点阵显示的设计中毕业论文.doc

毕业设计说明书课题名称: LED点阵显示的设计 学生姓名 李 科 专 业 机电一体化 班 级 机电0802 时 间 2010.9 2011.5 指导教师 叶 茎 电子工程学院摘要 随着时代的发展，数字电子技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，而LED显示以其组构方式灵活、显示稳定、功耗低、寿命长、技术成熟、成本低廉等特点在车站、证券所、运动场馆、交通干道及各种室内、外显示场合的信息发布，公益宣传，环境参数实时，重大活动倒计时等等得到广泛的应用，本项目设计的LED点阵书写显示屏采用了STC89C52单片机作为系统的控制芯片，系统分别由点阵模块、控制器模块、电源转换模块、点阵驱动模块、键盘模块五部分组成。本文介绍了LED点阵电子显示屏的动态显示的设计过程。单片机控制程序采用单片机C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。显示屏采用8×8的LED点阵，显示西文字母或单色图像。显示方式采用动态显示，使得图形或文字能够实现向上滚动、逐字显晃等多种显示方式。本系统涵盖了单片机、8*8 LED点阵和按键的应用技术。 其操作方便，功能强大，在控制器的管理下在点阵显示屏上实现“逐字显示、滚动显示、黑屏显示、跑马灯”的功能并由键盘模块来控制来对各种功能来进行切换。关键词：STC89C52单片机； LED； 点阵显示； 动态显示； C语言目 录一 概述51.1 引言51.2 设计目的和意义6二 方案功能的详述及论证72.1 方案功能详述72.1.1 总体功能设计72.1.2 具体功能模块设计72.2 方案论证8三 LED显示屏的介绍及系统原理93.1 LED的简介93.1.1 LED的发光原理93.1.2 LED的发展93.1.3 LED的优点103.1.4 LED的应用113.2 LED显示屏系统原理123.2.1 LED显示屏的简介123.2.2 LED显示屏的分类123.2.3 LED显示屏技术特点133.2.4 点阵LED扫描方法介绍133.2.5 点阵屏原理14四 系统硬件部分设计154.1 芯片选择及功能简介154.1.1 单片机的选择154.1.2 STC89C52芯片介绍154.1.3 单片机的发展趋势184.1.4 LM7805三端稳压蕊片（作为创新补充）194.1.5 MAX232蕊片214.1.6 9012三极管224.2 单片机机统的外围电路224.2.1 电源电路224.2.2 复位电路234.2.3 电源指示灯电路234.2.4 串口ISP下载电路244.2.5 单片机时钟电路24五 系统软件设计255.1 系统主要程序的设计255.2控制LED系统的原程序及详解26六 总结与展望32致谢33参考文献34附录35一 概述1.1 引言在微型计算机技术使用上，单片机主要用于工业测控，如家用电器，计算机外围设备，工业智能化仪表，机器人，生产过程的自动控制，农业，化工，军事，航空航天等领域等，都有着巨大的作用。 点阵显示是集微电子技术、计算机技术、信息处理于一体的新型显示方式，由于其具有色彩鲜艳，动态范围广，亮度高，寿命长，工作稳定可靠等优点。目前大多数的招牌都是采用固定的板块显示，显示的信息量少，内容固定，修改站点信息比较麻烦，不能快速、便捷的更新站点信息，本文提出一种方案，采用LED点阵显示模块，克服了上述缺点，不仅可以静态的显示信息，而且也可以通过动态滚动，从而增加信息显示的容量。为了醒目，还可以产生诸如闪动、滚动等显示效果。显示信息也从固定内容发展到任意内容的多种显示方式，对显示信息的编辑、修改，也由遥控键盘有线通讯模式发展到用计算机编辑文字，在经专用无线控制器将其发射到各站点的通讯模式。8*8点阵LED字符显示器系统在工业、各种比赛场合及日常生活应用中占有十分重要的地位，多年来，研究此项目的工程技术人员曾为简化电路、提高可靠性、降低成本，付出了很大的努力，做出不少成绩。如今，美观、价廉、体积小、高可靠性8*8点阵LED字符显示器的出现，为这一领域的技术打开了新的天地。LED字符显示器发发展到今天已经从模拟化、分立化迈进数字化、集成化LED系统。以后的发展趋势是卫星定位系统站点显示器，客车内站牌显示器由天线、卫星定位模块、微处理器、LED点阵驱动电路、LED点阵站牌和电可擦写存储器构成。目前在广泛的显示器由LED点阵显示器和LCD液晶显示器，还有部分CRT显示器，由于CRT显示器耗电量多、体积较大，且本质量较重，与LED点阵显示器和LCD液晶显示器相比，已处于下风，目前LED和LCD显示器成为现代人们选择之一，它们各有优缺点。