工程實(shí)訓(xùn)報(bào)告手搖式動(dòng)態(tài)顯示屏

1、工程實(shí)訓(xùn)報(bào)告手搖式動(dòng)態(tài)顯示屏目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc216788697 第一章 引 言 PAGEREF _Toc216788697 h 2 HYPERLINK l _Toc216788698 1.1 LED點(diǎn)陣顯示屏概述 PAGEREF _Toc216788698 h 2 HYPERLINK l _Toc216788699 1.2 LED顯示屏控制技術(shù)狀況 PAGEREF _Toc216788699 h 3 HYPERLINK l _Toc216788700 1.2.1 串行傳輸與并行傳輸技術(shù) PAGEREF _Toc216788700 h 3

2、HYPERLINK l _Toc216788701 1.2.2 動(dòng)態(tài)掃描與靜態(tài)鎖存技術(shù) PAGEREF _Toc216788701 h 3 HYPERLINK l _Toc216788702 1.2.3 自動(dòng)檢測(cè)及遠(yuǎn)程控制技術(shù) PAGEREF _Toc216788702 h 3 HYPERLINK l _Toc216788703 1.3 預(yù)達(dá)設(shè)計(jì)目的 PAGEREF _Toc216788703 h 4 HYPERLINK l _Toc216788704 第二章 總體方案論證與設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc216788704 h 5 HYPERLINK l _Toc216788705 2.1 L

3、ED驅(qū)動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc216788705 h 5 HYPERLINK l _Toc216788706 2.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc216788706 h 6 HYPERLINK l _Toc216788707 2.3 總體硬件組成框圖 PAGEREF _Toc216788707 h 6 HYPERLINK l _Toc216788708 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc216788708 h 7 HYPERLINK l _Toc216788709 3.1芯片的介紹STC89C58RD+單片機(jī) PAGEREF _Toc216788709

4、 h 7 HYPERLINK l _Toc216788710 3.2 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc216788710 h 8 HYPERLINK l _Toc216788711 3.2.1 上電自動(dòng)復(fù)位 PAGEREF _Toc216788711 h 9 HYPERLINK l _Toc216788712 3.2.2 手動(dòng)按鍵復(fù)位 PAGEREF _Toc216788712 h 9 HYPERLINK l _Toc216788713 3.3 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc216788713 h 10 HYPERLINK l _Toc216788714 3.4 下載器電路的

5、設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc216788714 h 11 HYPERLINK l _Toc216788715 3.4.1 MAX232的特點(diǎn)如下： PAGEREF _Toc216788715 h 11 HYPERLINK l _Toc216788716 3.4.2 MAX232各管腳的工作條件如表3.2 PAGEREF _Toc216788716 h 11 HYPERLINK l _Toc216788717 3.4.3 MAX232引腳排列 PAGEREF _Toc216788717 h 12 HYPERLINK l _Toc216788718 基于MAX232電路編程器電路圖 PAGERE

6、F _Toc216788718 h 12 HYPERLINK l _Toc216788719 第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc216788719 h 14 HYPERLINK l _Toc216788720 4.1 主程序 PAGEREF _Toc216788720 h 14 HYPERLINK l _Toc216788721 4.2顯示子程序 PAGEREF _Toc216788721 h 15 HYPERLINK l _Toc216788722 4.3 漢字點(diǎn)陣碼的生成 PAGEREF _Toc216788722 h 15 HYPERLINK l _Toc216788723

7、 4.3.1 漢字取模 PAGEREF _Toc216788723 h 16 HYPERLINK l _Toc216788724 4.3.2 圖形取模 PAGEREF _Toc216788724 h 17 HYPERLINK l _Toc216788725 4.4 Keil 軟件的介紹 PAGEREF _Toc216788725 h 17 HYPERLINK l _Toc216788726 第五章 系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試結(jié)果分析 PAGEREF _Toc216788726 h 19 HYPERLINK l _Toc216788727 5.1 系統(tǒng)的調(diào)試 PAGEREF _Toc216788727 h

8、19 HYPERLINK l _Toc216788728 5.2 測(cè)試結(jié)果分析 PAGEREF _Toc216788728 h 19 HYPERLINK l _Toc216788730 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc216788730 h 22 HYPERLINK l _Toc216788731 附錄 1 PAGEREF _Toc216788731 h 23 HYPERLINK l _Toc216788732 1.實(shí)物圖 PAGEREF _Toc216788732 h 23 HYPERLINK l _Toc216788733 2.原理圖 PAGEREF _Toc216788733 h 24

