大屏幕顯示系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、 . PAGE46 / NUMPAGES46目 錄 TOC o 1-3 h z HYPERLINK l _Toc75251227第一章 緒論 PAGEREF _Toc75251227 h 1HYPERLINK l _Toc75251228第一節(jié)什么是LED顯示屏 PAGEREF _Toc75251228 h 1HYPERLINK l _Toc75251229第二節(jié) LED顯示屏的廣泛應(yīng)用 PAGEREF _Toc75251229 h 1HYPERLINK l _Toc75251230第三節(jié) LED顯示屏的發(fā)展 PAGEREF _Toc75251230 h 1HYPERLINK l _Toc75

2、251231第四節(jié) LED顯示屏的特點 PAGEREF _Toc75251231 h 2HYPERLINK l _Toc75251232第五節(jié) LED顯示屏的分類 PAGEREF _Toc75251232 h 2HYPERLINK l _Toc75251233第六節(jié) LED顯示屏發(fā)展趨勢 PAGEREF _Toc75251233 h 3HYPERLINK l _Toc75251234第七節(jié)小結(jié) PAGEREF _Toc75251234 h 4HYPERLINK l _Toc75251235第二章方案論證 PAGEREF _Toc75251235 h 5HYPERLINK l _Toc75251

3、236第三章硬件設(shè)計部分 PAGEREF _Toc75251236 h 7HYPERLINK l _Toc75251237第一節(jié)系統(tǒng)的工作原理 PAGEREF _Toc75251237 h 7HYPERLINK l _Toc75251238第二節(jié)單片機外部擴展電路 PAGEREF _Toc75251238 h 8HYPERLINK l _Toc75251239第三節(jié)數(shù)據(jù)輸出電路 PAGEREF _Toc75251239 h 19HYPERLINK l _Toc75251240第四節(jié)時鐘脈沖電路 PAGEREF _Toc75251240 h 21HYPERLINK l _Toc75251241第

4、五節(jié)移位寄存電路 PAGEREF _Toc75251241 h 22HYPERLINK l _Toc75251242第六節(jié)顯示電路 PAGEREF _Toc75251242 h 25HYPERLINK l _Toc75251243第四章 軟件設(shè)計部分 PAGEREF _Toc75251243 h 26HYPERLINK l _Toc75251244第一節(jié)串行通訊 PAGEREF _Toc75251244 h 26HYPERLINK l _Toc75251245第二節(jié)串行口工作方式 PAGEREF _Toc75251245 h 26HYPERLINK l _Toc75251246第三節(jié)波特率的設(shè)

5、置 PAGEREF _Toc75251246 h 26HYPERLINK l _Toc75251247第四節(jié)編程思想 PAGEREF _Toc75251247 h 27HYPERLINK l _Toc75251248結(jié)束語 PAGEREF _Toc75251248 h 29HYPERLINK l _Toc75251249致 PAGEREF _Toc75251249 h 30HYPERLINK l _Toc75251250參考文獻 PAGEREF _Toc75251250 h 31HYPERLINK l _Toc75251251附錄A 流程圖與程序 PAGEREF _Toc75251251 h

6、32HYPERLINK l _Toc75251252附錄B 電路原理圖 PAGEREF _Toc75251252 h 38畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作與取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得與其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了意。作 者 簽 名：日 期：指導(dǎo)教師簽名： 日期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）

7、的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉咳?。作者簽名： 日 期：第一章 緒論第一節(jié) 什么是LED顯示屏LED電子顯示屏是由幾萬-幾十萬個半導(dǎo)體發(fā)光二極管像素點均勻排列組成。利用不同的材料可以制造不同色彩的LED像素點。目前應(yīng)用最廣的是紅色、綠色、黃色。而藍色和純綠色LED的開發(fā)已經(jīng)達到了實用階段。LED顯示屏可以顯示變化的數(shù)字、文字、圖形圖像；不僅可以用于室環(huán)境還可以用于室外環(huán)境，具有投影儀、電

8、視墻、液晶顯示屏無法比擬的優(yōu)點。第二節(jié) LED顯示屏的廣泛應(yīng)用信息化社會的到來，促進了現(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，各有其所長和適宜的市場應(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)、計算機技術(shù)、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、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的LED器件陣列組成的顯示屏幕。以其獨具一格的優(yōu)勢，成為信息傳播的重要媒體，在社會經(jīng)濟的許多領(lǐng)域得到

9、廣泛應(yīng)用，主要包括：（1）證券交易、金融信息顯示（2）機場航班動態(tài)信息顯示（3）港口、車站旅客引導(dǎo)信息顯示（4）體育場館信息顯示。（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、商場購物中心等服務(wù)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)宣傳與信息顯示（8）廣告媒體新產(chǎn)品（9）演出和集會（10）展覽會第三節(jié) LED顯示屏的發(fā)展隨著大規(guī)模集成電路和計算機技術(shù)的高速發(fā)展，led得到了飛速發(fā)展，從93年至今，全國LED市場保持持續(xù)增長，國產(chǎn)LED顯示屏的市場占有率近100%，國外同類產(chǎn)品基本沒有市場。在2001年全國LED顯示屏市場銷售額中，LED顯示屏專業(yè)委員會成員單位占80%，有16億多。國LED顯示屏產(chǎn)品與