LCD液晶显示器具有图像清晰、体积小、功耗低等优点，但它的成本高、亮度低、寿命短、可视距离和角度很有限。而LED显示屏具有亮度高、故障低、能耗少、使用寿命长、显示内容多样、显示方式丰富等优点。1.2 设计目的和意义一、 设计意义（一）、有利于本专业所学知识理解，通过在学校学习，学生掌握了一些信息时代生存与发展必需的信息技术基础知识和基本技能，具备了在日常生活与学习中应用信息技术解决问题的基本态度与基本能力。 (二)有利于逻辑思维的锻炼，做任何事情都有一定的步骤，整个过程学生都需要有条理地构思，这中间有猜测设想、判断推理的抽象思维训练，也有分析问题、解决问题、预测目标等能力的培养。（三）、LED点阵显示器具有亮度高、发光均匀、可靠性好、接线简单、拼装方便等优点，能构成各种尺寸的显示屏。而在当今时代背景的影响下，LED显示屏的研究意义也尤为明显：一是节能（直接功耗，间接耗能），二是基本无电离辐射，三是提高空间利用率。现代社会智能化日渐普遍，使用单片机实现对电路的控制是时代的要求。因此基于单片机的LED点阵系统不仅在当代社会有着非常大的用途，其应用前景也十分广阔。目前，LED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。二、设计目的（一）、利用8*8LED点阵显示数字“毕业设计”字样。采用STC89C52单片机作为整个控制搭电路的核心，并编制软件程序，实现动态轮流显示。通过此设计来巩固单片机硬件系统的设计及软件系统的编程，通过设计将平时所学知识付诸实践，提高动手能力。（二）、通过理论课的学习和实训,我们已经掌握了不少理论知识和生产实际知识，运用所学知识去分析和解决实际问题才是最终目的。二 方案功能的详述及论证2.1 方案功能详述2.1.1 总体功能设计基本功能：用单片机设计一个LED的点阵显示，要求8*8点阵LED实现简单中文汉字、字母、数字的显示，显示方式有逐字显示、向上滚动显示和黑屏，用按键切换显示方式，并用按键控制系统复位。创新功能：最后还可以使用双色LED控色其颜色的变化和让64个LED灯实现跑马灯的功能。具体说明如下：一、按键1按下后，LED会逐字显示“毕业设计”四个字。二、按键2按下后，等上一个显示模式运行完后，LED会滚动显示“毕业设计”四个字。三、按键3按下后，等上一个显示模式运行完后，LED会黑屏。四、按键4按下后，等上一个显示模式运行完后，实现跑马灯功能。2.1.2 具体功能模块设计文论述的交通灯控制系统包括如下功能模块：一、串口ISP下载模块：利用MAX232蕊片让单片机与计算机相连，把相应的程序输入到STC89C52单片机中来控制点阵显示。二、5V电源转换模块：通过7805三端稳压蕊片将4V32V的电压转换成稳定的5V电压给单片机供电。三、功能的复位模块：给一个高的电压给9号管脚，这样可以让单片机实现功能的复位。四、点阵显示驱动模块：能过八个9012三极管作为驱动来实现64LED灯的点亮和熄灭。五、LED点阵显示模块：将LED点阵的共阳极端通过三极管接入P2口，共阴极的端子则接入P0端口。2.2 方案论证LED点阵显示系统硬件部分采用了STC89C52单片机最小化应用设计，工作时钟为12MHz，采用8×8LED点阵显示器动态扫描实现LED灯的字显示。整个硬件系统主要分为三个部分：单片机部分，包括其外围复位及时钟源电路；LED点阵显示部分，包括输人限流和行扫描驱动电路；电源电路，通过稳压蕊片7805得到+5V电源为系统供电。系统的工作原理是：由5V稳压电源为整机提供标准供电电源，键盘作为功能选择的输入，当按下任意键时，单片机内部键扫描程序置某一标志位，同时转相关功能程序，在LED点阵上时实显示出来其中单片机AT89C52的端口定义为：P0端口作为输出一行数据；P1.0P1.3端口接四个按键；P2端口行扫描。而且本系统的制作也借鉴了以往做最小系统板时所用的基本电路，如图2-1所示，可操作性强。图2-1 主体基本电路本系统的设计和具体实际应用相结合，系统的安全性、可靠性及实用性强，操作简单、扩展功能强，设计具有良好的可行性和可操作性。 三 LED显示屏的介绍及系统原理3.1 LED的简介3.1.1 LED的发光原理发光二极管是由-族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图1所示。 假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数m以内产生。3.1.2 LED的发展LED显示屏的发展可分为以下几个阶段：第一阶段为1990年到1995年，主要是单色和16级双色图文屏。