9、 HYPERLINK l _Toc216788734 3PCB板 PAGEREF _Toc216788734 h 25 HYPERLINK l _Toc216788735 附錄 2 源程序 PAGEREF _Toc216788735 h 26第一章 引 言LED顯示屏的像素點(diǎn)采用LED發(fā)光二極管，將許多發(fā)光二極管以點(diǎn)陣方式排列起來(lái)，構(gòu)成LED陣列，進(jìn)而構(gòu)成LED平面式顯示屏幕。它具有發(fā)光效率高、使用壽命長(zhǎng)、組態(tài)靈活、色彩豐富以及對(duì)室內(nèi)外環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。并廣泛的應(yīng)用于公交汽車(chē)，碼頭，商店，學(xué)校和銀行等公共場(chǎng)合的信息發(fā)布和廣告宣傳。LED顯示屏經(jīng)歷了從單色，雙色圖文顯示屏到現(xiàn)在的全彩色視頻顯

10、示屏的發(fā)展過(guò)程，自二十世紀(jì)八十年代開(kāi)始，LED顯示屏作為一項(xiàng)高科技產(chǎn)品引起了人們的高度重視。采用計(jì)算機(jī)控制，將光、電融為一體的大屏幕智能LED顯示屏的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)遍布交通、電信、教育、證券、廣告宣傳等各方面。1.1 LED點(diǎn)陣顯示屏概述LED點(diǎn)陣顯示屏的構(gòu)成型式有多種，其中典型的有兩種。一種把所需展示的廣告信息燒寫(xiě)固化到EPROM芯片內(nèi)，能進(jìn)行固定內(nèi)容的多幅漢字顯示，稱為單顯示型，其顯示的內(nèi)容相對(duì)較少，顯示花樣較單一且更換顯示內(nèi)容非常困難，這樣就使該類(lèi)型的顯示屏使用范圍受到了限制；另一種在機(jī)內(nèi)設(shè)置了字庫(kù)、程序庫(kù)，具有程序編制能力，能進(jìn)行內(nèi)容可變的多幅漢字顯示，稱可編程序型LED顯示屏，雖然增加

11、了顯示屏系統(tǒng)的編程能力，顯示內(nèi)容和顯示花樣都有所增加，但也存在著更換顯示內(nèi)容不便的缺點(diǎn)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，如今的廣告牌都存在著顯示內(nèi)容豐富、信息量大、信息更換速度快等特點(diǎn)。因此傳統(tǒng)的LED顯示屏控制系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越不能滿足現(xiàn)代廣告宣傳業(yè)的需要。而利用PC機(jī)通信技術(shù)控制LED顯示屏，則具有顯示內(nèi)容豐富，信息更換靈活等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)代社會(huì)已進(jìn)入信息時(shí)代，信息傳播占有越來(lái)越重要的地位，同時(shí)人們對(duì)視覺(jué)媒體的要求也愈來(lái)愈高，要求傳播媒體反映迅速、現(xiàn)實(shí)（實(shí)時(shí)性）、醒目（色彩豐富、栩栩如生），畫(huà)面超大型化，具有震撼力，近幾年，隨著微電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，半導(dǎo)體制作工藝日趨成熟，導(dǎo)致LED

12、顯示點(diǎn)尺寸越來(lái)越小，解析度越來(lái)越高，并可將顯示光的三基色（紅、綠、藍(lán)）集成化為一體，達(dá)到全彩色效果，使得LED顯示屏的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大1.2 LED顯示屏控制技術(shù)狀況顯示屏的控制系統(tǒng)包括輸入接口電路、信號(hào)控制、轉(zhuǎn)換和數(shù)字化處理電路及輸出接口電路等，涉及的具體技術(shù)很多，其關(guān)鍵技術(shù)包括串行傳輸與并行傳輸技術(shù)、動(dòng)態(tài)掃描與靜態(tài)鎖存技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)及遠(yuǎn)程控制技術(shù)等。 串行傳輸與并行傳輸技術(shù)LED顯示屏的數(shù)據(jù)傳輸方式主要有串行和并行兩種。日前普遍采用串行控制技術(shù)，顯示屏每個(gè)單元內(nèi)部的不同驅(qū)動(dòng)電路和各級(jí)聯(lián)單元之間，每個(gè)時(shí)鐘僅傳送一位數(shù)據(jù)。采用這種方式的驅(qū)動(dòng)IC種類(lèi)較多，不同顯示單元之間的聯(lián)線較少，可減少顯示單