10、市場發(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，處于群雄逐鹿的時代。隨著LED顯示產(chǎn)品行業(yè)的競爭逐步變得有序，市場即將轉(zhuǎn)入規(guī)?；?、品牌化競爭，當(dāng)逐步形成實力占據(jù)市場分額50%以上的三到五家企業(yè)時，顯示屏市場將趨于成熟。 根據(jù)LED顯示屏專業(yè)委員會的統(tǒng)計，2001年成員單位的出口額約為4億元人民幣，這是LED顯示屏走向國際市場的良好跡象。國產(chǎn)LED顯示屏走出國門加入國際市場將使LED產(chǎn)業(yè)得到大的提升。我國近年LED顯示屏市場增長率如圖所示 （單位：億元人民幣） 第四節(jié) LED顯示屏的特點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)點分不開的。這些優(yōu)點概括起來是：發(fā)光亮度

11、強，在可視距離直射屏幕表面時，顯示容清晰可見. 超級HYPERLINK :/baike.baidu /view/974296.htm灰度控制 具有1024-4096級灰度控制，顯示顏色16.7M以上，色彩清晰逼真，立體感強. 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，充分保證發(fā)光亮度. 3）自動亮度調(diào)節(jié) 具有自動亮度調(diào)節(jié)功能，可在不同亮度環(huán)境下獲得最佳播放效果.4）全面采用大規(guī)模HYPERLINK :/baike.baidu /view/1355.htm集成電路,可靠性大大提高，便于調(diào)試維護. 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、性價比

12、高、顯示性能好，像素筒可采用P10mm、P16mm等多種規(guī)格. 6）先進的數(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/恒流靜態(tài)驅(qū)動，亮度自動調(diào)節(jié)，超高亮純色HYPERLINK :/baike.baidu /view/65800.htm象素，影像畫面清晰、無抖動和重影，杜絕HYPERLINK :/baike.baidu /view/141440.htm失真。視頻、HYPERLINK :/baike.baidu /view/7262.htm動畫、圖表、文字、圖片等各種信息顯示、聯(lián)網(wǎng)顯示、遠程控制. 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

13、企、事業(yè)單位形象宣傳和公共場所信息顯示，已成為不可或缺的顯示窗口，成為信息傳播的重要媒體。LED顯示屏的分類一、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級灰度、可以顯示65536種顏色。全彩色顯示屏：紅、綠、藍三基色，256級灰度的全彩色顯示屏可以顯示一千六百多萬種顏色二、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，適于制作時鐘屏、利率屏等，顯示數(shù)字的電子顯示屏。LED點陣圖文顯示屏：顯示器件是由許多均勻排列的發(fā)光二極管組成的點陣顯示模塊，適于播放文字、圖像信息。三、按使用場合分類：室顯示屏：發(fā)光點較小，一般3mm-8mm，顯示

14、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，可在下工作，具有防風(fēng)、防雨、防水功能。四、按發(fā)光點直徑分類：室屏：3mm、3.75mm、5mm、室外屏：10mm、12mm、16mm、19mm、21mm、26mm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、藍發(fā)光二極管封在一個塑料筒共同發(fā)光增強亮度。盡管LED顯示屏的種類很多，而且發(fā)展更迅速、更先進，但由于知識儲備的限制，和個人能力有限，我選擇單色顯示屏作為這次設(shè)計的主要設(shè)計方案。第六節(jié) LED顯示屏發(fā)展趨勢一、高亮度、全彩化藍色與純綠色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

15、彩色LED顯示屏將是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屏將會成為主流產(chǎn)品。全彩色LED顯示屏的廣泛應(yīng)用會是LED顯示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個新的增長點。二、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)化材料、技術(shù)的成熟與市場價格的基本均衡之后，LED顯示屏的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)化將成為LED顯示屏發(fā)燕尾服的一個新趨勢。在市場競爭條件下，產(chǎn)品質(zhì)量，系統(tǒng)的可靠性等將成為主要的競爭因素，這就對LED顯示屏的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)化有了較高要求，業(yè)骨干企業(yè)已開始在企業(yè)實施ISO9000系列標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系的形成，對產(chǎn)品的檢測有了相對統(tǒng)一的

16、認(rèn)識和評判依據(jù)，待業(yè)的發(fā)展將趨于有序。三、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化信息化社會的形成，LED顯示的應(yīng)用前景更為廣闊。預(yù)計大型或超大型LED顯示屏的主流產(chǎn)品局面將會發(fā)生改變，適合于服務(wù)行業(yè)特點和專業(yè)性要示訴小型LED顯示會有較大提高，面向信息服務(wù)領(lǐng)域的LED顯示屏產(chǎn)品門類和品種體系將更加豐富，部分潛在的市場需求和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)兴黄?，如公共交通、停車場、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)系列LED顯示屏在LED顯示屏市場總量中將會占有多數(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。第七節(jié) 小結(jié)現(xiàn)代信

17、息社會中，作為人-機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，進入二十一世紀(jì)的顯示技術(shù)將是平板顯示的時代，LED顯示作為平板顯示的主要產(chǎn)品之一無疑會有更大的發(fā)展。813 第二章 方案論證LED大屏幕顯示從顯示方式來分，可分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。從它顯示的方式來看有兩種方案可以選擇，下面通過對這兩種方案的比較討論，從而選擇更為合適的方案進行設(shè)計。方案一：靜態(tài)顯示是由單片機一次輸出顯示后，就能保持該顯示結(jié)果，直到下次送新的顯示模型為止。這種顯示每一個象素需要一套驅(qū)動電路，如果顯示屏為n*m各象素屏，則需n*m套驅(qū)動電路；以8*8點陣為例，則需要64套驅(qū)動電路。之所以稱之為靜態(tài)顯示，是由于顯