用于显示文字和简单图片，主要用在车站、银行、邮局等公共场所，作为公共信息显示工具。 第二阶段是1995年到1999年，出现了64级、256级灰度的双基色视频屏。视频控制技术、图像处理技术、光纤通信技术等的应用将LED显示屏提升到了一个新的台阶。LED显示屏控制专用大规模集成电路芯片也在此时由国内企业开发出来并得以应用。 第三阶段从1999年开始，红、纯绿、纯蓝LED管大量涌入中国，同时国内企业进行了深入的研发工作，使用红、绿、蓝三原色LED生产的全彩色显示屏被广泛应用，大量进入体育场馆、会展中心、广场等公共场所，从而将国内的大屏幕带入全彩时代。 随着LED原材料市场的迅猛发展，表面贴装器件从2001年面世，主要用在室内全彩屏，并且以其亮度高、色彩鲜艳、温度低的特性，可随意调整的点间距，被不同价位需求者所接受，在短短两年多时间内，产品销售额已超过3亿元，表面贴装全彩色LED显示屏应用市场进入新世纪。为了适应2008年的奥运会，利亚德开发了表面贴装双基色显示屏，大量用于训练馆和比赛计时计分系统。在奥运场馆全彩屏方面，为紧缩投资，全彩屏大部分采用可拆卸方式，奥运期间可作为实况转播工具，赛事结束后可用于租赁，作为演出、国家政策发布等公共场合应用工具，通过这种方式可尽快收回成本。 就市场而言，中国加入WT0、北京申奥成功等，成为LED显示屏产业发展的新契机。国内LED显示屏市场保持持续增长，目前在国内市场上，国产LED显示屏的市场占有率近95%。国际上LED显示屏的市场容量预计以每年30%的速度在增长。 3.1.3 LED的优点LED的具有的优点如下：一、体积小：LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常小，非常轻。 二、耗电量低：LED耗电相当低，直流驱动，超低功耗（单管0.03-0.06瓦），电光功率转换接近100%。一般来说LED的工作电压是2-3.6V，工作的电流是0.02-0.03A；这就是说，它消耗的电能不超过0.1W，相同照明效果比传统光源节能80%以上。 三、使用寿命长：有人称LED光源为长寿灯。它为固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积等缺点，在恰当的电流和电压下，使用寿命可达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。 四、高亮度、低热量：LED使用冷发光技术，发热量比普通照明灯具低很多。 五、环保：LED是由无毒的材料作成，不像荧光灯还有银会造成污染，同时LED也可以回收再利用。光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，眩光小，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源 六、坚固耐用：LED被完全封装在环氧树脂里面，比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分，使得LED不易损坏。 七、技术先进：与传统光源单调的发光效果相比，LED光源是低压微电子产品。它成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式制技术等，所以亦是数字信息化产品，是半导体光电器件“高新尖”技术，具有在线编程、无限升级、灵活多变的特点。3.1.4 LED的应用一、 显示屏、交通讯号、广告业多媒体、城市亮化显示光源的应用LED 灯具有抗震耐冲击、光响应速度快、省电和寿命长等特点，广泛应用于各种室内、户外显示屏，分为全色、三色和单色显示屏，全国有100 多个单位在开发生产。交通信号灯主要用超高亮度红、绿、黄色LED, 因为采用LED 信号灯既节能，可靠性又高，所以在全国范围内，交通信号灯正在逐步更新换代，而且推广速度快，市场需求量很大，是个很好的市场机会。 二、LED 背光源以高效侧发光的背光源最为引人注目，LED 作为LCD 背光源应用，具有寿命长、发光效率高、无干扰和性价比高等特点， 已广泛应用于电子手表、手机、BP 机、电子计算器和刷卡机上，随着便携电子产品日趋小型化，LED 背光源更具优势，因此背光源制作技术将向更薄型、低功耗和均匀一致方面发展。LED 是手机关键器件，一部普通手机或小灵通约需使用10 只LED 器件，而一部彩屏和带有照相功能的手机则需要使用约20 只LED 器件。现阶段手机背光源用量非常大，一年要用35 亿只LED 芯片。目前我国手机生产量很大，而且大部分LED 背光源还是进口的，对于国产LED 产品来说，这是个极好的市场机会。 