可編輯點陣漢字滾動廣告顯示器設(shè)計

漢字滾動廣告顯示器設(shè)計摘要隨著經(jīng)濟水平不斷提高，廣告業(yè)成為了一個前景光明且極具潛力的產(chǎn)業(yè)。發(fā)展廣告業(yè)不僅是設(shè)計行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的一項戰(zhàn)略任務(wù)，更是改善消費品行業(yè)結(jié)構(gòu)，提高人民生活水平的重大舉措。然而目前各大中專院校雖然都開設(shè)了單片機實訓課程，但實訓設(shè)備昂貴，且大部分設(shè)備的電路復雜不合理，編程也相對復雜，給學生帶來了很大的難度，教學效果往往不如預期。為了提高系統(tǒng)的效率，本文介紹了一種采用單片機控制的LED點陣顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)電路元件較少，編程難度低，僅占用單片機少量的內(nèi)存和I/O口。除此之外，該系統(tǒng)還預留了功能擴展的空間，進一步提高了其效率。本次LED點陣顯示系統(tǒng)的主要改進在于使用無線技術(shù)實現(xiàn)收發(fā)兩端的無線傳輸，并且使用USB接口連接無線數(shù)據(jù)發(fā)射端，方便用戶使用。本文首先介紹了基于AT89C52單片機的硬件電路，重點研究了基于單片機的LED點陣漢字滾動顯示和點陣顯示漢字的原理。其次，闡述了在單個16x16LED發(fā)光二極管點陣上滾動漢字的原理。最后，給出了描述其功能的程序設(shè)計方法。通過進行編程、調(diào)試、仿真以及下載，成功地實現(xiàn)了漢字滾動顯示的掃描結(jié)果。在硬件系統(tǒng)實驗驗證中，我們得出了與軟件模擬仿真一致的結(jié)論。該技術(shù)具有高度的實用價值，具有大量的潛在用戶群體和廣泛的應用前景關(guān)鍵詞：LED液晶顯示屏；廣告牌；AT89C52單片機

目錄TOC\o"1-3"\h\u第一章緒論 -5-第1章緒論1.1研究目的及意義可編輯點陣漢字滾動廣告顯示器是一種用于展示滾動文字和圖像的設(shè)備，常見于商場、車站、廣場等公共場所。該設(shè)備具有多種功能和應用，其設(shè)計目的和意義體現(xiàn)在以下幾個方面。吸引注意力和傳遞信息。廣告顯示器通過展示醒目的滾動文字和圖像，能夠吸引人們的視覺注意力，將廣告內(nèi)容直觀地傳遞給觀眾。無論是商家宣傳產(chǎn)品信息，還是公共機構(gòu)發(fā)布公告通知，該設(shè)備都能在繁忙的場所中引起人們的關(guān)注，有效地傳達信息。第二，提高廣告效果和曝光率。相比傳統(tǒng)的靜態(tài)廣告牌，可編輯點陣漢字滾動廣告顯示器具有動態(tài)展示的優(yōu)勢，能夠更好地吸引觀眾的眼球，增加廣告的曝光率。通過不斷滾動的文字和圖像，廣告信息更易被人們注意和記住，從而提高廣告的效果和吸引力。第三，節(jié)省成本和提高靈活性。傳統(tǒng)的靜態(tài)廣告牌需要手動更換廣告內(nèi)容，不僅費時費力，還需要承擔印刷、制作和更換的成本。而可編輯點陣漢字滾動廣告顯示器采用數(shù)字化的方式，可以通過電腦或手機進行遠程編輯和更新，減少了人力成本和印刷費用，同時提高了廣告內(nèi)容的靈活性和時效性。第四，促進商業(yè)發(fā)展和增加營銷效果。商家可以根據(jù)不同的時段、活動或促銷需求，靈活地調(diào)整廣告內(nèi)容和展示方式。通過精心設(shè)計的滾動文字和圖像，可以有效地推廣產(chǎn)品、品牌和服務(wù)，吸引潛在客戶的興趣，提升銷售額和市場份額。對于零售商和品牌商來說，可編輯點陣漢字滾動廣告顯示器成為一種重要的營銷工具，幫助他們與目標消費者進行有效的溝通和互動。第五，提升場所形象和用戶體驗。在公共場所中安裝可編輯點陣漢字滾動廣告顯示器，不僅可以滿足廣告宣傳的需求，還能為場所增添現(xiàn)代感和科技感。人們在等候或休息的時候，可以通過觀看顯示器上的滾動文字和圖像，豐富自己的閱讀體驗和娛樂時間。這種設(shè)備的引入使得公共場所更加活躍和具有吸引力，提升了用戶的整體體驗。