13、元的數(shù)據(jù)傳輸驅(qū)動(dòng)元件，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和性價(jià)比，具體工程實(shí)現(xiàn)也較為容易。 動(dòng)態(tài)掃描與靜態(tài)鎖存技術(shù)LED顯示屏控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)顯示信息的刷新技術(shù)有動(dòng)態(tài)掃描和靜態(tài)鎖存兩種方式。一般室內(nèi)顯示屏多采用動(dòng)態(tài)掃描技術(shù)，即一行發(fā)光二極管共用一行驅(qū)動(dòng)寄存器，根據(jù)共用一行驅(qū)動(dòng)寄存器的發(fā)光二極管像素?cái)?shù)目，分為1/4,1/16掃描等。室外顯示屏基本上采用靜態(tài)鎖存技術(shù)，即每一個(gè)發(fā)光一極管都對(duì)應(yīng)有一個(gè)驅(qū)動(dòng)寄存器，無(wú)需時(shí)分工作，從而保證了每一個(gè)發(fā)光一極管的亮度占空比為100%。動(dòng)態(tài)掃描法可以大大減少控制器的I/O口，因此應(yīng)用較廣。 自動(dòng)檢測(cè)及遠(yuǎn)程控制技術(shù)LED顯示屏的構(gòu)成復(fù)雜，特別是室外顯示屏，供電、環(huán)境亮度、環(huán)境溫

14、度條件等都直接影響顯示屏的正常運(yùn)行。在LED顯示屏的控制系統(tǒng)中，因根據(jù)需要對(duì)溫度、亮度、電源等進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)控制，也可根據(jù)需要，遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示屏的亮度、色度調(diào)節(jié)、圖像水平和垂直位置的調(diào)節(jié)以及工作方式的轉(zhuǎn)換等。1.3 預(yù)達(dá)設(shè)計(jì)目的2008年北京奧運(yùn)會(huì)開(kāi)幕式上運(yùn)用大量LED在一定程度上詮釋了“科技奧運(yùn)”的概念，它不僅反映出LED與現(xiàn)代生活的密切關(guān)系，也揭示了LED在高端科技領(lǐng)域的重要地位。為了結(jié)合實(shí)際更好的了解LED相關(guān)知識(shí)，掌握LED顯示技術(shù)，我們以?shī)W運(yùn)會(huì)中頗具匠心的LED熒光棒為原形，采用了16個(gè)LED，設(shè)計(jì)成一款以STC89C58RD+單片機(jī)為核心， 涉及了靜態(tài)鎖存技術(shù)和MAX232芯片應(yīng)用并

15、且擁有PC機(jī)通信功能的LED手搖式動(dòng)態(tài)顯示屏。第二章 總體方案論證與設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用單片機(jī)STC89C58RD+為L(zhǎng)ED顯示屏的控制核心，其中主要涉及到實(shí)現(xiàn)LED驅(qū)動(dòng)及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的方案選擇，以下內(nèi)容將對(duì)各方案逐一進(jìn)行論證比較，給出合理的設(shè)計(jì)方法。2.1 LED驅(qū)動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)從理論上講不論顯示圖形還是文字，只要控制這些組成圖形或文字的各個(gè)點(diǎn)所在的位置相對(duì)應(yīng)的LED器件發(fā)光，就可得到我們想要的顯示結(jié)果。但在實(shí)際應(yīng)用中考慮到各種方案的特點(diǎn)及其局限性，我們需根據(jù)情況來(lái)選擇。方案一：可同時(shí)控制各個(gè)發(fā)光點(diǎn)亮滅的方法稱為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示方式，它將每一個(gè)LED發(fā)光管的一端接至單片機(jī)的一個(gè)I/O口，另一端通過(guò)電阻接

16、電源。這種方法可以直接驅(qū)動(dòng)LED，原理簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，LED的亮度也可以通過(guò)限流電阻調(diào)節(jié)，非常方便，但此種方法浪費(fèi)單片機(jī)的I/O口，只適合于較小的系統(tǒng)。若LED點(diǎn)陣較大，所含發(fā)光二級(jí)管數(shù)量較多（僅1616點(diǎn)陣共有256個(gè)發(fā)光二極管），若我們用鎖存器來(lái)擴(kuò)展端口即采用靜態(tài)鎖存方式（按8位鎖存器來(lái)計(jì)算需256/8=32個(gè)鎖存器），這個(gè)數(shù)字很大，在實(shí)際應(yīng)用中顯示屏較1616點(diǎn)陣要大的多，這樣在鎖存器上花的成本將會(huì)很高。方案二：采用動(dòng)態(tài)掃描方式即逐行輪流點(diǎn)亮（反復(fù)輪回過(guò)程中，輪回速度足夠快控制在每秒24次以上，由于人眼視覺(jué)暫留現(xiàn)象，形成看起來(lái)穩(wěn)定的圖形），這樣掃描驅(qū)動(dòng)電路可實(shí)現(xiàn)多行的同名列共用一套驅(qū)動(dòng)

