HD7279在焦炉机车地址显示模块中的应用概述.docx
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HD7279在焦炉机车地址显示模块中的应用概述
学号14113500477
毕业设计(论文)
题目:
HD7279在焦炉机车地址显示模块中的应用
作者:
兰天作者:
2015
院别:
机械工程学院专业:
机械电子工程
指导教师:
李徽职称:
教授
完成时间:
2015/5/12
摘要
本文主要根据焦炉机车生产的实际需要而设计,采用了单片机对各功能电路惊醒控制,使整个电路具有低功耗,可靠性,小体积的特性。
在设计中机车的解调译码电路输出的信号通过PLC电路控制后输入到串行口进行选通,在由at89c51编程来实现显示控制功能。
在将单片机的信号传送到HD7279芯片中,通过HD7279的功能完成LED显示和键盘接口,内部含有译码器,所以可以接收16进制码,这样就可以直接实现LED显示控制功能。
其显示部分还包括系统时钟显示,推焦车所在室号的显示和语音提示功能。
本文还介绍了主要元器件的性能特点。
关键词:
单片机LED数码管动态扫描串行通信SPIEDA工具PROTEL99SE
ABSTRACT
Thisarticlemainlytheactualneedwhichproducesaccordingtothecokeovenlocomotivebutdesigns,Usedthemonolithicintegratedcircuittohavethelowloss,theredundantreliability,andsmallvolumecharacteristic.Thesignalonthelocomotivecircuitcontroltotheserialportcarriestopass,implementedbyat89c51programmingdisplayandcontrolfunctions.TheMCUsignalsaresenttotheHD7279chip,throughaHD7279LEDdisplayandkeyboardinterface,internaldecoderstoreceive16inbinarycode,sothatyoucandirectlyimplementLEDdisplayandcontrolfunctions.Itsdemonstrationincludingsystemclockdemonstration,rammingmachineinroomnumberdemonstrationandvoicepromptfunction.Thisarticledescribesthemainfeaturesofthecomponents.
Keyword:
MonolithicintegratedLEDdigitaltubeDynamicscanningserialcommunicationSPIEDAtoolPROTEL99SE
目录
摘要Ⅰ
ABSTRACTⅡ
1.前言1
2.显示电路的总体设计思想和框图2
3.各组成电路的元器件选择和介绍3
3.1AT89C51简介3
3.2DS1302时钟芯片6
3.3Max1232串行口9
3.4串行口ADM202E10
3.5双向收发器SN75176B11
3.6语音录入与提示芯片ISD170013
3.7音频功率TBA820M13
3.8显示器驱动芯片HD727914
4.显示器结构与工作原理16
5.HD7279A控制LED显示电路具体实现16
6.编程框图19
6.1主程序框图19
6.2翻译报文子程序20
7.调试过程21
结束语22
注释、参考文献23
致谢24
附录25
程序25
1.前言
Led显示屏作为一种新的媒体,是集光点和计算机的技术于一体的高技术产品。
随着现在的集成电路和单片机技术的快速发展,特别是单片机电路的广泛应用使得显示模块得到了飞速发展,且显示功能更加多元化了,列如时钟、位置显示、电压、电流和频率显示等。
它们已被广泛应用于各行各业,尤其在自动化控制中更加重要。
动态扫描显示,利用的是视觉的暂留效应,使显示屏的内容不断的刷新,实际中只要使显示屏每个发光管在1秒时间内亮24次,其余时间熄灭,视觉上不会感觉到显示屏的闪烁而起显示屏的功耗会大幅度下降,寿命也会延长。
通过调整导通的时间与电流,可实现高亮度稳定的显示。
SPI总线系统是一种同步串行外设接口,它能使MCU与外围的各种设备以串行方式通信用来信息交换,因为SPI系统总线只需要3-4位控制线和数据线即可实现与有SPI总线接口的功能的各种I/O元器件进行接口,然而扩展并行总线则需要8根数据线、8-16位地址线、2-3位地址线,因此,采用SPI总线接口可以简化电路设计,节省很多常规电路中的接口器件和I/O口线,提高设计的可靠性,一次课间,在MCS51系列等不具有SPI接口的单片机组成的智能仪器和工业测控系统中,当传输速度要求不是太高时,使用SPI总线可以增加应用喜用接口器件的种类,提高应用系统的性能。
感应无线通信技术是近年来开发的专门技术,用于解决炼焦、仓储、堆料场移动车辆的地址检测和相互通信问题,其抗干扰性能好、可靠性高、设备简化,是发达国家目前的主流技术,有很好的发展前景。