18、示屏中的各點相互獨立，而且各點的顯示情況已經(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。也正因為如此，靜態(tài)顯示器的亮度都較高。這種顯示方式接口，編程容易，管理也簡單，且占用機時少，顯示可靠，付出的代價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，圖像效果細(xì)膩、清晰；動畫效果生動、多樣；視頻效果流暢、逼真高亮度，色彩鮮艷，視角大，壽命長（大于10萬小時），穩(wěn)定性高，響應(yīng)速度快等特點方案二：動態(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個象素需一套驅(qū)動電路，n*m個象素僅需n*m/p套驅(qū)動電路。以大屏幕顯示器為8*64點陣為例，可將大屏幕分成8個8*8點陣的LED顯

19、示塊拼裝而成。將8個塊的行線相應(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進行驅(qū)動。8個塊的列線分別經(jīng)由各串入并出移位寄存器的輸出進行驅(qū)動。采用此方式，在某一時刻，只讓某一行的行選線處于選通狀態(tài)，而其他各點的行選線處于關(guān)閉狀態(tài)，列選線同樣一列選通而其他關(guān)閉，這樣就可選通一點亮，以此方式循環(huán)下去，就可以顯示各點的顯示情況，雖然這些點的現(xiàn)實情況是在不同時刻出現(xiàn)的，而且同一時刻只有一位顯示，其他各位熄滅，但由于人眼視覺暫留現(xiàn)象，只要每點顯示間隔足夠短，則可造成多點同時亮的假象，達到顯示目的。對動態(tài)顯示而言，P愈大驅(qū)動電路就愈少，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

20、采用動態(tài)顯示占用機時長，只要單片機不執(zhí)行顯示程序就立刻停止。且存在閃爍、抖動等缺點，況且較靜態(tài)顯示亮度較弱。由以上兩個方案比較可知，當(dāng)系統(tǒng)中LED數(shù)量較多時，采用動態(tài)顯示的方法較為經(jīng)濟，但從設(shè)計要求來看，顯示屏是192*576的超大屏，系統(tǒng)中LED的數(shù)量遠遠超過數(shù)百只，如果仍采用動態(tài)顯示的方法，會使系統(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。 從顯示更新的方式來看，可分為動態(tài)掃描和靜態(tài)掃描兩種方式。因為此設(shè)計總體思路是將大屏幕劃分為24塊，每塊24列，逐塊刷新，而不是整個大屏幕的點陣同時顯示，故不是靜態(tài)掃描方式而是動態(tài)掃描方式，

21、所以總的來說采用的是動態(tài)掃描，靜態(tài)驅(qū)動方式對系統(tǒng)進行設(shè)計。13第三章 硬件設(shè)計部分 本設(shè)計做的題目是大屏幕控制系統(tǒng)，它由上位機和下位機組成，本設(shè)計主要實現(xiàn)下位機的功能，由單片機以串行方式接收從計算機串行口232發(fā)送來的要顯示的圖形，并存儲在片外RAM中。根據(jù)系統(tǒng)命令要求將顯示容送向大屏幕，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，這里我們選擇實現(xiàn)大屏幕逐塊刷新。系統(tǒng)大致分為單片機外部擴展電路，數(shù)據(jù)輸出電路，時鐘脈沖電路，移位寄存電路和顯示五大部分。第一節(jié) 系統(tǒng)的工作原理系統(tǒng)將192*576大屏幕分為24塊，每塊24列。通過指

22、令逐塊刷新。若以8*8點陣為單位，將每一塊分成24*3小塊，以第一行為例，說明其工作原理：首先單片機以串行方式接受從串行口232發(fā)送來的圖形文字點陣數(shù)據(jù)并存儲在片外RAM 62256中，通過74LS138地址譯碼器對三個74LS273鎖存器進行片選，鎖存并輸出24位數(shù)據(jù)，因為80C31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CD4094移位寄存器，每個移位寄存器的輸出端分別連接8個發(fā)光二極管，形成8*24點陣。由P1口對3個74LS138譯碼器進行片選并輸入地址，74LS138譯碼器的每個輸出端的輸出信號通

23、過非門產(chǎn)生時鐘脈沖。單片機每輸出一個脈沖，移位寄存器的數(shù)據(jù)就向上移動一位，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個時鐘脈沖后，每個移位寄存器移動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塊逐塊刷新達到最終顯示目的。系統(tǒng)方框圖如下：圖31 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖第二節(jié) 單片機外部擴展電路8031的開發(fā)設(shè)計是本論文的重點。系統(tǒng)的主要芯片單片機選用80C31，但因為80C31一個部沒有ROM的8位微處理器芯片，所以需要擴展程序存儲器了，在這里我們選用27512EPRO

24、M。之所以我們沒有選擇帶有片ROM的單片機，是因為對于大屏幕系統(tǒng)來說，對程序存儲器的容量要求很大，因為大屏幕的顯示形式是多種多樣的，變化無窮，這就需要較大的程序存儲器來存儲不同顯示形式的各種程序，況且因為系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的存儲能力要求較高，使用帶有片ROM的單片機同樣需要擴展外部數(shù)據(jù)存儲器，并沒有簡單和方便很多，反而可能帶來不便，所以本設(shè)計選擇80C31。80C31單片機部有128個字節(jié)RAM存儲器，CPU對部的RAM具有豐富的操作指令，但在用于實時數(shù)據(jù)采集和處理時，僅靠片提供的128個字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器是遠遠不夠的，為此需擴展外部數(shù)據(jù)存儲器，因為整個大屏幕是由十萬多個點組成的,每個點占一個位,這就需

