基于單片機(jī)的led遠(yuǎn)程控制綜述

1、重慶工商職業(yè)學(xué)院基于單片機(jī)的LED顯示控制畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目：基于單片機(jī)的LED顯示遠(yuǎn)程控制指導(dǎo)教師：陳軍姓 名：王亮學(xué) 號(hào)：1303062專 業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù)班 級(jí)：應(yīng)用電子技術(shù)一班起止日期：2015年11月1日至2016年5月1日摘要隨著社會(huì)不斷發(fā)展，LED在當(dāng)今社會(huì)生活中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越多，越來(lái)越普及。它的高效、環(huán)保、節(jié)能、低成本等優(yōu)點(diǎn)使它倍受青睞，在顯示領(lǐng)域受到了廣泛應(yīng)用。然而目前采用有線方式傳輸、顯示數(shù)據(jù)的LED點(diǎn)陣屏幕安裝不便，移動(dòng)性較差，另外，LED點(diǎn)陣屏尺寸多為整塊固定的，安裝時(shí)不能根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。針對(duì)以上不足，本課題研制了一種采用智能遠(yuǎn)程控制的新型LED點(diǎn)陣屏系統(tǒng)，系統(tǒng)

2、通過(guò)無(wú)線方式進(jìn)行通訊控制，同時(shí)，采用模塊化LED顯示屏設(shè)計(jì)，使得屏幕尺寸大小可以根據(jù)實(shí)際需要來(lái)拼裝，提高其實(shí)用性，避免了上述LED顯示設(shè)備的缺點(diǎn)。      文章首先闡述了智能遠(yuǎn)程控制LED顯示設(shè)備的總體方案設(shè)計(jì)，根據(jù)功能應(yīng)用將系統(tǒng)劃分為五大模塊，分別為上位機(jī)發(fā)送模塊、無(wú)線發(fā)射模塊、無(wú)線接收模塊、顯示模塊、供電模塊。然后詳細(xì)敘述了各個(gè)模塊的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)方面重點(diǎn)研究了LED點(diǎn)陣顯示驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，軟件方面重點(diǎn)研究了上位機(jī)與下位機(jī)的無(wú)線控制設(shè)計(jì)。最后，通過(guò)Proteus仿真了系統(tǒng)LED點(diǎn)陣顯示部分，并制成了實(shí)驗(yàn)室原型，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的基

3、本功能。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；點(diǎn)陣LED；無(wú)線控制目 錄第一章 緒論.1背景知識(shí).11.2LED的種類應(yīng)用及其發(fā)展歷史.21.3無(wú)線通信技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 4第二章 硬件設(shè)計(jì)方案2.1 主要內(nèi)容與意義.5 2.2設(shè)計(jì)思想.52.3硬件選擇.62.3硬件選擇.82.33LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 92.4 AT89C52單片機(jī)介紹.102.5設(shè)計(jì)連線.132.6實(shí)驗(yàn)仿真電路圖.14第三章 軟件設(shè)計(jì)方案3.1 設(shè)計(jì)思想.15第四章 調(diào)試運(yùn)行結(jié)果16第五章 現(xiàn)代LED顯示智能控制的開(kāi)發(fā)18第六章心得與體會(huì).19第一章 緒論隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,運(yùn)用LED顯示屏來(lái)顯示信息越來(lái)越受到人們的青睞。它以亮度

4、高、壽命長(zhǎng)、功耗小、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)迅速成為人們信息化生活中不可缺少的一部分。LED顯示屏是利用發(fā)光二極管構(gòu)成的點(diǎn)陣模塊或像素單元組成的大面積屏幕。它已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè),我們走在大街小巷,隨處都可見(jiàn)它的身影。比如十字路口的交通指示燈,各大超市、商場(chǎng)門(mén)前的廣告牌,銀行、機(jī)場(chǎng)候客廳的顯示牌,體育場(chǎng)的計(jì)分牌等目前大都是用的LED顯示屏。在短短的近十來(lái)年中,LED顯示屏迅速成為平板顯示領(lǐng)域的主流產(chǎn)品,也是目前國(guó)際上通用的先進(jìn)顯示媒體之一。本論文主要介紹了基于STC89C51單片機(jī)控制LED點(diǎn)陣實(shí)現(xiàn)對(duì)漢字圖形的智能顯示的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。論文在介紹有關(guān)LED顯示技術(shù)的理論知識(shí)的基礎(chǔ)上,深入分析了8&#

5、215;8LED點(diǎn)陣顯示屏控制電路的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā),進(jìn)而介紹了16×16LED點(diǎn)陣顯示屏控制電路的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程。在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中,程序采用的是C語(yǔ)言編程；硬件電路采Protues軟件進(jìn)行了仿真,在仿真成功的基礎(chǔ)上,最終實(shí)現(xiàn)了LED顯示屏控制器,并在此基礎(chǔ)上最終實(shí)現(xiàn)了LED顯示屏擴(kuò)展控制。本論文主要介紹的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)主要工作內(nèi)容有：1.用C語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)LED顯示屏的各種顯示功能控制,實(shí)現(xiàn)對(duì)漢字、圖形的智能顯示。2.設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)控制器硬件電路,用Protues軟件、keil軟件等實(shí)現(xiàn)硬件電路的仿真和系統(tǒng)軟、硬件統(tǒng)調(diào)。3.在仿真基礎(chǔ)上繪制硬件電路布線圖,制作LED顯示屏控制器,并將程序下載到

6、控制器中,實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示屏各顯示功能的獨(dú)立控制。單片機(jī)因?qū)⑵渲饕M成部分集成在一個(gè)芯片上而得名，就是把中央處理器、隨機(jī)存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及I/O接口電路等部件集成在一個(gè)芯片上1。 單片機(jī)自20世紀(jì)70年代問(wèn)世以來(lái)，以其極高的性能價(jià)格比，受到人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用很廣、發(fā)展很快。單片機(jī)具有體積小、功能多、價(jià)格低廉、使用方便、系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)點(diǎn)2。因此，它應(yīng)用廣泛前景美好，它的實(shí)用性大大地提高了我對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的興趣。 在我國(guó)，單片機(jī)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用已有15年左右，已經(jīng)形成一支龐大的技術(shù)開(kāi)發(fā)隊(duì)伍，為我國(guó)單片機(jī)應(yīng)用積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)芯片技術(shù)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展促進(jìn)