本次毕业设计有着重要的意义,它是大学四年来所学专业的一次综合,具有很强的实践性与针对性。
2.显示电路的总体设计思想和框图
整个电路以单片机为中心,主要是完成接收外部信号和与其他功能电路通信连接,控制各个输入口信号和输出控制信号,使各部分数据按顺序显示。
数据收发器完成对输入信号的选通和传输,只有当信号达到一定值时电路才开启否侧关闭,相当于一个门电路。
图1显示电路设计框图
系统时钟电路:
通过编程实现与单片机的通行和控制,为系统提供准确的时钟显示数据。
语音提示电路:
通过编程实现与单片机的连接和控制,并完成语音录入和语音提示信息存储功能,通过程序控制其输出其一段语音信息,并通过功率放大器放大后送到扬声器发出提示音。
驱动电路:
接受编程后单片机的控制信号各显示数据,通过内部译码后转化为七段数码信号区驱动数码管进行显示。
为增加其输出功率,还增加了一级复合管组成的功率放大器,这样是数码管显示更清晰和准确。
3.各组成电路的元器件选择和介绍
3.1AT89C51简介
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器(FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低电压、高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。
为本科单片机教学主要芯片TMS320F2812,DSP原理与应用技术。
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器(FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低电压、高性能CMOS8位的微处理器,俗称单片机。
AT89C51是一种带有2K字节闪存可以进行编程并且可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除的只读存储器反复擦除100次。
该元器件采用了ATMEL密度很高非易失存储器的制造技术制造,和工业上的标准的MCS-51输出管脚和指令集相兼容。
由于将功能较多的8位CPU和闪烁存储器在单个芯片中进行组合,ATMEL的AT89C51是一种效率很高的微型的控制器,AT89C2051是它一种简单的版本。
AT89C51为许多嵌入式的控制系统提供了高灵活性和价格便宜的方案。
主要特性
·兼容性好
·4K字节并且可以编程的FLASH存储器
·寿命:
1000写/循环
·数据的存留时间:
10年
·全部静态下工作:
0Hz-24MHz
·三级的程序锁定的存储器
·128×8位内部RAM
·32位可编程I/O线
·有两个16位的定时器/计数器
·5个中断源
·可编程的串行通道
·低功耗的闲置和掉电模式
·片内振荡器和时钟电路
89C51单片机基本组成包括有:
⏹一个8位的微处理器;
⏹在片内的数据存储器可读RAM有128B,
⏹21个功能特殊的寄存器SFR;
⏹片内程序存储器FlashROM有4KB;
⏹可寻址片内外统一编址的64KB的ROM,
⏹可寻址片外64KB的RAM;
⏹4个8位并行I/O接口(P0—P3);
⏹一个全双工通用异步串行接口UART;
⏹两个16位的定时器/计数器;
⏹五个中断源、两个优先级的中断控制系统;
⏹具有位操作功能的布尔处理机及位寻址功能;
⏹片内振荡器和时钟产生电路。
图2AT89C51单片机引脚图
引脚特性
1.电源引脚:
Vcc(40脚):
电源端,接+5V电源。
Vss(20脚):
接地端,接+5V电源地端
2.外接晶体引脚:
XTAL1和XTAL2
89C51内部有一个振荡器和时钟产生电路。
◆XTAL1(19脚):
片内振荡电路反相放大器输入
◆XTAL2(18脚):
片内振荡电路反相放大器输出当采用内部时钟时,片外连接石英晶体和微调电容,产生原始的振荡脉冲信号。
采用外部时钟时,XTAL1输入
图3晶振电路图
外部时钟脉冲信号,XTAL2悬空.
3.控制信号引脚:
RST、ALE、PSEN、EA
RST(9脚):
复位信号输入端,高电平有效。
保持两个机器周期高电平时,完成复位操作。
ALE/PROG(30脚):
地址锁存允许输出端/编程脉冲输入端正常时,连续输出振荡器频率的1/6正脉冲信号。
访问片外存储器时:
作为锁存P0口低8位地址的控制信号。
对8751片内ROM编程写入时:
作为编程脉冲输入端。
PSEN(29脚):
外部程序存储器读选通输出信号访问片外ROM时,输出负脉冲作为读ROM选通.常连接到片外ROM芯片的输出允许端(OE)作外部ROM的读选通信号。
EA/Vpp(31脚):
外部程序存储器地址使能输入/编程电压输入端.平常,接“1”时,CPU访问片内4KB的ROM,当地址超4KB时,自动转向片外ROM中的程序。
当接“0”时,CPU只访问片外ROM。
4.输入/输出端口引脚P0、P1、P2、P3
4个8位的并行输入/输出端口,共32个引脚。
作为通用输入/输出端口,P0、P2和P3端口又各自有第2功能。
⑴通用输入/输出端口
准双向口:
作输入时要先对锁存器写“1”。
P0端口(P0.0—P0.7,第39—32脚):
漏极开路的准双向口,输出能驱动8个74LS类型的负载.
