基于单片机的电子工作牌的设计.doc

《基于单片机的电子工作牌的设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的电子工作牌的设计.doc（46页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、 毕 业 设 计 论 文题 目：基于单片机的电子工作牌的设计 学 院：电气与信息工程学院 专 业：电子信息工程 姓 名： 学 号 指导老师：张洛花 完成时间： 2013年5月20日 摘 要 LED点阵显示屏是一种简单的汉字显示器，具有价廉、易于控制、使用寿命长等特点，在大型商场、车站、码头、地铁站以及各类办事窗口等越来越多的场所需要用LED点阵显示图形和汉字。LED点阵显示屏作为一种新兴的显示器件,是由多个独立的LED发光二极管封装而成。LED行业已成为一个快速发展的新兴产业，市场空间巨大，前景广阔。本毕业设计是基于单片机的电子工作牌的设计。该系统以STC公司生产的40脚单片机STC89C52

2、为核心，外加译码电路，显示驱动电路和16*32的点阵显示屏等部分组成的设计。该电子工作牌可以显示各种文字或单色图像，全屏能显示2个汉字，显示采用动态显示，通过按键控制使图形或文字能够实现左移、右移、上移、下移等多种显示方式，并且可以通过按键控制动态显示的速度。由串并转换器74HC138译码器实现点阵16行控制，74HC595为驱动电路器件，实现点阵显示32列控制。文中详细介绍了LED点阵显示的硬件设计思路、硬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。关键词：STC89C52单片机 LED点阵显示屏 动态显示 AbstractLED dot matrix display C

3、hinese characters display is a simple, inexpensive, easy to control, long life and so need to use more and more places, shopping malls, railway stations, docks, subway stations and a variety of work windowLED dot matrix display graphics and characters. LED dot matrix display as a new display devices

4、 by multiple independent LED light-emitting diode package from. LED industry has become a fast-growing emerging industry, a huge market space and broad prospects.The graduation project is the design of microcontroller-based electronic card. The 40-pin microcontroller STC89C52 the STC production as t

5、he core, plus decoding circuit design part of the drive circuit and 16 * 32 dot matrix display. The electronic card can display a variety of text or monochrome images, full-screen can display two characters, dynamic display, through the control button graphics or text to left shift, right shift, mov

6、e up, down a variety of display , and can be keys to control the speed of the dynamic display. 74HC138 decoder 74HC595 32 dot matrix display control drive circuit devices, dot matrix line 16 control, serial-to-parallel converter. This paper describes the functions of various parts and principle of L

7、ED dot matrix display hardware design ideas, the hardware circuit, the corresponding software programming, as well as instructions for use.Key words: STC89C52 microcontroller LED dot matrix display dynamic display 目 录摘 要IAbstract II目录III第一章 绪 论11.1现实意义11.2 选题目的11.3 论文主要内容2第二章 功能要求和方案选择4 2.1功能要求42.2

8、系统硬件方案选择42.2.1 控制部分方案选择42.2.2 显示部分方案选择52.3 系统软件方案选择62.3.1 单片机编程语言选择62.3.2 系统软件编译工具选择6第三章 系统硬件设计83.1 硬件整体设计概述及功能分析83.2 控制单元设计93.2.1 控制系统设计93.2.2 STC89C52简介113.2.3 时钟电路简介123.2.4 复位电路简介123.3 行驱动单元设计133.3.1 行驱动系统设计133.3.2 串并转换器74HC138译码器143.4. 列驱动单元设计153.5 单片机ISP下载编程器173.6 LED点阵的内部结构和工作原理183.6.1 LED点阵内部

9、结构183.6.2 LED点阵的工作原理19第四章 系统软件设计204.1 系统主程序设计204.2 左右移显示子程序的设计214.3 上下移显示子程序的设计21第五章 系统调试235.1 系统硬件部分调试方法235.1.1 短路与虚焊检测235.1.2 上电测试235.2 系统软件调试方法245.2.1开发环境介绍245.2.2 软件调试245.3 系统联合调试及结果25第六章 结 论26第七章 参考文献27第六章 致 谢28附录 1：系统总原理图29附录 2：系统设计程序30第一章 绪论1.1现实意义LED点阵显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像；不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境