三、 LED 照明光源早期的产品发光效率低，光强一般只能达到几个到几十个mcd，适用在室内场合，在家电、仪器仪表、通讯设备、微机及玩具等方面应用。目前直接目标是LED 光源替代白炽灯和荧光灯，这种替代趋势已从局部应用领域开始发展。日本为节约能源，正在计划替代白炽灯的发光二极管项目( 称为" 照亮日本") ，头五年的预算为50 亿日元，如果LED 替代半数的白炽灯和荧光灯，每年可节约相当于60 亿升原油的能源, 相当于五个1.35 ×106kW 核电站的发电量，并可减少二氧化碳和其它温室气体的产生，改善人们生活居住的环境。3.2 LED显示屏系统原理3.2.1 LED显示屏的简介LED显示屏是由发光二极管排列组成的一显示器件。它采用低电压扫描驱动，具有如下优点： 耗电省、使用寿命长、成本低、亮度高、视角大、可视距离远、规格品种多。 LED显示产品系列有:单色、彩色条形显示屏；计算机控制数码显示屏；单色图文显示屏；三色（红、绿、黄）图文显示屏；点阵和数码混合显示屏（证券屏）；双基色（红、绿）多媒体视频同步显示屏；三基色（红、绿、蓝）多媒体视频同步显示屏。3.2.2 LED显示屏的分类一、按颜色基色可以分为（一）单基色显示屏：单一颜色（红色或绿色）。（二）双基色显示屏：红和绿双基色，256级灰度、可以显示65536种颜色。（三）全彩色显示屏：红、绿、蓝三基色，256级灰度的全彩色显示屏可以显示一千六百多万种颜色。 二、按显示器件分类（一）LED数码显示屏：显示器件为7段码数码管，适于制作时钟屏、利率屏等，显示数字的电子显示屏。（三）LED点阵图文显示屏：显示器件是由许多均匀排列的发光二极管组成的点阵显示模块，适于播放文字、图像信息。LED视频显示屏：显示器件是由许多发光二极管组成，可以显示视频、动画等各种视频文件。三、按使用场合分类（一）室内显示屏：发光点较小，一般3mm-8mm，显示面积一般几至十几平方米。（二）室外显示屏：面积一般几十平方米至几百平方米，亮度高，可在阳光下工作，具有防风、防雨、防水功能。四、按发光点直径分类（一）室内屏：3mm、3.75mm、5mm、（二）室外屏：10mm、12mm、16mm、19mm、20mm、21mm、22mm、26mm（三）室外屏发光的基本单元为发光筒，发光筒的原理是将一组红、绿、蓝发光二极管封在一个塑料筒内共同发 （四）显示方式有静态、横向滚动、垂直滚动和翻页显示等。单块模块控制驱动12块（最多可控制24块）8X8点阵，共16X48点阵（或32X48点阵），是单块MAX7219（或PS7219、HD7279、ZLG7289及8279等类似LED显示驱动模块）的12倍（或24倍）！可采用“级联”的方式组成任意点阵大显示屏。显示效果好，功耗小，且比采用MAX7219电路的成本更低。3.2.3 LED显示屏技术特点LED显示屏技术特点:一、效果卓越:采用动态扫描技术，画面稳定，无杂点，图像效果清晰，动画效果生动，多样；视频效果流畅；二、内容丰富：可显示文字、图表、图像、动画、视频信息；三、方式灵活：可由用户任意编排显示模式；四、质量保证：采用进口发光材料、高品质IC芯片、无噪声大功率电源；五、信息量大：显示的信息不受限制；六、维修方便：模块化设计，安装，维护方便；3.2.4 点阵LED扫描方法介绍点阵LED一般采用扫描式显示，实际运用分为三种方式：一、点扫描； 二、行扫描；三、列扫描。若使用第一种方式，其扫描频率必须大于16×64=1024Hz，周期小于1ms即可。若使用第二和第三种方式，则频率必须大于16×8=128Hz，周期小于7.8ms即可符合视觉暂留要求。此外一次驱动一列或一行（8颗LED）时需外加驱动电路提高电流，否则LED亮度会不足。3.2.5 点阵屏原理点阵内部结构及外形如下，8X8点阵共由64个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一行置1电平，某一列置0电平，则相应的二极管就亮；如要将第一个点点亮，则Y0（7）脚接高电平X0（A）脚接低电平，则第一个点就亮了；如果要将第一行点亮，则第Y0（7）脚要接高电平，而X0（A）、X1（B）、X2（C）、X3（D）、X4（E）、X5（F）X6（G）、X7（H）这些引脚接低电平，那么第一行就会点亮；如要将第一列点亮，则第X0（A）脚接低电平，而Y7（0）、Y6（1）、Y5（2）、Y4（3）、Y3（4）Y2（5）、Y1（6）、Y0（7）接高电平，那么第一列就会点亮。点阵LED点阵等效电路图如图3-1所示，外观及其引脚如图3-2所示。