基于单片机的led液晶显示屏设计

基于单片机的led液晶显示屏设计内容摘要：

把 它和传统单片机结合集成大大提高了单片机的功能。 这是目前单片机最大的进步之一。 这种单片机最典型的有 Infineon 公司的 TC10GP； Hitachi 公司的 SH7410， SH7612 等。 这些单片机都是高档单片机， MCU 都是 32 位的，而 DSP 采用 16 或 32 位结构，工作频率一般在 60MHz 以上。 2 功耗、封装及电源电压的 发展 现在新的单片机的功耗越来越小，特别是很多单片机都设置了多种工作方式，这些工作方式包括等待，暂停，睡眠，空闲，节电等工作方式。 Philips 公司的单片机 P87LPC762 是一个很典型的例子， 在空闲时，其功耗为 mA，而在节电方式中，其功耗只有。 而在功耗上最令人惊叹的是 TI 公司的单片机 MSP430 系列，它是一个 16 位的系列，有超低功耗工作方式。 它的低功耗方式有 LPM LPM LPM4 三种。 当电源为 3V 时，如果工作于 LMP1 方式，即使外围电路处于活动，由于 CPU 不活动，振荡器处于 1～ 4MHz，这时功耗只有 50?A。 在 LPM3 时，振荡器处于 32kHz，这时功耗只有 ?A。 在 LPM4 时， CPU、外围及振荡器 32kHz 都不活动，则功耗只有 ?A。 现在单片机的封装水平已 大大提高，随着贴片工艺的出现，单片机也大量采用了各种合符贴片工艺的封装方式出现，以大量减少体积。 在这种形势中，Microchip 公司推出的 8引脚的单片机特别引人注目。 这是 PIC12CXXX 系列。 它含有 ～ 2K 程序存储器， 25～ 128 字节数据存储器， 6个 I/O端口以及一个定时器，有的还含 4 道 A/D ，完全可以满足一些低档系统的应用。 扩大电源电压范围以及在较低电压下仍然能工作是今天单片机发展的目标之一。 目前，一般单片机都可以在 ～ 的条件下工作。 而一些厂家，则生产出可以在 ～ 6V的条件下工作的 单片机。 这些单片机有 Fujitsu 公司的 MB89191～ 89195，MB89121～ 125A， MB89130 系列等，应该说该公司的 F2MC8L 系列单片机绝大多数都满足 ～ 6V 的工作电压条件。 而 TI 公司的 MSP430X11X 系列的工作电压也是低达 的。 3 工艺上的 发展 现在的单片机基本上采用 CMOS 技术，但已经大多数采用了 ?m 以上的光刻工艺，有个别的公司，如 Motorola 公司则已采用 ?m 甚至是 ?m 技术。 8 这些技术的进步大大地提高了单片机的内部密度和可靠性。 以单片机为核心的 嵌入式系统 单片机的另外一个名称就是嵌入式微控制器，原因在于它可以嵌入到任何微型或小型仪器或设备中。 目前，把单片机嵌入式系统和 Inter 连接已是一种趋势。 但是， Inter 一向是一种采用肥服务器，瘦用户机的技术。 这种技术在互联上存储及访问大量数据是合适的，但对于控制嵌入式器件就成了 杀鸡用牛刀 了。 要实现嵌入式设备和 Inter 连接，就需要把传统的 Inter 理论和嵌入式设备的实践都颠倒过来。 为了使复杂的或简单的嵌入式设备，例如单片机控制的机床、单片机控制的门锁，能切实可行地和 Inter 连接，就要求专门为嵌入式微控制器设备设计网络服务器，使嵌入式设备可以和 Inter 相连，并通过标准网络浏览器进行过程控制。 目前，为了把单片机为核心的嵌入式系统和 Inter 相连，已有多家公司在进行这方面的较多研究。 这方面较为典型的有 emWare 公司和 TASKING 公司。 EmWare 公司提出嵌入式系统入网的方案 EMIT 技术。 这个技术包括三个主要部分：即 emMicro， emGateway 和网络浏览器。 其中， emMicro 是嵌入设备中的一个只占内存容量 1K 字节的极小的网络服务器； emGateway 作为一个功能较强的用户或服务器，它用于实现对多个嵌入式设备的管理，还有标准的 Inter 通信接入以及网络浏览器的支持。 网络浏览器使用 emObjicts 进行显示和嵌入式设备之间的数据传输。 如果嵌入式设备的资源足够，则 emMicro 和 emGateway 可以同时装入嵌入式设备中，实现 Inter 的直接接入。 否则，将要求 emGateway 和网络浏览器相互配合。 EmWare 的 EMIT 软件技术使用标准的 Inter 协议对 8 位和 16位嵌入式设备进行管理，但比传统上的开销小得多。 目前，单片机应 用中提出了一个新的问题：这就是如何使 8 位、 16 位单片机控制的产品，也即嵌入式产品或设备能实现和互联网互连。 TASKING 公司目前正在为解决这个问题提供了途径。 该公司已把 emWare 的EMIT 软件包和有关的软件配套集成，形成一个集成开发环境，向用户提供开发方便。 嵌入互联网联盟 ETI（ embed the Inter Consortium）正在紧密合作，共同开发嵌入式 Inter 的解决方案。 在不久将会有成果公布。 单片机应用的可靠性技术发展 9 在单片机应用中，可靠性是首要因素为了扩大单片机的应用范围 和领域，提高单片机自身的可靠性是一种有效方法。 