10、，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。LED点阵显示屏以亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定的优点迅速成长为平板显示的主流产品，在信息显示领域得到了广泛的应用。LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性、可靠性、全色化方向发展。LED显示屏的应用涉及社会经济的许多领域，主要包括：（1）证券交易、金融信息显示。（2）机场航班动态信息显示。（3）港口、车站旅客引导信息显示。（4）体育场馆信息显示。（5）道路交通信息显示。（6）调度指挥中心信息显示。（7）邮政、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示。（8）

11、广告媒体新产品等。如今走在城市的各个地方，随处都可以看到闪烁的LED点阵显示屏，这些LED点阵显示屏上流动的字符让我们能够以最快的速度了解当前的一些信息。对点阵LED点阵显示屏的制作与改进也成为了一项热门的技术，而随着电子技术的不断进步，单片机的功能越来越丰富与强大，如何更加节约成本、更好的控制、更加的智能化也成为开发者和使用者十分关注的问题。利用单片机对外部器件进行控制是十分方便简单的，对LED点阵显示屏的操作也是非常简易。本文设计的点阵电子显示屏对于提高信息传播有十分重要的意义，并提高了效率，使其性能稳定，降低成本。近年来，单片机已经成为科技领域的有力工具，人类社会生活的得力助手。它的广泛

12、应用，不仅仅体现在工业控制、机电应用、智能仪表、实时控制、航空航天、尖端武器等行业和领域的智能化、高精度化，而且在人类日常生活中也随处可见它的身影。目前，单片机正朝着高性能和多种方向发展，其趋势将进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展，其功能也将越来越丰富，速度也越来越快。随着LED点阵显示屏在广告传媒领域逐渐崭露头角，其控制系统也如雨后春笋，层出不穷。由于它的控制系统均是基于嵌入式微处理器开发，所以单片机在其中也占有一席之地。1.2 选题目的该设计课题能够使我们掌握LED点阵显示屏的基本显示原理和设计方法，对LED点阵显示屏这个行业有了较为

13、深刻的了解和认识。并且对大学期间所学习的一些理论进行了实践，使我们对所学过的理论知识有了新的认识。并且通过该设计课题掌握了51单片机的的软硬件开发工具的使用方法，为以后从事相关行业的工作积累了实际工作经验。目前我国的信息行业发展迅速，作为主要平面显示媒介的LED点阵显示屏的作用也越练越广泛，相关的从业人员也会越来越紧缺。但是同时应该清楚的认识到我国的LED技术虽然发展迅速但和世界先进水平还有一定的差距。因此此课题不论是对自己的就业还是对我国LED显示技术的发展都有非常现实与积极的意义。随着经济社会的不断进步,LED点阵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不可或缺的标志。尤其

14、是面向信息服务领域的LED点阵显示屏的应用会更加广泛。大批量、小型化的标准系列LED点阵显示屏的种类会更加突出，如中文 LED 电子胸卡就广泛应用于产品展销会、商场、数码城、服装展示会、KTV 酒吧等工作人员配带，也适用于政府部门窗口工作人员的形象展示、酒店迎宾。针对不同行业、不同客户的需求不同，对于电子工作牌的功能要求也不尽相同。这就要求系统既要易于使用、安装和维护，又要有利于扩展和升级，还要考虑到与其他子系统进行有机的集成和信息共享。本论文是从实际应用角度出发，针对当前市场上流行的 LED 产品的应用领域而设计制作的电子工作牌，实用性比较强。1.3 论文主要内容针对设计题目的特点，作者对论

15、文的内容和结构将做如下安排： （1）初步方案的论证和选择搜集题目的有关资料，并参照目前通用的设计思想和设计方法拟定几套设计方案进行分析比较。最终选定了单片机STC89C52为核心控制器件，外加译码电路、驱动电路、独立键盘电路和16*32LED点阵显示屏电路的设计方案。 （2）方案实现以设计方案为指导思想选择合适的器件来实现这一思想，选择器件时要从功能和电气特性两方面来选择和论证。经过对比选择选定单片机STC89C52为核心控制器件，由串并转换器74HC138译码器实现点阵16行的显示控制，74HC595为驱动电路器件，实现点阵显示32列的显示控制。根据选择的方案设计出本设计的整体电路图。 （3

16、）软件编写 根据硬件特点和设计要求，软件选用C51语言进行编写，利用KEIL C51软件进行软件的编写和调试。程序主要按功能分为按键控制函数、动态显示函数、延迟函数等几个功能上相对独立的模块。然后按照所划分的模块逐个编写和调试，最后将独立的函数在主函数里整合起来。 （4）验证与测试调试分为硬件调试、软件调试和系统联合调试几步来进行。在硬件调试中发现有单片机端口驱动能力不足、驱动电路工作不稳定等问题。在软件调试中出现程序整合工作不协调等问题。通过分析，查找找出了问题原因并设法将其解决。（5）结论 设计完成后对设计中所遇到的问题、经验教训、以及自己的想法进行总结。 第二章 功能要求与方案选择 2.