P1端口(P1.0—P1.7,第1—8脚):
内部带上拉电阻的准双向口,输出能驱动4个74LS负载.
P2端口(P2.0—P2.7,第21—28脚):
内部带上拉电阻的准双向口,输出能驱动4个74LS负载.
P3端口(P3.0—P3.7,第10—17脚):
内部带上拉电阻的准双向口,输出能驱动4个74LS负载。
3.2DS1302时钟芯片
DS1302是时钟芯片,那它就有计时的作用。
他和我们日常接触的电子表差不多,可以对年月日、时分秒、星期计时。
我们可以用单片机往DS1302里面写入时间进行时间设置,也可以用单片机从DS1302中读取时间,读出来的时间也可以放在液晶上显示。
这样我们就可以实现一块电子表的功能了。
1.DS1302封装及引脚分布:
从图我们看到DS1302有两种封装,一种是直插式的,另
一种为贴片式封装,而且DS1302有八个管脚。
介绍如下:
图4DS1302引脚图
X1,X2-----32.768khz晶振管脚
GND------接地
Ret------复位脚
I/O------数据输入/输出引脚
SCLK-----串行时钟
VCC1,VCC2-----电源供电管脚
看了芯片的引脚图是不是觉得挺简单的啊!
晶振两个脚,GND一个脚,VCC两个脚,我们尽需要关心的只剩下三个脚了.RST引脚的操作非常简单,给它高电平表示启动芯片让芯片工作(低电平复位,高电平时芯片正常),给它低电平表示不让芯片工作。
SCLK引脚表示时钟引脚,它给IO引脚数据的传输提供时序。
3.DS1302的特点:
●时钟计数功能,可以对秒、分钟、小时、月、
●星期、年的计数。
年计数可达到2100年。
●有31*8位的额外数据暂存寄存器(即RAM,掉电丢失)
●最少I/O引脚传输,通过三引脚控制
●工作电压:
2.0-5.5V
●工作电流小于320纳安(2.0V)
●读写时钟寄存器或内部RAM(31*8位的额外
●数据暂存寄存)可以采用单字节模式(一次读写单个字节)和突发模式(一次读写多个字节)
●8-pinDIP(直插封装)或8-pinSOICs(贴片封装)
1)命令字
2)显示的是命令字.命令字启动每一次数据传输.MSB(位7)必须是逻辑1.如果是0,则禁止对DS1302写入.位6在逻辑0时规定为时钟/日历数据,逻辑1时为RAM数据.位1至位5表示了输入输出的指定寄存器.LSB(位0)在逻辑0时为写操作(输出),逻辑1时为读操作(输入).命令字以LSB(位0)开始总是输入.如图地址/命令字本地接地平面(层2)
3)晶振
注意:
避免外壳的阴影区域(左上线)有布线信号,除非信号线与外壳之间有接地层
4)CE与时钟控制
所有数据传输开始驱动CE输入高.CE输入实现两个功能.第一,CE开启允许对地址/命令序列的移位寄存器进行读写的控制逻辑.第二CE信号为单字节和多字节CE数据传输提供了终止的方法.一个时钟周期是一系列的上升沿伴随下降沿.要输入数据在时钟的上升沿数据必须有效,而且在下降沿要输出数据位.如果CE输入为低电平,则所有数据传输终止,并且I/O口成高阻抗状态.图4显示了数据传输.在上电时,CE必须为逻辑0直到VCC大于2.0V.同样,SCLK必须为逻辑0当CE变成逻辑1状态.数据输入输入写命令字的8个SCLK周期后,接下来的8个SCLK周期的上升沿数据字节被输入,如不慎发生,多余的SCLK周期将被忽略,数据输入以位0开始.
a)数据输出
输入读命令字的8个SCLK周期后,随后的8个SCLK周期的下降沿,一个数据字节被输出。
注意第一个数据位的传送发生在命令字节被写完后的第一个下降沿.只要CE保持高电平,若不慎发生,多余的SCLK周期会重新发送数据字节.此操作允许连续不断的脉冲串模式读取能力.并且,I/O管脚在SCLK的每个上升沿被置为三态.数据输出从位0开始.