17、器。通過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)并聯(lián)在一起的LED發(fā)光管的一端(共陰或共2端)，LED發(fā)光管的另一腳接通用I/O口，控制其亮滅。此掃描方式進(jìn)行顯示時(shí)，每行有一個(gè)行驅(qū)動(dòng)器，各行同名列共用一個(gè)列驅(qū)動(dòng)器，顯示數(shù)據(jù)通常存儲(chǔ)在單片機(jī)的存儲(chǔ)器中，按8位一個(gè)字節(jié)的形式順序排放。該方法能驅(qū)動(dòng)較多的LED，控制方式較靈活，而且節(jié)省單片機(jī)的資源。由于此次我們?cè)O(shè)計(jì)完成的手搖式動(dòng)態(tài)顯示屏只需16個(gè)發(fā)光二級(jí)管，屬于較小的系統(tǒng)，單片機(jī)I/O口足夠用，考慮到第一種方案原理簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，而第二種方案涉及到行、列驅(qū)動(dòng)器，數(shù)據(jù)傳輸中串、并聯(lián)方式選擇及重疊處理方法等內(nèi)容的復(fù)雜性，所以我們選擇靜態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示方式。2.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的實(shí)現(xiàn)在獨(dú)立的

18、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì)中：方案一：采用靜態(tài)RAM存儲(chǔ)顯示屏的顯示內(nèi)容，靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器具有存儲(chǔ)容量大，傳輸速度快等優(yōu)點(diǎn)。但其存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)掉電后會(huì)消失，因此不適合用于存儲(chǔ)長(zhǎng)時(shí)間不變的數(shù)據(jù)。方案二：采用ROM芯片存儲(chǔ)LED顯示屏要顯示的信息，采用ROM芯片可以長(zhǎng)時(shí)間的存儲(chǔ)信息，而且掉電數(shù)據(jù)不丟失，此種方式適合于存儲(chǔ)不變的數(shù)據(jù)。方案三：采用串行EEPROM（如24C256等）存儲(chǔ)LED顯示屏要顯示的信息。串行EEPROM技術(shù)是一種非易失性存儲(chǔ)技術(shù)，它幾乎具有所有類(lèi)型存儲(chǔ)器的優(yōu)點(diǎn)：不揮發(fā)性、可更新性、高密度、低功耗和高性價(jià)比，非常適合應(yīng)用于各類(lèi)工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)。它克服了常用的2816、2817、2864等并行EEP

19、ROM器件價(jià)格高、體積大、可靠性低（這些器件如不采取措施，在上電、下電時(shí)常會(huì)丟失數(shù)據(jù)）等不足，在速度要求不是很高的情況下，該器件是最理想的選擇。在本次設(shè)計(jì)中由于我們以STC89C58RD+為核心，而它是STC（宏晶）公司開(kāi)發(fā)的非常實(shí)用的一款芯片，因?yàn)樗粌H和MCU-51系列單片機(jī)指令、管腳完全兼容，而且它支持ISP（在系統(tǒng)可編程），無(wú)需高價(jià)的編程器，可輕松通過(guò)串口實(shí)現(xiàn)程序下載和遠(yuǎn)程升級(jí)，加上其片內(nèi)的32k程序存儲(chǔ)器是Flash工藝的，這種工藝的存儲(chǔ)器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫(xiě)。此外，它有1280字節(jié)的RAM,8K以上的 E2PROM,內(nèi)置看門(mén)狗。在ISP下載編程時(shí)就可以任意設(shè)置6時(shí)鐘/機(jī)

20、器周期或12時(shí)鐘/機(jī)器周期，STC單片機(jī)ISP引導(dǎo)碼出廠時(shí)已有，不需要用戶燒錄，該單片機(jī)對(duì)開(kāi)發(fā)設(shè)備要求很低，開(kāi)發(fā)時(shí)間也大大縮短。所以我們直接使用了該芯片數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。2.3 總體硬件組成框圖圖2-1 總體硬件組成框圖第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用STC89C58RD+單片機(jī)為核心，制作一款可通過(guò)開(kāi)關(guān)選擇顯示方式顯示16X128點(diǎn)（最多顯示漢字為8個(gè)）陣圖形功能的LED動(dòng)態(tài)顯示屏。漢字或圖形的顯示程序可通過(guò)PC機(jī)的串口進(jìn)行下載，可存儲(chǔ)多組漢字或圖形，通過(guò)開(kāi)關(guān)進(jìn)行選擇。手動(dòng)搖擺顯示屏可顯示“黑龍江”三個(gè)字并可重復(fù)顯示。3.1芯片的介紹STC89C58RD+單片機(jī)STC89C58RD +是一種低功耗