7、了單片機(jī)技術(shù)一日千里的變化3。 隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，以及移動(dòng)通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，單片機(jī)從4位、8位、16位到32位，其發(fā)展歷程一直受到廣大電子愛(ài)好者的極大關(guān)注。單片機(jī)功能越來(lái)越強(qiáng)大，價(jià)格卻不斷下降的優(yōu)勢(shì)無(wú)疑成為嵌入式系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的首選，同時(shí)單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大也使得更多人加入到基于單片機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)行列中，推動(dòng)著單片機(jī)技術(shù)的創(chuàng)新進(jìn)步。 然而傳統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)除了需要購(gòu)置諸如仿真器、編程器、示波器等價(jià)格不菲的電子設(shè)備外，開(kāi)發(fā)過(guò)程也較繁瑣。來(lái)自英國(guó)Labcenter Electronics公司的Proteus軟件很好地詮釋了利用現(xiàn)代EDA工具方便快捷開(kāi)發(fā)單片機(jī)

8、系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。它包括PROTEUS VSM（Virtual System Modelling）、PROTEUS PCB DESIGN兩大組成部分，在PC機(jī)上就能實(shí)現(xiàn)原理圖電路設(shè)計(jì)、電路分析與仿真、單片機(jī)代碼級(jí)調(diào)試與仿真、系統(tǒng)測(cè)試與功能驗(yàn)證以及形成PCB文件的完整嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研發(fā)過(guò)程。 單片機(jī)系統(tǒng)作為一種典型的嵌入式系統(tǒng)，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件電路設(shè)計(jì)和軟件編程設(shè)計(jì)兩個(gè)方面， 其調(diào)試過(guò)程一般分為軟件調(diào)試、硬件測(cè)試、系統(tǒng)調(diào)試3個(gè)過(guò)程。如果采用單片機(jī)系統(tǒng)的虛擬仿真軟件Proteus，則不用制作具體的電路板也能夠完成以上工作。1背景知識(shí)1.1 LED的結(jié)構(gòu)及發(fā)光原理50年前人們已經(jīng)了解半導(dǎo)體材料可產(chǎn)生光

9、線的基本知識(shí)，第一個(gè)商用二極管產(chǎn)生于1960年。LED的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個(gè)有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹(shù)脂密封，起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用，所以LED的抗震性能好。發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過(guò)渡層，稱為P-N結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽(yáng)極流

10、向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。1.2LED的種類應(yīng)用及其發(fā)展歷史 LED(light emitting diode)是發(fā)光二極管的英文縮寫(xiě)，它是一種電致發(fā)光器件。目前，LED產(chǎn)業(yè)已經(jīng)走過(guò)了它的發(fā)展初期和中期，普通LED的應(yīng)用已經(jīng)成為過(guò)去，高亮度LED的使用也已無(wú)需著力推廣。另外，中小功率超高亮LDE亦已誕生，并正在以極快的速度走向應(yīng)用。 顯示方面，LED被廣泛應(yīng)用于電子電器、工業(yè)設(shè)備等各類產(chǎn)品的狀態(tài)性能顯(指)示，也被越來(lái)越多地制作成多媒體平板顯示屏、交通信號(hào)燈等等。LED的應(yīng)用雖然已經(jīng)具有了很廣的范圍、很大的規(guī)模，但是,由于LED擁有很多社會(huì)應(yīng)用所

11、需的優(yōu)點(diǎn)、相關(guān)技術(shù)也有很大的發(fā)展空間，因此，LED有著更為美好的前景。目前技術(shù)條件下，LED已經(jīng)顯示出了眾多的優(yōu)點(diǎn)與傳統(tǒng)的顯示媒介相比，有以下特點(diǎn)：（1）是壽命超長(zhǎng)，業(yè)內(nèi)公認(rèn)的平均值達(dá)10萬(wàn)小時(shí)，可期望目標(biāo)將會(huì)達(dá)到25萬(wàn)小時(shí)；（2）是色彩豐富，LED已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了多個(gè)波長(zhǎng)的單基色，有紅、琥珀黃、黃、綠、藍(lán)等，基本滿足了應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ED色彩的要求，隨著更多新材料的開(kāi)發(fā)，還會(huì)實(shí)現(xiàn)更多的基色及至全彩色； （3）穩(wěn)定可靠，在LED的壽命期內(nèi)，LED差不多都能穩(wěn)定的工作，維護(hù)工作量極??； （4）電氣安全性高，LED一般工作在低電壓(6-24V、小電流(10-20mA)情況下，屬弱電級(jí) 工作器件，有較好的電氣

12、安全性能；（5）節(jié)能環(huán)保效率高，在同等亮度下，LED的耗電僅為普通白熾燈的1/10，而且不存在 有害金屬汞污染等問(wèn)題，符合社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)； （6）應(yīng)用靈活性好，LED可進(jìn)行低壓供電，也可110V/220V電源供電，加上單粒LED的 體積小(芯片更小)，只用3-5平方毫米，大大方便了工程應(yīng) （7）受控制能力強(qiáng)，現(xiàn)有的技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)LED的亮度、灰度、動(dòng)態(tài)顯示，分 布控制等，是其它發(fā)光裝置無(wú)可比擬的；（8）抗震性能優(yōu)越，LED的堅(jiān)固、耐震、耐沖擊性能，超過(guò)了目前所有其它類型的電光源 產(chǎn)品； （9）響應(yīng)速度快，LED的響應(yīng)速度在毫秒級(jí)，可以自如有效地應(yīng)用于顯示屏、汽車剎 車燈、相機(jī)閃光燈等； （10

13、）顯色性能良好，白色LED目前的顯色指數(shù)Ra達(dá)到了70以上，色溫范圍從3600K11000K(隨熒光粉不同而變)，而且已經(jīng)獲得了實(shí)驗(yàn)室提高的方案；另外還有亮度、無(wú)干擾、方向性好等等也是十分有用的優(yōu)點(diǎn)。 當(dāng)然，LED產(chǎn)業(yè)內(nèi)還有不少問(wèn)題需是可見(jiàn)光波段實(shí)現(xiàn)全覆蓋，最好能達(dá)到自然光的水平；顯色性仍顯不高，理想水平是黑體相達(dá)到Ra=100；亮度需要有效地提高，包括發(fā)光效率的兩個(gè)方面(內(nèi)量子效率和光輸出效率)和功率的提高；另外還有體積、成本、專用集成電路、驅(qū)動(dòng)器、“冷光”感等問(wèn)題。 縱觀LED的發(fā)展，我們不難發(fā)現(xiàn)，LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展極大地緣于技術(shù)的進(jìn)步，而技術(shù)進(jìn)步的動(dòng)力則是來(lái)自于應(yīng)用的需求，亮度的提高、基色

