基于51单片机的led文字屏特技显示论文设计

基于51单片机的led文字屏特技显示论文设计内容摘要：

T0） +△ Tg℃ 由式可知，每当结温升高 10℃ ，则波长向长波漂移 1nm，且发光的均匀性、一致性变差。 这对于作为照明用的灯具光源要求小型化、密集排列以提高单位面积上的光强、光亮度的设计尤其应注意用散热好的灯具外壳或专门通用设备 ，以 确保 LED 长期工作。 LED 驱动方式 LED 的恒流驱动 由 LED 的特性可知，其 PN 结 施加正向电压时，流过的正向电流将使 LED 发光。 14 且电流与光强基本成正比。 因此 LED 的驱动就是提供正向偏置和控制电流。 通常采用直流驱动 和 恒流驱动。 直流驱动就是通过稳态电源，经限流电阻为 LED 提供电流的方法。 这种方法虽然简单，但是不能在 LED 屏上使用。 这是因为 LED 正向特性陡峭，加上元件参数的离散性，即使相同的电源，相同的限流电阻，每个 LED 的电流也不相同，表现为 LED 的亮度不均，而且这种方法不易调节每个 LED 的亮度，所以无法标识图像信息。 图 27 LED的恒流驱动原理 采用恒流驱动基本上克服了 LED 参数的离散性的影响。 图 27表示用三极管进行恒流驱动的原理图，可以看出， LED 的导通 电流，与 LED 无关，取决于外参数。 LED 的正向电流： If = Ltcecc R UUV  （式 ） 其中 ： Vcc为电压电源， Ut 为 LED 开启电压 Uce 为三级管饱和压降， RL 为负载电阻 由公式可知外部电阻的离散性，以及三极管的参数离散性对电流还是有一些影响的。 要保证电流的一致性，要求这些元件的参数有很好的一致性。 LED 的脉冲驱动方式 点亮 LED 可以采用静态的方式，也可以采用脉冲方式的恒流驱动。 静态时 LED得到持续稳定的导通电流，其亮度是恒定的。 而在脉冲方式时， LED 的亮度感觉由一连串的亮度脉冲构成，频率太低时有闪烁现象。 根据人眼的视觉惰性，当 LED 的点亮脉冲频率大于 120Hz 时，将看到持续稳定的平均亮度。 所以在 LED 屏上点亮 LED 的脉冲频率必须大于 120Hz。 15 图 28 脉冲驱动电流与静态驱动的关系 由 LED 特性已知， LED 的发光强度正比于其正向导通电流，而平均亮度则正比于脉冲电流和占空比（ 式 ）。 可以在不超过最大耗散功率和电流的前提下，以短脉冲大电流驱动方式获得与静态直流驱动方式相同的亮度，脉冲电流的平均值应与静态值相等（式 ），见图 28。 就是说，脉冲越窄，电流峰值 IL 越大（式 ） L ∝ IF L ∝ IL TTON （式 ） I = T tit0 *1= IF （式 ） IL =ONTT IF （式 ） 采用窄脉冲大电流的驱动方式，主要的优点是可以在同等亮度的情况下，用较少的驱动电路驱动更多的 LED，所以 LED 屏上经常采用 1/ 1/ 1/16 分行扫描方式以降低驱动电路的成本 ， 但是不能超过 LED 的最大功耗和最大脉冲允许电流。 此外由以上公式可知一个重要结论，假设公式 中的 IL 就是 LED 的最大正向电流 IF 那么得到公式。 它 表明 LED 的亮度可以通过占空比调节。 L ∝ IF TTON （式 ） 所以，脉冲驱动的另一个重要应用就是用占空比调节 亮度。 LED 显示屏在采用脉冲恒流驱动时，充分利用了人眼的视觉惰性和运动感觉。 当显示稳定的、连续的、无闪烁的动态图象时，要求帧刷新率 fv 30Hz，点亮频率 fp 120Hz。 所以，当 30 帧 16 刷新频率时每帧时 间内至少要点亮 4 次。 60 帧时，每帧时间内至少点亮 2 次。 新的打散算法则突破了 这 一概念，扫描次数是动态的，大于 120 次 /秒。 17 第 3章 单片机简介 AT89 系列单片机简介 AT89 系列单片机是 ATMEL公司的 8位 Flash单片机系列，这个系列单片机的最大特点是在片内含有 Flash 存储器。 因此 ,应用十分广泛 , 特别是在便携式省电及特殊信息保存的仪器和系统中显得更为有用。 AT89 系列单片机是以 8051为 核构成的 ， 所以 ， 它和 8051系列单片 机 的引脚和指令 是兼容的。 这个系列对于以 8051为基础的系统来说 ， 是十分容易进行取代的 ， 故对于熟悉 8051 的用户来说 ， 用 ATMEL公司的 89系列单片机进行取代 8051的系统设计是轻而易举的事。 89系列单片机的优点 内部含 Flash存储器 在系统的开发过程中可以十分容易进行程序的修改 ,这就大大缩短了系统的开发周期 ,同时在系统工作过程中能有效地保存一些数据信息 ,即使外界电源损坏也不会影响到信息的保存。 和 80C51 插座兼容 89 系列单片机的引脚是和 80C51 的引脚一样的 ， 所 以当用 89 系列单片机取代 80C51 时 ， 可以直接进行代换 ， 这时不管采用 40 引脚或是 44 引脚的产品 ， 只要用相同引脚的 89 系列单片机取代 80C51 的单片机即可。 静态时钟方式 89 系列单片机采用静态时钟方式 ， 所以可以节省电能 ， 这对于降低便携式产品的功耗十分有用。 错误编程亦无废品产生 一般的 OTP 产品一旦错误编程就成了废品 ， 而 89 系列单片机内部采用了 Flash 存储器 ， 所以错误编程之后仍可以重新编程 ， 直到正确为止 ， 故不 产生 废品。 可进行反复系统试验 用 89 系列单片机设计的 系统可以反复进行系统试验 ,每次试验可以编入不同的程序 ， 这样可以保证用户的系统设计达到最优 ， 而且随用户的需要和发展还可以进行修改 ， 使系统 能 不断追随用户的最新要求。 