21、高性能的8位單片機(jī)，STC89C58RD+系列是全球第一片掉電模式時(shí)典型功耗小于0.1uA 的8051單片機(jī)。片內(nèi)帶有一個(gè)32k字節(jié)的F1ash可編擦除只讀存儲(chǔ)器(PEROM)，它采用了CMOS工藝和STC(宏晶)公司的高密度非易失性存儲(chǔ)器(NURAM)技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)和MCU-51系列單片機(jī)兼容。片內(nèi)的Flash存儲(chǔ)器允許在系統(tǒng)內(nèi)可改編程序或用常規(guī)的非易失性的存儲(chǔ)器編程器來(lái)編程。同時(shí)它具有三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密的性能。在眾多的51系列單片機(jī)中，要算STC(宏晶)公司的STC89C58RD+最實(shí)用，因?yàn)樗粌H和MCU-51系列單片機(jī)指令、管腳完全兼容，而且它支持ISP(在系統(tǒng)可編程)

22、，無(wú)需高價(jià)的編程器，可輕松通過(guò)串口實(shí)現(xiàn)程序下載和遠(yuǎn)程升級(jí)，加上其片內(nèi)的32k程序存儲(chǔ)器是Flash工藝的，這種工藝的存儲(chǔ)器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫(xiě)。此外，它有1280字節(jié)的RAM,8K以上的 E2PROM,內(nèi)置看門(mén)狗。在ISP下載編程時(shí)就可以任意設(shè)置6時(shí)鐘/機(jī)器周期或12時(shí)鐘/機(jī)器周期，STC單片機(jī)ISP引導(dǎo)碼出廠時(shí)已有，不需要用戶燒錄。該單片機(jī)對(duì)開(kāi)發(fā)設(shè)備要求很低，開(kāi)發(fā)時(shí)間也大大縮短。STC89C58RD+引腳排列如圖3.1所示：圖3.1 STC89C58RD+引腳排列管腳名稱功能P0、P2I/O接口（發(fā)光LED）RXD串行輸入口TXD串行輸出口XTAL1、XTAL2接石英晶體振蕩器E

23、ACPU讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器RST將CPU復(fù)位VSS 接地VCC電源5V表3.1 STC89C58RD+ 引腳功能描述（注：機(jī)器周期石英晶體12， 22.1184MHz石英晶體/12=1.8432us）3.2 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)任何單片機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行前都需要復(fù)位，其目的是使中央處理器（CPU）和系統(tǒng)中的其他器件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)工作時(shí)，也會(huì)由于種種原因如外界干擾所造成的死循環(huán)狀態(tài)，要求進(jìn)入復(fù)位工作狀態(tài)，而單片機(jī)的復(fù)位狀態(tài)與應(yīng)用系統(tǒng)的復(fù)位狀態(tài)是密切相關(guān)的，因此熟悉單片機(jī)的復(fù)位狀態(tài)非常必要。通過(guò)STC89C58RD+單片機(jī)上的復(fù)位引腳RST，引入兩個(gè)機(jī)器周期（

24、24個(gè)振當(dāng)周期）以上的高電平，即可是器件復(fù)位，只要RSE一直保持高電平，那么CPU就一直處于復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)RST由高變低后復(fù)位結(jié)束，CPU從初始狀態(tài)開(kāi)始工作。復(fù)位以后CPU內(nèi)部寄存器初始狀態(tài)除（SP）=07H，P0、P1、P2、P3為0FFH外，其他寄存器都為0。單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的，分為上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)按鍵復(fù)位，本次設(shè)計(jì)采用上電復(fù)位。3.2.1 上電自動(dòng)復(fù)位對(duì)于NMOS型單片機(jī)，在RST復(fù)位接一個(gè)電容至VCC和一個(gè)電阻至地，就能實(shí)現(xiàn)上電自動(dòng)復(fù)位，如圖3.2（a）所示。對(duì)于CMOS型單片機(jī)只要接一個(gè)電容至VCC即可。在加電瞬間，電容通過(guò)電阻充電，就在RST端出現(xiàn)一定時(shí)間的高電平，只

25、要高電平持續(xù)時(shí)間足夠長(zhǎng)，就可使單片機(jī)有效復(fù)位。RST端在加電時(shí)應(yīng)保持的高電平時(shí)間包括VCC的上升時(shí)間和震蕩器的起振時(shí)間。3.2.2 手動(dòng)按鍵復(fù)位除上電復(fù)位以外，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)有時(shí)還需要在不關(guān)閉電源的情況下對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位操作，此時(shí)，一般是通過(guò)一個(gè)手動(dòng)復(fù)位按鈕，如圖3.2(b)所示。在需要復(fù)位時(shí)只要按一下復(fù)位按鈕即可使單片機(jī)復(fù)位。 （a）上電自動(dòng)復(fù)位 （b）手動(dòng)復(fù)位 圖3.2 上電復(fù)位與手動(dòng)復(fù)位電路3.3 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)在單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)振蕩器，可用兩種方式為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)：一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式；另一種是外部時(shí)鐘方式，本次設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。采用內(nèi)部時(shí)鐘方式時(shí)，我們只需要提供振蕩源，通常以石英