14、的豐富、功率的增加等等無(wú)不此?？梢酝葡耄磥?lái)的LED產(chǎn)業(yè)，一定會(huì)根據(jù)應(yīng)用的要求，在亮度、功率、基色等技術(shù)方面進(jìn)一步突破，使不同類型的LED更加廣泛地被使用，并且還會(huì)逐步地建立起各自相對(duì)獨(dú)立的應(yīng)用領(lǐng)域，從而步入LED細(xì)分時(shí)代，我們有理由相信，亮飾、照明、顯示將會(huì)首先獨(dú)立出來(lái)，形成LED應(yīng)用的專門(mén)領(lǐng)域。當(dāng)然,從技術(shù)關(guān)聯(lián)角度看，未來(lái)的LED產(chǎn)業(yè)會(huì)像一棵樹(shù)，細(xì)分出來(lái)的專門(mén)領(lǐng)域其源頭仍會(huì)統(tǒng)一在芯片材料的生產(chǎn)上，不同領(lǐng)域的LED應(yīng)用會(huì)得到不同技術(shù)支持最早應(yīng)用半導(dǎo)體P-N結(jié)發(fā)光原理制成的LED光源問(wèn)世于20世紀(jì)60年代初。當(dāng)時(shí)所用的材料是GaAsP，發(fā)紅光（p=650nm），在驅(qū)動(dòng)電流為20毫安時(shí)，光通量只

15、有千分之幾個(gè)流明，相應(yīng)的發(fā)光效率約0.1流明/瓦。70年代中期，引入元素In和N，使LED產(chǎn)生綠光（p=555nm），黃光（p=590nm）和橙光（p=610nm），光效也提高到1流明/瓦。 到了80年代初，出現(xiàn)GaAlAs的LED光源，使得紅色LED的光效達(dá)到10流明/瓦。90年代初，發(fā)紅光、黃光的GaAlInP和發(fā)綠、藍(lán)光的GaInN兩種新材料開(kāi)發(fā)成功，大幅度地提高了LED的光效。在2000年，前者做成的LED在紅、橙區(qū)（p=615nm）的光效達(dá)到100流明/瓦，而后者制成的LED在綠色區(qū)域（p=530nm）的光效可以達(dá)到50流明/瓦。最早應(yīng)用半導(dǎo)體P-N結(jié)發(fā)光原理制成的LED光源問(wèn)世于2

16、0世紀(jì)60年代初。當(dāng)時(shí)所用的材料是GaAsP，發(fā)紅光（p=650nm），在驅(qū)動(dòng)電流為20毫安時(shí)，光通量只有千分之幾個(gè)流明，相應(yīng)的發(fā)光效率約0.1 lm/W。70年代中期，引入元素In和N，使LED產(chǎn)生了綠光（p=555nm）、黃光（p=590nm）和橙光（p=610nm），光效也提高到1 lm/W。到80年代初，出現(xiàn)了GaAlAs的LED光源，使得紅色LED的光效達(dá)到10lm/W。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，隨著氮化物L(fēng)ED的發(fā)明，LED的發(fā)光效率有了質(zhì)的飛躍，而組成白光的重要原色藍(lán)光，也在1992年由日本著名LED企業(yè)日亞化學(xué)的中村修二發(fā)明7。這樣整個(gè)可見(jiàn)光 波譜內(nèi)的

17、單色LED已經(jīng)完整，能夠滿足各種單色發(fā)光的應(yīng)用場(chǎng)所。 A發(fā)光顏色 從出光顏色上可分成紅色、橙色、綠色(又細(xì)分黃綠、標(biāo)準(zhǔn)綠和純綠)、藍(lán)光、白光等。 B按發(fā)光強(qiáng)度分 按發(fā)光強(qiáng)度分有普通亮度的LED(發(fā)光強(qiáng)度<100mcd)，高亮度LED(發(fā)光強(qiáng)度>l00mcd)，發(fā)光強(qiáng)度在10000mcd以上的稱超高亮度發(fā)光二極管。 C按發(fā)光管出光面特征分 按發(fā)光管出光面特征分圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側(cè)向管、表面安裝用微型管等。圓形燈按直徑分為2mm,4.4mm,5mm,8mm,10mm及20mm等。人們通常把3mm的LED記作T-1，把

18、5mm的記作T-1(3/4)。 D按發(fā)光強(qiáng)度角來(lái)分 從發(fā)光強(qiáng)度角分布圖來(lái)分有三種：高指向型，標(biāo)準(zhǔn)型和散射型。高指向型一般為尖頭形環(huán)氧封裝，或是帶金屬反射腔封裝，且不加散射劑，半強(qiáng)度角為50-200或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用；標(biāo)準(zhǔn)型的半強(qiáng)度角為200-450，通常作指示燈用；而散射型的半強(qiáng)度角為450-900或更大，散射劑的量較大。  LED的研制起始于上世紀(jì)六十年代，隨著技術(shù)的進(jìn)步，其出光顏色的種類、芯片尺寸、發(fā)光效率、輸入功率和封裝結(jié)構(gòu)等都有了很大的飛躍。最初，LED的發(fā)光量很小，主要采用支架式封裝，應(yīng)用于電子電氣、自動(dòng)化系統(tǒng)、家用電

19、氣和交通運(yùn)輸工具等上面作指示性照明。進(jìn)入90年代，隨著LED制造材料的革新、工藝的改進(jìn)和生產(chǎn)規(guī)模的提高，AlGaInP等超高亮度LED逐漸進(jìn)入市場(chǎng)并占據(jù)重要地位。1998年，藍(lán)色和白光LED研制成功，LED照明進(jìn)入了實(shí)施階段。此后國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)對(duì)高亮度LED器件中存在的散熱、光衰和顯色指數(shù)的控制等重大問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究，獲得了很大的進(jìn)步，其發(fā)光效率迅速提高，高亮度LED顯示出在照明領(lǐng)域的巨大潛力。就目前來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)距離無(wú)線通信技術(shù)的代表為GSM、GPRS、3G，短距離無(wú)線通信技術(shù)的代表為WLAN、藍(lán)牙、RFID等。 未來(lái)無(wú)線通信技術(shù)將向著寬帶化、分組化和個(gè)人化發(fā)展1.3無(wú)線通信技術(shù)研究