5)脉冲串模式
通过寻址31(十进制)存储单元(地址/命令位1到位5为逻辑1),脉冲串模式可以指定时钟/日历或者RAM寄存器.如前所述,位6指定时钟或者RAM,位0指定读写.时钟/日历寄存器的存储单元9至31和RAM寄存器的存储单元31无数据存储能力.脉冲串模式下的读写从地址0的位0开始.在脉冲串模式下写时钟寄存器时,前8个寄存器必须按顺序写要发送的数据.然而,在脉冲串模式下写RAM时,不必写入要发送数据的所有31个字节.不管是否所有31个字节都被写入,每个写入字节都会被发送到RAM.
6)时钟/日历
读取适当的寄存器字节可以得到时间和日历信息.表3说明了RTC寄存器.写入适当的寄存器字节可以设置或初始化时间和日历.时间和日历寄存器的内容是二进制编码的十进制(BCD)格式的.
3.3Max1232串行口
引脚功能:
PBRST\:
按键复位信号输入:
PD:
时间延时设置(当TD=0时,延时为150MS:
当TD=1时,掩饰600MS;当TD=VCC时,掩饰为1.2秒。
)
TOL:
容忍输入信号控制端;
GND:
接地端;
RST:
在以下情况下复位信号输出;
VCC电压下降打到被选择的电压以下时;
按键复位端被强制为低电平时;
出发信号输入在最小的开启时间周期被不能被出发;
电源被关掉后;
RST、:
输出复位信号;
ST=:
出发信号输入;
VCC:
+5V电源提供输入;
按键复位输入模式:
按键复位端变为低电平时间以前,即按键复位延时。
在PBRST上升到VIH时的后250MS被复位信号任然保持。
一种机械式的按键或一个逻辑电平就能驱动PBRST的输入端,这种按键复位能在芯片内部产生100UA的电流,所以不需要在接上大电阻。
3.4串行口ADM202E
该芯片可完成对输入模式的双向转化程控制,通过对信号的庄华区驱动所要的出发的引脚,主要作用是将PLC输出的RS-232电平信号转化为单片机所能接受的CMOS控制信号,并实现两端通信。
(1)引脚功能:
VCC:
电源提供输入:
5V±10%;
V+:
内部正电源提供(一般为+9V)
V-:
内部负电源提供(一般为-9V)
GND:
接地阿娇;
TIN:
驱动信号输入端,可接受TTL/CMOS电平村准;
TOUT:
驱动信号输出RS-232标准电平,典型电压为±9V:
RIN:
接受器输入端,只接受RS-232编制电平,内接下拉电阻被连接到地与每个输入引脚上;
ROUT:
接收器输出端,只输出CMOS编制电平。
图5ADM202E引脚连接图
参数:
所需VCC电源提供范围:
4.5V-5.5V;
输入逻辑低电平:
0.8V;
输入逻辑高电平:
2.4V;
CMOS输出的低电平:
1.5V;
CMOS输出的高电平:
3.5V;
接收器允许输入信号电压范围:
-30V-+30V;
接收器允许输入低电平为1.2V;
接收器允许输入高电平为1.5V;
RS-232发送器输出电压范围:
正负9V;
3.5双向收发器SN75176B
该芯片为适应在感染环境中中线的多点传输而设计,可以对信号耳朵输入和输出进行控制,相当于与一个开关的作用。
特征:
1.3种状态驱动和接受输出;
2.单独驱动器和接受器使能;
3.较宽的正负极性总线输入电压范围;
4.输出最大驱动能力:
正负60MA;
5.散热片失效保护功能;
6.驱动时的正负涌流限制;
7.接收器最少输入阻抗:
12K;
8.接收器输入波动电压:
正负200MV;
9.只需要单独5V电源供电;
表1驱动功能
参数:
信号输入
使能输入
信号输出
D
DE
A
B
H
H
H
H
L
H
L
H
X
L
Z
Z
表2接收功能
AB之间不用的电压输入
使能端RE
信号输出端R
VID≥0.2V
L
H
