基于proteus仿真的多温度自动检测系统

基于pｒoteｕs仿真的多温度自动
检测系统
作者姓名:唐轶
专业名称:电子信息科学与技术
指导教师：黄宇
摘要
在工、农业生产和日常生活中,对温度的测量及控制占据着极其重要地位。

在消防电气的非破坏性温度检测，电力、电讯设备之过热故障预知检测,空调系统的温度检测,各类运输工具之组件的过热检测，保全与监视系统之应用,医疗与健诊的温度测试,化工、机械…等设备温度过热检测，温度检测系统都应用的十分广泛。

本文设计的多通道温度检测系统是通过prｏｔeus仿真，利用单片机AＴ89Ｃ51单片机作控制器,采用数字式传感器DS1８B20进行温度测量，实现多地点的温度实时检测并通过LED显示器件显示温度的功能,能方便地应用于各种温度检测场合。

本设计采用DS１８Ｂ2０和AT89Ｃ51单片机研制了一种温度巡回检测系统。

关键词: 单片机ＡT89Ｃ51 DS１８Ｂ20温度
Aｂstract
Ｉn the ｉndｕsｔrial and agriｃultuｒａl production and dａilyｌife, the rigｈt ｔempeｒatuｒe measuremｅｎｔand coｎtrｏl occupｙaｖery imporｔanｔposition. Iｎｔheｆｉre temperatｕre dｅteｃtｉｏn non-desｔrucｔｉveｅlectriｃａｌ,pｏｗer,tｅl ｅｃommｕniｃation eqｕiｐmｅnt failuｒeｓtｏprｅdict ｏvｅrｈｅatｉnｇdetｅｃtioｎ, aｉr-conditioｎing ｓystｅm, teｍperaｔｕre ｍｅaｓurement, ａｌl kｉnds of meanｓｏf ｔransport of thｅｃｏｍponents overheａｔing dｅｔｅction,sｅcuｒｉty and survｅｉllancｅｓyｓtｅm applicaｔions,tｈe ｔeｍｐｅratｕre ｏｆmｅdicaｌａnd heａlth coｎsultａtｉonｔｅsting,ｃhｅmical，and meｃhanical eｑuｉｐment ｓｕch aｓｔempeｒaｔｕｒe oｖｅrheａt ... dｅtｅction,temperatuｒeｄeｔｅction sｙsteｍs haｖe a ｗide raｎge of applicatｉoｎｓ.
Thｉｓdesign of mｕlti-ｃhanｎeｌtemperature measｕｒeｍｅｎt systｅm is ｔhｒｏuｇh pｒoｔeｕs ｓiｍulaｔion，usｉｎg miｃrocontrｏller AＴ89C51 mｉcrocomputer asｔhｅcontroｌｌer, ｕsi ｎg diｇitａｌsensｏr ＤS１8B20for temｐerａtuｒe mｅａsuｒemｅnt, tｈｅtemｐerature of ｍｕlti－locatiｏｎrｅａl-time detｅｃｔion aｎd thrｏｕgh ＬED dｉsｐlay device diｓplａyｓthe tempeｒａture ｆｕnction ｃan be eａsily ｕｓeｄｉn varｉouｓteｍpeｒaｔure deｔｅcｔion occａｓioｎｓ．This design uses DＳ18B20 aｎd AT8９Ｃ51 micｒｏconｔrollｅr develｏｐeｄａtemｐｅrature cｉrｃuiｔdｅteｃtioｎsystem.
Ｋey wｏrds：SCM ＡT89C51 ＤS18B20 Tempeｒaｔure
目录
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目录............................................................................ 错误!未定义书签。

前言............................................................................ 错误!未定义书签。

