基于led的模擬時鐘設計---本科(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 的顯示技術將是平板顯示的時代， LED 顯示屏作為平板顯示的主導產品之一無疑會有更大的發展，并有可能成為二十一世紀平板顯示的代表性主流產品 。 高亮度、全彩化 藍色及純綠色 LED 產品自出現以來，成本逐年快速降低，已具備成熟的商業化條件。基礎材料的產業化。使 LED 全彩色顯示產品成本下降，第 3 頁 應用加快。以全彩色戶外 φ26顯示屏為例， 1996 年的產品市場價 格每平方米在 12 萬元左右， 1999 年已降至 7－ 8 萬人民幣 /m2， LED 產品性能的提高，使全彩色顯示屏的亮度、色彩、白平衡均達到比較理想的效果，完全可以滿足戶外全天候的環境條件要求，同時，由于全彩色顯示屏價格性能比的優勢，預計在未來幾年的發展中，全彩色 LED 顯示屏在戶外廣告媒體中會越來越多地代替傳統的燈箱、霓紅燈、磁翻板等產品，體育場館的顯示方面全彩色 LED 屏更會成為主流產品。全彩色 LED 顯示屏的廣泛應用會是 LED 顯示屏產業發展的一個新的增長點。 標準化、規范化 材料、技術的成熟及市場價格的基 本均衡之后， LED 顯示屏的標準化和規范化將成為 LED 顯示屏發展的一個新趨勢。近幾年業內的發展，市場競爭在傳統產品條件下是以價格作為主要的競爭手段，幾番價格回落調整達到基本均衡，產品質量，系統的可靠性等將成為主要的競爭因素，這就對 LED 顯示屏的標準化和規范化有了較高要求，業內一些骨干企業已開始在企業實施 ISO9000 系列標準。行業規范和標準體系的形成，對產品的檢測有了相對統一的認識和評判依據，生產條件差、技術性不強、售后服務體系不完善的企業將受到市場的淘汰，預計今后幾年內一批小規模 LED 顯示屏廠商會逐步淡出， 行業的發展趨于有序。 產品結構多樣化 信息化社會的形成，信息領域愈加廣泛， LED 顯示屏的應用前景更為廣闊。預計大型或超大型 LED 顯示屏的主流產品局面將會發生改變，適合于服務行業特點和專業性要求的小型 LED 顯示屏會有較大提高，面向信息服務領域的 LED 顯示屏產品門類和品種體系將更加豐富，部分潛在市場需求和應用領域將會有所突破，如公共交通、停車場、餐飲、醫院等綜合服務方面的信息顯示屏需求量將有更大的提高，大批量、小型化的標準系統 LED 顯示屏在 LED 顯示屏市場總量中將會占有多數份額。 LED顯示屏系統的應用 LED 顯示屏的應用涉及社會經濟的許多領域，主要包括： 、金融信息顯示。 這一領域的 LED 顯示屏占到了前幾年國內 LED 顯示屏需求量的 50%以上，目前仍為 LED 顯示屏的主要需求行業。上海證券交易所、深圳證券交易所及全國上萬家證券、金融營業機構廣泛使用了 LED顯示屏。 。 民航機場建設對信息顯示的要求非常明確， LED 顯示屏是航班信息顯示系統 FIDS(Flight information Display system)的首選產品，首都機場、上海浦東國際機 場、海口美蘭機場、珠海機場、廈門高崎機場、深圳黃田機場、廣州白云機場及全國數十家新建和改擴建機場都選用了國產的 LED顯示屏產品。 、車站旅客引導信息顯示。 以 LED 顯示屏為主體的信息系統和廣播系統、第 4 頁 列車到發揭示系統、票務信息系統等共同構成客運樞紐的自動化系統，北京站、北京西站、南昌站、大連港等國內重要火車站和港口都安裝了國內廠家提供的產品和系統。 。 LED 顯示屏已取代了傳統的燈泡及 CRT 顯示屏，四十三屆世乒賽主場地天津體育中心首次采用了國產彩色視頻 LED顯示屏，受到普遍好 評，上海體育中心、大連體育場等許多國內重要體育場館相繼采用了 LED 顯示屏作為信息顯示的主要手段。 。 智能交通系統（ ITS）的興起，在城市交通、高速公路等領域， LED顯示屏作為可變情報板、限速標志等，替代國外同類產品，得到普遍采用。 。 電力調度、車輛動態跟蹤、車輛調度管理等，也在逐步采用高密度的 LED 顯示屏。 、電信、商場購物中心等服務領域的業務宣傳及信息顯示。 遍布全國的服務領域均有國產 LED 顯示屏在信息顯示方面發揮作用。 