17、1 功能要求 本方案设计一个以 LED 点阵形式的电子工作牌,具体要求满足以下条件： 1.要求采用51单片机作为本设计的微控制器；2.LED点阵显示屏可用来显示文字，还可以内置丰富的图形动作表情，以及多种动作显示方式和动作变换速度；3.通过键盘控制LED点阵显示屏的动作显示方式和动作变换速度。 3.在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足、稳定、清晰无串扰。 4.给出系统的整体方案设计，选用相关的元器件和绘制相关原理图，实现硬件电路设计和软件仿真设计。2.2 系统硬件方案选择 大多数的LED显示屏都在户外，所以对硬件的质量要求非常的高。为方便检修和维护硬件电路设计时常常采用模块化的设计方法。

18、硬件的设计采用模块化设计，既要满足模块本身功能又要能够和整个系统兼容。如图2.1所示,根据显示系统的功能特点确定系统硬件由控制部分，显示屏部分，按键部分三部分组成。 显示屏部分 按键部分 控制部分 图2.1系统硬件组成框图 2.2.1 控制部分方案选择控制部分是整个系统的核心部分，其功能为通过按键部分来使控制部分发送的数据和控制指令，经过处理过后使显示部分显示相应的内容和所要执行的命令。控制部分主要部分是单片机，单片机是集成了CPU，ROM，RAM和I/ O口的微型计算机。它有很强的接口性能，非常适合于工业控制,因此又叫微控制器(MCU)。单片机品种齐全,型号多样 CPU 从8，16，32到6

19、4位，多采用RISC 技术，片上I/O非常丰富，有的单片机集成有A/ D，“ 看门狗”，PWM，显示驱动，函数发生器，键盘控制等。它们的价格也高低不等，这样极大地满足了开发者的选择自由。除此之外单片机还具有低电压和低功耗的特点。随着超大规模集成电路的发展，NMOS工艺单片机被CMOS代替，并开始向HMOS 过渡。供电电压由5V 降到3V，2V甚至到1V，工作电流由mA 降至A ，这在便携式产品中大有用武之地。单片机的技术门槛较低开发成本也较低非常适合初学者进行学习和锻炼使用。现在市场上常用的单片机主要有MCS-51、AVR、ARM、PIC等。其中应用最广泛的单片机首推Intel的51系列，由于

20、产品硬件结构合理，指令系统规范，加之生产历史“悠久”，有先入为主的优势常作为单片机学习的教材。且51系列的I/O脚的设置和使用非常简单，当该脚作输入脚使用时，只须将该脚设置为高电平（复位时，各I/O口均置高电平）。当该脚作输出脚使用时，则为高电平或低电平均可。所以在控制部分方案的选择中选定51系列单片机作为控制部分的核心器件。2.2.2 显示部分方案选择显示部分包括了一块至少可以显示一个汉字的显示屏，以及驱动该显示屏的驱动电路。由于单片机的I/O口有限要不能直接用I/O口来驱动LED显示屏，所以需要对单片机IO口进行扩展增加单片机并行输出的能力。LED显示屏是由一个一个的发光二极管点阵构成的，

21、要构成大屏幕的LED显示屏就需要多个发光二极管。构成LED屏幕的方法有两种，一是由单个的发光二极管逐点连接起来，如图2.2所示；二是选用一些由单个发光二极管构成的LED点阵子模块构成大的LED点阵模块。目前市场上普遍采用的点阵模块有88、1616等几种；这两种屏幕构成方法各有各的缺点，单个发光二极管构成显示屏优点在于当单个的发光二极管出现问题时只需更换一个二极管即可，检修的成本较低，缺点在于连接线路复杂；而点阵模块构成的方法却正好与之相反，模块构成省约了大量的连线，不过当一个LED出现问题时同在一个模块的所有LED都必须被更换，这就加大了维修的成本。两种方法相比较，决定采取模块构成的方法来制作