图3-1 LED等效电路图图3-2 LED外观及引脚四 系统硬件部分设计本系统从经济性，电路结构，系统性能等多方面考虑，选用如下主要元器件：单片机STC89C52、电阻4.7K和270欧、三极管9012、按钮开关、共阳8*8LED点阵显示块、稳压块7805、12M晶振、瓷片电容与电解电容若干。4.1 芯片选择及功能简介4.1.1 单片机的选择 当今单片机厂商琳琅满目，产品性能各异。常用的单片机有很多种：Intel8051系列、Motorola和M68HC系列、Atmel的AT89系列、台湾Winbond(华邦)W78系列、荷兰Pilips的PCF80C51系列、Microchip公司的PIC系列、Zilog的Z86系列、Atmel的AT90S系列、韩国三星公司的KS57C系列4位单片机、台湾义隆的EM-78系列等。考虑到STC89C52单片机的价格低廉，而且耐用性能好，性价比高，所以我们最终选用了STC89C52单片机。STC89C52是中国公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256bytes的随机存取数据存储器（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MCS-51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，功能强大STC89C52单片机适用于许多较为复杂控制应用场合。 4.1.2 STC89C52芯片介绍 一、特点： （一）与MCS-51产品指令和引脚全兼容 （二）8K字节可重擦写FLASH闪存 （三）1000次擦写周期 （四）全静态操作：0Hz-24MHz （五）三级加密程序存储器 （六）256X8字节内部RAM （七）32个可编程I/O口线 （八）3个16位定时/计数器 （九）8个中断源 （十）可编程串行UART通道 二、功能特性概述： STC89C52提供以下标准功能：8K字节FLASH闪存，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，片内振荡器及时钟电路。同时，STC89C52可降至0Hz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有部件工作直到下一个硬件复位。 STC89C52的芯片管脚图如图3-1。图4-1 STC89C52芯片管脚图三、引脚功能说明： （一）VCC电源电压 （二）GND地 （三）P0口P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。 在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。 （四）P1口P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输出口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。 （五）P2口P2是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口P2写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。 在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVXDPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVXRI指令）时，P2口输出P2锁存器的内容。 FLASH编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。 （六）P3口P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。 P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如下表3-2所示。表4-2 P3端口的第二功能端口引脚第二功能 P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD(串行输出口)P3.2INTO(外中断0)P3.3INT1(外中断1)P3.4TO(定时/计数器0)P3.5T1(定时/计数器1)P3.6WR(外数据写选通)P3.7RD(外数据读选通)此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。