電子廣告牌設(shè)計學(xué)位論文

1、學(xué) 位 論 文電子廣告牌設(shè)計太原工業(yè)學(xué)院taiyuan institute of technology畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)

2、定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名： 日 期： 誠信申明本人申明：本人所提交的畢業(yè)設(shè)計（論文）電子廣告牌設(shè)計的所有材料是本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨立研究、寫作、完成的成果，設(shè)計（論文）中所引用他人的無論以何種方式發(fā)布的文字、研究成果，均在設(shè)計（論文）中加以說明；有關(guān)教師、同學(xué)和其他人員對我的設(shè)計（論文）的寫作、修訂提出過并為我在設(shè)計（論文）中加以采納的意見、建議，均已在我的致謝辭中加

3、以說明并深致謝意。本設(shè)計（論文）和資料若有不實之處，本人承擔一切相關(guān)責(zé)任。特此申明。本人簽名： 2012年06月15日畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書設(shè)計（論文）題目： 電子廣告牌設(shè)計 系部： 電子工程系 專業(yè)： 電子信息工程 學(xué)號： 學(xué)生： 指導(dǎo)教師（含職稱）： 專業(yè)負責(zé)人： 1設(shè)計（論文）的主要任務(wù)及目標led顯示屏的應(yīng)用涉及社會經(jīng)濟的許多領(lǐng)域,在服務(wù)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)宣傳及信息顯示尤為廣泛，要求設(shè)計完成點陣式點陣廣告牌，通過pc機接口連接廣告牌，能夠?qū)崿F(xiàn)中英文字符的顯示和動態(tài)特效顯示。2設(shè)計（論文）的基本要求和內(nèi)容(1) 掌握led電子廣告牌的設(shè)計原理；(2) 選擇設(shè)計方案，設(shè)計總體電路結(jié)構(gòu)；(3) 完成

4、pc機接口電路的設(shè)計，(4) 完成vb上位機以及單片機軟件部分的設(shè)計。3主要參考文獻1 劉永軍.單片機控制led點陣顯示原理及proteus仿真j.電腦知識與技術(shù)，2010，27(6):765176532 石長華,周杰.基于proteus 的單片機漢字點陣顯示設(shè)計與仿真j.景德鎮(zhèn)高專學(xué)報,2007,22 (4):2233 takahashi, tadokoro, takeuti. led array unit with silicon microreflector，1994，674 楊延寧,劉立軍,張志勇.基于proteus 的單片機漢字點陣顯示電路設(shè)計j.液晶與顯示,2009,24(1),9

5、81025 張堔,耿標.1616點陣led的設(shè)計j.高科技產(chǎn)品研發(fā),2010,(8),646 吳金戌,沈慶陽,郭庭吉.單片機實踐與應(yīng)用m.北京:清華大學(xué)出版社,2006 :157 沈德金，陳粵初mcs-51系列單片機接口電路與應(yīng)用程序?qū)嵗齧北京：北京航空航天大學(xué)出版社,1990 8 胡漢才.單片機原理及接口技術(shù)m.北京：清華大學(xué)出版社,1996 9 j.c.whitaker.thermal design of elektronic equipment,crc press llc.lond on20014進度安排序號設(shè)計（論文）各階段名稱起 止 日 期1查找相關(guān)資料準備開題報告答辯3月1日3月1

6、5日2熟悉電子廣告牌的設(shè)計原理3月16日3月30日3選擇設(shè)計方案，設(shè)計總體電路結(jié)構(gòu)4月1日4月20日4完成硬件電路設(shè)計4月21日4月30日5完成軟件編程5月01日5月20日6撰寫論文5月21日5月31日7修改論文和答辯6月1日6月20日電子廣告牌設(shè)計摘要 隨著信息化社會的不斷加深，人們所追求的信息是越來越大，其中l(wèi)ed點陣廣告牌以其價格低廉、使用壽命長、顯示信息量大、低功耗等一系列的優(yōu)勢廣泛的運用在金融證券、體育場所、交通運輸、商業(yè)廣告、郵電電信及學(xué)校教育等領(lǐng)域。這使得led的研發(fā)、設(shè)計和生產(chǎn)得到了迅速發(fā)展，并且成為產(chǎn)業(yè)。本設(shè)計從最基本的led的顯示原理入手，以單片機為控制核心，設(shè)計一款小型的

7、led顯示屏，以此為最小模塊，可以實現(xiàn)多個led模塊的級聯(lián)。使用電腦vb編寫的上位機通過串口通信對點陣顯示屏的信息更新。關(guān)鍵詞：led點陣,單片機 ,vb上位機，串口通信the design of electric signboardabstractin this information society, people surge in demand for information communication, dot matrix led display has become an important media. financial securities, sports venues, t

8、ransportation, advertising, post and telecommunications fields of telecommunications and school education have been widely used. therefore, the dot matrix led display r & d, design, production for the rapid development and become the industry. led dot matrix display screen, green power has also been

