南郵MSP單片機(jī)自動(dòng)滾動(dòng)廣告牌設(shè)計(jì)

1、通信與信息工程學(xué)院20 /20 學(xué)年 第 學(xué)期課程設(shè)計(jì)報(bào)告模 塊 名 稱(chēng) MSP430單片機(jī)應(yīng)用 專(zhuān) 業(yè) 學(xué) 生 班 級(jí) 學(xué) 生 學(xué) 號(hào) 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 設(shè)計(jì)題目自動(dòng)滾動(dòng)廣告牌的設(shè)計(jì)任務(wù)要求事先存儲(chǔ)多串字符串（5組）用LCD顯示器定時(shí)滾動(dòng)顯示；每串應(yīng)在停留3秒，再滾動(dòng)輸出下一串。按鍵控制播放效果（播放、暫停、停止、下一個(gè)、上一個(gè)、滾動(dòng)加速、滾動(dòng)減速）。增加字符串運(yùn)動(dòng)方式： 左移輸出 右移輸出 由上向下 由下向上 閃動(dòng) 左右同時(shí)移入 淡入（由暗變亮） 淡出（由亮變暗） 其它發(fā)揮部分：自動(dòng)編成實(shí)現(xiàn)順序、循環(huán)、隨機(jī)播放功能，調(diào)換內(nèi)容順序等。設(shè)備及軟件硬件：微機(jī)一臺(tái)（Windows 8

2、） MSP430單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板 串口線(xiàn)一根軟件： 單片機(jī)程序編譯軟件：CCS目 錄一 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 -11.1目的與任務(wù)-11.2 報(bào)告要求-11.3 任務(wù)要求-1二 相關(guān)原理簡(jiǎn)介-12.1 CCS6.0軟件介紹-12.2 MSP430F6638硬件介紹-22.3 應(yīng)用模塊介紹-2 2.3.1 TFT LCD液晶顯示模塊-22.3.2 矩陣鍵盤(pán)模塊-2三 設(shè)計(jì)方案與實(shí)現(xiàn)-33.1 設(shè)計(jì)分析與方案-33.2 具體功能實(shí)現(xiàn)-63.3 拓展顯示-10四 調(diào)試過(guò)程及結(jié)果分析-104.1問(wèn)題一：燒入代碼后顯示屏不-114.2問(wèn)題二：軟件編程問(wèn)題-11五 體會(huì)與建議-12參考文獻(xiàn) -13MSP430單片機(jī)

3、應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1.1目的與任務(wù)目的：了解MSP430單片機(jī)的的特點(diǎn)，學(xué)會(huì)應(yīng)用相關(guān)的開(kāi)發(fā)軟件，把理論學(xué)習(xí)的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際，解決實(shí)際的工程問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的科研動(dòng)手能力。任務(wù)：通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深對(duì)理論課的理解，掌握理論應(yīng)用于實(shí)際的方法；學(xué)習(xí)撰寫(xiě)規(guī)范的設(shè)計(jì)文檔；提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。1.2 報(bào)告要求(1)驗(yàn)收后提交設(shè)計(jì)報(bào)告，電子檔及紙質(zhì)設(shè)計(jì)報(bào)告各一份。(2)課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容包括：班級(jí)、學(xué)號(hào)、姓名、實(shí)驗(yàn)時(shí)間；所選課題名稱(chēng)；對(duì) 選課題的理解：課題內(nèi)容、目的、任務(wù)；設(shè)計(jì)描述：設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)要點(diǎn)及 關(guān)鍵代碼；調(diào)試過(guò)程：遇到的問(wèn)題及解決辦法、課題結(jié)果分析、難點(diǎn)和特色； 體會(huì)和建議；參考文獻(xiàn)。1.3 任務(wù)要

4、求（1） 基本要求： a.事先存儲(chǔ)多串字符串（5組） b.用LCD顯示器定時(shí)滾動(dòng)顯示；每串應(yīng)在停留3秒，再滾動(dòng)輸出下一串。 c.按鍵控制播放效果（播放、暫停、停止、下一個(gè)、上一個(gè)、滾動(dòng)加速、 滾動(dòng)減速）。 d.增加字符串運(yùn)動(dòng)方式：左移輸出、右移輸出、由上向下、由下向上、閃 動(dòng)、 左右同時(shí)移入、淡入淡出等（2）發(fā)揮部分： 自動(dòng)編成實(shí)現(xiàn)順序、循環(huán)、隨機(jī)播放功能，調(diào)換內(nèi)容順序等。二、相關(guān)原理簡(jiǎn)介2.1 CCS6.0軟件介紹CCS是一種針對(duì)TMS320系列DSP的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境,在Windows操作系統(tǒng)下，采用圖形接口界面，提供有環(huán)境配置、源文件編輯、程序調(diào)試、跟蹤和分析等工具。CCS有兩種工作模式，即

