基于80C31单片机实现的大屏幕显示系统的学习设计毕业论文.doc

目 录 第一章 绪论1第一节 什么是LED显示屏1第二节 LED显示屏的广泛应用1第三节 LED显示屏的发展1第四节 LED显示屏的特点2第五节 LED显示屏的分类2第六节 LED显示屏发展趋势3第七节 小结4第二章 方案论证5第三章 硬件设计部分7第一节 系统的工作原理7第二节 单片机外部扩展电路8第三节 数据输出电路19第四节 时钟脉冲电路21第五节 移位寄存电路22第六节 显示电路25第四章 软件设计部分26第一节 串行通讯26第二节 串行口工作方式26第三节 波特率的设置26第四节 编程思想27结束语29致 谢30参考文献31附录A 流程图及程序32附录B 电路原理图38第一章 绪论第一节 什么是LED显示屏LED电子显示屏是由几万-几十万个半导体发光二极管像素点均匀排列组成。利用不同的材料可以制造不同色彩的LED像素点。目前应用最广的是红色、绿色、黄色。而蓝色和纯绿色LED的开发已经达到了实用阶段。LED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，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。第二节 LED显示屏的广泛应用信息化社会的到来，促进了现代信息显示技术的发展，形成了CRT、LCD、PDP、LED、EL、DLP等系列的信息显示产品，纵观各类显示产品，各有其所长和适宜的市场应用需求。随着LED材料技术和工艺的提升，LED显示屏（ led panel ）以突出的优势成为平板显示的主流产品之一，是集光电子技术、微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的高技术产品，他是通过一定的控制方式，用于显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的LED器件阵列组成的显示屏幕。以其独具一格的优势，成为信息传播的重要媒体，在社会经济的许多领域得到广泛应用，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）广告媒体新产品（9）演出和集会（10）展览会第三节 LED显示屏的发展随着大规模集成电路和计算机技术的高速发展，led得到了飞速发展，从93年至今，全国LED市场保持持续增长，国产LED显示屏的市场占有率近100%，国外同类产品基本没有市场。在2001年全国LED显示屏市场销售额中，LED显示屏专业委员会成员单位占80%，有16亿多。国内LED显示屏产品及市场发展迅速，厂家众多，但目前主导骨干企业群尚在形成之中，处于群雄逐鹿的时代。随着LED显示产品行业的竞争逐步变得有序，市场即将转入规模化、品牌化竞争，当逐步形成实力占据市场分额50%以上的三到五家企业时，显示屏市场将趋于成熟。 根据LED显示屏专业委员会的统计，2001年成员单位的出口额约为4亿元人民币，这是LED显示屏走向国际市场的良好迹象。国产LED显示屏走出国门加入国际市场将使LED产业得到大的提升。我国近年LED显示屏市场增长率如图所示 （单位：亿元人民币） 第四节 LED显示屏的特点LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：1） 发光亮度强，在可视距离内阳光直射屏幕表面时，显示内容清晰可见. 超级灰度控制 具有1024-4096级灰度控制，显示颜色16.7M以上，色彩清晰逼真，立体感强. 2） 2）静态扫描技术，采用静态锁存扫描方式，大功率驱动，充分保证发光亮度. 3） 3）自动亮度调节 具有自动亮度调节功能，可在不同亮度环境下获得最佳播放效果.4） 4）全面采用大规模集成电路,可靠性大大提高，便于调试维护. 5） 5）全天候工作，完全适应户外各种恶劣性环境，防腐，防水，防潮，防雷，抗震整体性能强、性价比高、显示性能好，像素筒可采用P10mm、P16mm等多种规格. 6） 6）先进的数字化视频处理，技术分布式扫描，BSV液晶拼接技术高清显示，模块化设计/恒流静态驱动，亮度自动调节，超高亮纯色象素，影像画面清晰、无抖动和重影，杜绝失真。视频、动画、图表、文字、图片等各种信息显示、联网显示、远程控制. 作为新一代的显示媒体，已广泛应用于各行各业。以其现代化、智能化的姿态用于企、事业单位形象宣传和公共场所信息显示，已成为不可或缺的显示窗口，成为信息传播的重要媒体。