20、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，信息化成為了目前的潮流，無(wú)時(shí)無(wú)刻的影響著人類的生活方式。人們要通過(guò)信息化來(lái)開(kāi)創(chuàng)新的工作管理方式、金融貿(mào)易模式、交流教育模式以及消費(fèi)生活模式，對(duì)無(wú)線通信技術(shù)也提出了更高的要求，無(wú)線通信技術(shù)由此得到了飛速發(fā)展，大約分為五個(gè)階段：第一階段為20世紀(jì)20年代到50年代，主要為軍用，采用短波頻及電子管技術(shù)，在該階段末出現(xiàn)了150MHz VHF單工汽車公用電話系統(tǒng)MTS；第二階段是50至60年代，通信頻段擴(kuò)展至450MHz，器件技術(shù)向半導(dǎo)體過(guò)渡，解決了移動(dòng)電話與公共電話網(wǎng)的連接問(wèn)題；第三階段是70至80年代，通信頻段擴(kuò)展至800MHz，美國(guó)貝爾研究所

21、提出了蜂窩系統(tǒng)概念并進(jìn)行了AMPS實(shí)驗(yàn)；第四階段是80至90年代中，此階段移動(dòng)數(shù)字通信得到了極大發(fā)展，并逐漸向個(gè)人通信業(yè)務(wù)邁進(jìn)，此時(shí)出現(xiàn)了D-AMPS、GSM、CDMA等各類系統(tǒng)，頻段擴(kuò)展至1.9GHz，無(wú)線尋呼、無(wú)繩電話、集群系統(tǒng)等各類通信手段也隨著用戶市場(chǎng)需求而興起；第五階段是90年代中至今，隨著通信業(yè)務(wù)及多媒體技術(shù)的發(fā)展，適應(yīng)移動(dòng)數(shù)據(jù)、移動(dòng)計(jì)算、移動(dòng)多媒體控制需要的第三代移動(dòng)通信技術(shù)開(kāi)始發(fā)展，全球標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始統(tǒng)一，開(kāi)始由第二代移動(dòng)通信技術(shù)向第三代平滑過(guò)渡，移動(dòng)設(shè)備接入Internet的無(wú)線通信協(xié)議（WAP）與無(wú)線連接技術(shù)藍(lán)牙（Bluetooth）已經(jīng)產(chǎn)生。 第二章 硬件設(shè)計(jì)方案 2.1 主要

22、內(nèi)容與意義 主要研究的內(nèi)容是研究制作一種基于無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)腖ED點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)，系統(tǒng)下位機(jī)部分可以完成文字、圖形、符號(hào)的顯示以及簡(jiǎn)單的滾動(dòng)動(dòng)畫(huà)效果，用戶可以通過(guò)電腦上位機(jī)進(jìn)行控制，以無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞竭h(yuǎn)程實(shí)時(shí)改變下位機(jī)的顯示內(nèi)容及動(dòng)畫(huà)效果。  研究如何將無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)應(yīng)用于LED顯示設(shè)備，可以促進(jìn)無(wú)線通信領(lǐng)域的發(fā)展，擴(kuò)大LED顯示在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，具有重要的科學(xué)意義。我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，對(duì)于信息傳播的要求越來(lái)越高，可以預(yù)見(jiàn)LED顯示屏將以其色彩鮮亮、顯示信息量大、耗電量小、壽命長(zhǎng)、空間尺寸小、重量輕、穩(wěn)定安全、易于安裝控制等優(yōu)點(diǎn)代替?zhèn)鹘y(tǒng)燈箱、霓虹燈的地位，在未來(lái)社會(huì)發(fā)展中扮演越來(lái)越

23、重要的角色，前景十分廣闊2.2設(shè)計(jì)思想智能遠(yuǎn)程控制LED顯示設(shè)備設(shè)計(jì)任務(wù)基本可分為兩步：1.單片機(jī)如何正確接收由上位機(jī)遠(yuǎn)程發(fā)送的控制命令及顯示代碼。2.單片機(jī)如何驅(qū)動(dòng)LED點(diǎn)陣顯示屏完成動(dòng)態(tài)掃描顯示，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)LED流星雨燈的左右循環(huán)顯示、調(diào)速、控制亮度的功能。系統(tǒng)大致分為上位機(jī)部分和單片機(jī)終端兩部分。上位機(jī)部分由上位機(jī)、串口轉(zhuǎn)換模塊、無(wú)線發(fā)射模塊組成，單片機(jī)終端部分由單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源模塊、LED顯示模塊、無(wú)線數(shù)據(jù)接收模塊組成。 上位機(jī)由用戶輸入控制指令及顯示代碼信息，用戶可以選擇要顯示的信息、顯示控制指令如滾動(dòng)等，然后將其通過(guò)USB轉(zhuǎn)TTL芯片發(fā)送給無(wú)線發(fā)射模塊，無(wú)線發(fā)射模塊將數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)

24、制然后發(fā)送。無(wú)線接收模塊接收上位機(jī)遠(yuǎn)程發(fā)送的控制命令及顯示代碼，將其存入緩存，待全部數(shù)據(jù)接收完畢后，通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序?qū)?shù)據(jù)發(fā)送到顯示模塊，通過(guò)LED顯示模塊將數(shù)據(jù)顯示出來(lái)，單片機(jī)由蓄電池供電。各個(gè)模塊相輔相成，構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)。分別控制流水燈的調(diào)向、加速、減速、變亮、變暗。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式的選擇 目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的比較成熟的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式主要有RF無(wú)線（Radio Frequency）、GSM、GPRS、紅外傳輸、藍(lán)牙（Bluetooth）幾種。 （1）RF無(wú)線 RF射頻技術(shù)目前已經(jīng)較為成熟，廣泛應(yīng)用在小區(qū)門(mén)禁、無(wú)線抄表、安防系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)雀鞣N領(lǐng)

25、域，市場(chǎng)上相關(guān)的RF模塊也種類繁多。RF模塊的工作頻率通常有315MHz、433MHz、2.4GHz幾種，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸速度也不同，約從9KB/s到1MB/s不等，數(shù)據(jù)傳輸距離通過(guò)增大發(fā)送功率和延長(zhǎng)天線最遠(yuǎn)可以達(dá)到上百米。（2）GSM GSM是全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(Global System for Mobile communications)的簡(jiǎn)稱，是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的移動(dòng)電話標(biāo)準(zhǔn)。GSM一般通過(guò)手機(jī)發(fā)送含有控制指令的短信，通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，但是手機(jī)短信能夠包含的信息數(shù)量有限，只能預(yù)先約定對(duì)應(yīng)的控制指令，并由單片機(jī)從子庫(kù)中調(diào)用點(diǎn)陣數(shù)據(jù)