22、一个LED点阵显示屏。为了避免模块的缺点，选择点阵数较小的模块来减小出现这一问题的风险。所以构建一个1632的LED点阵屏选用八块88点阵模块。 图 2.2 LED点阵图一个1616的LED显示屏行和列各有16支引脚，不能单靠51单片机的端口驱动所以必须要对单片机的端口个数进行扩展。经常采用的端口扩展方法是用串并转换芯片进行译码。常用的串并转换芯片有74LS154（4线-16线译码器）、74HC138（8位串并转换器）、74HC595等。51系列单片机端口低电平时，吸入电流可达20 mA，具有一定的驱动能力；而为高电平时，输出电流仅数十甚至更小（电流实际上是由脚的上拉电流形成的），基本上没有驱

23、动能力，所以单片机不能直接驱动LED显示屏显示，所以在单片机和显示屏之间还需要增加以功能放大位目的的驱动电路。2.3 系统软件方案选择软件的设计除了满足设计功能外还必须要满足易读写，方便下载和编译。软件的编写需要借助软件编辑器和编译软件，编译完成后还需要下载到单片机中执行。编写软件之前得首先选择一种合适的语言以及配套的编辑器和编译软件。最后还要选择一款与所选单片机的下载器或下载软件来把编写的程序下载到单片机中执行。2.3.1 单片机编程语言选择现在主要运用的单片机编程语言为汇编语言和C语言。两种语言相比较各有优点。汇编语言(Assembly Language)是面向机器的程序设计语言，是一种功

24、能很强的程序设计语言，也是利用计算机所有硬件特性并能直接控制硬件的语言。其具有执行速度快，占内存空间少等优点，但在编写复杂程序时具有明显的局限性，汇编语言依赖于具体的机型，不能通用，也不能在不同机型之间移植。C语言是一种源于编写UNIX操作系统的语言，它是一种结构化语言，可产生压缩代码。C语言结构是以括号 而不是子和特殊符号的语言。C可以进行许多机器级函数控制而不用汇编语言。与汇编相比，有如下优点：对单片机的指令系统不要求了解，仅要求对51的存储器结构有初步了解；寄存器分配、不同存储器的寻址及数据类型等细节可由编译器管理；程序有规范的结构，可分为不同的函数。这种方式可使程序结构化；将可变的选择

25、与特殊操作组合在一起的能力，改善了程序的可读性；编程及程序调试时间显著缩短，从而提高效率；提供的库包含许多标准子程序，具有较强的数据处理能力；已编好程序可容易的植入新程序，因为它具有方便的模块化编程技术。C语言作为一种非常方便的语言而得到广泛的支持，C语言程序本身并不依赖于机器硬件系统，基本上不做修改就可根据单片机的不同较快地移植过来。基于以上理由决定采用C语言为该显示系统的编程语言。2.3.2 系统软件编译工具选择C语言编写的程序并不能被单片机直接执行还需要编译为单片机可执行的机器语言。因此在系统软件设计中，编译器必不可少。支持MCS51用C语言编程的编译器主要有两种：Franklin C5

26、1编译器和KEIL C51编译器。目前在单片机开发中普遍都是使用KEIL C51来进行编译。因此软件设计最终方案为采用C语言为程序语言，KEL C51为编译工具进行程序的编译。第三章 系统硬件设计3.1 硬件整体设计概述及功能分析 显示系统具体设计主要由单片机系统，按键电路，显示驱动电路和1632的点阵显示屏电路四部分组成。具体工作流程为：PC机通过通信系统向单片机发送控制指令和显示代码内容，单片机接收后执行控制指令处理显示代码将显示内容通过I/O口串行输出并且控制译码电路完成串并转换并行输出，最后由显示驱动电路进行电压和电流的处理以达到LED显示屏的显示电流，电压要求进而使显示屏显示内容。根

27、据硬件的功能结构图选取合适器件，器件不但要求能实现所要求的功能还要能兼容至整个系统之中。通过查阅资料和对比最终的硬件原理图如图3.1所示。 16*32LED点阵 显示屏 复位电路 STC89C52 单片机 行驱动电路 时钟电路独立键盘电路 列驱动电路 图3.1 硬件原理图 该系统所要实现的功能和要求有以下几点：（1）LED显示屏的面积必须满足至少显示一个汉字的标准，并且显示要清晰。（2）驱动电路要能提供LED显示所需范围内的电压和电流要求。（3）译码电路的高低电平的区分能力以及译码的输入输出频率必须满足单片机以及驱动电路的要求。（4）单片机要能接收独立键盘电路的指令和显示内容且能够处理后控制L

