基于51单片机的电子广告牌的设计

基于51单片机的电子广告牌的设计内容摘要：

C52 为控制芯片， P0 为行控制， P2 为列控制。 所有的行（ X0X7）都通过排阻接到单片机的 P0 口上，所有的列（ Y00Y0 Y10Y1Y20Y2 Y30Y37）接到不同的 74LS138(U2， U3， U4， U5)上， U2 控制 U6， U3 控制 U7， U4 控制 U8,U5 控制 U9。 74LS138 直接由单片机的 P2 口进行驱动，这样就形成了一个完整的电路。 由于 LED点阵显示屏由单片机控制部分和显示驱动部分组成，单片机我选择最常见的 ATMEL公司的 AT89C52 单片机。 此单片机与 MCS51 产品指令系统完全兼容，由 4K 字节可重擦写 Flash闪速存储器， 128*8 字节内部 RAM， 32 个可编程 I/O 口线 ，2 个 16 位定时 /计数器和 6 个中断源。 并且该单片机经济实用，使用广泛。 南通大学毕业设计论文 6 系统硬件设计 我们使用的是 AT89C52 的最小系统电路，包括：电源、时钟脉冲、复位电路和程序存储器设定电路和字符滚动显示程序，暂时只是显示很少的汉字，不用外接存储扩展。 下面是对单片机 AT89C52 的简介。 AT89C52 是一个低电压，高性能 CMOS 8 位 单片机 ，片内含 8k bytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 256 bytes 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，兼容标准 MCS51 指令系统，片内置通用 8位中央处理器和 Flash存储单元， AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。 其主要功能特性有： 兼容 MCS51 指令系统 8k 可反复擦写 (大于 1000 次） Flash ROM； 32 个双向 I/O 口； 256x8bit 内部 RAM； 3 个 16 位可编程定时 /计数器中断； 时钟频率 024MHz； 2 个串行 中断，可编程 UART串行通道； 2 个外部中断源，共 8 个中断源； 2 个读写中断口线， 3 级加密位； 低功耗空闲和掉电模式， 软件 设置睡眠和唤醒功能； 1有 PDIP、 PQFP、 TQFP 及 PLCC 等几种封装形式，以适应不同产品的需求。 AT89C52 的主要引脚如下： 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。 在 Flash 编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。 P1 口： P1 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南通大学毕业设计论文 7 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。 P2 口： P2 是一个带有内部上拉电阻的 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 MOVX @DPTR 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MOVX @RI 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。 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 口还接收一些用于 Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。 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 高电平将使单片机复位。 ALE/PROG：当访问外部程序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）。 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。 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。 XTAL1： 振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2： 振荡器反相放大器的输出端。 74LS138 芯片。 南通大学毕业设计论文 8 详细介绍了单片机 AT89C52 之后，下面就来具体设计各模块电路。 钟脉冲电路 AT89C52 单片机的最高时钟脉冲频率已经达到了 24MHz ，它内部已经具备了振荡电路，只要在 AT89C52 的两个引脚（即 1 18 脚）连接到简单的石英振荡晶体的 2个管脚即可，同时晶体的 2 个管脚也要用 30pF 的电容耦合到地。 1 2Y124MHZ30pFC130pFC2GND1819 图 21 时钟脉冲电路 在由单片机构成的 微型计算机系统 中 ,由于单片机的工作常常会受到来自外界电磁场的干扰 ,造成程序的 跑飞 ,而陷入死循环 ,程序的正常运行被打断。 由单片机控制的系统无法继续工作 ,会造成整个系统的陷入停滞状态 ,发生不可预料的后果。 所以出于对单片机运行状态进行实时监测的考虑，在电路中必须要有复位电路。 AT89C52 的复位引脚（ RESET）是第 9 脚，当此引脚连接高电平超过 2 个机器周期，即可产生复位的动作。 以 24MHz 的时钟脉冲为例，每个时钟脉冲为 ，两个机器周期为 1181。 S，因此，在第 9 脚上连接一个 2μS 的高电平脉冲，即可产生复位动作。 最简单的就是只有一个电阻就可复位的电路，电阻一般选择 10K， 如 下图 所示 ： 10KR21KEY1RSTGNDVDD 9 图 22 复位电路 南通大学毕业设计论文 9 电源电路 确保系统能够准确的运行，电源模块的设计是一个非常重要的部分，因为它的精度对整个系统的精度都有着重要的影响。 稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压稳定。 众所周知，我们所使用的直流稳压源包括电源变压器，整流，滤波和稳压电路四部分。 在经过这四部分之后可以得到比较平滑稳定的直流电源，但是通常这样得到的电压还会随电网电压波动（一般有 177。 10%左右的波动）、负载和温度的变化而变化，并不是十分稳定，不能够保证系统的准确运行，故需加稳压电路。 单片机 AT89C52 的单片机工作电压为 5V,电源电路如下： Vin1GND2Vout3U3 7805470uFC7C6100uFC5231SW1SWSPDTJ1POWERGNDGNDGNDGND GNDVCC5V 图 23 电源电路 驱动电路 每个汉字需要 4 个 8*8 的 LED点阵，要想实现 8 行扫描驱动，上下 2 行必须都有1 个 74LS138 接到 LED 点阵模块上，而每个汉字是按照 16*16 取模，所以需要 4 个74LS138 来驱动一个汉字。 在单片机系统中，如果并行口的 I/O 资源不够，而串行口又没有其他的作用，那么可以用 74LS138 来扩展并行 I/O，节约单片机资源。 74LS138 为 3 线－ 8 线译码器，其工作原理如下： (1)当一个选通端（ E1）为高电 平，另两个选通端（ E2)和 /(E3)）为低电平时，可将地址端（ A0、 A A2）的二进制编码在 Y0 至 Y7 对应的输出端以低电平译出。 比如：A0A1A2=110 时，则 Y6 输出端输出低电平信号。 (2)利用 E E2 和 E3 可级联扩展成 24 线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成 32 线译码器。 (3)若将选通端中的一个作为数据输入端时， 74LS138 还可作 数据分配器。 关于 74LS138 的使用， 74ls138 是 38 线译码器，当 E1=1,E2,E3=0 时，该译码器被选中，此时如果数据输入端 ABC 输入 000111 八个数据，输出端 Y0Y7 将依次输出 0。 南通大学毕业设计论文 10 所以，我们可以依次选中四个译码器，向数据输入端写入数据来直接控制某个点阵的显示。 Y 1 7Y 1 6Y 1 5Y 1 4Y 1 3Y 1 2Y 1 1Y 1 0Y 0 0Y 0 1Y 0 2Y 0 3Y 0 4Y 0 5Y 0 6Y 0 7Y 2 0Y 2 1Y 2 2Y 2 3Y 2 4Y 2 5Y 2 6Y 2 7Y 3 7Y 3 6Y 3 5Y 3 4Y 3 3Y 3 2Y 3 1Y 3 0P 2 0P 2 1P 2 2P 2 0P 2 1P 2 2P 2 0P 2 1P 2 2P 2 0P 2 1P 2 2P 2 3P 2 4P 2 5P 2 6A1B2C3E16E24E35Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U47 4 HC 1 3 8A1B2C3E16E24E35Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U57 4 HC 1 3 8A1B2C3E16E24E35Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U27 4 HC 1 3 8A1B2C3E16E24E35Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U37 4 HC 1 3 8 图 24 LED 点阵驱动电路。