綜上所述，可編輯點陣漢字滾動廣告顯示器在提高廣告效果、節(jié)省成本、增加靈活性、促進商業(yè)發(fā)展和提升用戶體驗等方面具有重要的設(shè)計目的和意義。隨著科技的不斷進步，這種設(shè)備在廣告宣傳和市場營銷中的應用將會越來越廣泛，為商家和用戶帶來更多的便利和機會。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀近年來，液晶顯像器（LCD）的制造工藝雖未經(jīng)歷驚人突破，但各方面性能卻在不斷提升，使其總體性能質(zhì)的飛躍。2020年，各大制造商推出了高性能LCD產(chǎn)品，例如Xerox公司及其合作伙伴宜布推出的黑白和彩色LCD均達到了6.3兆（30722048）像素，位于高分辨率AMLCD的領(lǐng)先地位。一塊對角線長度為33厘米的顯示屏已經(jīng)可以用于滿足桌面排版和計算機輔助設(shè)計應用的高質(zhì)量圖像需求。而Tektronix該公司已經(jīng)采用等離子體尋址技術(shù)，成功推出了一款41厘米對角線、亮度高、VGA分辨率的大尺寸彩色液晶顯示器(PALCD)。利用等離子體尋址技術(shù)可以提供一個有源矩陣，降低了器件制造的難度，使大面積lcd的制造更加容易，目前LCD的主要發(fā)展方向是AMLCD和超扭曲向列顯示器（STN-LCD），技術(shù)上的不斷創(chuàng)新和改進，為顯示器行業(yè)的發(fā)展提供了強有力的支持。并已成功應用于筆記本電腦。其性價比方面有了較大突破。而作為一種新型液晶顯示器，鐵電液晶顯示器雖于1993年被Canon公司介紹，但仍未能進入市場。這可能是由于其需要極高精度的盤厚控制和取向工藝困難，以及對機械碰撞敏感等原因所致。聚合物穩(wěn)定膽甾相液晶顯示器(PSCT-LCD)是一種采用雙穩(wěn)態(tài)型液晶技術(shù)的顯示器。與其他液晶顯示器不同的是，它所采用的材料無需極化，并且擁有較高的灰度級調(diào)節(jié)能力。相較于傳統(tǒng)液晶顯示器，PSCT-LCD無需使用偏振片和濾色膜，響應速度較快，達到了視頻通信的要求。此外，在平面反射型的應用中，該顯示器無需背光，即便在強光照射下，也能夠清晰地顯示。因此，PSCT-LCD具有很大的應用潛力。盡管目前PSCT-LCD還處于實驗室階段，但肯特大學已經(jīng)展示了320X320點陣的反射式顯示。STN-LCD主要用于照明顯示終端，而AMLCD主要用于色彩高性能顯示終端。這兩種顯示器的價格差別為1500~2000美元，這就是為什么還有大量黑白LCD上市的原因。黑白液晶顯示屏主要應用于便攜式電腦，但是它們還有許多其他潛在的應用，例如移動傳真機、移動視頻電話、電子報紙等等，這些都必須采用液晶顯示板。這將使您能夠躺在沙灘上參加遠程會議，或坐在戶外休息椅上閱讀電子報紙。由于液晶顯示器所具有的優(yōu)勢非常吸引人，各國企業(yè)均在采取重要舉措。日本企業(yè)在這方面一直走在前列。過去，有許多國家主要購買高性能彩色液晶顯示器，但是現(xiàn)在這些國家開始考慮自主生產(chǎn)。因此，一些公司聯(lián)合起來，政府提供支持，形成了一個大的趨勢，成為了信息技術(shù)領(lǐng)域的主要大國。例如，西門子聯(lián)合Philips、Sagem和Thomson三家公司、以及美國的Xerox和AT&T兩家公司，成立了一個聯(lián)合體。另外，臺灣的一批公司、臺灣政府提供了一億美元的資助，旨在未來四年內(nèi)研發(fā)一種新型TFT-LCD。此外，AUOptronics、Innolux、群創(chuàng)光電以及幾家日本公司也組成了一個聯(lián)合體。要研究和生產(chǎn)高性能的彩色液晶顯示器，需要至少三億美元的投資。未來，有源點陣型液晶顯示器將有望在LCD市場上占據(jù)領(lǐng)導地位。2019年，??在這篇論文《基于FPGA的VGA漢字顯示器設(shè)計》中，作李營和殷小杭提出了一種方法，利用現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）來設(shè)計VGA顯示器，實現(xiàn)漢字的顯示采用EP4CE6E22C8芯片作為中央控制核心，使用內(nèi)部ROM存儲漢字信息，并利用Verilog硬件描述語言設(shè)計各種功能模塊。