26、，無(wú)法顯示復(fù)雜圖形，雖然控制距離較遠(yuǎn)，但會(huì)產(chǎn)生流量費(fèi)用。（3）GPRS GPRS是通用分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)（General Packet Radio Service)的簡(jiǎn)稱，GPRS可以看成是GSM的進(jìn)階版本，數(shù)據(jù)發(fā)送速度較GSM方式有了較大提升，理論上只要有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方都可以進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，但是實(shí)際價(jià)值不大，仍然會(huì)產(chǎn)生流量費(fèi)用。 （4）紅外傳輸 紅外傳輸是利用950nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的載體。發(fā)送端將基帶二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制為一系列的脈沖串信號(hào)，通過(guò)紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào)。接收端將接收到的光脈轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)放大、濾

27、波等處理后送給解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)，還原為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)后輸出。傳輸速度較快，但是距離很短，而且只能直線傳輸，不符合本設(shè)計(jì)的要求。 （5）藍(lán)牙 藍(lán)牙是一種無(wú)線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)固定設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備和樓宇個(gè)人域網(wǎng)之間的距離數(shù)據(jù)交換，使用跳頻技術(shù)，將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分割成數(shù)據(jù)包，通過(guò)79個(gè)指定的藍(lán)牙頻道分別傳輸數(shù)據(jù)包。藍(lán)牙方式也如紅外傳輸方式一樣受到距離限制，而且傳輸速度一般，不適合在本設(shè)計(jì)中使用。RF技術(shù)現(xiàn)今已較為成熟，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸速率與距離也可以滿足設(shè)計(jì)要求，成本較低，較GSM及GPRS方案不會(huì)產(chǎn)生流量費(fèi)用，綜上所述，我們選用RF無(wú)線傳輸方式進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。  2.3硬件選擇

28、2.31無(wú)線收發(fā)選取無(wú)線收發(fā)模塊選擇WSN-1101無(wú)線透?jìng)髂K，WSN-1101無(wú)線透?jìng)髂K是一款高穩(wěn)定性、高性價(jià)比、低功耗的無(wú)線微功率透明數(shù)據(jù)收發(fā)模塊。該模塊相對(duì)一般模塊具有尺寸小、靈敏度高、傳輸距離遠(yuǎn)、通訊速率高、內(nèi)部自動(dòng)完成通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)收發(fā)控制等特點(diǎn)。模塊利用了多頻段、多信道來(lái)降低傳輸過(guò)程中的干擾以提高傳輸性能。 模塊具體功能參數(shù)如下： 工作頻段：433MHz； GFSK調(diào)制方式，半雙工通訊，空中收/發(fā)轉(zhuǎn)換、連接、控制自動(dòng)完成； 接收靈敏度高達(dá)-116dBm，傳輸距離100-200米； 接收工作電流<10mA，休眠電流<

29、;20uA； 通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換及射頻收發(fā)切換自動(dòng)完成，簡(jiǎn)單易用； 串口速率1200/2400/4800/9600/19200/38400/57600/115200，可通過(guò)軟件配置寬電壓范圍工作：3V-5.5V； 用戶可以通過(guò)PC串口、單片機(jī)串口以及遠(yuǎn)程無(wú)線配置方式，設(shè)置串行速率、工作信道、發(fā)射功率等參數(shù)。  圖1模塊外觀 透明傳輸就是在傳輸過(guò)程中，對(duì)外界透明，就是說(shuō)你看不見(jiàn)他是傳送網(wǎng)絡(luò)，不管傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)如何，只要負(fù)責(zé)將需要傳送的業(yè)務(wù)傳送到目的節(jié)點(diǎn)，同時(shí)保證傳輸?shù)馁|(zhì)量即可，而不對(duì)傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)進(jìn)行處理，簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)就是發(fā)送什么接收的就是什么，這樣就

30、省去了普通無(wú)線收發(fā)模塊之間的收發(fā)協(xié)議的編寫(xiě)。 不使用無(wú)線透?jìng)髂K時(shí)，左邊設(shè)備向右邊設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)是通過(guò)TXD端口串口發(fā)送，右邊設(shè)備的RXD端口接收發(fā)送的串口數(shù)據(jù)，反之亦然 ，如圖2。圖2而使用了無(wú)線透?jìng)髂K后，左邊的設(shè)備向模塊發(fā)送串口數(shù)據(jù)，左邊模塊的RXD端口收到串口數(shù)據(jù)后，自動(dòng)將數(shù)據(jù)以無(wú)線電波的方式發(fā)送到空中，右邊的模塊能自動(dòng) 圖3具體連接方式為，電腦上位機(jī)通過(guò)USB轉(zhuǎn)TTL串口模塊引出5V、GND、TXD、RXD四條引線并連接到無(wú)線透?jìng)髂K作為發(fā)送模塊的對(duì)應(yīng)管腳，而無(wú)線透?jìng)髂K作為接收模塊的一端由單片機(jī)引出5V、GND、TXD、RXD四條引線并連接到對(duì)應(yīng)管腳，即可完成連接。2.32

31、 LED的選取圖4 8×8LED圖5 8×8LED內(nèi)部電路圖模塊內(nèi)部分別將各行LED的正極串聯(lián)，將各列LED的負(fù)極串聯(lián)，當(dāng)?shù)趚行接通電源正極，第y列接通電源負(fù)極，當(dāng)正向電壓大于LED死區(qū)電壓時(shí)，電流導(dǎo)通，對(duì)應(yīng)的第x行第y列LED燈點(diǎn)亮。8×8LED模塊的兩排引腳一排是陽(yáng)極引腳，分別對(duì)應(yīng)模塊從上到下的8行，另一排為陰極引腳，分別對(duì)應(yīng)從左到右的8列，在對(duì)應(yīng)引腳上給電即可使對(duì)應(yīng)行列的LED燈點(diǎn)亮。2.33LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 當(dāng)向LED原件施加正向電壓時(shí)，流過(guò)它的正向電流使其發(fā)光。因此LED的驅(qū)動(dòng)就是解決如何使其P-N結(jié)處于正向偏置的問(wèn)題。而且為了控制它的發(fā)光強(qiáng)度，還要解

