基于单片机控制的电子胸牌设计学士学位论文(编辑修改稿)

基于单片机控制的电子胸牌设计学士学位论文(编辑修改稿)内容摘要：

表 31 P89LPC922 属性 单片机中断 P89LPC922 采用四个中断优先级结构，任何一个中断源都可以通过对寄存器 IEN0 和 TEN1 中相应的位置零或清零 ,实现单独使能或禁能， IEN0 中还包含一个全局使能位 EA,它可以使能所有中断； P89LPC922 有 2 个外部中断输入以及键盘中断功能，这 2个外部中断输入和标准 80C51 微控制器相同，通过清零或 7 置位 TCON 寄存器中的 IT1 或 IT0,可将外部中断设为电平触发或边沿触发 [8]。 存储器 片内数据存储器有四种 :256 字节的 DATA 空间、 512 字节的 XDATA 空间、以及程序存储器； LASH 字节的DATA 空间与标准的 8032 和 8052 完全相同， 512 字节的 XRAM 固定为扩展存储器空间 ,地址为 0000H~01FFh,使用 MOVX 指令访问，可以通过对第二数据指针的使用提高访问XRAM 的效率； P89LPC922 中的 FLASH 存储器能够提供在电路的编程及电擦除，它的写入及读取是以字节为单位进行的，任何的 FLASH 扇区和页可被它们的擦除功能擦除，整个程序存储器可被芯片擦除操作擦除。 准双向口输出配置 准双向口输出类型可以作输出和输入功能而不需要重新配置口线输出状态，与标准的 8051 的准双向口相比 ,LPC900 系列的准双向口为 5V 兼容的、更节能、抗干扰能力强，准双向口带有一个干扰抑制电路和一个施密特触发输入。 开漏输出配置 当口线锁存器为 0时 ,所有的上拉晶体管被开漏输出关闭 ,开漏输出只驱动端口中的下拉晶体管，输入部分带有一个干扰抑制电路和一个施密特触发输入。 纯输入配置 当配置为纯输入口时 ,输入口带有 1 个干扰抑制电路和 1个 schmidt 触发输入，并且端口的状态呈高阻状态。 推挽输出 它的 下拉结构同准双向口及开漏输出的基本相同 ,不同的只是锁存器 是 1时它提供了 连续 强上拉， 自 推挽输出 写 入的时候 ,输入口 会 有 1个干扰抑制 的 电路 和 schmidt触发的输入。 该系统的设计利用 LPC922 的 P P0口和 、 口分别控制行和列扫描， 口和键位一起控制显示信息 , 口作为 LPC922 的复位引脚，另外， 口实行红外串行通信。 8 LPC922 的硬件连接电路如图 32 所示。 P 1. 72P 0. 01P 1. 54P 1. 63V S S5P 2. 16P 2. 07P 1. 48P 0. 713P 0. 614V D D15P 1. 210P 1. 39P 0. 516P 0. 417P 0. 318P 0. 219P 0. 120P 1. 012P 1. 111P 89L P C 922U15KR13VV C CS1K E YV C C 123P T 19 21C116R 2A1KV C C3V 图 32 单片机及红外接收电路 电子屏显示部分设计 扫描驱动 技术 该系统运用 12 40 点阵的 LED,采用行扫描的方式，并且运用列传送点阵数据。 接下来是设计显示驱动电路的部分。 显示屏是通过对行进行扫描和对列进行控制的方式 ,并且在一个时间段只点亮一行二极管 ,当频率达到一定值的时候人眼就不能分辨 ,首先第一行的点阵字模由列驱动传送出来，然后单片机 相 应的引脚选中相应的行并显示出来 ,然后重复对下面的的行进行此操作 ,一直到每一行 都被扫描一遍，至此 ,需要显示的汉字点阵数据就被完全显示。 当然这样的方式会使消耗功率降低，但也会发生一些问题 ,如亮度不够大，稳定性不够好等。 因此还需对扫描的时间进行有效地控制。 9 经过计算， LED 的显示时间应控制在 20ms 内 ,即 50Hz 以上。 电子显示屏的驱动电路 处理 行信号 ，直接由微控制器引脚直接驱动，根据微控制器二进制根据给定的定时要求，再按照一定的时序不断地扫描每一行的行号。 由于点阵的行要驱动所有的列 ,行驱动器消耗的功率比较大 ,而且进行行扫描时需要所选行为低 ,因此行驱动选用 2 片 ULN20xxA 反向驱动器。 