電子產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)用論文

1、電子系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用論文論文題目：基于無線控制的LED點陣顯示學(xué)院：計算機科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)：電子信息工程專業(yè)班級：110405班姓名：姚望學(xué)號：20111595摘要 LED大屏幕顯示系統(tǒng)，以AT89S52單片機為核心，由鍵盤顯示、錄放音模塊、光電開關(guān)、溫度采集、定時鬧鈴、LED大屏幕顯示等功能模塊組成?；陬}目基本要求，本系統(tǒng)對時間顯示和大屏幕顯示進行了重點設(shè)計。此外，擴展單片機外圍接口、溫度采集、非接觸式止鬧、滾動屏幕顯示、語音報時等功能。本系統(tǒng)大部分功能由軟件來實現(xiàn)，吸收了硬件軟件化的思想，大部分功能通過軟件來實現(xiàn)，使電路簡單明了，系統(tǒng)穩(wěn)定性大大提高。本系統(tǒng)不僅成功的實現(xiàn)了要求的基本功能,發(fā)

2、揮部分也得到完全的實現(xiàn),而且有一定的創(chuàng)新功能。 關(guān)鍵字：單片機 LED大屏幕 滾屏顯示 Abstract This large LED display screen system ,based on chip microcomputer AT89S52,is composed by the following functional modules : keyboard displaying ,sound phonating. photoelectricity untouched switch，temperature gathering ,timing bell, According to th

3、e basic requirements of the subject ,our system stresses on the realization of time displaying and large screen displaying ,Furthermore ,we also extend the primary function ,adding new functions ,such as the single chip peripheral ports ,temperature gathering ,untouched ring-stop, scroll screen disp

4、lay, sound timing .and so on. Adopting the idea of hardware-to-software, most of those functions are realized by softwares, which makes the electrocircuit more concise and the system more stable ,The design achieved and even exceeded all the required basic technical indexes Key words: chip microcomp

5、uter large screen display system scroll screen display目錄第一部分 摘要 .3第二部分1.設(shè)計任務(wù).41.1基本要求.41.2發(fā)揮部分.41.3創(chuàng)新部分.43. 總體方案.73.1 工作原理.73.2 總體設(shè)計.74系統(tǒng)硬件設(shè)計74.1 AT89S52單片機最小系統(tǒng).84.2 溫度測量模塊.84.3 時鐘模塊.84.4 鍵盤模塊.94.5 LED點陣顯示模塊.104.6 電源的選擇.114.7 PC機通訊124.8 整體電路.125系統(tǒng)軟件設(shè)計.75.1 主程序流程.135.2 掃描子程序.145.3 時間程序.155.4 PC機串口通訊程

6、序155.5 亮度調(diào)節(jié)程序165.6 溫度程序.176測試與結(jié)果分析.176.1 基本部分測試與分析.176.2 發(fā)揮部分測試與分析.186.3 創(chuàng)新部分測試與分析.187設(shè)計總結(jié).181任務(wù)設(shè)計1.1 基本要求：設(shè)計并制作LED電子顯示屏和控制器。1.1.1 自制一臺簡易16行*32列點陣顯示的LED電子顯示屏；1.1.2 自制顯示屏控制器，擴展鍵盤和相應(yīng)的接口實現(xiàn)多功能顯示控制，顯示屏顯示數(shù)字和字母亮度適中，應(yīng)無閃爍。 1.1.3 顯示屏通過按鍵切換顯示數(shù)字和字母；1.1.4 顯示屏能顯示4組特定數(shù)字或者英文字母組成的句子，通過按鍵切換顯示內(nèi)容；1.1.5 能顯示4組特定漢字組成的句子，通

