基于单片机的电子换号牌_毕业论文(编辑修改稿)

基于单片机的电子换号牌_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

颜色，功耗，亮度，波长等。 图 21：数码管 驱动方式 : 概述 : 数码管要正常显示，就要用 驱动电路 来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的 数字 ，因此根据数码管的 驱动方式 的不同，可以分为静态式和动态式两类。 静态显示驱动 : 静态 驱动也称直流驱动。 静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个 单片机 的 I/O 端口进行驱动，或者使用如 BCD 码二 十进制译码器译码进行驱动。 静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用 I/O 端口多，如驱动 5 个数码管静态显示则需要 58=40 根 I/O 端口来驱动，要知道一个 89S51 单片机可用的 I/O 端口才 32 个呢：） ，实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。 动态显示驱动 : 数码管动态显示接口是 单片机 中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的 8 个显示笔划 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极 COM 增加位选通控制电路，位选通由各自独立的 I/O 线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是哪个数 码管会显示出字形，取决于单片机对位选通 COM 端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。 通过分时轮流控制各个数码管的的 COM 端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。 在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为 1～ 2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的 余辉 效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速 度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会无锡科技职业学院毕业设计（论文） 基于单片机的电子换号牌的设计 6 有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的 I/O 端口，而且 功耗 更低。 显示效果 由于发光二极管基本上属于电流敏感 器件 ，其正向压降的分散性很大， 并且还与温度有关，为了保证数码管具有 良好的亮度均匀度，就需要使其具有恒定的工作电流，且不能受温度及其它因素的影响。 另外，当温度变化时驱动芯片还要能够自动调节输出电流 的大小以实现色差 平衡温度 补偿。 驱动 IC（ TD62783 和 ULN2020）介绍 U1（ TD62783）是阳极驱动，专门驱动数码管段显示的驱动，是并行输入行输出数据结构，内部是一组达林顿管，作为电流放大和驱动供电要求 +5V ~ +35V 之间，同时每段数据输出可以提供近 200MA 的电流需求，可以同时驱动 8段数码管同时工作。 功能引脚如下图所示。 图 22： TDA62783 管脚图 管脚功能介绍： INPUT（ 18）是数据输入端口 OUTPUT（ 1118）是放大后数据输出端口 VCC（ 10）电源正极输入端口 GND（ 9）电源接地端口 内部工作等效图如 图 23 所示。 图 23：内部工作原理图 无锡科技职业学院毕业设计（论文） 基于单片机的电子换号牌的设计 7 U3(ULN2020)特点如下： ULN2020 的每一对达林顿都串联一个 的基极电阻 ,在 5V 的工 作电压下它能与 TTL 和 CMOS 电路 直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。 ULN2020 工作电压高，工作电流大，灌电流可达 500mA，并且能够在关态时承受 50V 的电压，输出还 可以在高负载电流并行运行。 ULN2020 采用 DIP—16 或 SOP—16 塑料封装。 图 24： ULN2020 ULN2020 是大电流驱动阵列 ,多用于单片机、智能仪表、 PLC、数字量输出卡等控制电路中。 可直接驱动继电器等负载。 输入 5VTTL 电平，输出可达500mA/50V。 ULN2020 是高耐压、大电流达林顿陈列 ,由七个硅 NPN 达林顿管组成。 该电路的特点如下 : ULN2020 的每一对达林顿都串联一个 的基极电阻 ,在 5V的工作电压下它能与 TTL 和 CMOS 电路 直接相连 ,可以 直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。 