1 设计要求及方案ﻩ错误!未定义书签。

1.1多路温度自动检测系统技术指标................. 错误!未定义书签。

1.2 温度检测系统的原理功能........................... 错误!未定义书签。

1.3 温度检测方案ﻩ错误!未定义书签。

２单片机的基础知识ﻩ错误!未定义书签。

2.1概述ﻩ错误!未定义书签。

２.1.１单片机的发展史ﻩ错误!未定义书签。

2.1.2单片机的应用ﻩ错误!未定义书签。

2.2单片机基本结构、引脚功能、I/O口ﻩ错误!未定义书签。

２.２.1单片机的基本结构 .......................... 错误!未定义书签。

2．2．2单片机外部引脚功能和Ｉ/Ｏ（Ｐ0、Ｐ1、Ｐ2、P3）错误!未定义书签。

3 所用器件介绍ﻩ错误!未定义书签。

3.1 温度传感器（ＤS18Ｂ20)ﻩ错误!未定义书签。

3.1.1 传感器的选择 ........................................ 错误!未定义书签。

3.1.２DS１8Ｂ20（温度传感器) ................ 错误!未定义书签。

3.2 7４HC595ﻩ错误!未定义书签。

3．2.174HC59５引脚说明ﻩ错误!未定义书签。

3.2.2７4HC59５功能表、注释ﻩ错误!未定义书签。

3.3 ＬED显示器ﻩ错误!未定义书签。

3.3.１ＬED 的优点ﻩ错误!未定义书签。

3.3.2 LＥD工作方式ﻩ错误!未定义书签。

4 仿真软件proteusﻩ错误!未定义书签。

４．1Proteｕs软件简介.................................. 错误!未定义书签。

5 硬件设计................................................................ 错误!未定义书签。

５.1 系统电路结构ﻩ错误!未定义书签。

5．２单片机最小系统ﻩ错误!未定义书签。

5．3 温度采集传感电路ﻩ错误!未定义书签。

5.4 温度显示电路ﻩ错误!未定义书签。

5．5温度显示通道号电路.............................. 错误!未定义书签。

6 系统软件设计ﻩ错误!未定义书签。

6.1 系统程序总设计ﻩ错误!未定义书签。

6.2 温度检测子程序设计................................... 错误!未定义书签。

７系统仿真及结果ﻩ错误!未定义书签。

7.1 Pｒｏｔeus原理图设计ﻩ错误!未定义书签。

７.2 Keiｌ与Proteｕs联机仿真 .......................... 错误!未定义书签。

7.3 protｅl原理图及PＣＢ版 .............................. 错误!未定义书签。

总结ﻩ错误!未定义书签。

致谢ﻩ错误!未定义书签。

参考文献.................................................................... 错误!未定义书签。

附件1 ＰCB图............................................................ 错误!未定义书签。

前言
温度的测量在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用。

在日常生活中也很常见。

在科研和生产中，常要对某些系统进行温度的监测,目前已有的实现温控的方法有很多，如油浴恒温法、比例式、积分式及其组合的调节方法等，用单片机实现系统温度的自动测控，能很方便的知道系统的温度,提高整个系统的灵活性和可靠性，而且精度高，方法便于实现。

有很多方法实现温度的自动检测。

传统的常规温度知道检测因其明显的缺点已被淘汰；本文设计的多路温度自动检测系统是利用单片机AT89C5１作控制器,采用数字式传感器DS1８Ｂ20进行多路温度的测量，实现多地点的多温度实时检测，并通过LED数码显示管进行多路温度自动循环显示。

并通过Ｐroteus软件进行仿真最终实现系统的功能。

通过数字传感器DS18Ｂ20能够直接把所测的温度转化位数字信号直接送个单片机处理,这样简化了电路,并且DS18B20可用数据线供点使得在比较不容易测的地方很方便的测量温度。

本文分别介绍了单片机温度测量系统的总体方案,单片机的基础知识，并给出了所用器件如DS18B２0相关的信息，以及系统的工作原理和软硬件设计的思路和程序调试的结果,最后对课题内容成果进行了深入的总结。

1 设计要求及方案
温度检测系统是比较常见和典型的过程监控系统。

温度是工业生产过程中重要的被控参数之一，冶金、机械、食品、化工等各类工业生产过程中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉,对工件的处理均需要对温度严格控制。

当今计算机控制技术在这方面的应用，已使温度控制系统达到自动化、智能化，能够随时监控多方温度信息,使生产、生活得到安全的保障。

1．１多路温度自动检测系统技术指标
根据系统需求,系统需要提供的技术指标如下：
１：工作温度范围：
2:分比率：
３：测量温度的范围:
4:工作电压:
1．２温度检测系统的原理功能
当温度检测系统开始工作后,传感器所测环境或者元件的温度高低,并将热信号变为相应的电信号传递到微机，微机将收到的电信号处理
并同时显示到显示器上，通过显示器循环地显示各个不同的测量地的
温度。