5、軟件仿真器模式：可以脫離DSP芯片，在PC機(jī)上模擬DSP的指令集和工作機(jī)制，主要用于前期算法實(shí)現(xiàn)和調(diào)試。硬件在線(xiàn)編程模式：可以實(shí)時(shí)運(yùn)行在DSP芯片上,與硬件開(kāi)發(fā)板相結(jié)合在線(xiàn)編程和調(diào)試應(yīng)用程序。CCS的功能十分強(qiáng)大，它集成了代碼的編輯、編譯、鏈接和調(diào)試等諸多功能，而且支持C/C+和匯編的混合編程。本課題中，CCS6.0被用來(lái)設(shè)計(jì)供MSP430F6638使用的滿(mǎn)足題設(shè)要求的相關(guān)程序。2.2 MSP430F6638硬件介紹MSP430F663x 是微控制器系列產(chǎn)品，配置有一個(gè)高性能12位模數(shù) （A/D ）轉(zhuǎn)換器，比較器，2個(gè)通用串行通信接口 （USCI），USB 2.0，硬件乘法器，DMA，4個(gè)16

6、位定時(shí)器，具有報(bào)警功能的實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊，LCD驅(qū)動(dòng)器和多達(dá)74 I/O引腳。 這款設(shè)備的典型應(yīng)用包括模擬和數(shù)字傳感器系統(tǒng)，數(shù)字電機(jī)控制，遙控，恒溫器，數(shù)字時(shí)鐘，手持儀表等。在了解MSP430F6638的功能設(shè)備之后，我們才能清晰思路，巧妙運(yùn)用老師提供的demo完成我們最終的設(shè)計(jì)課題。2.3 應(yīng)用模塊介紹我們小組的自動(dòng)滾動(dòng)廣告牌的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，主要運(yùn)用的是TFT LCD液晶顯示模塊以及矩陣鍵盤(pán)。2.3.1 TFT LCD液晶顯示模塊本次編寫(xiě)的程序所用的主要模塊為L(zhǎng)CD模塊。硬件電路設(shè)計(jì)如下所示。其中 U21 （TPS75105DSKR）是 LCD 屏背光控制芯片，由 LCD_BL_EN 引腳控制使能端

7、。圖1 MSP430F6638LCD硬件設(shè)計(jì)電路2.3.2 矩陣鍵盤(pán)模塊在我們?cè)O(shè)計(jì)的內(nèi)容中，可以完全利用矩陣鍵盤(pán)的16個(gè)按鍵來(lái)控制廣告的呈現(xiàn)方式。矩陣鍵盤(pán)隸屬于TM1638電路，TM1638是帶鍵盤(pán)掃描接口的LED（發(fā)光二極管顯示器）驅(qū)動(dòng)控制專(zhuān)用電路，內(nèi)部集成有MCU 數(shù)字接口、數(shù)據(jù)鎖存器、LED 高壓驅(qū)動(dòng)、鍵盤(pán)掃描等電路。其對(duì)于矩陣鍵盤(pán)的讀取如圖2所示。圖2 TM1638鍵盤(pán)讀取電路其中A-F分別對(duì)應(yīng)KS1-KS6。一旦有按鍵按下，TM1638中相關(guān)的寄存器的值就會(huì)改變（按鍵按下時(shí)相應(yīng)字節(jié)由0變1）。三、設(shè)計(jì)方案與實(shí)現(xiàn)3.1 設(shè)計(jì)分析與方案根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，為了實(shí)現(xiàn)按鍵控制播放顯示，我們將TFT

8、 LCD顯示屏的不同播放效果與不同的按鍵結(jié)合起來(lái)。這就要求播放效果與按鍵之間是一一對(duì)應(yīng)的。基于此，為了更好地設(shè)計(jì)出更優(yōu)的播放效果，我們先對(duì)于實(shí)驗(yàn)中要求實(shí)現(xiàn)的TFT LCD顯示屏的功能進(jìn)行了分析。3.1.1 分析所需實(shí)現(xiàn)功能通過(guò)仔細(xì)閱讀題目的相關(guān)要求，我們基于實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)象之間的不同對(duì)實(shí)現(xiàn)功能主要分成了三個(gè)部分：1. 基本運(yùn)行功能：即完成程序的基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)功能，包括：播放，暫停，退出 的功能。2. 播放順序功能：對(duì)于字符串的播放，我們采用可以從不同方向進(jìn)行的播放效果展示。包括：右移輸出播放，左移輸出播放，從上向下播放，從 下向上播放，左右同時(shí)移入。3. 播放效果功能： 在上述兩種功能的基礎(chǔ)上，我們還從改