通過高精度的漢字顯示和位置控制，仿真結(jié)果顯示該FPGA處理器具有較高的性能。這能夠?qū)崿F(xiàn)完整的漢字顯示和位置控制，具有一定的應用前景。2019年，在《基于FPGA控制的LED點陣漢字滾動顯示器的設(shè)計》此文介紹了王海峰和熊興中提出的一種LED點陣漢字滾動顯示器的設(shè)計方案。這設(shè)計方案旨在實現(xiàn)一款LED點陣漢字滾動顯示器，采用FPGA作為核心控制器，并基于VHDL語言進行開發(fā)。其中，1616LED點陣塊是實現(xiàn)該方案的重要組成部分?；诖?，作者們提出了一種使用FPGA的系統(tǒng)硬件電路，并介紹了如何設(shè)計LED點陣實現(xiàn)漢字滾動的方法。最終實驗結(jié)果，通過軟件集成開發(fā)環(huán)境對整個系統(tǒng)進行了仿真測試，該設(shè)計完美符合要求。這篇文章提供了一種基于FPGA的解決方案，可用于實現(xiàn)LED點陣漢字滾動顯示。2020年，在劉媛霞的論文《動態(tài)圖形設(shè)計在高職動畫教學改革中的應用研究》中，指出了動態(tài)圖形設(shè)計（MotionGraphicDesign）在電視節(jié)目包裝、電影視頻、音樂影視、廣告影音、網(wǎng)游等領(lǐng)域的廣泛應用。如今已經(jīng)成為了教學改革中不可或缺的重要內(nèi)容，探討如何將其融入高職動畫教學并與市場需求接軌。2020年，《淺談動態(tài)圖形設(shè)計在影視后期中課程教學》一文中指出，隨著數(shù)字信息時代的到來，動態(tài)圖形設(shè)計已經(jīng)成為影視后期制作領(lǐng)域中必不可少的一個組成部分。滿足市場需求并培養(yǎng)學生成長，課程形式已不再拘束于傳統(tǒng)的特效生成和視頻剪輯，而是通過利用影視示例和廣告項目來進行課程改良和打破以往的傳統(tǒng)教學。數(shù)字時代，動態(tài)圖形設(shè)計作為一種嶄新的視覺藝術(shù)形式正在迅猛崛起。本文為豐富學習內(nèi)容，提升學生實戰(zhàn)能力?？紤]將這種有創(chuàng)意和藝術(shù)性的動態(tài)圖形設(shè)計的元素，融入教學中，通過理論知識的實踐應用。2020年，在《Inv??ite??dP??ape??r:??How??pe??rov??ski??te??qua??ntu??md??ots??ar??es??upp??ort??ing??th??er??ise??of??mi??ni‐??LED??ba??sed??LC??Dd??isp??lay??s》這篇文章中，Luec??hin??ger??No??rma??nA.討論了基于Mini-LED的LCD顯示器需要具備顏色轉(zhuǎn)換膜的綠色和紅色轉(zhuǎn)換材料。由于技術(shù)限制，傳統(tǒng)的使用片上熒光粉的方法不適用于這類顯示器。為此，窄帶熒光粉（如B-Sia??loo??n或KSF）或量子點（如CdS??e或InP）被用作彩色轉(zhuǎn)換薄膜中的商用材料。選擇這些材料主要取決于顯示性能，包括圖像質(zhì)量和電池壽命。文章介紹了與特定類型的電視、顯示器、筆記本電腦和平板電腦相關(guān)的不同材料組合的優(yōu)缺點，并討論了鈣鈦礦量子點可能發(fā)揮作用的方面。此外，文章還更新了基于綠色鈣鈦礦量子點和不同紅色發(fā)射器材料的彩色轉(zhuǎn)換薄膜的開發(fā)和商業(yè)化狀態(tài)。2021年，LuechingerNormanA.在他的論文《InvitedPaper:HowtofurtherextendtheimagequalityleadofLCDdisplays》中介紹了如何為中大型顯示器實現(xiàn)最佳圖像質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)。他展示了LCD技術(shù)在所有參數(shù)上都表現(xiàn)出色，并提供了目前市場上最高的圖像質(zhì)量。