-0.2V L ? VID<-0.2 L L X H Z OPEN L ? 3.6语音录入与提示芯片ISD1700 ISD1700系列芯片是Winbond推出的单片机优质的语音录放电路,该芯片提供了很多新的功能,包括了内置专利的多信息的管理控制系统,提示的新信息(vAlert),双运作的模式(独立&嵌入式),以及可以定制操作信息的指示音效。 芯片里面包含了有增益的自动控制、将麦克风放大的器件、驱动线路的扬声器、内存和振荡器等的各个方位系统整合功能。 ★ 功能特点 ·可以录音、可以放音十万次,内容可以储存在断电下保留一百年 ·按键模式和MCU串行控制模式(SPI协议) ·MIC和ANAin两种录音模式 ·PWM和AUD/AUX三种放音输出方式 ·可处理多达255段以上信息 ·有丰富多样的工作状态提示 ·多种采样频率对应多种录放时间 ·音质好,电压范围宽,应用灵活 ★ 电特性 · 工作电压: DC2.4V~5.5V,,最高不能超过6V · 静态电流: 0.5~1μA · 工作电流: 20mA 3.7音频功率TBA820M TBA820M功放是一种整体联合式音像放大器,双列直插式8引脚集成块。 它可用于作为低频B类功率放大器,可适应于较大的电压工作范围: 3-16V,在手机中,盒式录音机和放音机式被使用,主要特征是: 可适应较大的工作电压,较少的电压冲击,不会产生波形是真,较低的功耗。 输出功率为: 在9V/4Ω状态下输出功率为1.6W和9V/8Ω状态下输出功率为1.2W。 极限参数见表 表3TBA820M的极限参数 符号 意义 数值 单位 Vs 提供电压 16 V Io 最大输出浪涌电流 1.5 A Ptot 电源损耗 1 W Tstg,Tj 工作温度 -40-150 ℃ 引脚说明: 1)脚为交流反馈电容接线端; 2)脚为交直流反馈输入端; 3)脚为交流信号输入端; 4)脚为接地端; 5)脚为放大输出端; 6)脚为电源输入端; 7)脚为信号反馈端; 8)脚为交流旁路电容端; 3.8显示器驱动芯片HD7279 (1)引脚说明与接口电路 HD7279A硬件电路图HD7279A是一种键盘控制和利用LED显示器的专用控制的智能芯片。 它可以对8位共阴极的LED显示器或者64个发光二极管进行驱动与管理,同时可以将多达8×8键盘的矩阵进行监视,还有取消键抖动并识别按键代码的自动功能,从而可以提供CPU工作的效率。 HD7279和微处理器之前见采用串行节后,其接口电路和外围电路简单,占用口线少,加之它具有较高的性能价格比。 因此,在卫星控制器、只能仪表、控制面板和家用电器等领域中日益获得广泛的应用。 HD7279A的硬件电路如图1所示,它共有28个应交。 引脚RC用于与HD7279A的外接的振荡元件连接,典型值为R=1.5KΩ,C=15pf。 RESET引脚为复位端。 这端由低的电平变高的电平并保持再25ms即复位结束。 一般,这端口接+5V就行。 DIG0~DIG7分别是8个LED显示管的位驱动输出端。 SA~SG端口分别为LED管的输出端A段~G段的。 DP是小数点驱动的输出端。 HD7279A单片机内有可驱动的电路,它能驱动1英时和以下的LED的数码管,使电路外围变得可靠和简单。 DIG0~DIG7和SA~SG引脚还分别是64个键盘行线端口和列线,可完成监视键盘、识别键码和译码。 在8×8键盘阵列中所有键的键码都是十六进制表示出来的,用指令读出,范围是00G~3FH。 HD7279和微处理器只需要4条接口线,其中引脚CS是一个片选的信号(低电平有效)。 当微处理器访问HD7279A(读键号和写指令)时,应该将片选端口置低电平。 DATA是串行的数据端口,将数据发到HD7279时,DATA作为输入端: 当HD7279A输出的键盘时,DATA作为输出端。 CLK作为串行数据传送同步的时钟输入端口,数据有效为时钟上升沿。 按键的信号输出端口为KEY,在没有按键下时应该是高电平: 而又按键按下时,端口变成低电平且一直要保持到键位释放开为止。 图5HD7279A硬件电路图 控制指令 HD7279A的指令控制系统是由7条带数据的指令、6条纯指令与一条读取键盘的指令组成。 6条纯指令为: 1.复位指令。 代码是A4H,它的功能是清除所有的显示,包括闪烁的属性与字符的消隐属性 2.测试指令。 代码是BFH,功能是LED所有的灯闪烁和显示,可以作为
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