9、 optimized. led dot matrix display screen with a large amount of information, long life, low power consumption, light weight, small size and cost of space is low. the design of the control by using the mcu core, design a dot matrix led display. meanwhile, the use of computer pc vb, dot-matrix displa

10、y through the serial port communication on the information updated to reflect the speed control. key words：led dot matrix ,scm ,upper computer ,serial communication目 錄1 緒論1 1.1 led點陣顯示屏概述11.2研究內(nèi)容22 總體結(jié)構(gòu)和硬件電路設(shè)計42.1 總體框圖及工作原理32.2 硬件電路設(shè)計52.2.1單片機選型52.2.2 單片機最小系統(tǒng)82.2.3led點陣屏驅(qū)動設(shè)計102.2.4 串口通信電路設(shè)計133 單片機軟件

11、設(shè)計173.1 軟件設(shè)計環(huán)境173.2 點陣屏顯示程序173.2.1 驅(qū)動芯片的控制程序173.2.2 點陣屏顯示的移動算法183.2.3 點陣屏動態(tài)掃描顯示203.3 串口通信程序設(shè)計214 上位機軟件設(shè)計254.1 上位機開發(fā)環(huán)境介紹254.2 漢字點陣的編碼原理及提取方法254.2.1 漢字點陣的編碼原理254.2.2 漢字點陣的提取方法264.3 上位機界面的設(shè)計274.4 vb程序編寫284.4.1 字模轉(zhuǎn)換程序284.4.2 串口傳輸程序285 設(shè)計仿真315.1 仿真軟件的簡介315.2 仿真軟件的使用325.3 仿真結(jié)果336 總結(jié)35參考文獻36致謝37附錄38緒論1.1 l

12、ed點陣顯示屏概述led電子顯示屏（light emitting diode panel）是由幾百-幾十萬個半導(dǎo)體發(fā)光二極管構(gòu)成的像素點，按矩陣均勻排列組成。利用不同的半導(dǎo)體材料可以制造不同色彩的led像素點。目前應(yīng)用最廣的是紅色、綠色、黃色。而藍色和純綠色led的開發(fā)已經(jīng)達到了實用階段。 led顯示屏是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的亮度的方式，來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。 led顯示屏因為其像素單元是主動發(fā)光的，具有亮度高，視角廣、工作電壓低、功耗小、壽命長、耐沖擊和性能穩(wěn)定等優(yōu)點。因而被廣泛應(yīng)用于車站、碼頭、機場、商場、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場

13、、建筑市場、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場所。led顯示屏的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高氣候耐受性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色化方向發(fā)展。led顯示屏按顏色分為：單基色顯示屏:單一顏色（紅色或綠色）。 雙基色顯示屏：紅和綠雙基色，256級灰度、可以顯示65536種顏色。 全彩色顯示屏：紅、綠、藍三基色，256級灰度的全彩色顯示屏可以顯示一千六百多萬種顏色。 led顯示屏按顯示器件分為：led數(shù)碼顯示屏：顯示器件為7段碼數(shù)碼管，適于制作時鐘屏、利率屏等，顯示數(shù)字的電子顯示屏。 led點陣圖文顯示屏：顯示器件是由許多均勻排列的發(fā)光二極管組成的點陣顯示模塊，適于播

14、放文字、圖像信息。led顯示屏按使用場合分為：室內(nèi)顯示屏：發(fā)光點較小，一般3mm-8mm，顯示面積一般零點幾至十幾平方米。 室外顯示屏：面積一般幾十平方米至幾百平方米，亮度高，可在陽光下工作，具有防風(fēng)、防雨、防水功能。 led顯示屏按發(fā)光點直徑分類室內(nèi)屏：3mm、3.75mm、5mm、 室外屏：10mm、12mm、16mm、19mm、21mm、26mm 室外屏發(fā)光的基本單元為發(fā)光筒，發(fā)光筒的原理是將一組紅、綠、藍發(fā)光二極管封在一個塑料筒內(nèi)共同發(fā)光增強亮度。我國的led顯示屏市場從上世紀90年代后期開始一直保持著增長的勢頭，1998年-2000年間，年增長率基本在30%以上。2000年-2006

15、年，每年的增長幅度在15%左右，2007年是近年增長最快的一年，增幅在40%以上。2007年，全國led顯示屏的市場規(guī)模達到了72億元。近幾年來都一直保持著一個迅猛的發(fā)展勢頭。隨著led器件材料性能的不斷提高，led顯示屏的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用深度都必將猛擴大和加深，其中全彩色顯示屏、半導(dǎo)體照明交通信號、汽車等特種領(lǐng)域有巨大的市場，蘊含巨大的商機。圖1.1 led電子顯示屏應(yīng)用示例1.2 研究內(nèi)容主要研究單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計、led顯示屏驅(qū)動電路、單片機控制程序、vb上位機程序、串口通信部分程序、led點陣屏的動態(tài)掃描技術(shù)。led顯示屏與pc的數(shù)據(jù)傳輸方式有串行和并行兩種，而使用串行傳輸可有效減少硬

