电路由74HC595组成的列驱动器示于图3.7中。该图由两片74HC595组成16列的驱动，由16个行驱动器驱动16行。第一片列驱动器的SER端连接单片机输出的串行列显示数据，其QH端连接第二片的SER端，采用这样的方法组成两片的级连。两片相应的、端分别并联，作为统一的串行数据移位信号、串行数据清除信号和输出锁存器打入信号。这样的结构，使得各片串行移位能把16列的显示数据依次输入到相应的移位寄存器输出端。移位过程结束之后，控制器输出R
40、CLK打入信号，16列显示数据一起打入相应的输出锁存器。然后选通相应的行，该行的各列就按照显示数据的要求进行显示。显示电路图如图3.8。图3.7 列驱动电路图3.8 显示驱动电路三、显示单元1、显示模式方案LED 显示常用的有静态显示和动态扫描显示。静态显示显示效果好，但是功耗大，显示一个1616的字的功耗为：普通电池根本无法驱动。要是组成大显示屏那功耗将更惊人。而且采用静态显示需要的驱动器件多，硬件成本高。而动态显示方式在显示时因为是扫描显示会有“闪”的感觉，但是控制好扫描的频率，使得扫描轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就不容易感觉出闪烁现象，就能看到显示屏上稳定
41、的图形了。而且动态扫描方式功耗低，硬件成本低，每个LED都不是连续工作，因而还有利于延长LED的使用寿命。因此我们采用了动态显示方式.而动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行（比如16行）的同名列共用一套列驱动器，每行有一个行驱动器，具体就1616的点阵来说，把所有同一行的发光管的阳极连在一起，把所有同一列的发光管的阴极连在一起（共阳的接法），由行译码器给出的行选通信号，从第一行开始，按顺序依次对各行进行扫描(把该行与电源的一端接通)。另一方面，根据各列锁存的数据，确定相应的列驱动器是否将该列与电源的另一端接通。接通的列，就在该行该列燃亮相应的LED；未接通的列
42、所对应的LED熄灭。当一行的扫描持续时间结束后，该行燃亮的LED也就熄灭；下一行又以同样的方法进行显示。全部各行都扫过一遍之后(一个扫描周期)，又从第一行开始下一个周期的扫描。第四节 RS232串行传输口的设计本系统主要的硬件设计是下位机单片机的显示控制部分。而上位机（PC机）与单片机显示控制部分的接口为标准RS232通讯方式。目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式,即所谓单端通讯。收、 发端的数据信号是相对于信号地,如从DTE设备发出的数据在使用DB25连接器时是2脚相对7
43、脚（信号地）的电平,DB25各引脚定义参见下表。典型的 RS-232信号在正负电平之间摆动,在发送数据时,发送端驱动器输出正电平在+5+15V,负电平在-5-15V电平。当无数据传输时,线上为 TTL,从开始传送数据到结束,线上电平从TTL电平到RS-232电平再返回TTL电平。接收器典型的工作电平在+3+12V与-3-12V。由于 发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右,所以其共模抑制能力差,再加上双绞线上的分布电容,其传送距离最大为约15米,最高速率为20kb/s。RS -232是为点对点（即只用一对收、发设备）通讯而设计的,其驱动器负载为37k。所以RS-232适合本地设备之间的通信。
44、RS232引脚定义为下表3.3： 表3.3 RS232引脚定义引脚定义符号1载波检测DCD2接收数据RXD3发送数据TXD4数据终端准备好DTR5信号地SG6数据准备好DSR7请求发送RTS8清除发送CTS9振铃提示RI一、AT89C52单片机串行通信口串行通信接口主要由发送数据缓冲器、发送控制器、输出控制门、接收数据缓冲器、接收控制器、输入移位寄存器、波特率发生器T1等组成。串行口中还有两个特殊功能寄存器SCON、PCON，特殊功能寄存器SCON用来存放串行口的控制和状态信息。定时器计数器1(T1)与定时器计数器2(T2)都可构成串行口的波特率发生器，其波特率是否增倍可由特殊功能寄存器PCO
45、N的最高位控制。二、串行口工作方式和原理1、串行接口的工作方式0串行接口的工作方式有工作方式0、工作方式1、工作方式2和工作方式3。、串行口工作于方式0, 即串行寄存器方式或称为同步移位寄存器输入输出方式。CPU执行一条写SBUF的指令如MOV SBUF ，A就启动了发送过程。发送的时序见图3.14。接收时序见图3.15 图3.14 方式0发送时序图3.15 方式0接收时序2、串行口工作方式1、串行口接口工作于方式1，即将8位异步通信接口方式，结构示意图见图7-7。RXD为接收端，TXD为发送端。一帧信息由10位组成，方式1的波特率可变，由定时器计数器1或定时器计数器2的溢出速率以及SMOD（
46、PCON.7）决定，且发送波特率与接收波特率可以不同。3、串行接口工作方式2和与方式3串行口工作在方式2、方式3时，为9位异步通信接口。发送或接收的一帧信息由11位组成。方式2与方式3仅波特率不同，方式2的波特率为（SMOD1时）或（SMOD0时），而方式3的波特率由定时器计数器具或定时器计数器2及SMOD决定。4、各方式波特率的设计在串行通信中，收发双方对发送或接收的数据速率（即波特率）要有一定的约定。可通过对串行口编程设定。各种工作方式下其波特率的设置均有所不同，其中方式0和方式2的波特率是固定的，方式1和方式3的波特率是可变的，由定时器T1的溢出率确定。(1)方式0的波特率 方式0时，其
47、波特率固定为振荡频率的1/12，并不受PCON中SMOD位的影响。因而，方式0的波特率=。(2)方式2的波特率 方式2的波特率由系统的振荡频率和PCON的最高位SMOD确定，即为。在SMOD=0时，波特率=；在SMOD=时，波特率=。(3)方式1、3的波特率 MCS-51串行口方式1、3的波特率由定时器T1的溢出率和SMOD的值共同确定，即方式1、3的波特率=定时器T1的溢出率。第五节 本章小结 本章从局部介绍整体系统，分别介绍了主控制单元、驱动单元、显示单元各模块的功能，组成芯片的背景、功能以及在系统中所起的作用与功能。与上位机通信的串型接口。而且每个模块在系统中的电路设计图均展示出来，显现出一个明了、客观的电路设计。