1.3 温度检测方案
课题主要任务是完成环境温度检测，利用单片机实现温度调节并
通过计算机实施温度监控。

设计后的系统具有操作方便,控制灵活等优点。

本设计系统包括温度传感器ＤS18B２0、数据处理单片机、温度循
环显示模块等。

文章对每个部分功能、实现过程作了介绍。

整个系统的核心是进行温度监控，完成课题要求。

图１多温度自动检测系统电路框图:
2 单片机的基础知识
２.１概述
单片微型计算机（Ｓinｇle CｈiｐMｉｃroｃｏmｐｕter）简称单片机。

它把组成微型计算机的各功能部件：中央处理器CＰU、随机存取存储器RAＭ、只读存储器RＯM、可编程存储器EPＲOM、并行及串行输入输出I/Ｏ接口电路、定时器／计数器、中断控制器等部件集成在一块半导体芯片上，构成一个完整的微型计算机。

随着大规模集成电路技术的发展,单片机内还可包含A/D、Ｄ/Ａ转换器、高速输入/输出部件、ＤMA通道、浮点运算等新的特殊功能部件。

由于它的结构和指令功能都是按工业控制要求设计的,特别适合于工业控制及与控制有关的数据处理场合,因而目前应确切称其为微控制器。

单片机的称谓只是保留了其习惯称呼。

２.１.１单片机的发展史
单片机出现的历史并不长,但发展十分迅速。

它的产生与发展和微处理器的产生与发展大体同步，自1971年美国Ｉnｔel公司首先推出4位微处理器以来,它的发展到目前为止大致分为5个阶段：第1阶段(１９７1~1976）：单片机发展的初级阶段。

1971年1１月Intel公司首先设计出集成度为2000只晶体管／片的４位微处理器Inteｌ400４,并配有RAＭ、ROM和移动寄存器，构成了第一台MCS －４微处理器,而后又推出了8位微处理器Intel8008，以及其它各公司相继推出的8位微处理器。

第2阶段(19７6～19８0)：低性能单片机阶段。

以1９7６年Int ｅl公司推出的MＣS-48系列为代表,采用将8位ＣPＵ、8位并行I/O 接口、8位定时/计数器、RAＭ和RＯＭ等集成于一块半导体芯片上的单片结构,虽然其寻址范围有限，也没有串行输入输出口,中断系统也较简单，但功能可满足一般工业控制和智能化仪器的需要。

第3阶段(１98０~1９83)：高性能单片机阶段。

这一阶段推出的高性能8位单片机普遍带有串行口,有多级中断处理系统,多个１６位
定时器／计数器。

片内RＡM、ROＭ的容量加大,且寻址范围可达6４KB，个别片内还带有A／D转换接口。

第4阶段(１983~80年代末）:1６位电瓶夹阶段。

１９８3年Iｎteｌ公司又推出了高性能的１6位单片机MCS－9６系列,由于其采用了最新的制作工艺,使芯片集成度高达12万只晶体管/片。

第5阶段（90年代）:单片机在集成度、功能、速度、可靠性、应用领域等全方位想更高水平发展。

2.1．2单片机的应用
由于单片机具有体积小、重量轻、价格便宜、功耗低、控制功能强及运算速度快等特点，因而在国民经济建设、军事及家用电器等各个领域均得到了广泛的应用。

按其单片机的特点，其应用可分为单机应用与多机应用。

1.单机应用
在一个应用系统中，只使用１片单片机成为单机应用，这是目前应用最多的一种方式。

单片机应用的主要领域有：
(1)测控系统。

用单片机可以构成各种不太复杂的工业控制系统、自适应控制系统、数据采集系统等，达到测量与控制的目的。

（2)智能仪器。

用单片机改造原有的测量、控制仪表，促进仪表向数字化、智能化、多样化、综合化方向发展。

（3）机电一体化产品。

单片机与系统的机械产品相结合，使传统机械产品结构简化,控制智能化。

(4)智能接口。

在计算机控制系统,特别是在较大型工业测控系统中，用单片机进行接口的控制与管理，加之单片机与主机的并行工作，大大提高了系统的运行速度。

(5）智能民用产品。

如在家用电器、玩具、游戏机等许多产品中，单片机控制器的引入,不仅使产品的功能大大增加，性能得到提高,而且获得了良好的实用效果。

2.多机应用
单片机的多机应用系统可分为功能集散系统、并行多机处理及局部网络系统。

（１）功能集散系统。

多功能集散系统是为了满足工程系统多种
外围功能要求而设置的多机系统。

(2)并行多机控制系统。

并行多机控制系统主要解决工程应用系统的快速性问题,以便构成大型实时工程应用系统。

（3）局部网络系统。

单片机网络系统的出现，使单片机应用进入了一个新的领域。

综上所述,目前单片机已用于工业控制、机电一体化设备、仪器仪表、信号处理、现代兵器、商用设备、医疗设备及家用电器等各个领域,随着单片机性能的不断提高,它的应用将会更加广泛。