16、件設(shè)計的復(fù)雜程度，同時傳輸率也能得到保證。數(shù)碼管動態(tài)掃描技術(shù)早已得到廣泛應(yīng)用，以外的數(shù)碼管顯示還是停留在靜態(tài)顯示，即每一位數(shù)字顯示都需要對應(yīng)9個引腳控制，這無疑對硬件設(shè)計造成壓力。如一個8*8的點陣屏也是用靜態(tài)顯示技術(shù)，那么最少需要65根控制引腳。采用動態(tài)顯示技術(shù)后，能將引腳數(shù)減少到16根。遠程控制即可以通過數(shù)據(jù)傳輸，控制端使用通信技術(shù)或者遙控技術(shù)，對目標器件進行控制。實現(xiàn)的功能：當在vb界面輸入想要顯示的漢字是，vb程序通過處理后講信息發(fā)送給單片機，最后單片機將漢字顯示在點陣屏幕上。并且當顯示漢字多于兩個時，進行左移的動態(tài)顯示。2 總體設(shè)計與分析2.1 設(shè)計的總體框圖led點陣顯示屏行驅(qū)動下

17、位機上位機max232列驅(qū)動圖2.1 系統(tǒng)組成框圖上位機vb軟件將要顯示的漢字進行轉(zhuǎn)化、提取，通過串口通信傳遞給單片機，單片機通過驅(qū)動電路將漢字顯示出來。漢字點陣數(shù)據(jù)采用現(xiàn)成的字庫芯片，需要通過漢字的機內(nèi)碼作地址來取出相應(yīng)漢字的點陣字模數(shù)據(jù)。因此上位機軟件的任務(wù)就是：將待顯示的字符轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的標準機內(nèi)碼，并把操作者對下位機顯示方式、速度等進行設(shè)置的常數(shù)，通過rs232總線按一定的通信協(xié)議一起發(fā)送到下位機。max232的作用就是實現(xiàn)電平的轉(zhuǎn)換，使得單片機和上位機之間能夠正常通信。下位機為單片機，單片機將接收到的機內(nèi)碼通過驅(qū)動點亮點陣屏。由于采用的是88的點陣屏，所以要采用驅(qū)動的方式使得點陣屏能夠

18、正常的工作，顯示漢字。兩個漢字的點陣屏為1632的分辨率，行驅(qū)動是將16行轉(zhuǎn)化成4行與單片機連接。列驅(qū)動將32列通過所選的芯片級聯(lián)起來，與單片機連接起來。2.2硬件電路的設(shè)計2.2.1 單片機的選型51單片機的cpu實現(xiàn)了馮諾依曼所設(shè)想的計算機中的運算器和控制器的功能，是單片機最核心的部件。cpu包含：算術(shù)邏輯單元(alu)、定時控制器、專用寄存器組。單片機的存儲器特點之一就是將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開，并有各自的尋址方式和尋址單元，這種結(jié)構(gòu)叫做哈佛結(jié)構(gòu)。與通用微機的存儲結(jié)構(gòu)不同，一般微機只有一個地址空間，可以隨意安排rom和ram，訪問數(shù)據(jù)段和代碼段時采用同樣的指令，這種傳統(tǒng)的是存儲器結(jié)構(gòu)

19、稱之為普林頓斯結(jié)構(gòu)。存儲器主要包括：程序存儲器rom,單片機之所有強大的處理功能，就是需要軟件程序的支持，而程序員將設(shè)計好程序經(jīng)過編譯后寫入rom，當單片機開始運行時，cpu就對rom里面的指令進行調(diào)用，從而實現(xiàn)預(yù)期中的功能。片內(nèi)ram，雖然51單片機內(nèi)設(shè)的ram字節(jié)并不是很多，但卻起著十分重要的作用。ram又可以分為3個區(qū)域：工作寄存器區(qū)、位尋址區(qū)和便箋區(qū)（用戶區(qū)）。51系列單片機擁有4個并行io端口，分別為p0、p1、p2和p3，每個端口都是雙向功能，即能夠從端口輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)。51單片機還有定時器/計數(shù)器結(jié)構(gòu)，中斷系統(tǒng)。這兩個功能在本系統(tǒng)中極為重要，定時器/計數(shù)器通過程序控制輔助數(shù)碼