第五节 LED显示屏的分类一、按颜色基色可以分为：单基色显示屏：单一颜色（红色或绿色）。双基色显示屏：红和绿双基色，256级灰度、可以显示65536种颜色。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：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。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。三、按使用场合分类：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。 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：室内屏：3mm、3.75mm、5mm、室外屏：10mm、12mm、16mm、19mm、21mm、26mm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光增强亮度。尽管LED显示屏的种类很多，而且发展更迅速、更先进，但由于知识储备的限制，和个人能力有限，我选择单色显示屏作为这次设计的主要设计方案。第六节 LED显示屏发展趋势一、高亮度、全彩化蓝色及纯绿色LED产品自出现以来，成本逐年快速降低，已具备成熟的商业化条件。全彩色LED显示屏将是LED显示屏的重要发展方向。LED产品性能的提高，使全彩色显示屏的亮度、色彩、白平衡均达到比较理想的效果，完全可以满足户外全天候的环境条件要求，全彩色LED屏将会成为主流产品。全彩色LED显示屏的广泛应用会是LED显示屏产业发展的一个新的增长点。二、标准化、规范化材料、技术的成熟及市场价格的基本均衡之后，LED显示屏的标准化和规范化将成为LED显示屏发燕尾服的一个新趋势。在市场竞争条件下，产品质量，系统的可靠性等将成为主要的竞争因素，这就对LED显示屏的标准化和规范化有了较高要求，业内骨干企业已开始在企业实施ISO9000系列标准，行业规范和标准体系的形成，对产品的检测有了相对统一的认识和评判依据，待业的发展将趋于有序。三、产品结构多样化信息化社会的形成，LED显示的应用前景更为广阔。预计大型或超大型LED显示屏的主流产品局面将会发生改变，适合于服务行业特点和专业性要示诉小型LED显示会有较大提高，面向信息服务领域的LED显示屏产品门类和品种体系将更加丰富，部分潜在的市场需求和应用领域将会有所突破，如公共交通、停车场、餐饮、医院等综合服务方面的信息显示屏需求量将有更大的提高，大批量、小型化的标准系列LED显示屏在LED显示屏市场总量中将会占有多数份额。LED的发展前景广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光均匀性、更高的可靠性、全色化方向发展。第七节 小结现代信息社会中，作为人-机信息视觉传播媒体的显示产品和技术得到迅速发展，进入二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代，LED显示作为平板显示的主要产品之一无疑会有更大的发展。813 第二章 方案论证 LED大屏幕显示从显示方式来分，可分为静态显示和动态显示两种。从它显示的方式来看有两种方案可以选择，下面通过对这两种方案的比较讨论，从而选择更为合适的方案进行设计。方案一：静态显示是由单片机一次输出显示后，就能保持该显示结果，直到下次送新的显示模型为止。这种显示每一个象素需要一套驱动电路，如果显示屏为n*m各象素屏，则需n*m套驱动电路；以8*8点阵为例，则需要64套驱动电路。之所以称之为静态显示，是由于显示屏中的各点相互独立，而且各点的显示情况已经确定，相应锁存器的输出将维持不便，直到显示另一种情况为止。也正因为如此，静态显示器的亮度都较高。这种显示方式接口，编程容易，管理也简单，且占用机时少，显示可靠，付出的代价是占用口线资源较多。但采用静态显示技术，画面稳定，无杂点，图像效果细腻、清晰；动画效果生动、多样；视频效果流畅、逼真高亮度，色彩鲜艳，视角大，寿命长（大于10万小时），稳定性高，响应速度快等特点方案二：动态显示采用多路复用技术，如果是p路复用的话，则每p个象素需一套驱动电路，n*m个象素仅需n*m/p套驱动电路。以大屏幕显示器为8*64点阵为例，可将大屏幕分成8个8*8点阵的LED显示块拼装而成。