25、要大約13K字節(jié)容量,所以在這里我們選用32K的62256RAM。TSC 80C31單片機（一）概述TSC80C31/80C51 單片機是8051NMOS 8位單片機系列中高性能的SCMOS單片機。TSC8031/80C51的全靜態(tài)結(jié)構(gòu)允許通過將時鐘頻率降低到任意值，甚至是直流，來減少系統(tǒng)能量的消耗，而不丟失數(shù)據(jù)。TSC80C31/80C51保留了所有8051的特點如：4K字節(jié)ROM、128字節(jié)RAM、32條I/O線、兩個16位定時器、具有五個中斷源、兩個優(yōu)先級嵌套中斷結(jié)構(gòu)、一個全雙工串行口和一個片振蕩器與時鐘電路。另外，TSC80C31/80C51有兩個軟件可選擇方式來降低激活減少的能量消耗

26、。在待機方式下cpu是不工作的，而此時RAM，定時器，串行口和中斷系統(tǒng)都繼續(xù)工作。在掉電方式下，單片機所有運行狀態(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，允許它們在5v電壓、0到44MHz圍工作。TSC80C31/80C51在2.7到5.5v電壓、20MHz下同樣有效。TSC80C31/80C51-L16：低能量方式 電壓:2.7-5.5v頻率:0-16MHzTSC80C31/80C51-L20: 低能量方式 電壓:2.7-5.5 頻率:0-20MHzTSC80C31/80C51-12: 0-12MHzTSC80C31/80C51-20

27、: 0-20MHzTSC80C31/80C51-25: 0-25MHz TSC80C31/80C51-30: 0-30MHz TSC80C31/80C51-36: 0-36MHz TSC80C31/80C51-40: 0-40MHz TSC80C31/80C51-44: 0-44MHz雖然80C31的型號有很多種，而且每種型號的單片機的性能都很好，但從我們的設(shè)計來看，大屏幕顯示系統(tǒng)是一個耗能較大的系統(tǒng)，所以不能使用低能量方式的型號，因為對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)存儲器的存儲速度等,所以又不能盲目

28、選擇,考慮到程序數(shù)據(jù)存儲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。 （二）特點能量控制方式128字節(jié)RAM4K字節(jié)ROM32條可編程I/O線兩個16位定時器/計數(shù)器64K程序存儲空間64K數(shù)據(jù)存儲空間全靜態(tài)結(jié)構(gòu)0.8um CMOS 處理布爾處理機（三）片總體結(jié)構(gòu)80C31片總體結(jié)構(gòu)的詳細(xì)框圖如圖3-2所示。它主要由九個部件組成，一個8位的中央處理器；4KB/8KB的只讀存儲器（ROM）；128字節(jié)/256字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器（RAM）；32條I/O口線；2個或3個定時器/計數(shù)器；1個具有5個中斷源、2個優(yōu)先級的中斷嵌套結(jié)構(gòu)；用于多處理機通訊、I/O擴展或全雙

29、工的串行口；特殊功能寄存器（SFR）；以與一個片振蕩器和時鐘電路。這九個部件都是通過片單一總線連接而成，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控制方法。圖32 總體結(jié)構(gòu)框圖圖33 80C31引腳結(jié)構(gòu)圖 （四）芯片的引腳說明1、主電源引腳VCC和VSS VCC在正常待機、掉電、操作時提供+5v電壓VSS接地端2、輸入/輸出（I/O）引腳P0、P1、P2、P3（1）P0口P0口是一個8位雙向三態(tài)I/O口。在輸入數(shù)據(jù)時，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，P0口在存取片外程序和數(shù)據(jù)存儲信息時，也是地址總

30、線的低8位字節(jié)和數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用口。在分時復(fù)用時，它使用大的部上拉電阻控制信號為高電平。TSC80C31/80C51 的P0口能驅(qū)動8個LSTTL邏輯電路的輸入端。設(shè)計中我們選用P0口來向74LS273鎖存器傳送數(shù)據(jù)，并將容存入片外RAM中。實際上每一個74LS273相當(dāng)一個片外存儲器,且每一個都需要對應(yīng)地址,所以選擇32K數(shù)據(jù)存儲器.系統(tǒng)要帶動的發(fā)光二極管過多,所以在這里74LS273鎖存器的每一個輸出端都加一個驅(qū)動芯片74F07。（2）P1口P1口是一個帶有部上拉電阻的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/O口。P1口作為輸入線時，引腳先寫入

31、“1”把該口線部上拉電阻拉為高電平，作為輸入，P1口引腳由于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3個低功耗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CMOS輸入端。設(shè)計中使用P1口對24區(qū)移位脈沖電路中的74LS138譯碼器進行片選，來控制74LS138輸出端的高低電平，進而產(chǎn)生移位時鐘脈沖，同樣，在每個74LS138譯碼器的輸出端分別加一個驅(qū)動芯片74F07。（3）P2口P2口是一個帶有部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。P2口作為輸入線時，引腳先寫入“1”把該口線部上拉電阻拉為高電平，作為輸入，P2口引腳由于部上拉作用在外部拉低產(chǎn)生

