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采用STC12C5A60S2单片机实现LED数字屏的控制设计
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2020-07-11
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LED 显示技术发展的十几年中, 新器件和新技术不断采用, 制造成本逐渐降低, 生产分工不断细化, 但大量应用的同时也暴露出LED 显示技术的若干缺陷, 总体上技术尚未成熟, 标准尚未完全建立, 有许多方面值得进行更深入的研究与改进。
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采用采用STC12C5A60S2单片机实现单片机实现LED数字屏的控制设计数字屏的控制设计
LED 显示技术发展的十几年中, 新器件和新技术不断采用, 制造成本逐渐降低, 生产分工不断细化, 但大量
应用的同时也暴露出LED 显示技术的若干缺陷, 总体上技术尚未成熟, 标准尚未完全建立, 有许多方面值得
进行更深入的研究与改进。
自上世纪90 年代以来, 随着LED显示技术设计制造水平的不断提高,LED 数字屏逐渐在生产和生活中大量使用,LED 数字屏
以其特有的显示介质, 在大面积, 全天候, 高亮度和超高亮度显示屏领域凸现优势。LED 显示技术发展的十几年中, 新器
件和新技术不断采用, 制造成本逐渐降低, 生产分工不断细化, 但大量应用的同时也暴露出LED 显示技术的若干缺陷, 总
体上技术尚未成熟, 标准尚未完全建立, 有许多方面值得进行更深入的研究与改进。
随着大规模集成电路的迅猛发展, 微处理器的运算、控制能力大大增加, 单片计算机已在很多工业及民用系统中承担智能化
的任务, 与迅猛发展的运算速度相比, 其端口扩展能力则逊色得多( 数目有限且扩展困难), 因此研发过程中不得不在节省
端口上投入大量精力, 目前国内为解决端口扩展问题可采用软件处理的方式,这样加重了软件编写的难度,或采用扩展端口
的专用芯片。这两种方法将引起软件成本的提高或硬件电路复杂度的提高,不利于一些小型系统的研发,STC12C5A60S2单
片机具有多种串行传输模式, 在一定程度上解决了这个矛盾。
LED 数字屏应用非常广泛, 不仅能显示文字, 还能显示各种图形、图表, 甚至各种动画效果, 是广告宣传、新闻传播的有
力工具。
本文采用STC12C5A60S2单片机、接口NAND 闪存和上位PC 机,实现了对16×128 点阵LED 数字屏的控制。
1 芯片选型
1.1 屏体
由于屏体是商业成品, 因此系统芯片的选型首选为能与屏体配合的芯片。屏体自备电源, 能直接将蓄电池的能量转变为5 V
的直流电源, 并且这个电源也通过屏体的接口电缆输出到系统板上。因此系统可直接引用该电源, 不必自备电源电路。
1.2 单片机
综合考虑屏体和系统需求, 选用国内宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T) 的单片机STC12C5A60S2。
STC12C5A60S2 是新一代高速8051 单片机, 其指令代码完全兼容传统8051, 但速度快8~12 倍。内部集成MAX810 专用复位
电路, 其工作电压范围是3.5 V~5.5 V,满足要求的电压。由于是单周期的8051 ( 传统8051 是12 周期), 可选择较易于获得
准确波特率的11.059 2 MHz晶振, 而不必担心工作速度降低。
STC12C5A60S2 有60 KB 的用户应用程序空间,256 B的RAM和1024 B 的XRAM.能满足程序代码的需求和缓冲区定义的需
求。另有与程序存储空间独立的一片闪存区域, 可在应用编程中作EEPROM使用。
STC12C5A60S2 有4 个16 bit定时器和一个独立的波特率发生器, 另外还有两个PCA 模块, 能获得丰富的定时器资源。
STC12C5A60S2 有PDIP-40 封装的芯片, 易于快速进入实验。
1.3 闪存
因为16 ×16 点阵的汉字库容量在250 KB 左右, 而MCS51 的寻址空间只有64 KB.接口大于64 KB 容量的普通存储芯片就必须
进行总线扩展, 采用两次锁存地址的方法来读写, 既需要复杂的电路, 又占用较长的存取时间。同样,NOR 闪存与EPROM
的引脚结构相类似, 有同样的接口复杂性, 成本也十分高。要实现单片机与字库芯片的简单接口( 不需扩展) , 只能选用串
行结构的存储器或命令、地址和数据复用总线结构的存储器。
串行结构的存储器多为EEPROM, 没有很大的容量, 不适合做字库芯片。因此只有选用命令、地址和数据复用总线的NAND
闪存作为字库存储芯片。
字库所需的容量不大, 但最好能5 V 供电, 且编程的缓存要求较小的芯片。SAMSUNG 公司出品的K9F4008W 是一款512
KB 的NAND 闪存, 仅有8 个IO端口, 且工作电压范围较广(3 V~5.5 V), 可以兼容3 V 和5 V 的硬件系统, 并且帧编程时
仅需要32 B 的缓冲, 正适合作为字库存储的芯片。
因此, 闪存芯片的可电擦写特性页非常适用于需要更换字库的场合。故该芯片是十分理想的汉字库存储器。
2 电路设计
根据系统整体结构设计的电路的原理图如图1 所示。
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weixin_38724919
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