9、變播放的速度， 播放的內(nèi)容，播放的色彩等方面進(jìn)行了效果的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)。其中包括：加 速播放，減速播放，播放上一個(gè)字符串，播放下一個(gè)字符串，閃動(dòng)等效 果。 其功能模塊分類(lèi)圖如圖3所示。圖3 功能模塊分類(lèi)圖我們對(duì)于功能之間的關(guān)系進(jìn)行了進(jìn)一步的分析。我們可以發(fā)現(xiàn)，雖然每個(gè)模塊之間的實(shí)現(xiàn)功能大體都是相對(duì)獨(dú)立的，但是不同模塊之間的功能卻是交互影響的。在此，我們先對(duì)功能之間的交互影響現(xiàn)象進(jìn)行進(jìn)一步的闡明。舉個(gè)例子：在實(shí)驗(yàn)中，我們?cè)O(shè)置了初始的播放效果為右移輸出播放，在這里我們按鍵“下一個(gè)字符串播放”，則顯示右移播放該字符串。但如果在此之前我們點(diǎn)擊了“從上向下播放”按鍵，則在顯示下一字符串時(shí)，該字符串播放順序遵從

10、從上向下播放。由此，我們可以看出，各個(gè)功能模塊基本自身相互獨(dú)立（播放效果模塊除外），模塊之間表現(xiàn)為明顯的交互影響。3.1.2 建立設(shè)計(jì)方案通過(guò)對(duì)于實(shí)現(xiàn)功能的分析，我們可以初步建立相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案。我們先確定了實(shí)現(xiàn)流程圖，具體流程如圖4所示。圖4 程序流程圖之后，根據(jù)流程圖和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求，我們對(duì)于不同按鍵進(jìn)行功能劃分，具體安排如圖5所示。圖5 按鍵功能安排3.2 具體功能實(shí)現(xiàn)在打開(kāi)單片機(jī)時(shí)，我們先制作了開(kāi)機(jī)顯示頁(yè)面，顯示了我們的實(shí)驗(yàn)題目，學(xué)號(hào)和功能。LCD顯示屏上的顯示如圖6。圖6 LCD屏幕顯示初始界面根據(jù)功能模塊的劃分，我們對(duì)于具體的實(shí)現(xiàn)分部分進(jìn)行介紹。3.2.1 基本運(yùn)行功能這一部分主要包括

11、播放，暫停和停止三個(gè)功能。由于暫停與停止兩者的實(shí)現(xiàn)原理基本相同，我將選擇性的對(duì)播放和停止功能進(jìn)行具體描述。1.播放功能我們通過(guò)調(diào)用void ShowString( )和void LCD_TFT_Clear( )函數(shù)并結(jié)合循環(huán)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。部分代碼如下所示：for(i=0;i12-k*2;i+)LCD_TFT_SetWindow(0,0, 135,360);LCD_TFT_Clear(WHITE);LCD_TFT_ShowString(120,(30+k*10)*i,tj,FONT1608,BLACK,WHITE);實(shí)驗(yàn)中，我們對(duì)于播放模塊結(jié)合了switch函數(shù)進(jìn)行了具體選擇劃分，從而在之后的功能實(shí)

12、現(xiàn)中多次調(diào)用自定義的bofang(k,v,h) 函數(shù)，實(shí)現(xiàn)模塊之間的交互影響。具體內(nèi)容會(huì)在之后的功能實(shí)現(xiàn)中闡述清楚，在此，我們暫不進(jìn)行細(xì)致的介紹了。2.停止功能在實(shí)驗(yàn)中，我們將鍵“0”定義為停止鍵。 我們結(jié)合了Read_key()的函數(shù)功能，在播放進(jìn)行中，定時(shí)檢查有無(wú)按鍵反應(yīng)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)讀鍵時(shí)顯示為0，則跳出循環(huán)，顯示結(jié)束。在這里，我們的停止鍵僅為當(dāng)前內(nèi)容停止，可選擇按任意鍵繼續(xù)其他顯示。部分代碼如下：if(key=0)LCD_TFT_Clear(WHITE);LCD_TFT_SetWindow(0,0, 240,360);LCD_TFT_ShowString(80,20,* ,FONT160