28、ED显示屏的显示，并且端口驱动能力要足以驱动译码电路。执行频率要能达到扫描显示的最低要求。从理论上说，不论显示图像还是文字，只要控制与组成这些图形或文字的各个点所在的位置相对应的LED器件发光，就可以得到我们想要的显示结果，这种同时控制各个发光点亮灭的方法称为静态驱动显示方式。16*32的点阵共有512个发光二极管，显然单片机没有这么多的端口，这个数字很庞大，在实际应用中的显示屏往往要大得多，这样在锁存器上花的成本将是一个很庞大的数字。因此在实际应用中的显示屏几乎都不采用这种设计，而采用另外一种称为动态扫描的显示方法。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

29、8行）的同名列共用一套驱动器。具体就88的点阵来说，把所有同1行的发光管的阳极连在一起，把所有同1列的发光管的阴极连在一起（共阳极的接法），先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1行使其燃亮一定时间，然后熄灭；再送出第二行的数据并锁存，然后选通第2行使其燃亮相同的时间，然后熄灭；以此类推，第8行之后，又重新燃亮第1行，反复轮回。当这样轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就能够看到显示屏上稳定的图形了。采用扫描方式进行显示时，每一行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个驱动器。显示数据通常存储在单片机的存储器中，按8位一个字节的形式顺序排放。显示时要把一行中各列

30、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的问题。从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并列方式或串行方式。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，并列传输的方案是不可取的。3.2 控制单元设计3.2.1 控制系统设计控制电路设计中采用的是单片机系统，该系统必须要是工作在一个最小系统（指单片机的可以的最小配置系统）。STC89C52单片机的最小系统包括了外界时钟电路和复位电路，选定一定数量的IO口作为控制口控制外部的各种器件和数据的输出，根据功能选择一定的单片机端口添加外围的器件。STC89C52单片机管脚说明如下：VCC：供电电

31、压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上

32、拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用

33、作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示： P3.0RXD（串行输入口） P3.1TXD（串行输出口） P3.2/INT0（外部中断0） P3.3/INT1（外部中断1） P3.4T0（记时器0外部输入） P3.5T1（记时器1外部输入） P3.6/WR（外部数据存储器写选通） P3.7/RD（外部数据存储器读选通）RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程

34、期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是： 每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的 输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指 令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部 执行状态ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低

35、电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。具体电路如图3.2所示：图3.2 控制部分电路图3.2.2 STC89C52简介STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯

36、片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方

37、式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。 STC89C52具有以下参数：1.增强型8051单片机，6 时钟/机器周期和12 时钟/机器周期可以任意 选择，指令代码完全兼容传统8051。2.工作电压：5.5V3.3V（5V单片机）/3.8V2.0V（3V 单片机）。3.工作频率范围：040MHz，相当于普通8051 的080MHz，实际工作 频率可达48MHz。4.用户应用程序空间为8K字节。5. 片上集成512 字节RAM。6. 通用I/O 口（32 个），复位后为：P0/P1/P2/P3 是准双向口/弱

38、上拉， P0 口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O 口用时，需加上拉电阻。7. ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无 需专用仿真器，可通过串口（RXD/P3.0,TXD/P3.1）直接下载用户程 序，数秒即可完成一片。8. 具有EEPROM 功能。9. 共3 个16 位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2。10.外部中断4 路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down 模式可 由外部中断低电平触发中断方式唤醒。11. 通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART。12. 工作温度范围：-40+85（工业级）/

39、075（商业级）。13. PDIP封装。3.2.3 时钟电路简介在STC89C52单片机片内有一个高增益的反相放大器，反相放大器的输入端为XTAL1，输出端为XTAL2，由该放大器构成的振荡电路和时钟电路一起构成了单片机的时钟方式。根据硬件电路的不同，常用的时钟电路设计有两种方式,一种是内部时钟方式，如图3.3所示，另一种是外部时钟方式,如图3.4所示。本实验采用内部时钟方式，将XTAL1与XTAL2之间跨接一个石英晶振和微调电容，从而构成一个稳定的自激震荡器。电容值取30pF左右，其大小将影响震荡频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性，晶振的频率取值在1.2MHz12MHz之间。为减少线间