32、決其正向電流的調(diào)節(jié)問(wèn)題。具體的驅(qū)動(dòng)方法可以分為直流驅(qū)動(dòng)、恒流驅(qū)動(dòng)和脈沖驅(qū)動(dòng)： 直流驅(qū)動(dòng) 直流驅(qū)動(dòng)是最簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)方式，LED的工作點(diǎn)由電源電壓Vcc、串聯(lián)電阻R和LED器件的伏安特性共同決定。這種驅(qū)動(dòng)方式適合于LED器件較少，發(fā)光強(qiáng)度恒定的情況。例如公交車恒定顯示“XX路”等字樣的情況。 恒流驅(qū)動(dòng) 由于LED器件的正向特性較陡，加上器件的分散性，使得在同樣電源電壓和同樣的限流電阻的情況下，各器件的正向電流并不相同，從而引起發(fā)光強(qiáng)度的差異。若對(duì)LED器件進(jìn)行恒流驅(qū)動(dòng)，只要恒流值相同，發(fā)光強(qiáng)度就比較接近，晶體管的輸出具有橫流特性，所以可以用晶體管驅(qū)動(dòng)LED。 一般LED允許的連續(xù)工作電流在20mA左

33、右，除了紅色LED有飽和現(xiàn)象外，其他顏色LED的亮度基本上與流過(guò)的電流成比例。 脈沖驅(qū)動(dòng) 利用人眼的視覺(jué)惰性，采用向LED器件重復(fù)通電的方式使之點(diǎn)亮，就是脈沖驅(qū)動(dòng)脈沖驅(qū)動(dòng)的主要應(yīng)用有兩個(gè)方面：掃描驅(qū)動(dòng)和占空比驅(qū)動(dòng)。掃描驅(qū)動(dòng)的主要目的是節(jié)約驅(qū)動(dòng)器，簡(jiǎn)化電路，如N行LED共用一列數(shù)據(jù)，稱其為1/N掃描方式。占空比控制的目的是調(diào)節(jié)器件的發(fā)光強(qiáng)度，用于圖像顯示中的灰度控制。 以上三種驅(qū)動(dòng)方式，在實(shí)際中往往是組合在一起使用的。例如，在顯示圖像的驅(qū)動(dòng)電路中，既使用了掃描驅(qū)動(dòng)，又用到了占空比驅(qū)動(dòng)和恒流驅(qū)動(dòng)。 而LED模塊的顯示一般由動(dòng)態(tài)掃描實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)采用LED列掃描方式進(jìn)行顯示，通電后由于電阻R1，電容C

34、1的作用，使單片機(jī)的RST復(fù)位腳電平先高后低，從而達(dá)到復(fù)位；之后，在C2，C3，X1以及單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘電路的作用下，單片機(jī)AT89S52按照設(shè)定的程序在行接口輸出與內(nèi)部漢字對(duì)應(yīng)的代碼電平送至LED點(diǎn)陣的行選線，同時(shí)在單片機(jī)接口輸出列選掃描信號(hào)，從而選中相應(yīng)的象素LED發(fā)光，并利用人眼的視覺(jué)暫留特性合成整個(gè)漢字的顯示 。靜態(tài)點(diǎn)亮器件時(shí)(64點(diǎn)全亮)總電流為640mA。總電壓為1.8v,總功率為1.15w.動(dòng)態(tài)時(shí)取決于掃描頻率(1/8或1/16秒),單點(diǎn)瞬間電流可達(dá)80-160mAAT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash只讀程

35、序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。2.4 AT89C52單片機(jī)介紹 單片機(jī)的涵義及特點(diǎn)在一片集成電路芯片上集成微處理器、存儲(chǔ)器、I/O接口電路，從而構(gòu)成了單芯片微型計(jì)算機(jī)，即單片機(jī)。單片機(jī)體積小、控制功能強(qiáng)，其非凡的嵌入式應(yīng)用形態(tài)對(duì)于滿足嵌入式應(yīng)用需求具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。目前，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)已成為電子應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最為常用的技術(shù)手段。單片機(jī)的特點(diǎn): （1）集成度高，體積小，可靠性高單片機(jī)的功能集成

36、在一個(gè)晶片上，高集成度，最小尺寸。該芯片本身是由工業(yè)測(cè)量和控制環(huán)境，內(nèi)部布線很短，其抗噪聲性能優(yōu)于一般CPU。單片機(jī)程序指令，常數(shù)和表ROM固化不易破壞，在一個(gè)單芯片多信號(hào)通道，高可靠性。 （2） 控制功能 為了滿足對(duì)象的控制要求，單片機(jī)的指令系統(tǒng)，他們是極其豐富：分支轉(zhuǎn)移能力，I / O端口的邏輯運(yùn)算和位處理能力，適合特殊控制功能。（3）低電壓，低功耗，便攜式產(chǎn)品容易生產(chǎn)為了滿足廣泛應(yīng)用于便攜式系統(tǒng)，單片機(jī)的工作電壓為1.8V至3.6V只，操作只有幾百微安電流。 （4）易于擴(kuò)展該表?yè)碛杏?jì)算機(jī)的正常運(yùn)行的必要組成部分。擴(kuò)展總線和并行芯片，易形成規(guī)模的串行輸入/輸出引腳的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用。 單

37、片機(jī)的發(fā)展過(guò)程單片機(jī)技術(shù)發(fā)展十分迅速，產(chǎn)品種類琳瑯滿目。我們縱觀整個(gè)單片機(jī)技術(shù)發(fā)展過(guò)程，可簡(jiǎn)述為1971英特爾公司開(kāi)發(fā)的世界上第一個(gè)4位微處理器；英特爾霍夫成功研制出世界上第一個(gè)4位微處理器芯片的英特爾4004，標(biāo)志著第一代微處理器和微機(jī)時(shí)代開(kāi)始。由于微處理器的發(fā)明，有英國(guó)經(jīng)濟(jì)學(xué)家雜志的一個(gè)“最有影響力的第二次世界大戰(zhàn)以來(lái)的七個(gè)科學(xué)家”。1971年11月，英特爾推出了監(jiān)控-4微機(jī)系統(tǒng)（包括4001的ROM芯片，4002的內(nèi)存芯片，4003個(gè)移位寄存器芯片和單片機(jī)4004）4004含有2300個(gè)晶體管，尺寸3×4mm的計(jì)算性能遠(yuǎn)超過(guò)一年的，最初售價(jià)為200美元。1972年4月Hough