13、8,RED,WHITE);LCD_TFT_ShowString(120,100,END PLAY,FONT1608,RED,WHITE);LCD_TFT_ShowString(160,20,* ,FONT1608,RED,WHITE);LCD_TFT_ShowString(220,110,press any key to continue,FONT1608,RED,WHITE);break; LCD顯示屏上的顯示效果如圖7。圖7 停止功能界面3.2.2 播放順序功能 在實(shí)驗(yàn)中，我們有五種播放順序：右移輸出播放，左移輸出播放，從上向下播放，從下向上播放，左右同時(shí)移入。其基本實(shí)現(xiàn)的原理大體都是相同

14、的。在此我將以由下向上播放為例，介紹這部分模塊的播放實(shí)現(xiàn)。我們?cè)谥骱瘮?shù)中定義了一個(gè)全局變量，并對(duì)于不同的播放順序，給該變量賦予不同的值，帶入到bofang( )函數(shù)中。如由下向上播放時(shí)，該變量賦值為3。之后，我們采用for循環(huán)，對(duì)于固定字符串列，改變字符串首部行指針，從而實(shí)現(xiàn)由下向上播放。該部分代碼如下：for(i=0;i14-k*2;i+)LCD_TFT_SetWindow(0,100, 240,360);LCD_TFT_Clear(WHITE); LCD_TFT_ShowString(220-(22+k*11)*i,100,tj,FONT1608,BLACK,WHITE);LCD顯示屏上的

15、顯示效果如圖8-10所示。 圖8-10 由下向上顯示組圖3.2.3 播放效果功能這一模塊中，功能實(shí)現(xiàn)最為簡(jiǎn)單也最為復(fù)雜。因?yàn)樵撃K下，雖然每個(gè)功能都為單一的顯示操作，但是各個(gè)功能的顯示原理都完全不相同且各個(gè)功能之間存在交互影響。如：字符串選擇和速度改變都是相互影響的。在這里，我將以“下一個(gè)字符串”和“減速”為代表介紹該模塊。1.下一個(gè)字符串：這部分的操作十分簡(jiǎn)單，只要在函數(shù)中選擇字符串組的字符串首坐標(biāo)，就可以確定當(dāng)前字符串。然后進(jìn)行對(duì)于tj中的j進(jìn)行+j。就可以實(shí)現(xiàn)上一個(gè)字符串的顯示。這一部分關(guān)鍵代碼如下圖所示：void next(u16 geshu,u16 vcount,u16 fcount

16、) volatile unsigned int i = 0;u16 wbuf= geshu % 5;LCD_TFT_Clear(WHITE);LCD_TFT_SetWindow(0,0, 240,360);for(i=0;i2;i+)LCD_TFT_ShowString(80,20,* ,FONT1608,RED,WHITE);LCD_TFT_ShowString(120,30,SHOW THE NEXT STRING,FONT1608,RED,WHITE);LCD_TFT_ShowString(160,20,* ,FONT1608,RED,WHITE);bofang(wbuf,vcount,

17、fcount);LCD顯示屏上的顯示效果如圖11-13所示?！旧弦粡垺俊鞠乱粡垺繄D11-13 顯示下一個(gè)字符串組圖2. 減速：這一部分的主要內(nèi)容就是給函數(shù)添加一個(gè)速度參數(shù)v，并進(jìn)行賦值，從而改變播放速度。值得注意的是，由于v的選擇范圍有限，所以當(dāng)v的值不在選擇范圍內(nèi)，要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。這一部分關(guān)鍵代碼如下：for(j=0;j5;j+)for(i=0;i10-k*2;i+)LCD_TFT_Clear(WHITE);LCD_TFT_ShowString(220,160,press key 0 to stop,FONT1608,RED,WHITE); LCD_TFT_DrawRectangle(218

18、,238,235,250,RED); LCD_TFT_ShowString(120,220-(24+k*10)*i,tj,FONT1608,BLACK,WHITE);由于速度顯示不易于在報(bào)告中表現(xiàn)出，在此就不顯示效果圖了。3.3 拓展顯示在實(shí)驗(yàn)中，我們還增添了拓展功能，循環(huán)播放。這一部分中，我們將預(yù)先存入的字符串進(jìn)行循環(huán)順序播放，在該組播放結(jié)束時(shí)，再次從頭開(kāi)始播放，從而達(dá)到了循環(huán)的效果。這一部分的函數(shù)內(nèi)容與之前的播放函數(shù)內(nèi)容大體相似，只是在循環(huán)外增添了while函數(shù)。main函數(shù)中相關(guān)函數(shù)如下：case 1:Sequence(k,v,h);break;關(guān)鍵代碼如下：case 1:while(1