26、晶體振蕩器和兩個(gè)片電容組成外部振蕩源。片內(nèi)的高增益反向放大器通過(guò)XTAL、XTAL2外接，作為反饋元件的片外晶體振蕩器與電容組成的并聯(lián)諧振回路構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器，向內(nèi)部時(shí)鐘電路提供振蕩時(shí)鐘。振蕩器的頻率取決于晶振的振蕩頻率，振蕩頻率可在案。電容C1、C2可在案1030PF之間選擇，電容的大小對(duì)振蕩頻率有微小的影響，可起頻率微調(diào)作用，本次設(shè)計(jì)取30PF。內(nèi)部時(shí)鐘電路如圖3.3所示：圖3.3 內(nèi)部時(shí)鐘電路3.4 下載器電路的設(shè)計(jì)該部分電路主要由芯片MAX232組成，主要完成與主電路的連接并進(jìn)行程序的下載工作。MAX232是一種雙組驅(qū)動(dòng)器/接收器，片內(nèi)含有一個(gè)電容性電壓發(fā)生器以便在單5V電源供電時(shí)提

27、供EIA/TIA-232-E電平。每個(gè)接收器將EIA/TIA-232-E電平輸入轉(zhuǎn)換為5V TTL/CMOS電平。這些接收器具有1.3V的典型門(mén)限值及0.5V的典型遲滯，而且可以接收30V的輸入。每個(gè)驅(qū)動(dòng)器將TTL/CMOS輸入電平轉(zhuǎn)換為EIA/TIA-232-E電平。MAX232的工作溫度范圍為0至70，MAX232I的工作溫度范圍為-40至85。3.4.1 MAX232的特點(diǎn)如下：（1）單5V電源工作（2）TM（3）LinBiCMOS 工藝技術(shù)（4）兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器及兩個(gè)接收器（5）30V輸入電平（6）低電源電流：典型值是8mA（7）符合甚至優(yōu)于ANSI標(biāo)準(zhǔn)EIA/TIA-232-E及ITU推薦

28、標(biāo)準(zhǔn)V.28（8）可與Maxim公司的MAX232互換（9）ESD保護(hù)大于MIL-STD-883（方法3015）標(biāo)準(zhǔn)的20003.4.2 MAX232各管腳的工作條件如表3.2表3.2 MAX232各管腳的工作條件管腳名稱工作條件VCC電源電壓 4.5VT1IN、T2IN高電平輸入電壓T1IN、T2IN低電平輸入電壓R1IN、R2IN接收器輸入電壓3.4.3 MAX232引腳排列圖3.4 MAX232引腳圖基于MAX232電路編程器電路圖MAX232是電荷泵芯片，可以完成兩路TTL/RS-232電平的轉(zhuǎn)換，它的的9、10、11、12引腳是TTL電平端，用來(lái)連接單片機(jī)的。圖3.5 MAX232芯

29、片應(yīng)用電路MAX232在單片機(jī)控制系統(tǒng)中獲得正負(fù)電源，我們時(shí)常要用到數(shù)/模（D/A）或者模/數(shù)(A/D)變換以及其它的模擬接口電路，這里面要經(jīng)常用到正負(fù)電源，例如： 9V,-9V; 12V,-12V.這些電源僅僅作為數(shù)字和模擬控制轉(zhuǎn)換接口部件的小功率電源。 在控制板上，我們有的只是5V電源，可又有很多方法獲得非5V電源。 1.外接；2.DC-DC變換。按照芯片的推薦電路，取振蕩電容為uF的時(shí)候，若輸入為5V,輸出可以達(dá)到-14V左右，輸入為0V ,輸出可以達(dá)到14V,在扇出電流為20mA的時(shí)候，處處電壓可以穩(wěn)定在 12V和-12V.因此，在功耗不是很大的情況下，可以將MAX232的輸出信號(hào)經(jīng)穩(wěn)

30、壓塊后作電源使用。圖3.6 下載器原理圖第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)軟件是該LED顯示屏控制系統(tǒng)的重要組成部分，在系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中我們采用了模塊化設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)的各部分功能編寫(xiě)成子模塊的形式，這樣增強(qiáng)了系統(tǒng)軟件的可讀性和可移植性。系統(tǒng)軟件主要包括主程序、顯示子程序、延時(shí)子程序及漢字點(diǎn)陣碼的生成等。4.1 主程序本系統(tǒng)CPU（單片機(jī)STC89C58RD+）的主要功能就是實(shí)現(xiàn)LED顯示屏上字樣的移位、顯示、數(shù)據(jù)的讀取等功能。系統(tǒng)主程序開(kāi)始以后首先是對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化。然后選擇顯示的內(nèi)容，包括漢字和圖形，如果選擇漢字，搖動(dòng)LED顯示屏，則循環(huán)顯示出“黑龍江”三個(gè)字；如果選擇圖形，則循環(huán)顯示CPU內(nèi)所存儲(chǔ)的圖形

