基于STC11通用数字显示控制器设计

廖湖锋，任德均，宋海亮，邓聪颖

（四川大学，四川成都 610065）

基于STC11通用数字显示控制器设计

廖湖锋，任德均，宋海亮，邓聪颖

（四川大学，四川成都 610065）

针对市场对显示变化数字的需求，提出了一套基于STC11F02E，采用远程控制更新显示的通用控制器设计方案。详细介绍了系统电源供给电路、通讯接口电路等硬件电路及系统软件设计方法，实现了通过485通讯进行远程更新显示数据。经过实验检测，本设计合理，控制器运行稳定。

STC11F02E；远程控制；485通讯

0 引言

通用数字显示控制板控制数码管相比于一般的驱动板最大的优点就是可以远程控制更新数字显示。本控制板基于STC11F02E单片机，RS-485具有通讯距离远、抗干扰能力强、传输速度快的优点[1-2]，所以采用485总线传输数字更新信号，经单片机后再由驱动芯片驱动数码管更新数字。

1 方案总体设计

通过485总线把控制信号传给单片机STC11F02E，单片机接受数据后再控制驱动芯片来点亮数码管，方案总体框图如图1。

图1 系统总体框图

2 系统硬件设计

系统硬件结构是由中央处理器、电源模块、通讯总线和数码管驱动三个部分组成。

2.1 单片机部分

本系统核心处理器采用20引脚封装的STC11F02E芯片，该芯片是STC生产的单始终、机器周期（1T）的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8～12倍。内部集成高可靠复位电路，针对高速通信、智能控制和强干扰场合。

本系统MCU应用电路如图2[3]所示，Y1是11.059 2 M晶振，为MCU提供时钟。S1是拨码开关，可为不同的控制板编号，本设计采用了4位地址拨码，所以最多可以为16个不同控制板编号，而拨码开关第五位是控制485信号A、B之间是否接终端电阻。JP3是写程序接口，通过JP3口可以在线对系统进行调试。

图2 MCU核心电路图

图3 电源电路

STC11F02E的P32引脚控制接收485信号，P33引脚是给驱动芯片显示数据。P34引脚是对驱动芯片的片选，P35引脚是给驱动芯片提供串行时钟。

2.2 电源部分

MCU和数码管驱动芯片电源都是5 V，因为设计的485通讯可以有16个节点，如果串用一个5 V电源，那么在后几个的控制板电源将低于5 V，甚至达不到让芯片正常工作的电压。所以设计用外部一个12 V的恒压电源给所有控制板供电。每块控制板用降压DC/DC转换器R1240N001B与外围电路可得到一个非常接近5 V的恒压电源，电路如图3，VCC=VFB·(R01+R02)/ R02=4.995 V。而控制板整体设计功率很低，远低于R1240N001B的额定功率。

2.3 通讯总线部分

RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等优点，所以系统采用485总线传输，选用MAX485ESA作为总线的驱动芯片，总线通讯原理图如图4，由于考虑到传输距离问题，需要给较远的RS-485加一个终端负载电阻R3（120欧姆）以减弱反射信号干扰。JP1和JP2是总线接口，因为设计支持多支点，所以用两个接口直接相连，并连接到驱动芯片上。

2.4 数码管驱动部分

图4 485总线通讯原理图

现在两位的数字显示已经很少用，更多的是四位或者更多位，所以选用可驱动八个数码管MAX7221EWG芯片。该芯片采用三线式串行方式，接口电路兼容于SPI、QSPI、MICRWIRE等方式，占用口线较少；用模拟和数字两种亮度控制方式，亮度调节更方便；允许用户为每个数码管单独选择译码方式，可为BCD译码或无译码两种方式，减少软件的编程工作。

图5 数码管驱动电路

数码管驱动电路如图5。本设计采用四个双色（红色和绿色）数码管，由数码管的第一和第五引脚来选择颜色，所以相当于驱动八个数码管, DIG0-DIG7引脚控制数码管的选通，SEG A-SEG G以及SEG DP引脚控制数码管显示的数据。