将8个块的行线相应的并接在一起，形成8路复用，经由p1口输出的行扫描信号进行驱动。8个块的列线分别经由各串入并出移位寄存器的输出进行驱动。采用此方式，在某一时刻，只让某一行的行选线处于选通状态，而其他各点的行选线处于关闭状态，列选线同样一列选通而其他关闭，这样就可选通一点亮，以此方式循环下去，就可以显示各点的显示情况，虽然这些点的现实情况是在不同时刻出现的，而且同一时刻只有一位显示，其他各位熄灭，但由于人眼视觉暂留现象，只要每点显示间隔足够短，则可造成多点同时亮的假象，达到显示目的。对动态显示而言，P愈大驱动电路就愈少，成本也就愈低，引线也大大减少，更有利于高密度显示屏的制造。但采用动态显示占用机时长，只要单片机不执行显示程序就立刻停止。且存在闪烁、抖动等缺点，况且较静态显示亮度较弱。由以上两个方案比较可知，当系统中LED数量较多时，采用动态显示的方法较为经济，但从设计要求来看，显示屏是192*576的超大屏，系统中LED的数量远远超过数百只，如果仍采用动态显示的方法，会使系统变得较为复杂，可靠性降低，且成本下降有限。且动态显示后的亮度不够使大屏幕不足够清晰，为此选用静态扫显示法。 从显示更新的方式来看，可分为动态扫描和静态扫描两种方式。因为此设计总体思路是将大屏幕划分为24块，每块24列，逐块刷新，而不是整个大屏幕的点阵同时显示，故不是静态扫描方式而是动态扫描方式，所以总的来说采用的是动态扫描，静态驱动方式对系统进行设计。13 第三章 硬件设计部分 本设计做的题目是大屏幕控制系统，它由上位机和下位机组成，本设计主要实现下位机的功能，由单片机以串行方式接收从计算机串行口232发送来的要显示的图形，并存储在片外RAM中。根据系统命令要求将显示内容送向大屏幕，即根据不同要求可以以不同的方式显示图象，逐行刷新、逐列刷新、隔行隔列刷新，也可以以图形方式如扇形，百叶窗形等等，这里我们选择实现大屏幕逐块刷新。系统大致分为单片机外部扩展电路，数据输出电路，时钟脉冲电路，移位寄存电路和显示五大部分。第一节 系统的工作原理系统将192*576大屏幕分为24块，每块24列。通过指令逐块刷新。若以8*8点阵为单位，将每一块分成24*3小块，以第一行为例，说明其工作原理：由于是8*8点阵屏设计，需要端口16个，可采用静态显示模式，用P0口控制行，P1口控制列，通过软件编程，即可实现汉字的显示，并可上移下移，左移，右移，动态流动显示。首先单片机以串行方式接受从串行口232发送来的图形文字点阵数据并存储在片外RAM 62256中，通过74LS138地址译码器对二个74HC573锁存器进行片选，锁存并输出24位数据，MCS-51系列单片机是美国Intel公司在1980年推出的8位单片 微型计算机 ，包含51和52两个子系列。51子系列的典型产品有8031，8051和8751三种机型 52子系列包括8032，8052二种主要机型。ATMEL89S51系列单片机，由于它的模块化设计为适应具体的应用提供了极大的灵活性，便于扩展功能，有效的提高了系统的经济性。AT89S51是一种低工耗、高性能的片内含有4KB快闪可编程/擦除只读存储器的八位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存储编程器对程序存储器重复编程。依此原理，将24块逐块刷新达到最终显示目的。系统方框图如下： 单片机LED显示点阵 行驱动器电源图31 系统结构方框图第二节 单片机外部扩展电路ATMEL89S51系列单片机，由于它的模块化设计为适应具体的应用提供了极大的灵活性，便于扩展功能，有效的提高了系统的经济性。AT89S51是一种低工耗、高性能的片内含有4KB快闪可编程/擦除只读存储器的八位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存储编程器对程序存储器重复编程。之所以我们没有选择带有片内ROM的单片机，是因为对于大屏幕系统来说，对程序存储器的容量要求很大，因为大屏幕的显示形式是多种多样的，变化无穷，这就需要较大的程序存储器来存储不同显示形式的各种程序，况且因为系统对数据的存储能力要求较高，使用带有片内ROM的单片机同样需要扩展外部数据存储器，并没有简单和方便很多，反而可能带来不便，所以本设计选择80C31。80C31单片机内部有128个字节RAM存储器，CPU对内部的RAM具有丰富的操作指令，但在用于实时数据采集和处理时，仅靠片内提供的128个字节的数据存储器是远远不够的，为此需扩展外部数据存储器，因为整个大屏幕是由十万多个点组成的,每个点占一个位,这就需要大约13K字节容量,所以在这里我们选用32K的62256RAM。