31、。其主程序流程如圖4.1所示： 開(kāi)始系統(tǒng)初始化顯示漢字顯示圖形判斷顯示漢字還是圖形YN圖4.1 主程序流程圖顯示子程序顯示子程序disp的作用是定義P0口為列碼上半部分的輸出口， P2口為此列碼下半部分的輸出口，當(dāng)P0、P2口輸出為低電平時(shí)，發(fā)光二極管亮，當(dāng)輸出為高電平時(shí)，發(fā)光二極管滅。取模方式為縱向取模，其顯示的順序?yàn)樽陨舷蛳?、自左向右顯示，即先顯示最左邊的一列，每顯示16列為一個(gè)字，延時(shí)后再顯示下一個(gè)，顯示完畢后再返回第一個(gè)字繼續(xù)循環(huán)，直到電源斷開(kāi)為止。顯示子程序流程如圖4.2所示：N進(jìn)入disp定義P0、P2口循環(huán)掃描16列，顯示1個(gè)漢字延時(shí)循環(huán)次數(shù)3返回Y圖4.2 顯示子程序流程圖4.

32、3 漢字點(diǎn)陣碼的生成在手搖式動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中，通常要將所顯示的漢字或圖形轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼并存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器中，系統(tǒng)通過(guò)掃描逐一送到LED顯示屏顯示。簡(jiǎn)單的字符或圖形的二進(jìn)制編碼容易寫(xiě)出，若是復(fù)雜的圖形或符號(hào)，用手工來(lái)完成編碼是十分困難的，需要使用專(zhuān)用的字模提取軟件。在本次設(shè)計(jì)中我們使用Zimo221字模提取軟件，利用該軟件可以很容易地寫(xiě)出需要顯示的字符和圖形的全部編碼，并有多種格式可供選擇，該軟件不僅可取漢字的字模，也可對(duì)圖像取模。Zimo221字模提取軟件支持圖像、文本、自定義等多種輸入。軟件界面分操作區(qū)、LED顯示模擬屏、輸入顯示區(qū)等。操作區(qū)包含了所有的控制命令菜單，調(diào)入的圖形或字

33、符將在LED模擬屏中顯示，經(jīng)軟件轉(zhuǎn)換后的代碼顯示在顯示框中。Zimo221字模提取軟件的使用如下。 漢字取模 在文字輸入文本框中輸入要顯示的文本信息，單擊鼠標(biāo)右鍵選擇“選擇字體”，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的是1616LED點(diǎn)陣顯示屏，所以字體選擇“宋體，小四”顯示效果最佳。在操作區(qū)中選擇“參數(shù)設(shè)置”，單擊“其他選項(xiàng)”，在取模方式一欄中選擇“縱向取?！?，其他取系統(tǒng)默認(rèn)參數(shù)。文字輸入文本框中輸入“黑龍江”3個(gè)漢字后，按Ctrl+Enter鍵，“黑龍江”這3個(gè)字便出現(xiàn)在LED顯示模擬屏中，單擊“取模方式”，在這一欄中選擇“C51格式”，就能生成漢字的點(diǎn)陣碼。漢字取模如圖4.3所示：圖4.3 漢字取模 圖形取模在

34、Word文檔的自選圖形一欄中選擇“五角星”圖形，將這個(gè)圖形剪切到畫(huà)圖板中并保存，然后將這幅圖片用圖形處理軟件打開(kāi)，并另存為單色位圖文件，圖像的大小應(yīng)根據(jù)點(diǎn)陣屏大小來(lái)調(diào)整像素，如1616的點(diǎn)陣屏其像素應(yīng)調(diào)整為小于1616。文件名可另取，如23.bmp。啟動(dòng)Zimo221軟件，單擊“打開(kāi)圖像圖標(biāo)”的快捷按鈕。打開(kāi)23.bmp圖像。在“取模方式”菜單中，選擇“C51格式”，就能在下方的“點(diǎn)陣數(shù)據(jù)輸出區(qū)”生成數(shù)據(jù)。圖形取模如圖4.4所示：圖4.4 圖形取模4.4 Keil 軟件的介紹Keil IDE(Uvision2)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境是Keil Software Inc/Keil Elektronik G

35、mbH開(kāi)發(fā)的基于MCS 8051內(nèi)核的微處理器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，內(nèi)嵌多種符合當(dāng)前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)工具，可以完成從工程建立和管理、編譯、連接、目標(biāo)代碼的生成到軟件仿真等完整的開(kāi)發(fā)流程。尤其是C語(yǔ)言編譯工具在生產(chǎn)代碼的準(zhǔn)確性和效率方面達(dá)到了較高的水平，而且可以附加靈活的控制選項(xiàng)，在開(kāi)發(fā)項(xiàng)目時(shí)是非常理想的工具。Keil 軟件的開(kāi)發(fā)流程：（1） 建立工程；（2） 為工程選擇目標(biāo)器件，例如選擇Philips公司的P89C58；（3） 設(shè)置工程的配置參數(shù)；（4) 打開(kāi)/建立程序文件；（5） 編譯和連接工程；（6） 糾正程序中的書(shū)寫(xiě)和語(yǔ)法錯(cuò)誤并重新編譯、連接；（7） 將程序文件生成HEX文件，使用STC-ISP-