20、管的倒計時顯示；中斷系統(tǒng)的外部中斷接收紅外對管的信號，響應(yīng)中斷處理程序。51單片機還具有一個全雙工的可編程串行口，可以實現(xiàn)8位數(shù)據(jù)的發(fā)送和接受。它有兩個在物理結(jié)構(gòu)上獨立的發(fā)送接受寄存器，同時具備發(fā)送接收功能，但是在本設(shè)計中不是主要說明對象，所以不作詳細介紹。設(shè)計中使用51系列單片機為核心控制器，51型單片機是指由美國intel公司生產(chǎn)的一系列單片機的總稱，這一系列單片機包括了很多種類，如8031、8051、8751、8951、8032、8052和8952等，其中8051是最早，最典型的產(chǎn)品。目前所采用的8051并不限于inter公司所生產(chǎn)的芯片，各大芯片生產(chǎn)廠商所推出的兼容芯片為主，如amte

21、l公司的89c51，stc公司的89s51等。2.2.1.1 stc89s52單片機結(jié)構(gòu)設(shè)計使用的是stc89s52rc單片機，原因是此款單片機具有眾多優(yōu)點。l 加密性強，難解密l 超強抗干擾l 超低功耗 掉電模式：0.1al 空閑模式：2mal 正常工作模式：4ma7mal 提供stc-isp在線編輯系統(tǒng)，無需編輯器，無需仿真器，可省去購買編輯器、仿真器的昂貴資金，適合大眾使用l 內(nèi)置看門狗stc89s52rc的基本結(jié)構(gòu)與8051相同，但是比傳統(tǒng)的8051單片機擁有更多的內(nèi)部flash，最高可達64kb。片內(nèi)sram容量同樣是非常吸引的數(shù)字，最高可擁有1280byte的sram。而且還內(nèi)置e

22、eprom存儲器、ad轉(zhuǎn)換等功能。另外它還可以用串口直接仿真程序，不需要另外加用仿真器或者下載線。2.2.1.2 stc89s52單片機管腳功能 圖2.2 89s52芯片管腳l vcc：接電源正極，一般輸入電壓為5v。l gnd：接電源地端。l p0口：p0口為一個8位漏級開路雙向i/o口，每個腳可吸收8ttl門電流。當p1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。l p1口：p1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電

23、平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。l p2口：p2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個ttl門電流，當p2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。l p3口：p3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個ttl門電流。當p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉

24、為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。p3.0 rxd（串行輸入口）p3.1 txd（串行輸出口）p3.2 /int0（外部中斷0）p3.3 /int1（外部中斷1）p3.4 t0（計數(shù)器0外部輸入）p3.5 t1（計數(shù)器1外部輸入）p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）l rst：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持rst腳兩個機器周期的高電平時間。l ale/prog：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，

25、ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。l /psen：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/psen有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/psen信號將不出現(xiàn)。l /ea/vpp：當/ea保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000

26、h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當/ea端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。l xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。l xtal2：來自反向振蕩器的輸出。2.2.2 單片機最小系統(tǒng)2.2.2.1單片機電源電路電源電路不單單是為單片機運行提供工作電壓，還需要對單片機的外圍電路提供工作電源。這里使用usb接口供電，這也是大多數(shù)單片機的供電方式。具有usb接口的設(shè)備一般工作電壓都為5v。計算機上的usb接口（圖3-2）可以輸出穩(wěn)定的+5v電壓，最大額定電流

27、為500ma，足以滿足本設(shè)計的要求。在設(shè)計的時候，需要注意電路不能出現(xiàn)短路，以免損壞電腦的usb接口。圖2.3 usb接口2.2.2.2 單片機振蕩電路設(shè)計單片機的運行需要一個時鐘頻率，類似我們的計算機的cpu主頻的高低，現(xiàn)在計算機的cpu一般用ghz來左單位。而我們的51單片機常用到的時鐘頻率有12mhz，11.0592mhz，這些時鐘頻率都是依靠外部晶振產(chǎn)生的。晶振連接到單片機的xtal1、xtal2引腳處。電路上的晶振旁有兩個無極性電容，容量為33p。這兩個電容稱晶振的負載電容，分別接在晶振的兩個腳上和對地的電容，一般在幾十皮發(fā)，它會影響到晶振的諧振頻率和輸出幅度。 晶振的負載電容=(c

28、d*cg)/(cd+cg)+cic+c （3.1） 式中cd,cg為分別接在晶振的兩個腳上和對地的電容,cic（集成電路內(nèi)部電容）+c（pcb上電容）經(jīng)驗值為3至5pf。設(shè)計需要考慮到串行通信的使用，為了減少誤碼率提高通信質(zhì)量，因此選用11.059mhz晶振。圖2.4 單片機振蕩電路2.2.2.3 單片機復(fù)位電路設(shè)計復(fù)位是單片機的初始化操作。單片機系統(tǒng)在上電啟動運行時，都需要先復(fù)位，其作用是使cpu和系統(tǒng)中其他部件都處于一個確定的狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始，因而，復(fù)位是一個很重要的操作方式，但是單片機本身不能自動進行復(fù)位的，必須配合相應(yīng)的外部復(fù)位電路才能實現(xiàn)。本設(shè)計采用的是上電加按鍵手動復(fù)位，如圖