一、 TSC 89C51单片机（一）概述89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的89C51是一种高效微控制器89C2051是它的一种精简版本。89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案,从里面收货了很多。它包含了下面：Ø 8位CPU；Ø 振荡频率1.212MHZ；Ø 128个字节的片内数据存储器（片内RAM）；Ø 21个专用寄存器；Ø 4KB的片内程序存储器（8031无）； Ø 8位并行I/O口P0，P1，P2，P3； Ø 一个全双工串行I/O口； Ø 2个16位定时器/计数器；Ø 5个中断源，分为2个优先级；虽然89C51的型号有很多种，而且每种型号的单片机的性能都很好，但从我们的设计来看，大屏幕显示系统是一个耗能较大的系统，所以不能使用低能量方式的型号，因为对频率的要求不是很高，只不过是控制显示屏的更新速度，频率越大更新速度就越快，但他的更新频率还要考虑到其他芯片的工作速度,像数据存储器的存储速度等,所以又不能盲目选择,考虑到程序数据存储器的工作速度不是很高，较高频率可能使其不能正常工作，故选择12MHz晶振的单片机。 （二）特点Ø 与MCS-51微控制器产品系列兼容Ø 片内有4KB可在线重复编程的快闪擦写存储器Ø 32条可编程I/O线Ø 程序存储器具有三级加密保护Ø 可编程全全双工串行通道Ø 空闲状态维持低功耗和掉电状态保存存储内容Ø 而且与87C51系列的引脚也完全兼容Ø 数据保留时间：10年Ø 全静态工作：0Hz-24HzØ 两个16位定时器/计数器Ø 低功耗的闲置和掉电模式Ø 片内振荡器和时钟电路（三）片内总体结构89C51片内总体结构的详细框图如图3-2所示。它主要由九个部件组成，一个8位的中央处理器；片内数据存储器（RAM128B/256KB）；128字节/256字节的数据存储器（RAM）；32条I/O口线；2个或3个定时器/计数器；片内4kb程序存储器Flash ROM；用于存放程序、一些原始数据和表格；特殊功能寄存器（SFR）；以及一个片内振荡器和时钟电路。这九个部件都是通过片内单一总线连接而成，其基本结构依然是通过CPU加上外围芯片的结构模式。但在功能单元的控制上却有了重大变化，采用了特殊功能寄存器的集中控制方法。 图32 总体结构框图图33 89C51引脚结构图 （四）芯片的引脚说明1、主电源引脚VCC和VSS VCC在正常待机、掉电、操作时提供+5v电压VSS接地端2、输入/输出（I/O）引脚P0、P1、P2、P3（1）P0口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。（2）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。（3）P2口P2口为一个内部上拉电阻的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。（4）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，如下表所示：P3.0 RXD （串性输入）P3.1 TXD （串行输出）P3.2 （外部中断0输入）P3.3 （外部中断1输入）P3.4 TD （定时器0输入）P3.5 TI （定时器1输入）P3.6 （片外数据存储器写选通）P3.7 （片外数据存储器读选通）作为第一功能使用时，就作为普通I/O口用，功能和操作方法与P1口相同。作为第二功能使用时，各引脚的定义如上，值得强调的是，P3口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。P3口能驱动3个低功耗LSTTL逻辑电路的输入端，能在没有外部上拉作用的情况下驱动CMOS输入端。设计中主要应用了P3口的P3.0、P3.1、P3.6、P3.7口。P3.6（），P3.7（）作为选通信号与片外数据存储器相连接。3、控制或与其它电源复用引脚（1）复位单片机的复位都是靠外部电路实现的，在振荡器运行的情况下，要实现复位，必须使RST引脚保持2个机器周期的高电平。复位电路的核心就是必须保证RST引脚上出现10ms以上稳定的高电平，这样就能实现可靠的复位。