89系列单片机的内部结构 AT89 系列单片机的内部结构和 80C51 相近，它主要含有如下一些部件： 8031CPU、振荡电路、总线控制部件、中断控制部件、片内 Flash 存储器、片内 18 RAM、并行 I/O 接口、定时器、串行 I/O 接口。 在 AT89 系列单片机中， AT89C1051 的 Flash 存储器容量最小，只有 1K；而 AT89C55的 Flash 存储器容量最大，有 20K。 这个系列中，结构最简单的是 AT89C51，最复杂的是 AT89S2852， 它内部不 仅 含标准的串行接口，还含有一个串行外围接口 API， Watchdog 定时器，双数据指针，电源下降的中断恢复等功能和部件。 单片机的分类 ATMEL89 系列单片机可分成标准型号，低档型号和高档型号三类。 AT89 系列单片机的标准型号有 AT89C51 等四种，它们基本结构和 89C51 是同的，是 80C51 的兼容产品。 AT89 系列单片机的抵档型产品有 AT89C1051 等两种型号，它们的 CPU核和 AT89C51 是相同的，但是，并行口较少。 高档型的有 AT89S8252，这是一种可下载的 Flash 单片机，它和 IBM 微机通信进行下载程序是十分方便的。 AT89C51 单片机的结构及功能 AT89C51 是一种低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器 (EPROM)和 128 bytes 的随机存取数据存储器 (RAM)， 与标准的MCS51 指令系统及 8051 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。 AT89C51 单片机适合 于许多较为复杂 的 控制场合。 主要性能参数 ① 与 MCS51 产品指令和引脚完全兼容 ② 4k 字节可重擦写 Flash 闪速存储器 ③ 1000 次擦 /写周期 ④ 全静态操作： 0Hz24MHz ⑤ 三级加密程序存储器 ⑥ 128 8 位 内部 RAM ⑦ 32 个可编程 I/O 口线 ⑧ 2 个 16 位定时 /计数器 ⑨ 5 个中断源 19 功能特性概述 AT89C51 提供以下标准功能： 4k 字节 Flash 闪速存储器， 128 字节内部 RAM，32 个 I/O 口线， 2 个 16 位定时 /计数器，一个 5 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， AT89C51 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的工作，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它所有部件工作直到下一个硬件复位。 引脚结构及功能说明 AT89C51 有双列直插封装（ DIP）方式和方形封装方式，下面给 出了 双列直插封装方式的引脚结构 ， 如 图 31 所示。 (1)Vcc：电源 (2)GND：地 (3)P0口： PO 口是一组 8 位漏极开路型双向 I/O 端口，也即地址 /数据总线复用口。 作为输出口用时，每位能 以 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，这图 31 AT89C51引脚结构 20 组端口线分时转换地址 (低 8 位 )和数据总线复用，在访问期间激活内部的上拉电阻。 在 Flash 编程时， P0 端口接受指令字节 ， 而在校验程序时，则输出指令字节。 验证时，要求外接上拉电阻。 在对 Flash 编程和程序校验时， P1 接收低 8 位地址。 (4)P2 口： P2 口是一个 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电流 (ILI )。 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 PZ锁存器的内容。 在对 Flash 编程和程序校验时， P2 还接收高 8位地址和一些控制信号。 (5)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“ l”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(IIL)。 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， 见表 31。 端口引脚 第二功能 RXD （串行输入口） TXD （串行输出口） INTO （外中断 O） 1INT （外中断 1） TO （定时 /计数器 0） T1 （定时 /计数器 1） WR （外部数据存储器写选通） RD （外部数据存储器读选通） 表 31 P3口第二功能 21 Flash 编程或程序校验时， P3 还接收一些控制信号。 (6)RST：复位输入 端。 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。 (7)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。 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。 (8)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 时。