7、過按鍵切換顯示內(nèi)容。1.2發(fā)揮部分：1.2.1自制一臺簡易16行*64列點陣顯示的LED電子顯示屏；1.2.2 LED顯示屏亮度連續(xù)可調(diào)。1.2.3 實現(xiàn)信息的左右滾屏顯示，預(yù)存信息的定時循環(huán)顯示；1.2.4 實現(xiàn)實時時間的顯示，顯示屏數(shù)字顯示： 時分秒（例如 183859）；1.2.5增大到10組（每組漢字8個或16個數(shù)字和字符）預(yù)存信息，信息具有掉電保護；1.2.6實現(xiàn)和PC機通訊，通過PC機串口直接對顯示信息進行更新（須做PC機客戶程序）；1.3 創(chuàng)新部分1.3.1 室溫的測量1.3.2 定時鬧鈴1.3.3 整點報時1.3.4 非接觸止鬧 2、總體方案2.1 工作原理: 利用單片機AT8

8、9S52單片機作為本系統(tǒng)的中控模塊。單片機可把由DS18B20、DS1302讀來的數(shù)據(jù)利用軟件來進行處理，從而把數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示模塊，實現(xiàn)溫度、日歷的顯示。點陣LED電子顯示屏顯示器為主要的顯示模塊，把單片機傳來的數(shù)據(jù)顯示出來,并且可以實現(xiàn)滾動顯示。利用光電傳感器來實現(xiàn)非接觸止鬧功能。在顯示電路中，主要靠按鍵來實現(xiàn)各種顯示要求的選擇與切換。3.2 總體設(shè)計設(shè)計總體框圖如圖1DS1302DS18B204*4鍵盤錄放音模塊光電傳感器LED大屏幕顯示圖1 系統(tǒng)框圖8255AT89S523、系統(tǒng)硬件設(shè)計（單元電路設(shè)計及分析）3.1 AT89S52單片機最小系統(tǒng)：最小系統(tǒng)包括晶體振蕩電路、復(fù)位開關(guān)和電源部

9、分。圖2為AT89S52單片機的最小系統(tǒng)。圖2 最小系統(tǒng)電路圖3.2 溫度測量模塊:溫度測量傳感器采用DALLAS公司DS18B20的單總線數(shù)字化溫度傳感器，測溫范圍為-55125，可編程為9位12位A/D轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率達到0.0625，采用寄生電源工作方式， CPU只需一根口線便能與DS18B20通信，占用CPU口線少，可節(jié)省大量引線和邏輯電路。接口電路如圖3所示。圖3 DS18B20測量電路3.3 時鐘模塊時鐘模塊采用DS1302芯片，DS1302 是DALLAS 公司推出的涓流充電時鐘芯片內(nèi)含有一個實時時鐘/日歷和31 字節(jié)靜態(tài)RAM 通過簡單的串行接口與單片機進行通信實時時鐘/日

10、歷電路提供秒分時日日期月年的信息每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整時鐘操作可通過AM/PM 指示決定采用24 或12 小時格式DS1302 與單片機之間能簡單地采用同步串行的方式進行通信僅需用到三個口線1 RES 復(fù)位2 I/O 數(shù)據(jù)線3 SCLK串行時鐘時鐘/RAM 的讀/寫數(shù)據(jù)以一個字節(jié)或多達31 個字節(jié)的字符組方式通信DS1302 工作時功耗很低保持數(shù)據(jù)和時鐘信息時功率小于1mW，其接線電路如圖4圖4 時鐘電路3.4 鍵盤模塊鍵盤、狀態(tài)顯示模塊：為了使軟件編程簡單，本設(shè)計利用可編程芯片8255。接法如表1所示。PA口接按鍵，PC口則用于控制狀態(tài)顯示所用LED點陣。每個按鍵都通過一個10K的

11、上拉電阻接電源+Vcc,按鍵的另一端接地。當(dāng)有鍵按下時，與該鍵相連的PA口的相應(yīng)位變?yōu)榈碗娖?，單片機檢測到該變化后即轉(zhuǎn)到相應(yīng)的鍵處理程序，同時在程序中點亮LED點陣。模塊電路如圖53.5 LED顯示模塊點陣數(shù)據(jù)串行輸入, 器件為 移位寄存器TPIC6B595595, 門控和掃描信號常以16 點陣為一行進行并行處理。在點陣顯示中以48個L ED 點陣構(gòu)成一個L ED 顯示單元, 采用行共陽列共陰的編排方式。其驅(qū)動分為行列兩部分, 分別來自于行、列移位寄存器, 行數(shù)據(jù)是掃描數(shù)據(jù), 16 行中每次只有一行被驅(qū)動, 采用逐行掃描方式, 列數(shù)據(jù)則為漢字的點陣碼。對于字符和圖形顯示也可以用點陣處理, 其顯