他們提出了一種基于鈣鈦礦量子點、迷你LED背光和KSF熒光粉的解決方案，以提高色域和峰值亮度，同時將最佳LCD顯示器的圖像質(zhì)量提升到一個新的水平。此外，他們證明這種顯示器已經(jīng)接近市場進入，將進一步擴大LCD技術(shù)的領(lǐng)先地位，而不僅僅是一個憧憬。與目前和未來用于中/大尺寸顯示器的其他技術(shù)相比，它將具有更好的性能。2019年，在這篇文章中，Deok-GunWoo、Jin-YeongChoi、Kyoung-WanKoo和Jae-SangCha討論了使用LCD顯示器的基于物聯(lián)網(wǎng)的標牌系統(tǒng)技術(shù)。該系統(tǒng)可以以數(shù)字標牌的形式提供信息，并通過根據(jù)消費者的單個標牌內(nèi)容要求來安排標牌內(nèi)容管理來改善標牌的視覺感知。這個技術(shù)可以解決傳統(tǒng)數(shù)字標牌系統(tǒng)無法在規(guī)定時間內(nèi)提供有效內(nèi)容信息的問題，從而提高數(shù)字標牌的可見度。1.3主要研究內(nèi)容本文介紹了一種可編輯的點陣漢字滾動廣告顯示器設(shè)計方案。該顯示器由八塊8*8點陣組成，構(gòu)成16*32點陣顯示屏，為了使其工作正常，并使用74HC595寄存器和74HC154譯碼器進行驅(qū)動。實現(xiàn)的功能如下：1.該廣告屏可以實現(xiàn)從右到左或者從左到右無限滾動循環(huán)顯示的功能；2.該設(shè)計還有五個按鍵，分別用于切換滾動方向、切換顯示畫面、加快滾動速度、減慢滾動速度、開始/暫停。單獨一個按鍵用于復位功能；3.通過按鍵可以輕松地切換顯示方式，包括左移、右移以及畫面切換；4.可在遠程的計算機輸入欲顯示的的文字，由LED點陣顯示屏循環(huán)顯示文字，這種先進的功能可以滿足不同場景下的需求。

第2章系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)2.1設(shè)計方案本文介紹了一種可編輯的點陣漢字滾動廣告顯示器設(shè)計方案。該顯示器由八塊8*8點陣組成，構(gòu)成16*32點陣顯示屏，為了使其工作正常，并使用74HC595寄存器和74HC154譯碼器進行驅(qū)動。實現(xiàn)的功能如下：1.該廣告屏可以實現(xiàn)從右到左或者從左到右無限滾動循環(huán)顯示的功能；2.該設(shè)計還有五個按鍵，分別用于切換滾動方向、切換顯示畫面、加快滾動速度、減慢滾動速度、開始/暫停。單獨一個按鍵用于復位功能；3.通過按鍵可以輕松地切換顯示方式，包括左移、右移以及畫面切換；4.可在遠程的計算機輸入欲顯示的的文字，由LED點陣顯示屏循環(huán)顯示文字，這種先進的功能可以滿足不同場景下的需求。2.2功能需求分析2.2.1技術(shù)路線：（1）硬件部分包括八個8??*8點陣組成16??*32顯示屏，并且使用了74HC595寄存器和一個74HC154譯碼器。（2）軟件平臺程序用keil5；（3）畫原理圖用AD；（4）編程語言用C語言；（5）設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖；2.2.2預期結(jié)果：作品展示，完成一個可編輯點陣漢字滾動廣告顯示器設(shè)計，并且使該設(shè)計能實現(xiàn)的功能如下，1.該廣告屏可以實現(xiàn)從右到左或者從左到右無限滾動循環(huán)顯示的功能；2.設(shè)計五個按鍵，分別用于切換滾動方向、切換顯示畫面、加速、減速、開始/暫停。單獨一個按鍵用于復位功能；3.通過按鍵可以輕松地切換顯示方式，包括左移、右移以及畫面切換；4.可在遠程的計算機輸入欲顯示的的文字，由LED點陣顯示屏循環(huán)顯示文字，滿足不同場景下的需求。2.3總體方案設(shè)計第一：理論知識準備階段，在這個階段，全面理解所涉及到的課題，并且學習相關(guān)的理論知識。更好地掌握與設(shè)計相關(guān)的知識，有利于后續(xù)的工作；第二：系統(tǒng)模塊確定，對整個系統(tǒng)進行規(guī)劃，并確定不同的模塊。同時，考慮不同模塊之間的關(guān)系，并收集相關(guān)的軟硬件資料。