ULN20xxA 是美国 Texas Instruments 公司和 Sprague 公司共同开发的具有高电压、大电流的达林顿晶体管阵列 ,能够输出较大电流 ,特别适用于低逻辑电平数字电路的接口，也适用于较高的电流、电压要求之间的接口 [12]。 ULN20xxA 器件具有抑制跃变功能的集电极开路输出和续流籍位二极管 ,ULN20xx 兼容标准的 TTL 系列 ,能够驱动所有类型的负载 ,可以提供足够功率，供行驱动需要。 列信号的处理主要由 5 片 8 位串入并出移位寄存器 （ 74HC164）来完成 ,数据的移动由 单片机控制 ,一个 74HC164 的 Q7 脚与另一个的输入脚相连构成 40 位串行数据链 ,它控制整屏的某一行点阵。 36 位点阵数据从单片机 IO 口串行输出来，随着移位时钟的作用逐步移位到对应位置 ,并将数据并行输出到 LED 列线 ,最后再由行驱动信号作用点亮一行 LED象素 [13]。 本 设计 用 74HCl64当 作列驱动器。 74HC164 引脚说明如下表 所示。 表 32 74HC164 引脚说明 符号 引脚 说明 Q0～ Q3 3～ 6 输出 Q4～ Q7 10～ 13 输出 DSA 1 输入数据 DSB 2 输入 数据 GND 7 地（ 0V） CP 8 时钟输入（低电平至高电平边沿触发） /M/R 9 中央复位输入（低电平有效） VCC 14 正电源 10 74HC164 是 CMOS 元器件 ,兼容低功耗肖特基型 TTL 器件的引脚，它也是 8 位边沿触发式移位寄存器 ,将数据串行输入 ,并行输出。 时钟 (CP)只要由低变高 ,数据就右移一位 ,输入至 Q0， Q0是 DSA 和 DSB 的逻辑与 ,它将保持一个建立时间的长度在上升时钟沿之前。 主复位 (MR)输入端如果是低电平，则其他输入端或者输出也是低电平或者无效。 综上论述 ,该系统的设计尽 量选用消耗功率较低的元件 ,另外由于当单片机运行速度较快时屏幕闪烁的问题不会出现，所以本系统的 LED 显示屏设计如图 33 所示。 I N 11I N 22I N 33I N 44I N 55I N 66I N 77G N D815O U T 113O U T 314O U T 212O U T 411O U T 510O U T 69O U T 716C O MU7U L N 2 0 0 3I N 11I N 22I N 33I N 44I N 55I N 66I N 77G N D815O U T 113O U T 314O U T 212O U T 411O U T 510O U T 69O U T 716C O MU8U L N 2 0 0 3L E D 显示模块 QA3QB4QC5QD6QE10QF11QG12QH139CLR8CLK1A2BU3S N 7 4 H C 1 6 4QA3QB4QC5QD6QE10QF11QG12QH139CLR8CLK1A2BU2S N 7 4 H C 1 6 4V C CV C C 图 33 LED 显示驱动电路 11 红外串行 技术 本系统的总线接口选用标准总线接口，一般的串行通信都是采用 USB 或者串口传输的方式，但是这种方式有许多缺点，如需要得芯片数目多，需要 PCB板的面积大，这样就会增加设计成本。 所以本系统采用能够节省成本的红外串行通信，它取代了设备之间的传统线缆连接 ,对于不同的平台设备连接时需要特制接口的要求也比较低。 CH340芯片作为 USB 转红外通信采用的芯片 ,它其实是一个转接 USB 总线的芯片 ,可以完成 USB 转接串口及 USB 转 IrDA 红外两大功能。 CH340 的功能如下：CH340 芯片本身内置 USB 上拉电阻， UD+及 UD应直接连接在 USB 总线上。 它本身还带有电源上电复位电路，它的作用是提供时钟信号（ 12MHz）给引脚 X1；一般而言， 12MHz 信号由芯片的反相器发射，外围电路只需要在 X1 和 X0 引脚之间连接一个 12MHz 的晶体，并且分别为 X1和 X0 引脚对地连接震荡电容。 USB 转红外电路设计的结构如图 34 所示。 红外通信 的基本原理是：以波长为 95。