。 除單一大型戶內、戶外顯示屏做為廣告媒體外，國內一些城市出現了集群 LED 顯示屏廣告系統；列車 LED 顯示屏廣告發布系統也已在全國數十列旅客列車上得到采用并正在推廣。 本論文研究課題的來源及主要研究內容 發光二極管（ LED）是六十年代 末 發展起來的一種半導體顯示器件，七十年代，隨著半導體材料合成技術、單晶制造技術和 PN 結形成技術的研究進展，發光二極管在發光顏色、亮度等性能得以提高并迅速進入批量化和實用化。進入八十年代后， LED在發光波長范圍和性能方面大大提高，并開始形成平板顯示產品即 LED 顯示屏。 LED 時鐘作為 LED 顯示屏的一種應用，以其低耗，高亮的特性得到了廣泛的認可和贊許。在火車站、飛機場等這樣大型的公共場合，普通的指針時鐘由于其自身的限制，在光線等周圍環境不是很好的情況下，不能很清楚，明白的指明時間，這樣給出行或辦事的人們帶來諸多的不便。 LED 時鐘的出現就很好解決了這一問題。以其高亮的特性，可以在幾乎任何場合下告知人們準確的時間。本論文研究的主要內容就是在 LED 顯示屏的框架下實現時鐘的顯示，設計一套小型的 LED 時鐘顯示系統。其標準在于一方面要實現時鐘的顯示，另一方面要能比較準確的表示時間。 其研究的 意義在于： LED 時鐘顯示提供了有用的參考，為進一步的研究提供了有效的途徑。 LED 的應用范圍，為 LED 的應用提出了新的思路。 LED 顯示系統的小型化發展。 第 5 頁 第 2 章 相關背景知識的介紹 SST89 系列單片機的系統結構 SST89 系列單片機的基本結構 結構框圖 美國 SST89 系列單片機的高可靠性，獨特的超級 FLASH 技術的小扇區結構在設計和制造 MCU方面有較大的優勢，其在應用可編程（ IAP），系統可編程（ ISP）中不占用戶 資源。 SST89 系列單片機通過串口實現系統仿真，無需專用仿真器。 由于生產廠家和型號的不同，單片機內部數據存儲器的大小、程序存儲器的類型、串行口及定時器 /計數器的數量與功能、特殊功能寄存器數量都會有一些差異，但 89系列單片機的總體基本結構是一致的。 89 系列單片機基本結構如圖 21 所示。 CPU 核心 ALU， ACC， B 寄存器，指令寄存器，程序計數器，定時和控制 中斷控制 安全鎖 振蕩器 看門狗定時器 SuperFlash EEPROM 主模塊 32K/64K 8 次模塊 8K 8 定時器 0（ 16 bit） 定時器 1（ 16 bit） 定時器 2（ 16 bit） PCA I/O 口 0 I/O 口 1 I/O 口 2 I/O 口 3 SPI 8 字節擴展的 UART I/O Flash 控制單元 RAM 1K 8 8 中斷 I/O I/O I/O 8 8 8 8 圖 21 89 系列單片機基本結構圖 第 6 頁 SST89 系列單片機的主要部件 時鐘電路板主要包括以下功能部件： RAM： 1K字節 RAM， C語言編程更方便， RTOS應用更容易 DPTR數據指針，查表、尋址更方便 （ IAP），在系統可編程（ ISP），可實現遠程升級，再不用編程 器 （內部擴展的 4K/8K EEPROM），掉電后數據不丟失 ， 6 clock/機器周期，燒錄時可選擇（缺省為標準速度 12clock/機器周 期） （ WDT，缺省時為關閉，不用考慮） （ PCA， PWM），兼容 P89C51RD2，價格更低，功能更強 UART（支持幀數據錯誤檢測和自動地址識別）， SPI串行接口 壓： ，您的電源選擇余地更大；低功耗： (89V564RD) Detection Voltage(低壓檢測，防止低壓時 CPU誤動作，可靠性更 高 ) 5V單片機， （缺省時為復位，可設置成低壓中斷） 3V單片機， （缺省時為復位，可設置成低壓中斷） ，中斷級別可達 4級，三個高電流驅動引腳（可直接驅動 LED） 8051系列（ MCS51）單片機 EMI模式（禁止 ALE輸出時鐘， 89E564RD超強抗干擾可靠性更高） 表 21為 SST89系列單片機選型一覽表，全部具備在應用可編程（ IAP），系統可編程（ ISP）中。 