推荐在此引脚与Vss引脚之间连接一个约8.2K的下拉电阻，与Vcc引脚之间连接一个约10F的电容，以保证可靠的复位。复位操作使P1、P2、P3口都为1，这种操作可以达到异步目的，虽然振荡器还没有开始工作。设计中选用上电复位。如下图3-5所示：图35 复位电路（2）ALE 当访问外部存储器时，ALE的输出把地址的低字节锁存到外部锁存器。即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率（振荡器频率的1/6）周期性的发出正脉冲信号，因此，它可以用作对外输出的时钟，或用于定时目的。然而要注意的是，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。ALE端可以驱动（吸收或输出电流）八个LSTTL逻辑电路的输入端，它没有外部上拉可以驱动CMOS输入端。（3）是外部存储器读选通信号输出端，在从外部程序存储器取指令期间，在每个机器周期内两次有效，但在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的信号将不出现。在从内部程序存储器取指令时不工作。可以驱动（吸收或输出电流）八个LSTTL逻辑电路的输入端，它没有外部上拉可以驱动CMOS输入端。（4） 当保持高电平时，cpu访问内部程序存储器，但在PC（程序计数器）值超过0FFFH（8031）或1FFFH（8052）时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。当保持低电平时，cpu只访问外部程序存储器，不管是否有内部程序存储器。必须不能悬空4、外接晶体引脚XTAL1和 XTAL2XTAL1接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，他是一个反相放大器构成的振荡电路的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。当外部振荡器工作时，此引脚作为驱动端接收外部振荡器信号。XTAL2接外部晶体的另一端。在单片机内部，他是一个反相放大器构成的振荡电路的输出端，当外部振荡器工作时，此引脚应悬空。(五)、待机和掉电方式处理图36介绍了内部待机和掉电方式时钟结构，图表明，掉电方式使振荡器停止工作，待机方式语序中断、串行口、定时器在cpu的时钟关闭时，继续执行其功能。这些特殊方式被经过特殊功能寄存器软件PCON（电源控制）所激活，它的硬件地址是87H，PCON没有位寻址功能。 图36 待机和掉电方式硬件图PCON：电源控制寄存器(MSB) (LSB)SMOD-GF1GF0PDIDL本设计中并没有应用到待机方式和掉电方式，所以这里不做详细说明了，而且电源控制寄存器的后几个标志符也就没有发挥其作用，但系统应用到了串行口方式，所以SMOD标志符保留其功能。表31 电源控制寄存器功能表标志符位置名称及功能SMODPCON.7双波特率选择位，SMOD=1，在串行口方式1，2，3情况下波特率提高一倍一PCON.6无定义一PCON.5无定义一PCON.4无定义GF1PCON.3通用标志位GF0PCON.2通用标志位PDPCON.1掉电方式位,设置该位来激活掉电方式工作IDLPCON.0待机方式位,设置该位来激活待机方式工作如果将PD和IDL同时置1，先进入掉电方式。单片机复位时，PCON的状态为（000x0000）时钟停止方式静态标志，TSC80C31/80C51时钟速度能减少到0MHz而不丢失存储器和寄存器中的任何数据，这种方式允许按步使用，而且允许通过将时钟频率降低到任意值来减少系统能量消耗。在0MHz，能量消耗和在掉电方式下是相同的（六）、振荡器特点一个用于构成振荡器的反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是放大器的输入端，如图3-7所示，使用石英晶体或陶瓷谐振器。 图37 石英晶体振荡器采用外部时钟方式，外部信号接至XTAL1，而XTAL2可处于不接状态如图6所示，外部振荡信号通过一个2分频的触发器而成为内部时钟信号，对外部信号的占空比没有什么要求，但在具体的数据菜单上高电平持续时间和低电平持续时间必须注意。 图38 外部振荡信号结构图 这里我们选择内部时钟方式，12MHz的晶体振荡器 如图3-729二、最小应用系统 能维持单片机运行的最简单配置的系统。这种系统成本低廉、结构简单，常常构成一些简单的控制系统，如开关状态的输入/输出控制等。