2.2单片机基本结构、引脚功能、Ｉ/O口
２.2．１单片机的基本结构
就MCS-５1系列单片机来说可分为两大系列:MCS-５１子系列与MCS-52子系列。

MCＳ－51子系列种主要有８03１、8051、87５１三种类型。

而MCS-52子系列也有３种类型８０3２、8０52、875２。

各子系列配置见表２.1所示。

表2．1MCS-5１系列单片机配置一览表
表2.1列出了MＣＳ-５１系列单片机的两个字系列,在4个性能上略有差异。

由此可见，在本字系列内各类芯片的主要区别在于片内有无ROM或EPROM；ＭCS-51与MＣS-52字系列间所不同的是片内程序存储器RＯM从4KB增至8KB；片内数据存储器由１28个字节增
至25６个字节；定时器／计数器增加了一个;中断源增加了1～２个。

另外,对于制造工艺为ＣHＭOＳ的单片机，由于采用CMOS技术制造，因此具有低功耗的特点,如8051功耗约为６３0mW，而80C51的功耗只有12mW。

图2.1 MCＳ-51系列单片机内部结构框图
MCS－51单片机的内部结构框图如图２.１所示。

MＣS-51单片机由8大部分组成的，这８大部分是：
·一个8位中央处理器ＣPU。

它由运算部件、控制部件构成,其中包括振荡电路和时钟电路,其主要完成单片机的运算和控制功能。

它是单片机的核心部件，决定了单片机的主要功能特性。

·１28个字节的片内数据存储器RＡM。

其片外数据存储器的寻址范围为６4KB，用于存放可读写的数据,如运算的中间结果或最终结果等。

·4ＫＢ的片内程序只读存储器ROM或EＰＲOM。

其片外可寻址范围为64ＫＢ,主要用于存放已编制的程序,也可以存放一些原始数据和表格。

·1８个特殊功能寄存器SＦR。

它用于控制和管理片内算术逻辑部件、并行Ｉ/O口、串行Ｉ/Ｏ口、定时器／计数器、中断系统等功能模块的工作。

·4个8位并行输入输出I/O接口:P０口、P１口、P2口、P3
口，用于并行输入或输出数据。

·1个串行Ｉ/Ｏ接口。

它可使数据1位1位串行地在计算机与外设之间传递,可用软件设置为4种工作方式，用于多处理机通讯、I/O 扩展或全双工通用异步接收器。

·2个1６位定时器／计数器。

它可以设置为计数方式对外部事件进行计数，也可以设置为定时方式进行定时。

·1个具有５个中断源,可编程为２个优先级的中断系统。

它可以接收外部中断申请、定时器/计数器中断申请和串行口中断申请。

２.2.2单片机外部引脚功能和I/Ｏ（P０、P1、Ｐ2、Ｐ3）
图2.２ＭＣS－51系列单片机引脚图
MCS-５1系列单片机芯片均为40个引脚,HMOＳ工艺制造的芯片采用双列直插式封装,其引脚示意及功能分类如图2.2所示。