表 21 SST89系列單片機選型一覽表 型號 時鐘頻率 Flash 存儲器 RAM 串口 PCA 中斷 DPTR數據指針 WDT 雙倍速 5V UART PWM 源 優級 SST89C54 033MHz 012MHz 16KB+4KB 256B 1ch 6 2 1 √ SST89C58 033MHz 012MHz 32KB+4KB 256B 1ch 6 2 1 √ SST89E554RC 040MHZ 32KB+8KB 1KB 1ch+ 5ch 9 4 2 √ √ SST89E564RD 040MHz 64KB+8KB 1KB 1ch+ 5ch 9 4 2 √ √ SST89V554RC 040MHz 32KB+8KB 1KB 1ch+ 5ch 9 4 2 √ √ SST89V564RD 040MHz 64KB+8KB 1KB 1ch+ 5ch 9 4 2 √ √ SST89 系列 單片機的引腳功能 以 SST公司的 SST89E564RD為例，對 SST89單片機的引腳功能加以說明。 SST89E564RD 有 PDIP、 TQFP、 PLCC 多種封裝方式，圖 22 為 SST89E564RD 的 PDIP 的引腳圖，其引腳功能說明如下： 第 7 頁 圖 22 SST89E564RD 的 PLCC 的引腳圖 ： VDD（ 40）：電源輸入：通用、省電、備用模式下的電源供應 VSS （ 20）：接地端：電源接地端（參考電壓為 0V） ： XTAL1(19)： 片內振蕩器反向器輸入端 XTAL2(18)： 片內振蕩器反向器輸出端 在使用單片機內部振蕩電路時，用來外接石英晶體和微調電容，如圖 23 所示， C1 和 C2 為反饋電容 (一般取值為 5~30pF) 。 在使用外部脈沖時，用以輸入時鐘脈沖。 （ I/O）引腳： P0 口（ 3239）： 8 位標準的 I/O 口，尋址外部存儲器時，作數據總線和外部 存儲器低 8 位地址線，采用分時使用方式，有 8 個 TTL 負載的驅動能力 P1 口（ 18）： 8 位準雙向 I/O 口， 4 個 TTL 負載驅動 能力 P2 口（ 2128）： 8 位 8 位準雙向 I/O 口， 4 個 TTL 負載驅動能力 ， 在訪問片 第 8 頁 圖 23 外接晶振引腳外接電路圖 外存儲器或擴展 I/O 口且尋址范圍超過 256 字節時， P2 口用作高 8 位地址總線 P3 口（ 1017）： 8 位準雙向 I/O 口 ， P3 口的每一個引腳還具有第二功能 ， 其 功能 見表 22 所示 表 22 P3 口的引腳功能表 口線 引腳 第二功能 10 RXD 串行接收輸入 11 TXD 串行發送輸出 12 INT0 外部中斷 0 請求輸入，低電平或下降沿有效 13 INT1 外部中斷 1 請求輸入，低電平或下降沿有效 14 T0 定時 /計數器 0 外部輸入 15 T1 定時 /計數器 1 外部輸入 16 WR 外部 RAM 寫信號輸出，低電平有效 17 RD 外部 RAM 讀信號輸出，低電平有效 RST（ 9）：復位信號輸入端（高電平有效） EA（ 31）：外部程序存儲器選擇 為了使單片機 能從片外程序存儲器取指令， EA必為低電平。內部程序執行時， EA必為高電平。然而，程序只能從片內程序存儲器開始執行。 EA能承受 12V的高 電壓。 PSEN（ 29）：程序存儲器允許： PSEN是外部程序存儲器讀選通 當從內部程序存儲器執行時， PSEN不激活。當從外部程序存儲器執行時，每個 機器周期 PSEN兩次有效，除了當進入外部數據存儲器時，在每個機器周期都有一個 PSEN信號跳過。當 RST 輸入能持續保持高電平多于 10 個機器周期時，迫使XTAL2 XTAL1 C1 C2 第 9 頁 PSEN由低到高的轉換會使單片機進入主編程模式。 ALE/PROG(30) ： 地址允許 在訪問外部存儲器時， ALE 用于鎖存出現在 P0 口的低 8 位地址。此引腳 PROG 也是外部主模式編程脈沖輸入端（ PROG）。除了訪問外部數據存儲器， ALE 在每個機器周期兩次有效，在第二個機器周期有一個 ALE 有效被跳過。然而，