图6 主程序流程图

MAX7221EWG芯片的第一、第十二和第十三引脚分连接到MCU的相关引脚，以接收串行时钟和显示数据。

3 软件设计

软件使用C语言编写，软件模块主要有串口通信、存储、实时时钟、中断系统、电源管理等模块。

3.1 主程序

主程序流程如图6，上电时，MCU就是控制数码管驱动芯片显示数据，同时检测有没有更新数据信号，如没有就一直保持，如果接收到更新数据信号，便立刻改变数码管数据。

3.2 总线通讯程序

485通讯模块程序流程如图7，为确保数据的正确性，采用双字节校验。

图7 485信号接收流程图

4 结束语

该控制板的硬件和软件均调试成功，并已经在成熟的设备上正常运行较长时间。控制板设计功耗很低，稳定性高，可用于自动售货机、超市等需要显示数字的设备或场所。控制板体积也非常小，基本上就是4个数码管的体积，节省空间，且成本低廉。

［1］王丁磊，冯冬青.RS-232至RS422/485接口多路转换电路［J］.河南广播电视大学学报，2003（03）：75-77.

［2］宋素华，杜朝红.VxWorks下基于RS485串口的光学瞄准设备控制系统的设计与实现［J］.机电工程技术，2012（7）：82-84，236.

［3］沙占友，王彦朋，盂志永.单片机外围电路设计［M］.北京：电子工业出版社，2003.

(编辑：向 飞)

图10 定模装配部件

图11 创建动模镶块

图12 创建动模板

图13 动模板导套

图14 动模板导套装配

图15 创建支撑板

图16 导柱与斜销组件

图17 动模部件图

图18 罩壳压铸模具装配模型

（11）调用紧固螺钉等标准件，将其添加至动模装配体和定模装配体中，保存上述两个装配体；

（12）完成动模装配体与定模装配体的自底向上合模装配，获得罩壳压铸模具装配模型。

5 结束语

结合UG NX装配建模功能，依据压铸模具功能部件装配约束关系，进行压铸模具装配建模设计方法研究。压铸模具混合装配建模方法通过特征三维装配约束关系，使压铸模具装配建模与结构设计成为一个相互关联的统一整体，在压铸模具由上至下层层进行设计过程中，实现了压铸模具并行设计。

参考文献：

［1］陈金城.压铸生产与技术［Z］.北京：中国铸造协会压铸分会，2007.

［2］刘六法.中英日铸造常用词典［Z］.北京：中国铸造协会压铸分会，2008.

［3］林勇，王锦红，谭哲豪，等.真空压铸技术研究与锌合金高真空压铸工艺［J］.机电工程技术，2013（8）：102-105.

［4］徐纪平.压铸工艺及模具设计［M］.北京：化学工业出版社，2009.

第一作者简介：高 峰，男，1966年生，黑龙江鸡西人，硕士研究生，高级工程师。研究领域：机械教学与管理。

(编辑：阮 毅)

Design on Universal Digital Display Controller Based on STC11 Microprocessor

LIAO Hu-feng，REN De-jun，SONG Hai-liang，DENG Cong-ying
（Sichuan University，Chengdu610065，China）

Figures for the market demand for the changing digital display,this paper presents a design of remote controlling the updates of the digital display based on STC11F02E microprocessor.It mainly introduces the details of the system power supply circuits, communication interface circuits and the design methods of software.It fulfills the updates of the digital display by 485 communication. After testing,the design of the acquisition instrument is reasonable，and the controller goes well.

STC11F02E microprocessor；remote control；485 communication

TP29

A

1009－9492(2014)03－0056－04

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.03.017

廖湖锋，男，1988年生，重庆人，硕士研究生。研究领域：嵌入式系统，机电控制工程。

2013－09－18