12、示原理和方法相同.電路圖6 LED顯示電路3.6電源選擇： 200W/5V的直流穩(wěn)壓電源更加安全電路圖如圖7 3.7 PC機通訊 MAX232是標準的串口通信接口，對于一般的雙向通訊，只需要使用串行輸入口RXD(第3腳)、串行輸出TXD(第2腳)和地線（第7腳）。MAX232邏輯電平的規(guī)定如表2.表 2 邏輯電平表邏輯值電平幅值 (v)03+1513-15圖8 串口通訊3.8整體電路系統(tǒng)整體電路如下：圖9 整體電路4、系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1主程序如圖10 4.2顯示子程序流程如圖 11開始查找顯示漢字數(shù)據(jù)放入RAM中將數(shù)據(jù)串行傳入TPIC6B595行掃描32行是否掃完返回圖11 顯示子程序流程4.

13、3 顯示時間子程序流程如圖12開始DS1302初始化從DS1302中讀數(shù)據(jù)，并放入RAM調(diào)用顯示子程序顯示時間圖12 時間子程序流程圖4.4 與PC串口通訊程序開始串口通訊初始化等待PC機發(fā)聯(lián)絡(luò)信號是否接受到信號將接受到的數(shù)據(jù)放到指定區(qū)域數(shù)據(jù)發(fā)送是否完畢返回圖13 串口通訊程序4.5 LED亮度調(diào)節(jié)開始鍵盤掃描“亮度”鍵是否按下LED顯示當(dāng)前亮度等級鍵盤掃描“+”鍵按下“”鍵按下內(nèi)部RAM中2AH單元所存數(shù)據(jù)加1內(nèi)部RAM中2AH單元所存數(shù)據(jù)減1返回NY圖 14 LED亮度調(diào)節(jié)4.6溫度測量流程圖如圖15開始DS18B20初始化從DS18B20中讀出數(shù)據(jù)，放入RAM在LED點陣中顯示溫度返回

14、圖15 溫度測量程序流程圖5、測量及其結(jié)果分析5.1 基本部分測試與分析5.11 測試儀器： 秒表 、溫度表、萬用電表、WAVE仿真器5.12基本要求部分的測試與分析：（1）系統(tǒng)上電后，全屏點亮，沒有暗點。接著顯示時間。按“#”鍵后時掃描鍵盤，當(dāng)有110鍵按下時，分別顯示十段設(shè)定的數(shù)字、英文或漢字。（2）顯示時間時通過與秒表對比，測試的系統(tǒng)時間準確。5. 2 發(fā)揮部分測試與分析：(1) 當(dāng)按下#后在按下進入亮度調(diào)節(jié)，按下“+”鍵時，亮度增加。按下“”鍵時，亮度變?nèi)酢?2) 可以實現(xiàn)文字左右移動(3) 按下“設(shè)置時間”鍵，觀察到“鐘表” 二極管點亮，此時可對時間進行設(shè)置。按下“時間設(shè)置“進入時調(diào)

15、試，按“+”鍵時間加。在按下“切換”鍵時，進入分調(diào)整模式，按下“+”鍵，分增加。按下“選擇”鍵時，分調(diào)整模式改為秒調(diào)整模式，按下“+”鍵秒增加。經(jīng)測試該步可以很好的實現(xiàn)。調(diào)整時間完畢后，再按一下“鬧鐘設(shè)置”進入鬧鈴設(shè)置狀態(tài)，按下“+”鍵設(shè)定“時”增加，在按下“選擇”鍵進入分的設(shè)置，按下“+”鍵設(shè)定“分”增加。在按下“選擇”鍵進入秒設(shè)置模式，按“+”鍵秒增加。(4)系統(tǒng)可以顯示10組，每組8個漢字，完成要求 5.3 創(chuàng)新部分測試與分析（1）溫度測量: 鍵盤切換現(xiàn)場環(huán)境溫度顯示：按“功能”鍵選擇“溫度”，將溫度傳感器和溫度計放入不同的測試環(huán)境中進行測試，結(jié)果如表1所示。 表1 與標準溫度計測量值比