38、等人開(kāi)發(fā)的第一個(gè)8位微處理器英特爾8008。由于8008是一個(gè)P溝道MOS微處理器，因此仍屬于第一代微處理器。1973英特爾公司開(kāi)發(fā)的一個(gè)8位微處理器8080；1973年8月，Hough等人，開(kāi)發(fā)了一個(gè)8位微處理器英特爾8080，取代P溝道MOS電路，第二代微處理器就此誕生了。8080芯片的時(shí)鐘速度比8008在2MHz運(yùn)行速度的10倍，使用64KB內(nèi)存，使用6000個(gè)晶體管的基礎(chǔ)上，6微米技術(shù)，處理速度0.64mips（百萬(wàn)條指令秒）。1975年4月，MITS Altair 8800發(fā)布了第一個(gè)通用，售價(jià)為375美元，與1KB的記憶。這是世界上第一個(gè)微型計(jì)算機(jī)。1976年Intel公司研制出了

39、MCS-48系列8位的單片機(jī)，這也是單片機(jī)的問(wèn)世。Zilog公司于1976年開(kāi)發(fā)的Z80微處理器，廣泛應(yīng)用于微型計(jì)算機(jī)和工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備。當(dāng)時(shí)，Zilog、Motorola和Intel三家公司在微處理器的領(lǐng)域三足鼎立。20世紀(jì)80年代初，英特爾公司在MCS-48系列單片機(jī)的基礎(chǔ)上，推出了MCS-51系列8位高檔單片機(jī)。MCS-51系列的單片機(jī)無(wú)論是片內(nèi)的RAM容量，I/O口功能，系統(tǒng)擴(kuò)展的方面都有了大的提高 AT89C52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出(I/O)端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2 個(gè)讀寫(xiě)口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)

40、行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。PDIP封裝的AT89C52引腳圖 準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。功能包括對(duì)會(huì)聚主IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào)IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40 腳

41、）和VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。P0P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中，P0 端口（3239 腳）被定義為N1 功能控制端口，分別與N1的相應(yīng)功能管腳相連接，13 腳定義為IR輸入端，10 腳和11腳定義為I2C總線控制端口，分別連接N1的SDAS（18腳）和SCLS（19腳）端口，12 腳、27 腳及28 腳定義為握手信號(hào)功能端口，連接主板CPU 的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測(cè)及會(huì)聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。其引腳功能如下:P0 口是一組8 位漏極開(kāi)路型雙向I/O 口， 也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)

42、8 個(gè)TTL邏輯門(mén)電路，對(duì)端口P0 寫(xiě)“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時(shí)，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。P1 口 P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。與AT89C51 不同之處是，P1

43、.0 和P1.1 還可分別作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和輸入（P1.1/T2EX），P2 口 P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門(mén)電路。對(duì)端口P2 寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16 位地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX DPTR 指令）時(shí)，P2 口送出高8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn)8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVXRI 指令）時(shí)，P2 口輸出P2鎖存器的

44、內(nèi)容。Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)P3 口 P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口。P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門(mén)電路。對(duì)P3 口寫(xiě)入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3 口除了作為一般的I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能P3 口還接收一些用于Flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。RST 復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG 當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址

45、鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8 位字節(jié)。一般情況下，ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE 脈沖。對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH 單元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。該位置位后，只有一條MOVX 和MOVC指令才能將ALE 激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE 禁止位無(wú)效。PSEN 程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52 由外部

46、程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次PSEN信號(hào)。 EA/VPP 外部訪問(wèn)允許。欲使CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000HFFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V 的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。 XTAL1 振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2 振蕩器反相放大器的輸出端

47、。2.5設(shè)計(jì)連線主要研究的內(nèi)容是研究制作一種基于無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)腖ED點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)，系統(tǒng)下位機(jī)部分可以完成文字、圖形、符號(hào)的顯示以及簡(jiǎn)單的滾動(dòng)動(dòng)畫(huà)效果，用戶可以通過(guò)電腦上位機(jī)進(jìn)行控制，以無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞竭h(yuǎn)程實(shí)時(shí)改變下位機(jī)的顯示內(nèi)容及動(dòng)畫(huà)效果。  研究如何將無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)應(yīng)用于LED顯示設(shè)備，可以促進(jìn)無(wú)線通信領(lǐng)域的發(fā)展，擴(kuò)大LED顯示在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，具有重要的科學(xué)意義。  我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，對(duì)于信息傳播的要求越來(lái)越高，可以預(yù)見(jiàn)LED顯示屏將以其色彩鮮亮、顯示信息量大、耗電量小、壽命長(zhǎng)、空間尺寸小、重量輕、穩(wěn)定安全、易于安裝控制等優(yōu)點(diǎn)代替?zhèn)鹘y(tǒng)燈箱、霓虹燈的地位，在未來(lái)社

48、會(huì)發(fā)展中扮演越來(lái)越重要的角色，前景十分廣闊。系統(tǒng)總體框架圖由上圖可以看出，系統(tǒng)大致分為上位機(jī)部分和單片機(jī)終端兩部分。上位機(jī)部分由上位機(jī)、串口轉(zhuǎn)換模塊、無(wú)線發(fā)射模塊組成，單片機(jī)終端部分由單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源模塊、LED顯示模塊、無(wú)線數(shù)據(jù)接收模塊組成。  上位機(jī)由用戶輸入控制指令及顯示代碼信息，用戶可以選擇要顯示的信息、顯示控制指令如滾動(dòng)等，然后將其通過(guò)USB轉(zhuǎn)TTL芯片發(fā)送給無(wú)線發(fā)射模塊，無(wú)線發(fā)射模塊將數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制然后發(fā)送。無(wú)線接收模塊接收上位機(jī)遠(yuǎn)程發(fā)送的控制命令及顯示代碼，將其存入緩存，待全部數(shù)據(jù)接收完畢后，通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序?qū)?shù)據(jù)發(fā)送到顯示模塊，通過(guò)LED顯示模塊將數(shù)據(jù)顯示出來(lái)，單片機(jī)由