CMOS工艺制造的低功耗芯片也有采用封装的,但为4４个引脚，其中４个引脚是不使用的。

MCS-5１系列单片机的40个引脚中有2个专用于主电源的引脚,2个外接晶体的引脚,4个控制或与其它电源复用的引脚，以及32条输入输出Ｉ/O引脚。

下面按引脚功能分为４个部分叙述各引脚的功能。

1.源引脚V ｃc 和V ｓs
Vc ｃ（40脚)：接﹢５V 电源正端；
Vss (２０脚）:接﹢5V 电源地端。

2．晶体引脚XTA Ｌ1和X ＴAL2
ＸT ＡL1(19引脚):接外部石英晶体的一端。

在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。

当采用外部时钟时,对于HM ＯＳ单片机，该引脚接地；对于ＣHMO Ｓ单片机，该引脚作为外部震荡信号的输入端。

XTAL2（18引脚）：接外部晶体的另一端。

在单片机的内部,接至片内振荡器的反相放大器的输入端。

当采用外部时钟时,对于HMOS 单片机该引脚作为外部震荡信号的输入端;对于CHMOS 芯片,该引脚是悬空不接。

3.控制信号或与其它电源复用引脚 控制信号或与其它电源复用引脚有ＲST ／ＶP Ｄ、ＡL Ｅ/_________PROG 、________PSEN 和____EA ／VPP 等4种形式。

（1）RST/VP Ｄ(9引脚):RST 既为RESET ,VP Ｄ为备用电源,所以该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。

当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的高电平，就可实现复位操作。

当Ｖcc 发生故障、降低到低电平规定值或掉电时，该引脚可接上备用电源VP Ｄ为内部供电,以保证ＲAM 中的数据不丢失。

(2）ALE/_________PROG (30引脚)：当访问外部存储器时，ＡＬE 以每机器周期两次的信号输出,用于锁存出现在Ｐ0口的低８位地址。

在不访问外部存储器时,ALE 端仍以上述不变的频率，周期性地出现正脉冲信号，可作为对外输出的时钟脉冲或用于定时目的。

(３）________PSEN （２9引脚）：片外程序存储器读选通信号输出端,低电平有效。

当从外部程序存储器读取指令或常数期间，每个机器周期PSEN 两次有效,以通过数据总线口读回指令或常数。

当访问外部数据存储器期间,PSE Ｎ信号将不出现。

（４）____EA /VPP (31引脚):____EA 为访问外部程序存储器控制信号,低电平有效。

当____EA 端保持高电平时,单片机访问片内程序存储器4ＫB 。

若超出该范围时,自动转去执行外部程序存储器的程序。

当____EA 端
保持低电平时，无论片内有无程序存储器,均只访问外部程序存储器。

对于片内含有EPROM 的单片机,在EPROM 编程期间，该引脚用于接21V 放入编程电源VP Ｐ。

4.输入／输出引脚P0口、P １口、Ｐ２口及P ３ 口
（1)P0口(３9~32引脚）:P ０．0~P0.7为P0口。

当不接外部存储器与不扩展I ／Ｏ接口时，它可作为准双向口8为输入/输出接口。

当接有外部存储器或扩展I/Ｏ口时，P0口为地址/数据分时复用口。

对于片内含有ＥP ＲO Ｍ的单片机，当ＥＰROM 编程时，从Ｐ0口端输入指令字节，而当检验程序时,则输出指令字节。

(2)P1口（１～８引脚）：P1.0~P1．7统称为P1口,可作为准双向I ／O 接口使用。

对于ＭC Ｓ－52子系列单片机,Ｐ1.0与P1.１还有第2功能：P １.0可用作定时器/计数器２的计数脉冲输入端T2;P1．1用作定时器/计数器2的外部控制端T2ＥＸ。

对EPROM 编程和进行程序验证时,P2口接收输入的高8位地址。

(3)Ｐ2口（21～28引脚）:P2.0~P2.7统称为Ｐ２口,一般可作为准双向I/O 接口。

当接有外部存储器或扩展I/O 接口且寻址范围超过256个字节时,P2口用于高8位地址总线送出高8位地址。

(4）P3口(10~17引脚）:P3.0～P ３．７统称为Ｐ3口。

它为双功能口,可以作为一般的准双向I ／O 接口，也可以将每一位用于第2功能,而且P ３口的每一条引脚均可以独立定义为第1功能的输入输出或第2功能。

综上所述,MCS －51系列单片机的引脚作用可归纳以下两点:
(1)单片机功能多,引脚数少,因而许多引脚都具有第2功能；
（2)单片机对外呈３总线形式,由P2、P0口组成１6位地址总线；由Ｐ0口分时复用作为数据总线；由ALE 、________PSEN 、R ＳT 、____
EA 与P ３口中的_______INT0、______INT1、T0、T1、____WR 、____RD 共１0个引脚组成控制总线。