29、所示。當復(fù)位按鍵按下后，復(fù)位端通過51歐姆的小店組與+5v電源接通，電容迅速放電，使得rst引腳為高電平；當復(fù)位鍵彈起后，+5v電源通過2k電阻對22f電容重新充電，rst引腳端出現(xiàn)復(fù)位正脈沖。其持續(xù)時間取決于rc電路的時間常數(shù)。圖2.5 單片機復(fù)位電路2.2.3 led點陣屏驅(qū)動設(shè)計2.2.3.1 1632led點陣的設(shè)計顯示一個簡體漢字，至少需要1616點陣來描述。本設(shè)計采用4個88點陣的led模塊拼接成1616點陣的led陣列。為了能更好的顯示功能，模塊多點是比較好的，但考慮到成本的問問題，所以本設(shè)計用8個88的led模塊拼接成3216的矩陣。即可以同時顯示兩個漢字。圖2.6 16x16

30、點陣設(shè)計圖2.2.3.2 led點陣屏行驅(qū)動設(shè)計設(shè)計的要求屏幕需要有3216的分辨率，若使用8*8的點陣模塊，則需要使用4塊。每一塊點陣屏有16根引腳，4個點陣模塊共有64根引腳。采用動態(tài)掃描顯示技術(shù)，也需要使用48個控制端。單片機僅有的32個io是不能滿足設(shè)計的要求，而且單片機的io負載只有20ma，這個負載能力只可以點亮一個led發(fā)光二極管。因此，需要借助一些驅(qū)動芯片完成設(shè)計。1632led的點陣屏需要2行16個引腳，為了節(jié)省引腳可以采用一個4-16顯譯碼器 74hc154是一款高速cmos器件，74hc154引腳兼容低功耗肖特基ttl（lsttl）系列。74hc154譯碼器可接受4位高有

31、效二進制地址輸入，并提供16個互斥的低有效輸出。74hc154的兩個輸入使能門電路可用于譯碼器選通，以消除輸出端上的通常譯碼“假信號”，也可用于譯碼器擴展。該使能門電路包含兩個“邏輯與”輸入，必須置為低以便使能輸出端。任選一個使能輸入端作為數(shù)據(jù)輸入，74hc154可充當一個1-16的多路分配器。當其余的使能輸入端置低時，地址輸出將會跟隨應(yīng)用的狀態(tài)。圖2.7 74hc154引腳圖將74hc154的a0-a3接到單片機的p1.0-p1.3口，y0-y15分別接點陣的每一行，這樣就能控制點陣屏的每一行了。圖2.8 點陣屏行驅(qū)動2.2.3.3 led點陣屏列驅(qū)動設(shè)計驅(qū)動芯片作用是擴展單片機的io口，同

32、時為點陣屏提供工作電流。設(shè)計選用74hc595串入并出芯片。將點陣屏劃分為16行、32列。下面對這款74系列的芯片作介紹：圖2.9 74hc595引腳圖上圖為74hc595 是一款8 位的串入并出、串/ 并出移位寄存器和8位三態(tài)輸出鎖存器。寄存器和鎖存器分別有各自的時鐘輸入(sclr和sck) ，都是上升沿有效。當sclk從低到高電平跳變時，串行輸入數(shù)據(jù)(sda) 移入寄存器；當slck從低到高電平跳變時，寄存器的數(shù)據(jù)置入鎖存器。清除端(clr) 的低電平只對寄存器復(fù)位(qh 為低電平) ，而對鎖存器無影響。當輸出允許控制(en) 為高電平時，并行輸出(q0q7) 為高阻態(tài)，而串行輸出(qh)

33、 不受影響。74hc595 最多需要5 根控制線, 即ser、rck、sck、sclr 和g。其中第13引腳（g）連接到電源地，第10引腳（sclr）連接電源正極。把其余三根線和單片機的i/ o 相接，第12引腳（rck）連接到單片機的p35，第11引腳（sck）連接到單片機的p36第12引腳（rck）連接到單片機的p35，第14引腳（ser）連接到單片機的p37，即可實現(xiàn)控制。74hc595與點陣屏的列引腳連接前還需串聯(lián)20歐姆的限流電阻，其中用是保護點陣屏中的led發(fā)光二極管，延長點陣屏的顯示壽命。圖2.10 單片機列驅(qū)動上圖為單片機列驅(qū)動部分的原理圖。四個74ls595級聯(lián)，四個部分的q

34、0-q7總共32條引線分別為點陣屏的列，這樣就可以通過單片機控制點陣屏的每一列了。2.2.4串口通信電路設(shè)計設(shè)計要求計算機與單片機能實現(xiàn)互相通信，而串口通信是單片機設(shè)計開發(fā)中最常用的通信接口。單片機內(nèi)置uart串口通信控制器，因此可以通過串口方便地與計算機進行數(shù)據(jù)的交換。2.2.4.1串口通信電路芯片介紹max232芯片是一款由美信（maxim）公司專門為電腦的rs-232標準串口設(shè)計的接口電路，使用+5v單電源供電。常用于單片機的串口通信的電平轉(zhuǎn)換。內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個部分：1) 電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個電源，提供給rs-232串