40、的寄生电容，晶振和电容应尽能安装得与单片机靠近，保证晶振稳定可靠的工作。对于外接时钟电路，要求XTAL1脚接外部震荡器信号，XTAL2脚悬空，对于外部振荡器信号并无特殊要求，只要保证一定的脉冲宽度，时钟频率低于12MHz即可。 图3.3 内部时钟方式 图3.4 外部时钟方式3.2.4 复位电路简介STC89C52单片机的复位是由外部的复位电路实现的。复位引脚RST通过一个施密特触发器与复位电路相连，施密特触发器的输出电平由复位电路采样一次，然后才能得到内部复位操作所需的信号。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种，如图3.5和3.6所示。 图3.5 上电自动复位 图3.6 按钮复位上电自动

41、复位是通过外部复位电路给电容C充电加至RST引脚的一个短的高电平信号，此信号随着Vcc对电容C的充电过程而逐渐回落，即RST引脚上的高电平持续时间取决于电容C的充电时间。按钮复位是通过RST端经电阻与电源Vcc接通来实现，当按下复位按键时，RST端产生高电平，使单片机复位。3.3 行驱动单元设计3.3.1 行驱动系统设计译码电路的功能是为了解决单片机I/O端口不足。行译码所用器件为串并转换器74HC138译码器。两个74HC138相互级联成4线-16线译码器，三级管Q1-Q16接显示屏X1-X16解决了显示屏供电不足的问题，A,B,C为138译码器的三个地址输入。具体电路如图3.7所示： 图3

42、.7 行驱动电路图3.3.2 串并转换器74HC138译码器行驱动芯片采用的是芯片74HC138译码器。如果不采用译码电路完全依靠单片机的端口输出来控制1632的LED点阵显示屏，需要48个端口。而采用了译码电路后仅仅需要79个端口便可实现控制显示。大大减少了I/O口的占用数目，为单片机扩展其他功能预留下来了空间。74HC138译码器可接受3位二进制加权地址输入（A0,A1和A2），并当使能时，提供8个互斥的低有效输出（Y0至Y7）。74HC138特有3个使能输入端：两个低有效（E1和E2）和一个高有效（E3）。除非E1和E2置低且E3置高，否则74HC138将保持所有输出为高。如图3.8为7

43、4HC138的引脚图，表3.1 74HC138集成译码器功能表。图3.8为74HC138的引脚图 表3.1 74HC138集成译码器功能表 3.4. 列驱动单元设计 列驱动电路由74HC595构成，它具有一个8位串入并出的移位寄存器和一个8位输出锁存器，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，达到重叠处理的目的。数据在SH_CP的上升沿输入，在ST_CP的上升沿进入的存储寄存器中去。如果两个时钟连在一起，则移位寄存器总是比存储寄存器早一个脉冲。移位寄存器有一个串行移位输入（DS），和一个串行输出（Q7）,和一个异步的低电平复位，存储寄

44、存器有一个并行8位的，具备三态的总线输出，当使能OE时（为低电平），存储寄存器的数据输出到总线。具体来说就是第一个时钟信号来到时低位的数据向高位挪动一位，在这个程序中是SH_CP 信号，当SH_CP是一个上跳沿时，传入的形参Data与0x80相与，得到的数为1,则通过SDATA置1,否通过置为0,并存储在74HC595的相应位置（最低位即Q0那）上，DS内部也自动左移一位数据然后dat向左移一位，使次高位变为最高位与0x80相与，并存储。通过8次后，就可以得到数据，并存储在Q0Q7中了，这时ST_CP一个上跳沿，数据即送出去了。工作顺序：单片机先送1个8位数据到第一个595的内部移位寄存器-然

45、后数据会送到内部的输出寄存器-输出,当MR（10引脚）为高电平，OE（13引脚）为低电平时，数据在SH_CP上升沿进入移位寄存器，在ST_CP上升沿输出到并行端口。具体电路如图3.9所示、图3.10 74HC595引脚图、表3.2 74HC595个引脚功能。图3.9列驱动原理图 图3.10 74HC595引脚图符号引脚描述Q0Q717并行数据输出GND8地Q79串行数据输出MR10主复位（低电平）SH_CP11移位寄存时钟输入ST_CP12存储寄存时钟输入OE13输出有效（低电平）DS14串行数据输入VCC16电源 表3.2 74HC595个引脚功能3.5 单片机ISP下载编程器单片机系统传统的编程方式是将单片机先从电路板上取下，放入专用的编程器进行编程，再放