49、蓄電池供電。各個(gè)模塊相輔相成，構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)。2.6實(shí)驗(yàn)仿真電路圖驅(qū)動(dòng)電路圖第3章 軟件設(shè)計(jì)方案3.1 設(shè)計(jì)思想本節(jié)采用C語(yǔ)音編程，C語(yǔ)言，是一種通用的、程序式的程序語(yǔ)言，廣泛用于系統(tǒng)與應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)。具有高效、靈活、功能豐富、表達(dá)力強(qiáng)和較高的移植性等特點(diǎn)，在程序員中備受青睞。C語(yǔ)言是由UNIX的研制者丹尼斯·里奇和肯·湯普遜于1970年研制出的B語(yǔ)言的基礎(chǔ)上發(fā)展和完善起來(lái)的。目前，C語(yǔ)言編譯器普遍存在于各種不同的操作系統(tǒng)中，例如UNIX、MS-DOS、Microsoft Windows及Linux等。C語(yǔ)言的設(shè)計(jì)影響了許多后來(lái)的程序語(yǔ)言，例如C+、Java、C#等

50、。 后來(lái)于1980年代，為了避免各開(kāi)發(fā)廠商用的C語(yǔ)言語(yǔ)法產(chǎn)生差異，由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局（American National Standard Institution）為C語(yǔ)言訂定了一套完整的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)法，稱為ANSIC，作為C語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)。1980年代至今的有關(guān)程序開(kāi)發(fā)工具，一般都支持符合ANSIC的語(yǔ)法。顯示屏軟件模塊：初始化程序、主程序、多字滾動(dòng)、顯示程序、掃描程序。顯示程序的主要功能是向屏體提供顯示數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生各種控制信號(hào)，使屏幕按設(shè)計(jì)的要求顯示。軟件設(shè)計(jì)中，顯示屏的軟件系統(tǒng)分為兩層；第一層是底層的顯示驅(qū)動(dòng)程序，第二層是上層的系統(tǒng)應(yīng)用程序。顯示驅(qū)動(dòng)程序負(fù)

51、責(zé)向屏體送顯示數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)產(chǎn)生行掃描信號(hào)和其他控制信號(hào)，配合完成LED顯示屏的掃描顯示工作。顯示驅(qū)動(dòng)器程序由定時(shí)器T0中斷程序?qū)崿F(xiàn)。系統(tǒng)應(yīng)用程序完成系統(tǒng)環(huán)境設(shè)置（初始化）、顯示效果處理等工作，由主程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。 顯示驅(qū)動(dòng)程序 顯示驅(qū)動(dòng)程序在進(jìn)入中斷后首先要對(duì)定時(shí)器T0重新賦初值，以保證顯示屏刷新率的穩(wěn)定，1/16掃描顯示屏的刷新率（幀頻）計(jì)算公式如下： 刷頻率（幀頻）=1/16×T0溢=1/16×f/12（65536-t）    其中f位晶振頻率，t為定時(shí)器T0初值（工作在16位定時(shí)器模式）。 然

52、后顯示驅(qū)動(dòng)程序查詢當(dāng)前燃亮的行號(hào)，從顯示緩存區(qū)內(nèi)讀取下一行的顯示數(shù)據(jù)，并通過(guò)串口發(fā)送給移位寄存器。為消除在切換行顯示數(shù)據(jù)的時(shí)候產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象，驅(qū)動(dòng)程序先要關(guān)閉顯示屏，即消隱，等顯示數(shù)據(jù)打入輸出鎖存器并鎖存，然后再輸出新的行號(hào)，重新打開(kāi)顯示。 以西安為例展示效果，并給出對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣字模程序：  /*-  文字:  西  -*/  /*-  Fixedsys10;  此字體下對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣為：寬x高=16x16   -*/  0x00,0x00,0

53、xFF,0xFE,0x04,0x40,0x04,0x40,0x04,0x40,0x3F,0xF8,0x24,0x48,0x24,0x48, 0x24,0x48,0x24,0x48,0x28,0x38,0x30,0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x3F,0xF8,0x20,0x08 /*-  文字:  安  -*/  /*-  Fixedsys10;  此字體下對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣為：寬x高=16x16   -*/  0

54、x02,0x00,0x01,0x00,0x3F,0xFC,0x20,0x04,0x42,0x08,0x02,0x00,0x02,0x00,0xFF,0xFE, 0x04,0x20,0x08,0x20,0x18,0x40,0x06,0x40,0x01,0x80,0x02,0x60,0x0C,0x10,0x70,0x08 其中注釋部分可以省去，0x所代表的是點(diǎn)陣字模數(shù)據(jù)為16進(jìn)制，所以也可省去，單片機(jī)默認(rèn)接收16進(jìn)制數(shù)據(jù)即可，所以單片機(jī)所接收的數(shù)據(jù)形式如下：  00 00 FF FE 04 40 04

55、0;40 04 40 3F F8 24 48 24 48 24 48 24 48 28 38 30 08 20 08 20 08 3F F8 20 08 02 00 01 00 3F FC 20 04 42 08 02 00 02

56、 00 FF FE 04 20 08 20 18 40 06 40 01 80 02 60 0C 10 70 08  16×16點(diǎn)陣一屏所顯示的數(shù)據(jù)為32字節(jié)，所以兩個(gè)漢字所包含的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)為64字節(jié)。 4.2.2 串口數(shù)據(jù)發(fā)送  由于本設(shè)計(jì)中采用了WSN-1101無(wú)線透?jìng)髂K，所以可以在模塊內(nèi)部自動(dòng)完成通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)收發(fā)控制，不需要額外再編寫(xiě)控制程序及傳輸協(xié)議。但是對(duì)于所發(fā)送的數(shù)據(jù)，其顯示動(dòng)畫(huà)方式等還需要有一個(gè)控制指令。本設(shè)計(jì)在所發(fā)送的點(diǎn)陣字模數(shù)據(jù)前加一字節(jié)作為控制指令字節(jié)。  現(xiàn)規(guī)定01為靜態(tài)顯示，02為從左到右滾動(dòng)顯示，03為從右到左滾動(dòng)顯示，04為從上到下滾動(dòng)顯示，05為從下到上滾動(dòng)顯示。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，上位機(jī)只需擁有向單片機(jī)發(fā)送顯示數(shù)據(jù)及簡(jiǎn)單的控制指令的功能即可。這些功能使用現(xiàn)有軟件即可達(dá)成。顯示數(shù)據(jù)的提取可以由字模提取軟件完成，而串口發(fā)送數(shù)據(jù)的功能則可由串口調(diào)試助手完成。第四章 調(diào)試運(yùn)行結(jié)果  系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試及結(jié)果  經(jīng)過(guò)硬件