（八）RST复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。 （九）ALE/PROG当访问外部程存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。 对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。 如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。 （十）PSEN程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。 （十一）EA/VPP外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。 如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器的指令。FLASH存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。4.1.3 单片机的发展趋势今后单片机的发展趋势，将是进一步向着多功能、高性能、高速度、低功耗、低价格、存储容量扩大和增强I/O功能及结构兼容等方面发展。其发展趋势主要有以下几个方面：一、多功能：在单片机中尽可能多地把应用所需的存储器、各种功能的I/O口都集成在一块芯片内，使单片机的功能更加强大。如把LED、LCD或VFD显示驱动器也开始集成在8位单片机中。二、高性能：进一步改进CPU的性能，加快指令运算的速度和提高系统控制的可靠性，采用精简指令系统计算机RISC（Reduced Instruction Set Computer）结构和流水线技术，大幅度提高运行速度。现指令速度最高者已达100MIPS(Million Instruction Per Seconds，即兆指令每秒)，并加强了位处理功能、中断和定时控制功能，使单片机的性能明显地优于同类型的微处理器。单片机集成度进步提高，有的单片机的寻址能力已突破64 KB的限制，8位、16位的单片机有的寻址能力已达到1 MB和16 MB。片内ROM的容量可达64 KB，RAM的容量可达2 KB。三、低电压、低功耗：允许使用的电压范围越来越宽，一般在36V范围内工作，有的已能在1.2V或0.9V电压下工作。几乎所有的单片机都具有省电运行方式。单片机的功耗已从mA级降到A级，甚至1A以下，在一粒钮扣电池下就可长期工作。低功耗化的效应不仅是功耗低，而且带来了产品的高可靠性、高抗干扰能力以及产品的便携化。四、低价格：单片机应用的另一显著特点是量大面广。促使世界各国公司在提高单片机性能的同时，也十分注意降低价格。提高性能价格比是各公司竞争的主要策略和不懈追求的目标。4.1.4 LM7805三端稳压蕊片（作为创新补充）一、外形图及引脚排列，如图4-3所示。图4-3 7805 外形引脚排列二、概述LM7805 系列为 3 端正稳压电路,TO-220 封装，能提供多 种固定的输出电压，应用范围广。内含过流、过热和过载保 护电路。带散热片时，输出电流可达 1A。虽然是固定稳压电 路，但使用外接元件，可获得不同的电压和电流。三、主要特点 （一）输出电流可达 1A（二）输出电压有：5V （三）过热保护（四）短路保护 （五）输出晶体管 SOA 保护四、极限值（Ta=25） （一）VI输入电压(VO=518V) 35V R（二）JC热阻（结到壳） 5/W R（三）JA热阻（结到空气） 65/W （四）TOPR工作结温范围 0125 （五）TSTG贮存温度范围-650150五、功能框图，如图4-4所示。图4-4 功能框图4.1.5 MAX232蕊片一、外形图及管脚排列，如图4-5。图4-5 MAX232引脚图一、概述产品是由德州仪器公司（TI）推出的一款兼容RS232标准的芯片。由于电脑串口rs232电平是-10v +10v，而一般的单片机应用系统的信号电压是ttl电平0 +5v,max232就是用来进行电平转换的,该器件包含2驱动器、2接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。该器件符合TIA/EIA-232-F标准，每一个接收器将TIA/EIA-232-F电平转换成5-V TTL/CMOS电平。每一个发送器将TTL/CMOS电平转换成TIA/EIA-232-F电平。二、主要特点（一）单5V电源工作（二）LinBiCMOSTM工艺技术（三）两个驱动器及两个接收器（四）±30V输入电平（五）低电源电流：典型值是8mA（六）符合甚至优于ANSI标准 EIA/TIA-232-E及ITU推荐标准V.28（七）ESD保护大于MIL-STD-883（方 法3015）标准的2000V4.1.6 9012三极管一、外形图及引脚排列，如图4-6所示。