近年来，单片机的生产厂家在单片机设计上采用了各种提高可靠性的新技术，这些新技术表现在如下几点： 1 EFT（ Ellectrical Fast Transient）技术 EFT技术是一种抗干扰技术，它是指在振荡电路的正弦信号受到外界干扰时，其波形上会迭加各种毛刺信号，如果使用施密特电路对其整形，则毛刺会成为触发信号干扰正常的时钟，在交替使用施密特电路和 RC 滤波电路时，就可以消除这些毛否则令其作用失效，从而保证系统的时钟信号正常工作。 这样，就提高了单片机工作的可靠 性。 Motorola 公司的 MC68HC08 系列单片机就采用了这种技术。 2 低噪声布线技术及驱动技术 在传统的单片机中，电源及地线是在集成电路外壳的对称引脚上，一般是在左上、右下或右上、左下的两对对称点上。 这样，就使电源噪声穿过整块芯片，对单片机的内部电路造成干扰。 现在，很多单片机都把地和电源引脚安排在两条相邻的引脚上。 这样，不仅降低了穿过整个芯片的电流，另外还在印制电路板上容易布置去耦电容，从而降低系统的噪声。 现在为了适应各种应用的需要，很多单片机的输出能力都有了很大提高，Motorola 公司的单 片机 I/O 口的灌拉电流可达 8mA 以上，而 Microchip 公司的单片机可达 25mA。 其它公司： AMD， Fujitsu， NEC ， Infineon， Hitachi， 基本上可达 8～ 20mA 的水平。 这些电流较大的驱动电路集成到芯片内部在工作时带来了各种噪声，为了减少这种影响，现在单片机采用多个小管子并联等效一个大管子的方法，并在每个小管子的输出端串上不同等效阻值的电阻，以降低 di/dt，这也就是所谓 跳变沿软化技术 ，从而消除大电流瞬变时产生的噪声。 3 采用低频时钟 高频外时钟是噪声源之一，不仅能对单片机应用 系统产生干扰，还会对外界电路产生干扰，令电磁兼容性不能满足要求。 对于要求可靠性较高的系统，低频外时钟有利于降低系统的噪声。 在一些单片机中采用内部琐相环技术，则在外部时钟较低时，也能产生较高的内部总线速度，从而保证了速度又降低了噪声。 Motorola 公司的 MC68HC08 系列及其 16/32 位单片机就采用了这种技术以提高可靠性。 10 第 三 章 单片机的结构及电路组成 单片机片内结构图 图 单片机的基 本组成 （ 1）一个 8位微处理器 CPU。 （ 2）数据存储器 RAM和特殊功能寄存器 SFR。 （ 3）内部程序存储器 ROM。 （ 4）两个定时 /计数器，用以对外部事件进行计数，也可用作定时器。 （ 5）四个 8位可编程的 I/O（输入 /输出）并行端口，每个端口既可做输入，也可做输出。 （ 6）一个串行端口，用于数据的串行通信。 （ 7）中断控制系统。 （ 8）内部时钟电路。 下面简要介绍各组成部分。 （ 1）中央处理器 单片机中的中央处理器 CPU 和通用微处理器基本相同，由运算器和控制器组成，另外增设了“面向控制”的处理功能，如位处 理、查表、多种跳转、乘除法运算、状态检测、中断处理等，增强了实时性。 （ 2）存储器 时 钟 电 路总 线 控 制C P UR O M / E P R O M / F L A S H4 K 字 节R A M 1 2 8 字 节S F R 2 1 个定 时 / 计 数 器2 个中 断 系 统5 中 断 源 、 2 优 先 级串 行 口全 双 工 2 个并 行 口4 个R S TE A A L E P S E NX T A L 2 X T A L 1P 0 P 1 P 2 P 3V C CV S S 11 单片机的存储空间有两种基本结构。 一种是普林斯顿结构（ Princeton） ，将程序和数据合用一个存储器空间，即 ROM和 RAM 的地址同在一个空间里分配不同的地址。 CPU 访问存储器时，一个地址对应惟一的一个存储单元，可以是 ROM，也可以是 RAM，用同类的访问指令。 另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构， CPU用不同的指令访问不同的存储器空间。 由于单片机实际应用中“面向控制”的特点，一般需要较大的程序存储器。 目前， 包括 MCS51和 80C51 系列的单片机均采用程序存储器和数据存储器截然分开的哈佛结构。 ① 数据存储器（ RAM） 在单片机中，用随机存取的存储器（ RAM） 来存储数据，暂存运行期间的数据、中间结果、缓冲和标志位等，所以称之为数据存储器。 一般在单片机内部设置一定容量（ 64B～ 256B） 的 RAM，并以高速 RAM 的形式集成在单片机内，以加快单片机的运行速度。 同时，单片机内还把专用的寄存器和通用的寄存器放在同一片内 RAM 统一编址，以利于运行速度的提高。 ② 程序存储器（ ROM） 单片机的应用中常常将开发调试成功后的 应用程序存储在程序存储器中，因为不再改变，所以这种存储器都采用只读存储器 ROM 的形式。 单片机内部的程序存储器常有以下几种形式： 掩膜 ROM（ Mask ROM） 它是由半导体厂家在芯片生产封装时，将用户的应用程序代码通过掩膜工艺制作到单片机的 ROM 区中，一旦写入后用户则不能修改。 所以它适合于程序已定型，并大批量使用的场合。