32、源電流。P2口通過16位地址在從片外程序存儲器取或向片外數(shù)據(jù)存儲器輸入時，輸出地址高字節(jié)，在應(yīng)用時，它用大的部上拉電阻發(fā)出“1”，當(dāng)使用8位地址擴展片外數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2特殊功能寄存器的容，在TSC80C31/80C51中，P2口同樣輸入地址高字節(jié)并在運行程序時控制信號。P2口能驅(qū)動3個低功耗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CMOS輸入端。設(shè)計中應(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)。（4）P3口 P3口是一個帶有部上拉電阻的8位雙向I/O口。P

33、3口作為輸入線時，引腳先寫入“1”把該口線部上拉電阻拉為高電平，作為輸入，P3口引腳由于部上拉作用在外部拉低產(chǎn)生源電流。它同樣提供51系列特點一致的各種特定功能，如下：P3.0 RXD （串性輸入）P3.1 TXD （串行輸出）P3.2 （外部中斷0輸入）P3.3 （外部中斷1輸入）P3.4 TD （定時器0輸入）P3.5 TI （定時器1輸入）P3.6 （片外數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 （片外數(shù)據(jù)存儲器讀選通）作為第一功能使用時，就作為普通I/O口用，功能和操作方法與P1口一樣。作為第二功能使用時，各引腳的定義如上，值得強調(diào)的是，P3口的每一條引腳均可獨立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。

34、P3口能驅(qū)動3個低功耗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CMOS輸入端。設(shè)計中主要應(yīng)用了P3口的P3.0、P3.1、P3.6、P3.7口。P3.6（），P3.7（）作為選通信號與片外數(shù)據(jù)存儲器相連接。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，因為232傳來的負(fù)信號，所以在前端加一個非門，把信號變?yōu)檎摹?32串口送來的電壓信號+5v+15v時1；-5v-15v時為0。當(dāng)電壓信號為+5+15時，VCC經(jīng)過二極管將電壓鉗制在高于VCC+0.7v，當(dāng)電壓信號為-5-15時，GND通過二

35、極管將電壓鉗制在-0.7v，從而送給單片機高低電平信號，如下圖3-4所示圖34電平轉(zhuǎn)換電路3、控制或與其它電源復(fù)用引腳（1）復(fù)位單片機的復(fù)位都是靠外部電路實現(xiàn)的，在振蕩器運行的情況下，要實現(xiàn)復(fù)位，必須使RST引腳保持2個機器周期的高電平。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，這樣就能實現(xiàn)可靠的復(fù)位。推薦在此引腳與Vss引腳之間連接一個約8.2K的下拉電阻，與Vcc引腳之間連接一個約10F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，這種操作可以達到異步目的，雖然振蕩器還沒有開始工作。設(shè)計中選用上電復(fù)位。如下圖3-5所示：圖35 復(fù)位電路（2）ALE

36、當(dāng)訪問外部存儲器時，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器，ALE端仍以不變的頻率（振蕩器頻率的1/6）周期性的發(fā)出正脈沖信號，因此，它可以用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。然而要注意的是，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。ALE端可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）八個LSTTL邏輯電路的輸入端，它沒有外部上拉可以驅(qū)動CMOS輸入端。（3）是外部存儲器讀選通信號輸出端，在從外部程序存儲器取指令期間，在每個機器周期兩次有效，但在此期間，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的信號將不出現(xiàn)。在從部程序存儲器取指令時不工作?？梢则?qū)動（吸收或輸出電流）八個LSTTL邏輯

37、電路的輸入端，它沒有外部上拉可以驅(qū)動CMOS輸入端。（4）當(dāng)保持高電平時，cpu訪問部程序存儲器，但在PC（程序計數(shù)器）值超過0FFFH（8031）或1FFFH（8052）時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器的程序。當(dāng)保持低電平時，cpu只訪問外部程序存儲器，不管是否有部程序存儲器。必須不能懸空4、外接晶體引腳XTAL1和 XTAL2XTAL1接外部晶體的一個引腳。在單片機部，他是一個反相放大器構(gòu)成的振蕩電路的輸入端，這個放大器構(gòu)成了片振蕩器。當(dāng)外部振蕩器工作時，此引腳作為驅(qū)動端接收外部振蕩器信號。XTAL2接外部晶體的另一端。在單片機部，他是一個反相放大器構(gòu)成的振蕩電路的輸出端，當(dāng)外部振蕩器工作

38、時，此引腳應(yīng)懸空。(五)、待機和掉電方式處理圖36介紹了部待機和掉電方式時鐘結(jié)構(gòu)，圖表明，掉電方式使振蕩器停止工作，待機方式語序中斷、串行口、定時器在cpu的時鐘關(guān)閉時，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。圖36 待機和掉電方式硬件圖PCON：電源控制寄存器(MSB) (LSB)SMOD-GF1GF0PDIDL本設(shè)計中并沒有應(yīng)用到待機方式和掉電方式，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。表31 電源控制寄存器功能

39、表標(biāo)志符位置名稱與功能SMODPCON.7雙波特率選擇位，SMOD=1，在串行口方式1，2，3情況下波特率提高一倍一PCON.6無定義一PCON.5無定義一PCON.4無定義GF1PCON.3通用標(biāo)志位GF0PCON.2通用標(biāo)志位PDPCON.1掉電方式位,設(shè)置該位來激活掉電方式工作IDLPCON.0待機方式位,設(shè)置該位來激活待機方式工作如果將PD和IDL同時置1，先進入掉電方式。單片機復(fù)位時，PCON的狀態(tài)為（000 x0000）時鐘停止方式靜態(tài)標(biāo)志，TSC80C31/80C51時鐘速度能減少到0MHz而不丟失存儲器和寄存器中的任何數(shù)據(jù)，這種方式允許按步使用，而且允許通過將時鐘頻率降低到任意