36、V3.97軟件將程序下載到STC89C58RD+單片機(jī)中，STC-ISP-V3.97軟件界面如圖4.5所示：圖4.5 STC-ISP-V3.97軟件界面第五章 系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試結(jié)果分析 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試是系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的重要環(huán)節(jié)。當(dāng)系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)后，首先要進(jìn)行硬件的組裝工作，然后便可進(jìn)入單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試階段。系統(tǒng)調(diào)試的任務(wù)是要查出硬、軟件設(shè)計(jì)中存在的錯(cuò)誤及缺陷，以便修改設(shè)計(jì)，最終達(dá)到要求。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，本系統(tǒng)的調(diào)試共分為三大部分：硬件調(diào)試，軟件調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào)。5.1 系統(tǒng)的調(diào)試調(diào)試工具及功能： （1）數(shù)字式萬(wàn)用表硬件電路調(diào)試過(guò)程中，主要用于測(cè)通斷、兩點(diǎn)間阻值、測(cè)試點(diǎn)的電壓等。 （2）示波器

37、測(cè)試信號(hào)各參數(shù)，估計(jì)信號(hào)非線性失真。 （3）PC機(jī)通過(guò)對(duì)應(yīng)用軟件的匯編、連接執(zhí)行來(lái)驗(yàn)校程序。各部分調(diào)試：通電前應(yīng)認(rèn)真檢查焊接質(zhì)量，確認(rèn)無(wú)短路、斷路、焊接等故障。由于本機(jī)電路比較簡(jiǎn)單，其功能主要靠軟件完成，因此，一般情況下無(wú)需調(diào)試即可正常工作。本機(jī)的工作電源由4節(jié)AA電池提供。5.2 測(cè)試結(jié)果分析此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果較好，達(dá)到了任務(wù)書(shū)要求，16個(gè)發(fā)光二極管亮度適合，LED顯示屏能很好的顯示信息，通過(guò)按鈕可實(shí)現(xiàn)圖文的轉(zhuǎn)換且視覺(jué)效果非常理想。在軟件設(shè)計(jì)方面，我們采用了模塊化的C語(yǔ)言編程，使得程序的可讀性較高，便于檢查更改。其中在確定延遲時(shí)間上需根據(jù)實(shí)際進(jìn)行調(diào)節(jié)（其中我們分別試用了delay(60)/ d

38、elay(300)/delay(320)三種情況），以delay(320)效果最好。而在程序設(shè)計(jì)的過(guò)程中，取模軟件也給我們帶來(lái)很大的便利，大大簡(jiǎn)化了字模的提取過(guò)程的繁雜。在硬件方面，我們自己設(shè)計(jì)制作了電路板外形。在焊接過(guò)程中，要注意避免短路和虛焊。尤其要注意STC89C58RD+I/O口的管腳順序(P0.0P0.7,P2.7P2.0)，防止部分反接。參考文獻(xiàn)【l】 謝子殿.范立南.單片機(jī)原理及應(yīng)用教程.北京大學(xué)出版社. 2006年【2】 李光飛 .單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo).北京航空航天大學(xué)出版社. 2005年【3】 張大明.單片機(jī)控制實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)及綜合應(yīng)用實(shí)例. 機(jī)械工業(yè)出版社. 2007年【4】

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40、x00,0 x00,0 xFC,0 x84,0 xA4,0 x9C,0 x84,0 xFF,0 x8C,0 x94,0 xA4,0 x84,0 xFC,0 x00,0 x00,0 x00,0 x22,0 x2C,0 xA0,0 xA0,0 xA8,0 xA6,0 xA0,0 xE0,0 xA8,0 xA6,0 xA0,0 xA0,0 xA0,0 x28,0 x26,0 x00,;char code HH1=/*- 文字: 龍 -*/*- 宋體12; 此字體下對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣為：寬x高=16x16 -*/0 x00,0 x08,0 x08,0 x08,0 x08,0 x08,0 xFF,0 x08,0 x0F,0 x48,0 x38,0 x0B,0 x08,0 x08,0 x08,0 x00,0 x00,0 x02,0 x04,0 x08,0 x30,0 xC0,0 x08,0 x10,0 xFC,0 x42,0 x82,0 x02,0 x02,0 x02,0 x0E,0 x00,;