对于片内有ROM/EPROM/FLASH RAM的单片机，构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路、复位电路和电源即可，如图所示XTAL1 P2.72.0XTAL2 89S51 RST ALE P0.70.0地址锁存EPROMXTAL1 P0 P1XTAL2 P2 P3RST 89S51 图 89S51单片机最小应用系统由于集成度的限制，这种最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。其应用特点是：有可供用户使用的大量I/O口线，P0、P1、P2、P3都可用作用户I/O口用。由于没有外部存储器扩展，应接高电平。内部存储器容量有限（只有4KB地址空间）。应用系统开发具有特殊性。由于这类应用系统应用程序量不大，外电路简单，因而采用模拟开发手段较好。对于片内无ROM/EPROM/FLASH RAM的单片机，其最小系统除了外部配置时钟电路、复位电路和电源外，还应在片外扩展EPROM、EEPROM作为程序存储器用，如图3（b）所示，应接地。三、地址锁存器 由于单片机的P0口是分时复用的地址/数据总线，因此在进行程序存储器扩展时，必须利用地址所存器将地址信号从地址/数据总线中分离开来。74HC573包含八进制3态非反转透明锁存器，span是一种高性能硅门CMOSspan器件。spanSL74HC573跟LS/AL573的管脚一样。器件的输入是和标准CMOS输出兼容的，加上拉电阻他们能和LS/ALSTTL输出兼容。输入是和标准 CMOS 输出兼容的；加上拉电阻，他们能和 LS/ALSTTL 输出兼容。当锁存使能端LE为高时，这些器件的锁存对于数据是透明的（也就是说输出同步）。当锁存使能变低时，符合建立时间和保持时间的数据会被锁存。×u36755X出能直接接到 CMOS，NMOS 和 TTL 接口上×u25805X作电压范围：2.0V6.0V×u20302X输入电流：1.0uA×CMOS 器件的高噪声抵抗特性三态总线驱动输出·置数全并行存取·缓冲控制输入·使能输入有改善抗扰度的滞后作用原理说明：M54HC563/74HC563/M54HC573/74HC573的八个锁存器都是透明的D 型锁存器，当使能（G）为高时，Q 输出将随数据（D）输入而变。当使能为低时，输出将锁存在已建立的数据电平上。输出控制不影响锁存器的内部工作，即老数据可以保持，甚至当输出被关闭时，新的数据也可以置入。这种电路可以驱动大电容或低阻抗负载，可以直接与系统总线接口并驱动总线，而不需要外接口。特别适用于缓冲寄存器，I/O 通道，双向总线驱动器和工作寄存器。数据锁存当输入的数据消失时，在芯片的输出端，数据仍然保持； 这个概念在并行数据扩展中经常使用到。74HC573引脚图1脚三态允许控制端低电平有效1D8D为数据输入端1Q8Q为数据输出端LE为锁存控制端四、外部数据存储器的扩展原理 单片机扩展外部RAM的电路原理如图312所示： 图312 扩展外部RAM电路原理图从图可以看出：数据存储器只使用、控制线而不用。正因为如此，数据存储器与程序存储器地址可完全重叠，均为0000HFFFFH，但数据存储器与I/O口及外围设备是统一编址的，即任何扩展的I/O以及外围设备均占用数据存储器地址。在图中，P0口为RAM的复用地址/数据线，P2口的三根线用于对RAM进行页面址。在对外部RAM读/写期间，CPU产生/ 信号。 本设计选用62256静态RAM，它是32K*8位的静态随机存储器芯片，它采用CMOS工艺制造，单一+5V供电，额定功耗200mW，典型存取时间200ns。为28线双列直插式封装，其管脚配置如图3-13所示， 图3-13 62256引脚图 各引脚定义如下：A0A14为片内15位地址线；I/O0IO7为双向数据线，为片选信号线；为读允许信号线；为写信号线。在设计中，它的取址范围是0000H7FFFH。第三节 数据输出电路 以24区中的一区为例，向移位寄存器内输入数据的总体思想是通过3片 74LS273锁存不同地址的数据。由74LS138译码器进行片选，逐个选通74LS273锁存器，达到向寄存器输入24位数据的目的。由于74LS273是带清除端CLR的八D触发器，只有当清除端为高电平时才具有锁存功能，所以将锁存器74LS273的CLR引脚分别接高电平，使其保持具有锁存功能。因为74LS273的CLK引脚是锁存的控制端，在上升沿锁存，所以使用74LS138译码器通过输出端高低电平的变化控制CLK的电平的上升、下降，达到控制锁存的目的。