由于是１6位地址线，因此，可使外部存储器的寻址范围达到64K Ｂ。

３所用器件介绍
3.1 温度传感器 (DS18B2０)
3.１.１传感器的选择
现代传感器在原理与结构上千差万别,如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理选用传感器,是在进行某个量时首先要解决的问题。

当传感器确定之后,与之相配套的测量方法和测量设备也可以确定了，测量结果的成败在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。

常用的温度检测元件主要有热电偶、热电阻、热敏电阻等。

热电偶主要是利用两种不同金属的热电效应,产生接触电势随温度变化而变化，从而达到测温的目的;热电阻是利用金属的电阻率随温度变化而变化的特性，将温度量转化成电阻量,其优点是准确度高、稳定性高，性能可靠、热惯性小、复现性好、价格适中;热敏电阻由金属氧化物或半导体材料制成,灵敏度高、热惰性小、寿命长、价格便宜，但其测量的稳定性和测量精度均不够好,而且线性度差,需要进行查表线性拟合，大大浪费控制器的资源，一般不被选用。

3．１．2 DＳ１8B２０(温度传感器)
DS18B20为单线数字温度传感器，是由Dallas半导体公司生产设计的世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器，具有耐磨耐碰,体积小，使用方便,封装形式多样,适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。

一线总线独特而且经济的特点,是用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。

它独特的一线接口,只需要一条口线通信、多点能力,简化了分布式温度传感器应用，无需外部元件,可用数据总线供电，电压范围 3.０V—5.５V无需备用电源。

测量温度范围－55℃-- +1２５℃。

范围内精度±0．5℃。

图为DS１8B20封装和引脚
描述该ＤＳ1８B20的数字温度计提供9至1２位可编程设备温度读数。

信息被发送到/从DＳ１８B20 通过1线接口，所以中央微处理器与DS18B2０只有一个一条口线连接。

为读写以及温度转换可以从数据线本身获得能量，不需要外接电源。

因为每一个DＳ１８B20的包含一个独特的序号,多个dｓ１8ｂ２0ｓ可以同时存在于一条总线。

这使得温度传感器放置在许多不同的地方。

它的用途很多,包括空调环境控制,感测建筑物内温设备或机器，并进行过程监测和控制。

以9位数字值方式读出温度,在1秒内把温度转换为数字并输出给单片机处理,用户还可以定义，非易失性的温度告警设置,告警收索命令识别和寻址温度在编定的极限之外的器件。

３.2 ７4HC５95
74HC５95是硅结构的CMＯS器件，兼容低电压TTL电路，遵守ＪＥDＥC标准。

它具有８位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。

移位寄存器和存储器是分别的时钟。

数据在SCHcp的上升沿输入，在STcｐ的上升沿进入的存储寄存器中去。

如果两个时钟连在一起，则移位寄存器总是比存储寄存器早一个脉冲。

移位寄存器由一个串行移位输入(Ds），和一个串行输出(Q7‘),和一个异步的低电平复位，存储寄存器有一个并行8位的,具备三态的总输出，当使能OE时,存储寄存器的数据输出到总线。

74HC5９５具有８位串行输入/8位串行或并行输出，存储状态寄存器，三种状态输出寄存器可以直接清除100MHz的移位平率等特点。

3．2.174ＨC595引脚说明
７4HC5９5引脚如图：
VCC １6 电源
ＧNＤ 8 地
ＭＲ 10 主复位(低电平）
SHCP 11 移位寄存器时钟输
入
STＣＰ 1２存储寄存器时钟输
入
OE 1３输出有效(低电平）
DS 14 串行数据输入
Ｑ0～Q7 并行数据输出
３．2.２ 7４HC59５功能表、注释
下图为74HＣ595功能表
注释:
H=高电平状态
L=低电平状态
↑=上升沿
↓=下降沿
Z=高阻
NC=无变化
×＝无效
当MR为高电平，ＯE为低电平时，数据在ＳHＣＰ上升沿进入移位寄存器,在ＳTCP上升沿输出到并行端口。

3.3 ＬED显示器
LＥD(Lｉｇht Emitting Diodｅ）,发光二极管,是一种固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。

ＬED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附三丰LED在一个支架上，一端是负极,另一端连接电源的正极,使整个晶片被环氧树脂封装起来。

半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体,在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体,在这边主要是电子。

但在两种半导体连接起来的时候,他们之间就形成一个“Ｐ—N结”。

当电流通过导线作用于这个晶片的珊瑚，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合,然后就会以光子的形式发出能量,这就是ＬＥD发光的原理。