35、口電平的需要。2) 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道。其中13腳（r1in）、12腳（r1out）、11腳（t1in）、14腳（t1out）為第一數(shù)據(jù)通道。8腳（r2in）、9腳（r2out）、10腳（t2in）、7腳（t2out）為第二數(shù)據(jù)通道。ttl/cmos數(shù)據(jù)從t1in、t2in輸入轉(zhuǎn)換成rs-232數(shù)據(jù)從t1out、t2out送到電腦db9插頭；db9插頭的rs-232數(shù)據(jù)從r1in、r2in輸入轉(zhuǎn)換成ttl/cmos數(shù)據(jù)后從r1out、r2out輸出。3) 電源輸入。15腳gnd、16腳vcc（+5v）。本設(shè)計就是利用maxim公司的單電源

36、芯片max232來完成單片機ttl到rs-232c電平的轉(zhuǎn)換。max232是單電源雙rs-232c發(fā)送/接收芯片。它符合所有的rs-232c技術(shù)規(guī)范，只要單一 +5v電源供電；片載電荷泵，具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生 +10v 和 -10v電壓v+、v- ；低功耗，典型供電電流5ma；內(nèi)部集成2個rs-232c驅(qū)動器，內(nèi)部集成2個rs-232c接收器。采用單一 +5v電源供電，外接只需4個電容，便可以構(gòu)成標準的rs-232c通信接口，硬件接口簡單，所以被廣泛運用。max232的引腳排列及功能描述見表2.1（摘錄自max232官方數(shù)據(jù)手冊）表2.1 max232引腳功能腳號引腳名稱引腳功

37、能描述腳號引腳名稱引腳功能描述1c1+泵電容1正極9r2out第二組ttl/cmos電平輸出2v+正電源濾波10t2in第二組ttl/cmos電平輸入3c1-泵電容1負極11t1in第一組ttl/cmos電平輸入4c2+泵電容2正極12r1out第一組ttl/cmos電平輸出5c2-泵電容2負極13r1in第一組rs-232電平輸入6v-負電源濾波14t1out第一組rs-232電平輸出7t2out第二組rs-232電平輸出15gnd地8r2in第二組rs-232電平輸入16vcc電源+5v 圖2.11 max232封裝2.2.4.2 串口硬件電路設(shè)計max232的基本電路需要的4個電容為升壓

38、作用，將單片機輸入的點評信號轉(zhuǎn)換為12v的傳輸電平，以達到rs-232通信標準。將無極性104電容連接到max232的第1、3引腳，第4、5引腳，第6引腳經(jīng)過104后連接電源地，第2引腳經(jīng)過104后連接電源正極。引腳9與單片機的rx（第10引腳）相連接，引腳10與單片機的tx（第11引腳）相連接。經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換后的信號，max232上的第7引腳連接到串行通信接口的第2針，第8引腳連接到串行通信接口的第3針。還需要將串行通信接口的第5引腳與max232電源共地連接。圖2.12 串口電路設(shè)計3 單片機軟件設(shè)計3.1 軟件設(shè)計環(huán)境介紹本系統(tǒng)的處理器是兼容8051指令集的高速單片機stc12c5412a

39、d。為此，首選keil vision作為其開發(fā)工具。keil vision是美國keilsoftware公司出品的51系列兼容單片機c語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。其功能強大，生成的代碼緊湊，是目前世界上使用最廣的51系列兼容單片機開發(fā)工具。本設(shè)計中，單片機軟件是采用c51語言編寫，c51語言是ansi c的擴展集，其語法結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵字等與ansi c絕大部分是相同的。與匯編相比，c51語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可移植性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢3.2 點陣屏顯示程序3.2.1 驅(qū)動芯片的控制程序8位數(shù)據(jù)從ser 口送入74hc595 ，在每個sck的上升沿，ser 口上的數(shù)據(jù)移入寄存器。在sck經(jīng)過第9

40、個上升沿， 數(shù)據(jù)開始從qh 移出。如果把第一個74hc595 的qh 和第二個74hc595 ser相接，數(shù)據(jù)即移入第二個74hc595 中，按照如此規(guī)律，數(shù)據(jù)會一個連接一個傳下去。當數(shù)據(jù)全部按照移位送完后，給rck 一個上升沿，寄存器中的數(shù)據(jù)即置入鎖存器。此時如果g 為低電平，8位數(shù)據(jù)從q0q7 輸出，把q0q7 與led點陣的列項連接，當某行為低電平時，該行的led等會按照輸出電平點亮。程序流程圖（圖4.1）如下：開始ysck置為低電平n輸出數(shù)據(jù)到8位？數(shù)據(jù)移位從ser輸入結(jié)束sck置為高電平圖4.1 74hc595控制程序流程圖程序設(shè)計使用for循環(huán)8次，將1字節(jié)數(shù)據(jù)按照從低位到高位輸出