40、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一樣的（六）、振蕩器特點一個用于構(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，使用石英晶體或瓷諧振器。圖37 石英晶體振蕩器采用外部時鐘方式，外部信號接至XTAL1，而XTAL2可處于不接狀態(tài)如圖6所示，外部振蕩信號通過一個2分頻的觸發(fā)器而成為部時鐘信號，對外部信號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)時間和低電平持續(xù)時間必須注意。圖38 外部振蕩信號結(jié)構(gòu)圖 這里我們選擇部時鐘方式，12MHz的晶體振蕩器如圖3-729二、外部程序存儲器的擴展原理單片機擴展外部程序存儲器的硬件電路如

41、圖3-9所示：圖39 MCS-51單片機程序存儲器的擴展單片機訪問外部程序存儲器所使用的控制信號有：ALE：低8位地址鎖存控制；：外部程序存儲器“讀取”控制。在外部存儲器取指期間，P0口和P2口的16跟I/O線輸出地址碼，其中P0口作為分時復(fù)用地址/數(shù)據(jù)總線，它送出程序計數(shù)器中的低8位地址，由ALE信號選通進入地址鎖存器，然后變成浮置狀態(tài)等待從程序存儲器讀出指令碼，而P2口輸出的程序計數(shù)器中的高8位地址保持不變。最后 作為選通EPROM/EEPROM的信號，將指令碼讀入單片機。根據(jù)設(shè)計要求選用27512 EPROM，27512是64K*8的紫外線擦除、電可編程只讀存儲器，單一+5V供電，工作電

42、流最大125mA，維持電流40mA，讀出時間最大為250ns。27512為28線雙列直插式封裝，其管腳配置如下圖3-10所示： 圖3-10 27512引腳圖各管腳含義如下：A0A15為地址線；O0O7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 三、地址鎖存器 由于單片機的P0口是分時復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線，因此在進行程序存儲器擴展時，必須利用地址所存器將地址信號從地址/數(shù)據(jù)總線中分離開來。通常，地址鎖存器可使用帶三態(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，地址鎖存信號為ALE。在這里我們選用74LS373，它是透明的帶

43、有三態(tài)門的八D鎖存器，管腳配置圖如3-11所示：圖3-11 74LS373引腳圖當(dāng)三態(tài)門的使能信號線為低電平時，三態(tài)門處于導(dǎo)通狀態(tài)，允許1Q8Q輸出到OUT18，當(dāng)端為高電平時，輸出三態(tài)門斷開，輸出線OUT18，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，首先應(yīng)使三態(tài)門的使能信號為低電平，這時，當(dāng)G輸入端為高電平時，鎖存器輸出狀態(tài)和輸入狀態(tài)一樣；當(dāng)G端從高電平返回到低電平時，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，它們的鎖存控制端G和STB可直接與單片機的鎖存控制信號端ALE相連，在ALE下降沿進行地址鎖存。四、外部數(shù)據(jù)存儲器的擴展原理 單片機

44、擴展外部RAM的電路原理如圖312所示：圖312 擴展外部RAM電路原理圖從圖可以看出：數(shù)據(jù)存儲器只使用、控制線而不用。正因為如此，數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器地址可完全重疊，均為0000HFFFFH，但數(shù)據(jù)存儲器與I/O口與外圍設(shè)備是統(tǒng)一編址的，即任何擴展的I/O以與外圍設(shè)備均占用數(shù)據(jù)存儲器地址。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RAM進行頁面址。在對外部RAM讀/寫期間，CPU產(chǎn)生/信號。 本設(shè)計選用62256靜態(tài)RAM，它是32K*8位的靜態(tài)隨機存儲器芯片，它采用CMOS工藝制造，單一+5V供電，額定功耗200mW，典型存取時間200ns。為28線雙列直插式封裝，其

45、管腳配置如圖3-13所示， 圖3-13 62256引腳圖 各引腳定義如下：A0A14為片15位地址線；I/O0IO7為雙向數(shù)據(jù)線，為片選信號線；為讀允許信號線；為寫信號線。在設(shè)計中，它的取址圍是0000H7FFFH。第三節(jié) 數(shù)據(jù)輸出電路 以24區(qū)中的一區(qū)為例，向移位寄存器輸入數(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譯碼器進行片選，逐個選通74LS273鎖存器，達到向寄存器輸入24位數(shù)據(jù)的目的。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，使其保持具有鎖存功能。因為74

46、LS273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，達到控制鎖存的目的。地址輸入端由A15、A14、A13控制，74LS138有3個附加的控制端S1、和，當(dāng)S1=1、+=0時，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接VCC，其功能表如下：表32 3線8線譯碼器74LS138的功能表輸入輸出S1+A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y70*11111111*100000000*00001111*00110011*0101010111011