图4-6 9012外形图及引脚二、概述三极管9012是一种小功率的普通PNP型硅管，TO-92标准封装,这个管子很常见在收音机以及各种放大电路中经常看到。 三、工作参数: （一）集电极电流Ic：Max -500mA （二）工作温度：-55 to +150 （三）集电极-基极电压Vcbo： -40V 4.2 单片机机统的外围电路4.2.1 电源电路本设计实验所需电源为直流五伏电压源，采用的是固定式三端稳压器7805来实现。其线路接线图如图4-7所示。图4-7 电源电路图4.2.2 复位电路单片机在启动运行时需要复位，使CPU以及其他功能部件处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，另外，在单片机工作过程中，如果出现死机时，也必须对单片机进行复位，使其重新开始工作。本设计中采用按键复位电路，复位电路如图4-8所示。图4-8 复位电路图4.2.3 电源指示灯电路在整个系统在启动时要看整个系统是否得电时，则需要用指示灯来判断，电源指示灯电路如图4-9所示。图4-9 电源指示灯图4.2.4 串口ISP下载电路在系统制作过程中，程序要通过计算机输入到单片机，这时，则需利用MAX232蕊片让单片机与计算机相连，把相应的程序输入到STC89C52单片机中来控制点阵显示，串口ISP下载电路如图4-10所示。图4-10 ISP下载电路图4.2.5 单片机时钟电路在STC89C52单片机内部，有一个高增益反响放大器，用于构成振荡器。其输入端接至单片机内部，即XTAL1引脚；其输出端接至单片机外部，即XTAL2。在XTAL1和 XTAL2两端跨接一个晶振、两个电容，构成一个稳定自激式振荡电路。晶振一般取12MHz,两个电容通常取1847pF。 电路接线如图4-11所示。4-11 单片机时钟电路五 系统软件设计5.1 系统主要程序的设计一、主程序 主程序在刚上电时对系统进行初始化，然后读一次键开关状态，由键标志位置（00H、01H、02H、04H）决定显示方式。主程序流程图如下图5-1所示：二、初始化程序在系统初始化时，对4个端口进行复位，将显示用的字符数据从ROM表中装入内存单元50H60F中。“毕业设计”中的每个文字用8个地址单元。三、显示程序显示程序由显示主程序和显示子程序组成。显示主程序负责每次显示时的显示地址首址（在B寄存器中）、每个字的显示时间（由30H中的数据决定）和下一个地址的间隔（31H中的数据决定）的处理，显示子程序则负责对指定8个地址单元的数据进行输出显示，显示一个完整文字的时间约为8ms。在显示子程序中，1ms延时程序是用调用键扫描子程序的方法实现的。LED控制系统通过89C52单片机P0进行列输入到系统，P2端口进行行扫描，以此来实现汉字的动态显示，P1端口的低四位来实现功能的转换。同时由89C52单片机的延时，每毫秒通过P0口向LED点阵的数据口输送信息。利用键扫描程序代替显示程序中的1ms延时程序，既为了按键的快速响应，又可以提高动态显示的扫描频率，减少文字显示时的闪烁现象，对于多个文字的大屏幕显示，应该使用输出数据缓冲寄存器，才可以得到稳定的显示文字。主程序流程图如图5-1所示。 图5-1 主程序流程图5.2 控制LED系统的原程序及详解以下是8*8点阵LED字符显示器完整的C程序清单：/使用AT89C52单片机，p0输出一行数据，p2口作为行扫描，共阳led/P1接3个按键，用于子显示/#include <reg51.h>#define char unsigned char#define int unsigned int/*毕业设计代码*/ char key,keytmp; char code distab40=0xbb,0xaa, 0x99,0x88,0xf7,0x00,0xf7,0xf7, 0xd7,0xd7,0xd7,0x55,0x93,0xd7,0x00,0xff, 0xb1,0xb5,0x04,0xbf,0xb1,0xb5,0x9b,0xa4, 0xbb,0xbb,0x1b,0xa0,0xbb,0xbb,0x9b,0xbb, 0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff;/*绕行跑马灯代码*/ char code distac512=0x7f,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xf