16、較表溫度計示值(攝氏度)10.325.249.770.185.5溫度輸出(攝氏度)1025507086由測試知，數(shù)字鐘的輸出與溫度計值基本上相等，誤差不大于0.5度。(2) 當(dāng)?shù)皆O(shè)定時間時，開始訪一段音樂，完成定時鬧鈴功能。(3)當(dāng)用手遮擋光電傳感器后，停止放音。手拿開后，不再放音，直到到設(shè)定時間。完成非接觸止鬧功能6、設(shè)計總結(jié) 全心準備了整整一個酷暑，9月8日我們終于拿到了試題，我們一致選擇控制類題目A(LED點陣),從基本方案的制定，在到硬件電路的選擇，到制作電路制作，最后進行程序調(diào)試。在此期間我們遇到很多困難，幾乎沒有說過一次好覺，盡管很艱苦，但是我們各自分工，相互協(xié)作，一次又一次品嘗到

17、了解決問題的喜悅,最終完成了要求的全部功能，并加入了一些創(chuàng)新的部分。在競賽中我們發(fā)現(xiàn)了自己知識的不足，通過四天三夜的奮斗，也可以說四天三夜的學(xué)習(xí)，我們學(xué)到了很多東西，最重要的是我們學(xué)會了一種精神永不放棄。在以后的時間里面我們會用這種精神去學(xué)習(xí)，更上一層樓。7、參考文獻 1 沈紅衛(wèi)基于單片機結(jié)構(gòu)的智能系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)北京：電子工業(yè)出版社20092 黃惠媛單片機原理與接口技術(shù)北京：海洋出版社20063 周平 伍云輝單片機應(yīng)用技術(shù)北京：電子科技大學(xué)出版社20054 吳金戌 沈金陽 郭庭吉8051單片機實踐與應(yīng)用北京：清華大學(xué)出版社20055 黃正謹電子設(shè)計競賽賽題解析成都：電子科技大學(xué)，2001 8、

18、附錄：例：整屏四個字一起顯示的程序SER EQU P1.0 ; TPIC6B595 第3腳OE EQU P1.1；TPIC6B595 第8腳RCK EQU P1.2；TPIC6B595 第12腳MR EQU P1.3；TPIC6B595 第9腳SRCLK EQU P1.4；TPIC6B595 第13腳ORG 0000HLJMP MAINORG 0100H;*主程序*MAIN: MOV SP,#70HSETB OE MOV 2BH,#00HMOV 27H,#00HSTART: ;初始化寄存器RAM單元MOV R0, #30HMOV R1,#64H ;30H6FH單元清零MOV A, #00HST

19、: MOV R0,A INC R0 DJNZ R1,ST;2Dh-尋址偏址 ;整屏四個字一起顯示LOOP:MOV DPTR,#TAB;賦查表初值MOV R3,#56PLAY: MOV 2DH,#00H MOV 2FH,#10HGG: LCALL LINE16;掃描顯示一次MOV 2DH,#00HDJNZ 2FH,GGMOV A,DPLCLR CADD A, #16MOV DPL ,AMOV A, DPHADDC A ,#00HMOV DPH, ADJNZ R3,PLAYSJMP STARTLINE16: MOV 2BH,#16;掃16行，2BH放后還剩幾行FF: LCALL LINE1;掃描顯示一行子程序DJNZ 2BH,FF;掃描行直到16行掃完再轉(zhuǎn)RETLINE1:LCALL MSTR;將顯示的內(nèi)容移入內(nèi)存單元 LCALL SEND;發(fā)送串口子程序 LCALL XH;選通行子程序 RETMSTR: ;顯示內(nèi)容移入內(nèi)存單元 MOV R0,#30H MOV R4,#9 MOV A,2DH;BB: MOVC A,A+DPTR MOV R0,A INC R0 MOV A,2DH ADD A,#16;加16移到下一行 MOV 2DH,A DJNZ R4,BB