47、111111110111111111101111111111011111111110111111111101111111111011111111110在選片上我們的具體做法是：將74LS138譯碼器的三個輸出端（這里我們只對三個74LS273芯片進行片選，所以可以是任意三個輸出端，我們選用）分別接到三個或門的輸入端，或門的另一端接低電平信號，我們這里接。從上表可以知道，38譯碼器沒有選通是輸出端全都是1，所以經(jīng)過或門后273鎖存器不工作，當(dāng)38譯碼器輸入100時，為0，其他端為1，經(jīng)過或門變?yōu)榈碗娖疆a(chǎn)生一個下降沿，在將38譯碼器輸入111，使為1，經(jīng)過或門變?yōu)楦唠娖疆a(chǎn)生一個上升沿，故第一片27

48、3鎖存器鎖存8位數(shù)據(jù)；當(dāng)38譯碼器輸入101時，為0，其他端為1，對于來說產(chǎn)生了一個下降沿，將 38譯碼器輸入111時，為1，經(jīng)過或門產(chǎn)生了一個上升沿，第二片273鎖存器鎖存8位數(shù)據(jù)；依次類推，當(dāng)38譯碼器先后輸入110和111后，端產(chǎn)生一個上升沿，第三片23鎖存器鎖存8位數(shù)據(jù)。譯碼器的地址輸入端與P27、P26、P25相連，取值分別為100、101、110所以他的地址圍是8000H8FFFH、A000HAFFFH、C000HCFFFH。因為每一位數(shù)據(jù)信號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)動能力是遠遠不夠的，所以，我們在鎖存器的每一個輸出端連接一個74F07OC門，它是6位驅(qū)動

49、器，為LED提供一定的驅(qū)動電流。OC門又稱為集電極開路的門電路，能驅(qū)動較大電流。因為系統(tǒng)中這種門電路工作在開路，所以每一個74F07需要接一個上拉電阻，1K阻值的電阻即達到其要求。因為每個區(qū)的移位寄存器是與其他23個區(qū)的移位寄存器并聯(lián)，所以在送給一個區(qū)數(shù)據(jù)的同時也將這24位數(shù)據(jù)送給另外23個區(qū)，只不過在給一個區(qū)送數(shù)據(jù)的時候，其他23個區(qū)沒有移位脈沖，不保存數(shù)據(jù)，當(dāng)一個區(qū)送完數(shù)據(jù)而完成這一塊的顯示更新時，新的24位數(shù)據(jù)送入下一個區(qū)，而將最初送入的數(shù)據(jù)覆蓋，因此并不影響下一個區(qū)數(shù)據(jù)的移位，依此方式傳送數(shù)據(jù)。而將最初送入的數(shù)據(jù)覆蓋，因此并不影響下一個區(qū)數(shù)據(jù)的移位，依此方式傳送數(shù)據(jù)。第四節(jié) 時鐘脈沖電

50、路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，移位寄存器的每一次移位都需要一個脈沖，由于大屏幕分為24塊，即24區(qū)，每個區(qū)的各個移位寄存器需要移位脈沖控制。故采用三個74LS138譯碼器級連來輸出24個信號，通過非門產(chǎn)生高低電平進而產(chǎn)生脈沖信號，根據(jù)系統(tǒng)要求送向24區(qū)，每一個時鐘脈沖同時送給一個區(qū)的24*24個移位寄存器，選定一個區(qū)后，連續(xù)輸送192個脈沖，更新完這一區(qū)后，選擇下一區(qū)。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P10P17口進行片選和地址輸入。將各個譯碼器的地址輸入端A、B、C分別和P12、P1

51、1、P10連接在一起。采用P15、P14、P13進行片選，當(dāng)P15、P14、P13為000時，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，第一片譯碼器被選通， P12、P11、P10為000時輸出信號經(jīng)過非門產(chǎn)生一個脈沖信號，為了避免其他輸出端在此時產(chǎn)生脈沖信號，將第一片譯碼器的輸出端重新置1，經(jīng)非門變?yōu)榈碗娖?，再將P12、P11、P10置為000使輸出信號經(jīng)過非門再產(chǎn)生一個脈沖信號，依此方法，將192個脈沖送向24*24個移位寄存器。以次類推，當(dāng)P12、P11、P10為001時選通第二區(qū)，方法同上，輸出192個脈沖送向24*24個移位寄存器，就這樣依

52、次將脈沖信號傳送給八個區(qū)；當(dāng) P15、P14、P13為010時，同樣，第二片譯碼器被選通，P12、P11、P10值的變化產(chǎn)生的脈沖信號將依次傳送給另八個區(qū)；當(dāng)P15、P14、P13為011時，第三片譯碼器被選通，脈沖信號依次送給最后八個區(qū)，這樣脈沖信號傳送完畢。同樣要控制發(fā)光二極管的亮滅，單憑芯片的驅(qū)動能力是遠遠不夠的，所以，我們在譯碼器的每一個輸出端連接一個74F07OC門，來驅(qū)動電路。同樣，在設(shè)計中因為系統(tǒng)中這種門電路工作在開路，所以每一個74F07需要接一個上拉電阻，1K阻值的電阻即達到其要求。在每個輸出端的負(fù)載電阻后端連接3個并聯(lián)的非門，用來產(chǎn)生脈沖，之所以選擇3個并聯(lián)是為了增加驅(qū)動能

53、力。圖314 時鐘脈沖電路第五節(jié) 移位寄存電路前文已經(jīng)介紹，大屏幕為192*576點陣，點數(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個點，每8個點需要一個移位寄存器，數(shù)目比較龐大，以一塊24*24為例，24行，每行24個移位寄存器并聯(lián)在一起，每列串聯(lián)在一起，每收到一個時鐘脈沖移位一次，達到顯示功能。移位寄存器除了具有存儲代碼的功能以外，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，還可以用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行并行轉(zhuǎn)換、數(shù)值的運算以與數(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