ULN2020 是高压大电流 达林顿晶体管 阵列系列产品 ,具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点 ,适应于各类要求高速大功率驱动的系统。 矩阵键盘显示的识别方法 矩阵 键盘 是单片机外部设备中所使用的排布类似于矩阵的键盘组。 键盘的工作原理： 按键设置在行、列线交点上，行、列线分别连接到按键开关的 两端。 无锡科技职业学院毕业设计（论文） 基于单片机的电子换号牌的设计 8 行线通过上拉电阻接到 +5V 电源上。 无按键按下时，行线处 于高电平的状态， 而当有按键按下时， 行线电平与此行线相连的列 线电平决定。 矩阵键盘的结构和工作原理 在 键盘 中按键数量较多时，为了减少 I/O 口的占用，通常将按键排列成 矩阵形式。 在 矩阵 式 键盘 中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。 这样，一个端口（如 P1 口）就可以构成 4*4=16 个按键，比之直接将端口线用于 键盘 多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成 20 键的 键盘 ，而直接用端口线 则只能多出一键（ 9 键）。 由此可见，在需要的键数比较多时，采用 矩阵 法来做键盘是合理的。 图 25： 3*4 矩阵键盘布局图 矩阵键盘的识别方法 确定矩阵式 键盘 上 何键 被按下 ， 介绍一种 “行扫描法 ”。 行扫描法 ： 行扫描法又称为逐行（或列）扫描查询法，是一种最常用的按键识别方法，介绍过程如下。 判断 键盘 中有无键按下 将全部行线 Y0Y3 置低电平，然后检测列线的状态。 只要有一列的电平为低，则表示 键盘 中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与 4 根行线相交叉的 4 个按键之中。 若所有列线均为高电平，则 键盘 中无键按下。 判断闭合键所在的位置 在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。 其方法是：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。 在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。 若某列为低，则该列 线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。 无锡科技职业学院毕业设计（论文） 基于单片机的电子换号牌的设计 9 第 三 章 设计的原理和电路 设计的概要 本系统由 3*4 阵列键盘，单片机，驱动电路，数码管四个部分组成。 其中单片机控制整个系统的运行，通过不断的对键盘进行扫描，判断是否有按下键，按一下了哪个一个键，从而执行相应的操作。 单片机将从键盘输入的有效数据，送往驱动电路，在驱动电路驱动下，数码管显示相应的数据。 设计的总电路图 本电路设计主要分成四部分结构：电源部分，控制部分，显示驱动部分，扩展部分；其中扩展部分又分为按键电路和存储电路。 以及实际功能 的需要，设计对应的电路块进行设计，电源部分主要是提供稳定的工作电源，控制部分主要是负责信号传送和输入，显示部分是主要的显示功能，扩展电路部分主要是存储扩展和按键功能扩展电路。 图 31：总电路图 电源电路设计 无锡科技职业学院毕业设计（论文） 基于单片机的电子换号牌的设计 10 整个电路处在弱电供电状态，而单片机供电是标准 5V，所以在设计的时候我们采用单片机正常工作时候的电压设计，同时加上电容进行滤波，提高电源工作的稳定性；另外为了能给数码管显示亮度的调节，我们也提供 +9V/+12V 的电源 /电池进行驱动部分电路的供电，以提高相应的电源的稳定性，这样根据电源不同 ，可以获得不同的电压，这样可以给显示驱动提供不同的电源，用来改变亮度。 图 32：电源电路 显示电路设计 显示部分主要是显示换号的数值如 LED1，所以为了实际能够看清楚，我们选择了几个大点的数码管进行显示，同时使用不同的颜色进行设计，来区分那些是被换下，那些是换上的号码，同时也加强了驱动部分的电路如 U1/U3，防止电源拉动比较大，对整个电路电源供电产生比较大的影响，另外增家了 S2 来选择不同的电压，改变不同亮度要求。 无锡科技职业学院毕业设计（论文） 基于单片机的电子换号牌的设计 11 图 33：显示电路 按键部分设计 矩阵 式结构的 键盘 显然比直接法要复杂一些，识别也要复杂一些，列线通过电阻接正电源，并将行线所接的 单片机 的 I/O 口作为输出端，而列线所接的 I/O口则作为输入。 这样，当按键没有按下时，所有的输入端都是高电平，代表无键按下。 行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了。 图 34：按键 存储电路设计 存储器我们选择使用 24C02，因为这颗 IC 是存储容量为 2K。