地址输入端由A15、A14、A13控制，74LS138有3个附加的控制端S1、和，当S1=1、+=0时，Gs输出为高电平（S=1），译码器处于工作状态，否则，译码器被禁止，所有的输出端被封锁在高电平，故将，接地，S1接VCC，其功能表如下：表32 3线8线译码器74LS138的功能表输入输出S1+A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y70*11111111*100000000*00001111*00110011*0101010111011111111110111111111101111111111011111111110111111111101111111111011111111110在选片上我们的具体做法是：将74LS138译码器的三个输出端（这里我们只对三个74LS273芯片进行片选，所以可以是任意三个输出端，我们选用）分别接到三个或门的输入端，或门的另一端接低电平信号，我们这里接。从上表可以知道，38译码器没有选通是输出端全都是1，所以经过或门后273锁存器不工作，当38译码器输入100时，为0，其他端为1，经过或门变为低电平产生一个下降沿，在将38译码器输入111，使为1，经过或门变为高电平产生一个上升沿，故第一片273锁存器锁存8位数据；当38译码器输入101时， 为0，其他端为1，对于来说产生了一个下降沿，将 38译码器输入111时，为1，经过或门产生了一个上升沿，第二片273锁存器锁存8位数据；依次类推，当38译码器先后输入110和111后，端产生一个上升沿，第三片23锁存器锁存8位数据。译码器的地址输入端与P27、P26、P25相连，取值分别为100、101、110所以他的地址范围是8000H8FFFH、A000HAFFFH、C000HCFFFH。因为每一位数据信号通过移位寄存器要控制发光二极管的亮灭，单凭芯片的驱动能力是远远不够的，所以，我们在锁存器的每一个输出端连接一个74F07OC门，它是6位驱动器，为LED提供一定的驱动电流。OC门又称为集电极开路的门电路，能驱动较大电流。因为系统中这种门电路工作在开路，所以每一个74F07需要接一个上拉电阻，1K阻值的电阻即达到其要求。因为每个区的移位寄存器是与其他23个区的移位寄存器并联，所以在送给一个区数据的同时也将这24位数据送给另外23个区，只不过在给一个区送数据的时候，其他23个区没有移位脉冲，不保存数据，当一个区送完数据而完成这一块的显示更新时，新的24位数据送入下一个区，而将最初送入的数据覆盖，因此并不影响下一个区数据的移位，依此方式传送数据。而将最初送入的数据覆盖，因此并不影响下一个区数据的移位，依此方式传送数据。第四节 时钟脉冲电路大屏幕的显示主要是由CD4094移位寄存器的移位来传送显示信号，移位寄存器的每一次移位都需要一个脉冲，由于大屏幕分为24块，即24区，每个区的各个移位寄存器需要移位脉冲控制。故采用三个74LS138译码器级连来输出24个信号，通过非门产生高低电平进而产生脉冲信号，根据系统要求送向24区，每一个时钟脉冲同时送给一个区的24*24个移位寄存器，选定一个区后，连续输送192个脉冲，更新完这一区后，选择下一区。74LS138译码器的功能前文已经叙述，不在重复。这里只讲一下脉冲产生的具体做法，如图11所示，译码器通过P10P17口进行片选和地址输入。将各个译码器的地址输入端A、B、C分别和P12、P11、P10连接在一起。采用P15、P14、P13进行片选，当P15、P14、P13为000时，由译码器的功能可知，三片译码器均不被选通，不工作；当P15、P14、P13为001时，第一片译码器被选通， P12、P11、P10为000时输出信号经过非门产生一个脉冲信号，为了避免其他输出端在此时产生脉冲信号，将第一片译码器的输出端重新置1，经非门变为低电平，再将P12、P11、P10置为000使输出信号经过非门再产生一个脉冲信号，依此方法，将192个脉冲送向24*24个移位寄存器。以次类推，当P12、P11、P10为001时选通第二区，方法同上，输出192个脉冲送向24*24个移位寄存器，就这样依次将脉冲信号传送给八个区；当 P15、P14、P13为010时，同样，第二片译码器被选通，P12、P11、P10值的变化产生的脉冲信号将依次传送给另八个区；当P15、P14、P13为011时，第三片译码器被选通，脉冲信号依次送给