54、存器為例講述其工作原理：其中第一個觸發(fā)器FF0的輸入端接收輸入信號，其余的每個出發(fā)器輸入端均與前邊一個觸發(fā)器的Q端相連。因為從CP上升沿到達開始到輸出端新狀態(tài)的建立需要經(jīng)過一段傳輸延遲時間，所以當(dāng)CP的上升沿同時作用與所有的觸發(fā)器時，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，加到寄存器輸入端D1的代碼存入FF0?？偟男Ч喈?dāng)于移位寄存器里原有的代碼依次右移了一位。例如，在4個時鐘周期輸入代碼依次為1011，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)器的時鐘脈沖）的作用下，移位寄存

55、器里代碼的移動情況將如表所示?？梢钥吹?，經(jīng)過4個CP信號以后，串行輸入的位代碼全部移入了移位寄存器中，同時在4個觸發(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現(xiàn)代碼的串行并行轉(zhuǎn)換。表33 移位寄存器中的代碼移動狀況CP的順序輸入D1Q0 Q1 Q2 Q3 0 00 0 0 0 1 11 0 0 0 2 0 0 1 0 0 3 11 0 1 0 4 1 1 1 0 1下面介紹一個CD4094移位寄存器的功能與工作情況D4094移位寄存器概述CD4094是由8位移位暫存器和一個帶3態(tài)門的8位鎖存器構(gòu)成。在正的移位時鐘脈沖的作用下，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Q

56、S能夠用來層疊使用。當(dāng)時鐘下降沿到來時，在QS上輸出的數(shù)據(jù)移向第二級輸出端Q2S。在STROBE輸入低電平時，每一個移位暫存器的輸出端的鎖存器鎖存數(shù)據(jù)；當(dāng)STROBE輸入高電平時，數(shù)據(jù)移入鎖存器3態(tài)輸出門，這些輸出門在OUTPUT ENABLE高電平時有效。二、芯片特點較寬的電壓圍：3.0V到18V消除高噪音：0.45VDD低功耗與TTL具有兼容性可以驅(qū)動2個74L系列和驅(qū)動1個74LS系列（4）三態(tài)門輸出三、管腳圖 圖3-15 4094引腳圖真值表 表34 真值表 CLKOESTRD并行輸出串行輸出Q1QnQSQS上升LXX三態(tài)三態(tài)Q7不變下降LXX三態(tài)三態(tài)不變Q7上升HLX不變不變Q7不變

57、上升HHLLQn-1Q7不變上升HHHHQn-1Q7不變下降HHH不變不變不變Q7注意：在時鐘脈沖正沿移位寄存器第七級的容傳送到Q8和QS移位寄存功能的具體實現(xiàn)：將每一列的移位寄存器串聯(lián)，第一級的端連接下一級的數(shù)據(jù)輸入端D，串聯(lián)192個移位寄存器。再將每一個移位寄存器的STR端與P3.1連接控制寄存器的輸出端鎖存。為了增加移位時鐘脈沖的驅(qū)動能力，將信號加兩次非門不改變信號的狀態(tài)，如下圖所示。每24*24個移位寄存器均連接同一個時鐘脈沖，當(dāng)收到一個時鐘脈沖信號，24*24個移位寄存器均移動一位，移動192次后，轉(zhuǎn)為下24*24個移位寄存器，以次類推，完成24塊，并將數(shù)據(jù)傳送給發(fā)光二極管，達到顯示

58、目的。5圖316 脈沖驅(qū)動第六節(jié) 顯示電路顯示電路是由192*576個發(fā)光二極管構(gòu)成，系統(tǒng)的最終目的是通過這若干個發(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，達到幾萬個，但它們的接法和原理并不復(fù)雜。因為發(fā)光二極管的亮滅是由移位寄存器輸出的高低電平信號來控制的，且每8個發(fā)光二極管對應(yīng)一個CD4094移位寄存器，所以將192*576個發(fā)光二極管的陰極分別接到每一個CD4094移位寄存器的輸出端，同時將每一個發(fā)光二極管串接一個限流電阻來控制發(fā)光二極管的亮度，和增加使用時間；將各個發(fā)光二極管的陽極接+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

59、二極管的連接。如圖3-17所示：圖317顯示電路電阻的計算：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。故 R =（8-2）V/10mA=600第四章 軟件設(shè)計部分在對系統(tǒng)的硬件設(shè)計和硬件原理進行說明之后，軟件部分也很重要，因為所有功能的實現(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)用單片機作為核心芯片，所以選擇匯編語言進行編程。系統(tǒng)中的接收數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)、輸出移位時鐘脈沖部分是軟件設(shè)計的重點。單片機以串行的方式，接收從串行口232發(fā)送來的點陣數(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與波特率的計算：第一節(jié) 串行通訊在微型計算機系統(tǒng)中，CPU與外部的

60、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，我們選用異步通訊， 第二節(jié) 串行口工作方式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主要用于擴展并行輸入輸出口。表41 串行口工作方式SM0SM1方式功能說明000移位寄存器方式0118位UART，波特率可變1029位UART，波特率為fosc/64或fosc/321139位UART，波特率可變設(shè)計選擇方式1：當(dāng)SCON中的SM0，SM1兩位為01時，串行口以方式1工作，此時串行口為8位通訊接口。第三節(jié) 波特率的設(shè)置單片機中串行