41、。開始將同步移位時鐘置為低電平，向數(shù)據(jù)位輸出1位數(shù)據(jù)，接著同步移位時鐘置為高電平，對需要發(fā)送的字節(jié)作右移位處理。經(jīng)過8次移位過程，完成1字節(jié)的發(fā)送。3.2.2 點陣屏顯示的移動算法本設(shè)計的led點陣屏幕，可以對信息實現(xiàn)動態(tài)顯示，字符從右側(cè)往左側(cè)移動。移動算法分析： 顯示的定義為uchar display32，這里表示了要顯示一個完整的字符，需要32個字符型數(shù)據(jù)。為什么呢?因為顯示一個完整的字符需要四塊點陣，每個點陣有8行，每行八個點。就是說，一行的數(shù)據(jù)就占一個char，四塊當然就是32個char型。這里變量i代表是第幾個漢字，變量j帶便的是該漢字的第幾個char數(shù)據(jù)。下面是四塊點陣的示意圖：第

42、一個char第三個char。第二個char。第十七個char。第十八個char。第三十二個char移動前：1111000011110000。11110000。11110000。11110000。11110000。1111000011110000。11110000移動后：11xxx1110000111100001。11100001。1110000x。1xxxx111100001。11100001。111000011110000x。1110000x圖4.2 點陣屏移動分析示意圖奇數(shù)次移動顯示程序：for(j=0;j31;j+=2)/行顯示，一共16行，mov為移動次數(shù)，smov為剩于移動次數(shù)sen

43、dbyte(displayi+1j+1 smov);sendbyte(displayi+1jsmov);sendbyte(displayij+1 smov);sendbyte(displayijsmov);偶數(shù)次移動顯示程序：for(j=0;j31;j+=2)/行顯示，一共16行sendbyte(displayi+2jsmov);sendbyte(displayi+1j+1smov);sendbyte(displayi+1jsmov);sendbyte(displayij+1smov);無論奇數(shù)次或者是偶數(shù)次移動，每次都向74hc595寫入4字節(jié)數(shù)據(jù)，之后再開個該行的顯示。經(jīng)過16次行循環(huán)顯示

44、，則完成屏幕的一次顯示。3.2.3 點陣屏動態(tài)掃描顯示點陣屏的顯示的方式的逐行掃描，從第一行開始顯示，之后是第二行，最后是第十六行。這樣的顯示方式，有些類似電視機的顯像管逐行掃描技術(shù)，它是指顯示屏顯示圖像進行掃描時，從屏幕左上角的第一行開始逐行進行，整個圖像掃描一次完成。因此圖像顯示畫面閃爍小，顯示效果好。按照這個原理，在某一時刻只能有一行l(wèi)ed二極管被點亮，為何我們看見的整張屏幕在顯示信息呢？由于單片機通過對74系列的驅(qū)動芯片高速控制，點陣屏每行都處于高速掃描。因此，我們看到的是不會閃爍的顯示畫面。由于人眼的暫留效應(yīng)以及l(fā)ed二極管余暉效應(yīng)，當屏幕的刷新頻率高于50hz時，此時人眼就會“誤認

45、”為屏幕是連續(xù)顯示的。3.3 串口通信程序設(shè)計單片機使用串口通信，讓上位機軟件傳送顯示字模數(shù)據(jù)，并存儲在單片機片內(nèi)sram作為屏幕顯示算法的調(diào)用。首先對串行通信作簡單的介紹，串行通信可以分為同步通信和異步通信兩類。同步通信是按照軟件識別同步字符來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，異步通信是一種利用字符的再同步技術(shù)的通信方式。 l 同步通信 同步通信是一種連續(xù)串行傳送數(shù)據(jù)的通信方式，一次通信只傳送一幀信息。這里的信息幀與異步通信中的字符幀有所不同，通常含有若干個數(shù)據(jù)字符。它們均由同步字符、數(shù)據(jù)字符和校驗字符（crc）組成。其中同步字符位于幀開頭，用于確認數(shù)據(jù)字符的開始。數(shù)據(jù)字符在同步字符之后，個數(shù)沒有限制，

46、由所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊長度來決定；校驗字符有1到2個，用于接收端對接收到的字符序列進行正確性的校驗。同步通信的缺點是要求發(fā)送時鐘和接收時鐘保持嚴格的同步。 l 異步通信 異步通信中，在異步通行中有兩個比較重要的指標：字符幀格式和波特率。數(shù)據(jù)通常以字符或者字節(jié)為單位組成字符幀傳送。字符幀由發(fā)送端逐幀發(fā)送，通過傳輸線被接收設(shè)備逐幀接收。發(fā)送端和接收端可以由各自的時鐘來控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，這兩個時鐘源彼此獨立，互不同步。 接收端檢測到傳輸線上發(fā)送過來的低電平邏輯0（即字符幀起始位）時，確定發(fā)送端已開始發(fā)送數(shù)據(jù)，每當接收端收到字符幀中的停止位時，就知道一幀字符已經(jīng)發(fā)送完畢。以工作方式劃分，又可以分為方式