３.3．１ＬED 的优点
ＬED 的内在特征优点如下决定了它有着广泛的用途。

固耐用:ＬED是被完全的封装在环氧树脂里面,它比灯泡和荧光灯管都坚固。

灯体内也没有松动的部分，这些特点使得ＬＥD可以说是不易损坏的。

高节能：节能能源无污染即为环保。

直流驱动,超低功耗(单管0．03－0.06瓦）电光功率转换接近100%，相同照明效果比传统光源节能８0％以上。

寿命长：LＥD光源有人称它为长寿灯，意为永不熄灭的灯。

固体冷光源,环氧树脂封装,灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点,使用寿命可达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。

多变幻:ＬED光源可利用红、绿、蓝三基色原理,在计算机技术控制下使三种颜色具有2５6级灰度并任意混合，即可产生256×256×２5６＝16７772１6种颜色，形成不同光色的组合变化多端,实现丰富
多彩的动态变化效果及各种图像。

利环保:环保效益更佳，光谱中没有紫外线和红外线,既没有热量,也没有辐射,眩光小，而且废弃物可回收，没有污染不含汞元素，冷光源,可以安全触摸,属于典型的绿色照明光源。

高新尖：与传统光源单调的发光效果相比，LEＤ光源是低压微电子产品，成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等,所以亦是数字信息化产品,是半导体光电器件“高新尖”技术，具有在线编程,无限升级,灵活多变的特点。

3.3.2LED工作方式
１．LＥＤ静态显示方式
LED显示器工作于静态显示方式时,各位的共阴极(或共阴极）连接在一起并接地（或+5Ｖ）;每位的段码线(a~dp）分别与１个8位的锁存器输出相连。

之所以称为静态显示,是因为各个LＥD的显示字符一经确定,相应锁存器锁存的段码输出将维持不变，直到送入另一个字符段码为止。

正因为如此,静态显示器的亮度都较高。

如图为一个4位静态LＥD显示电路
I/O（1）I/O（2）I/O（3）I/O（4）
该电路各位可独立显示，只要在该位的段码线上保持该段码电平,该位就能保持相应的显示字符。

由于各位分别由1个8位的数据输出口（例如8255A的A、B、C口）控制段码线,故在同一时间里,每一位显示的字符可以各不相同。

这种显示方式接口编程容易，付出的代价是占用的口线较多。

若用Ｉ/O口线接口,则要占用4个８位I/Ｏ口，
若用锁存器接口，则要用4片74ＬＳ373芯片。

如果显示器的位数增多,则需要增加锁存器。

因此在显示位数较多的情况下，一般都采用动态显示方式。

2.ＬED 动态显示方式
在多位L ＥD 显示时，为简化硬件电路，通常将所有位的段码线相应段并联在一起，有１个８位I/O 口控制,形成段码线的多路复用，而各位的共阳极或共阴极分别由相应的I ／O 口控制，形成各位的分时选通。

如下图为1个４位8段LE Ｄ动态显示器电路
其中段码线占用1个8位Ｉ/O 口而位选线占用１个4位I/O 口。

由于各位的段码线并联,8位I/Ｏ口输出的段码对各个显示位都是相同的。

因此，在同一时刻，如果各位位选线都处于选通状态的话,4位LED 显示相同的字符。

若要各位LE Ｄ能够同时显示出与本位相应的显示字符,而其他各位位选线处于关闭状态,同时，段码线上输出相应位要显示的字符的段码。

这样,在同一时刻,４位LED 中只有选通的那1位显示出字符，而其他3位则是熄灭的。

同样，在下一时刻，只让下一位的位选线处于选通状态,而其他各位的位选线处于关闭状态,在段码线上输出将要显示字符的段码,则同一时刻，只有选通位显示出相应的字符，而其他各位则是熄灭的。

如此循环下去,就可以使各位显示出将要显示的字符。

虽然这些字符是在不同时刻出现的，而在同一时刻，只有一位显示，其他各位熄灭，但由于ＬED 显示器的余晖和人眼的视觉暂留作用，只要每位显示间隔足够短，则可以造成多位同时亮的假象,达到同时显示的效果。

ＬED 不同位显示的时间间隔应根据实际情况而决定。

发光二极管
I/O(8位）D0D1D2D3。