19、)for(j=0;j5;j+)for(i=0;i10-k*2;i+)LCD_TFT_Clear(WHITE);LCD_TFT_ShowString(220,160,press key 0 to stop,FONT1608,RED,WHITE);LCD_TFT_DrawRectangle(218,238,235,250,RED);LCD_TFT_ShowString(120,(24+k*10)*i,tj,FONT1608,BLACK,WHITE);顯示屏顯示效果如圖14。圖14 退出循環(huán)界面四、調(diào)試過(guò)程及問(wèn)題解決在兩周在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們小組從硬件接觸零基礎(chǔ)到最終基本完成代碼調(diào)試、實(shí)現(xiàn)功能，遇到了

20、很多困難，在請(qǐng)教老師、查詢(xún)資料、同學(xué)討論之后都得以解決。下面按照調(diào)試過(guò)程闡述幾個(gè)突出的問(wèn)題解決過(guò)程：4.1問(wèn)題一：燒入代碼后顯示屏不亮在實(shí)驗(yàn)初期，我們想通過(guò)運(yùn)行小例子TFT LCD顯示開(kāi)機(jī)畫(huà)面來(lái)熟悉軟硬件環(huán)境。在燒入代碼后顯示屏毫無(wú)反應(yīng)。開(kāi)始我們懷疑軟件操作失誤，之后重復(fù)多次試驗(yàn)板子仍然沒(méi)有反應(yīng)。于是我們開(kāi)始進(jìn)行MSP430F6638固件燒寫(xiě)，驗(yàn)證板子的好壞。準(zhǔn)備好燒寫(xiě)文件后，用USB線(xiàn)將實(shí)驗(yàn)板USB2接口與PC連接，并打開(kāi)實(shí)驗(yàn)板電源，運(yùn)行燒寫(xiě)文件，等待出現(xiàn)下圖信息即燒寫(xiě)完成。并且實(shí)驗(yàn)板上出現(xiàn)如圖15所示。圖15 固件燒寫(xiě)后實(shí)驗(yàn)板畫(huà)面立即重啟之后實(shí)驗(yàn)板有顯示，可能固件燒寫(xiě)升級(jí)，或者因?yàn)橄到y(tǒng)以及

21、軟件的不適應(yīng)。4.2問(wèn)題二：軟件編程問(wèn)題CCS6.0的軟件編程雖然是使用C語(yǔ)言，但也存在很多語(yǔ)法上的不同，出現(xiàn)的error也千奇百怪。比如定義在for循環(huán)語(yǔ)句for(j=0;j5;j+)條件中，不能直接定義j,寫(xiě)成for(int j=0;j5;j+)，而是需要在開(kāi)始就完全定義volatile unsigned int j = 0。這一點(diǎn)，使用IAR的同學(xué)并沒(méi)有遇到，我們是在學(xué)習(xí)demo的過(guò)程中學(xué)到了一些與C語(yǔ)言不同的定義方法。比如事先定義好typedef uint32_t u32; /unsigned longtypedef uint16_t u16; /unsigned inttypedef

22、 uint8_t u8; /unsigned char 接下來(lái)就直接用u32、u16、u8代表unsigned long、unsigned int、unsigned char。功能實(shí)現(xiàn)的的一大難點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)暫停再繼續(xù)。鍵盤(pán)鍵入8時(shí)，滾動(dòng)的廣告牌要在任意位置停止，鍵入9后再繼續(xù)。一開(kāi)始我們想單獨(dú)寫(xiě)一個(gè)暫停的子程序調(diào)用，后來(lái)發(fā)現(xiàn)可以直接在執(zhí)行播放的函數(shù)中加入key=Read_key()函數(shù)。當(dāng)鍵盤(pán)鍵入8后，程序進(jìn)入循環(huán)不斷key=Read_key()，鍵入9鍵就跳出死循環(huán)繼續(xù)執(zhí)行，鍵入其他按鍵或不按鍵都將繼續(xù)死循環(huán)，那么屏幕顯示的就是當(dāng)前暫停畫(huà)面。key=Read_key(); if(key=8) while(1) LCD_TFT_SetWindow(0,0, 240,360); LCD_TFT_ShowString(220,110,press key 9 to continue,FONT1608,RED,WHITE); key=Read_key(); if(key=9) LCD_TFT_ShowString(220,110,press key 9 to continue,FONT1608,WHITE,WHITE); break;五、體會(huì)與建議我們小組選擇的是自動(dòng)滾動(dòng)廣告牌的設(shè)計(jì)，我們認(rèn)為用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)廣告坐標(biāo)的變換，達(dá)到廣告滾動(dòng)方向不同的效果，還是不難的，因?yàn)椴煌男ЧO(shè)計(jì)思路都差