47、0、方式1、方式2及方式3，本設(shè)計主要使串行通信口工作在方式1。方式1為8位數(shù)據(jù)異步通信方式，一幀數(shù)據(jù)包含10位，即8未數(shù)據(jù)位、1個起始位和一個停止位。串口通信的工作方式通過scon寄存器的第6、7位設(shè)置：位數(shù)76543210sconsm0sm1sm2rentb8rb8tiri表4.1 scon格式串口通信還需要借助定時器產(chǎn)生傳輸波特率，程序讓定時器1工作在方式2，產(chǎn)生19200bps的波特率。定時的工作方式則在tmod寄存器設(shè)置：位數(shù)76543210tmodgatec/tm1m0gatec/tm1m0表4.2 tmod格式工作方式m1 m0功能說明方式00 013位定時器/計數(shù)器方式10 1

48、16位定時器/計數(shù)器方式21 0自動重裝8位定時器/計數(shù)器方式31 1t0分為2個8位計數(shù)器，關(guān)閉t1表4.3 tmod工作方式功能表實現(xiàn)串口通信的程序流程如下：設(shè)置定時器1工作方式開始設(shè)置定時器寄存器值打開定時器結(jié)束設(shè)置串口工作方式設(shè)置波特率加倍開發(fā)全局中斷打開串口中斷清除串口接收中斷標志位圖4.3 串口通信程序流程圖串口部分程序void main() unsigned char i,j; unsigned int m=0; tmod=0x20;/設(shè)置定時器 t1 方式 2 pcon=0x00;/使 smod 為 0 tl1=0x0fd; th1=0x0fd;/波特率為 9600b/s ea

49、=1;/開全局中斷 et1=0;/關(guān) t1 中斷 es=1;/開串行中斷 tr1=1;/開t1定時器 scon=0x50;/串行方式 1 ，允許接收 flage=0;/標志位置0，發(fā)送片內(nèi)字 gate1=1;/關(guān)閉顯示，防止花屏 4 上位機軟件設(shè)計4.1 上位機開發(fā)環(huán)境介紹vb是由美國微軟公司于1991年開發(fā)的一種可視化的、面向?qū)ο蠛筒捎檬录?qū)動方式的結(jié)構(gòu)化高級程序設(shè)計語言，可用于開發(fā) windows 環(huán)境下的各類應(yīng)用程序。它簡單易學(xué)、效率高，且功能強大可以與 windows 專業(yè)開發(fā)工具sdk相媲美。設(shè)計使用vb編寫上位機軟件，主要實現(xiàn)功能有：1) 將輸入漢字經(jīng)過本地字庫轉(zhuǎn)換為字模數(shù)據(jù)。2)

50、 通過串口通信發(fā)送到目標板上，刷新顯示信息。4.2 漢字點陣的編碼原理及提取方法4.2.1 漢字點陣的編碼原理以ucdos 中文宋體字庫為例,每一個字由16 行16 列的點陣組成,即國標漢字庫中的每一個字均由256 個點陣來表示。我們可以把每一個點理解為一個像素,而把每一個字的字形理解為一幅圖像。事實上這個漢字屏不僅可以顯示漢字,也可以顯示在256 像素范圍內(nèi)的任何圖形。編碼的時候,黑的地方為1 白的地方為0 ,依次從低到高,八位一組,從上到下的順序,進行編碼。由圖5-1可見,“大”字的第一組和第二組編碼分別為04h 和00h。 圖5.1 漢字點陣字模示意圖依照這個方法,繼續(xù)進行下面的掃描,一

51、共掃描32 個8 位,可以得出漢字“大”的掃描代碼為: 04h ,00h ,04h ,02h , 04h , 02h , 04h , 04h , 04h , 08h , 04h , 30h , 05h,0c0h,0feh,00h,05h,80h,04h,60h ,04h ,10h ,04h ,08h ,04h ,04h ,0ch ,06h ,04h ,04h ,00h ,00h由這個原理可以看出,無論顯示何種字體或圖像,都可以用這個方法來分析出它的掃描代碼,只要輸出掃描代碼就可以在屏幕上顯示出字體或圖像。4.2.2 漢字點陣的提取方法知道漢字點陣的編碼原理后,就可以通過計算機程序?qū)h字進行編碼處理了,下面以16 16 點陣字庫為例進行介紹。16 16 點陣漢字字庫可以在中文操作軟件(ucdos) 中找到現(xiàn)成的文件。一般漢字字庫均符合國家標準gb2312 - 80 的規(guī)定。在漢字系統(tǒng)中使用機內(nèi)碼形式存儲漢字,國標碼