這樣更好地明確系統(tǒng)概況，清晰了解各個模塊的功能與之間的聯(lián)系；第三：規(guī)劃課題，??確定系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)和大體框架，并基于此提出原理框圖。這樣可以比較清楚地展現(xiàn)系統(tǒng)總體思路，結(jié)構(gòu)及其功能。通過原理框圖，可以達到九分實現(xiàn)目標的一半的效果；第四：使用計算機軟件工具完成硬件設(shè)計，并繪制每個部分的電路圖。將所有組件連接在一起，并繪制出最終的電路圖，這樣可以保證硬件實現(xiàn)可行性，全面掌握整個系統(tǒng)各個部分的實現(xiàn)情況；第五：根據(jù)系統(tǒng)控制過程，完成軟件設(shè)計的部分，繪制出主流程圖；第六：需要進行模擬仿真來檢查系統(tǒng)是否能夠按照要求實現(xiàn)控制功能，整理論文。2.4單片機型號選擇主控制芯片選擇AT89C52是一款經(jīng)典的單片機，其基于MCS-51架構(gòu)設(shè)計，具有多項優(yōu)秀的特性。首先，AT89C52擁有低功耗特點。能夠大大地延長運行時間，降低能源消耗。其次，在高速度方面表現(xiàn)出色。針對要求實時響應和高效運算的場景，AT89C52能夠以較快的速度執(zhí)行指令，確保數(shù)據(jù)及時處理。最后，與其他單片機相比，AT89C52的存儲器資源更加豐富，配有64KB內(nèi)部閃存（已經(jīng)提前刻錄好ISP程序）和2KBRAM存儲空間，能夠承載大型應用程序并提供高速緩存服務(wù)。89C單片機是嵌入式控制系統(tǒng)中一種具有高度靈活性和價格合理的方案。下圖為本實驗采用的最小系統(tǒng)。圖2-189C51最小系統(tǒng)原理圖

第3章系統(tǒng)的的硬件部分設(shè)計3.1系統(tǒng)總體設(shè)計本文介紹的是一款能夠滾動廣告顯示的可編輯點陣漢字顯示器，并包括組成該顯示器所需的主要元件和部件。該顯示器由八塊8*8點陣組成16*32的點陣顯示器，該設(shè)計其中使用了74HC595寄存器和74HC154譯碼器。通過這些元件的協(xié)同作用實現(xiàn)的功能如下，1.該廣告屏可以實現(xiàn)從右到左或者從左到右無限滾動循環(huán)顯示的功能；2.該設(shè)計還有五個按鍵，分別用于切換滾動方向、切換顯示畫面、加速、減速、開始/暫停。單獨一個按鍵用于復位功能；3.通過按鍵可以輕松地切換顯示方式，包括左移、右移以及畫面切換；4.可在遠程的計算機輸入欲顯示的的文字，由LED點陣顯示屏循環(huán)顯示文字，滿足不同場景下的需求?？傮w原理圖如下所示：圖3-1總體原理圖3.2系統(tǒng)的主要功能模塊設(shè)計3.2.174LS595模塊設(shè)計利用單片機串行通信及74LS595構(gòu)建時間計時顯示電路的方案，具備占用口線較少、電路結(jié)構(gòu)簡潔等優(yōu)點。該方案采用了自帶8KFlashROM的AT89C52單片機以及串并移位寄存器74LS595。借助于以上元件的組合，實現(xiàn)了一個高效、穩(wěn)定、準確可靠的電路設(shè)計。單片機通過串行通信方式與74LS595進行交互，并將處理結(jié)果反饋至LED數(shù)碼管，進而實現(xiàn)時間計時顯示的功能。雖然它占用口線較少，但每塊芯片仍能進行多達16個數(shù)字信號輸出。這樣可靠性高、操作方便的系統(tǒng)，也非常適合需要精密計時或增強計時功能性的場景下使用。??如圖3??-27??4LS??595模塊。圖3-274LS595模塊原理圖3.2.274ls154模塊設(shè)計74LS154芯片是一種高性能的4線-16線譯碼器，可廣泛應用于高速存儲器和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。該芯片可將四個二進制編碼的輸入轉(zhuǎn)換為16個獨立輸出之一，并且在高性能存儲器中具有良好的譯碼功能。此外，它還具有解調(diào)的功能，可以將四個輸入連接到輸出線的地址上，以此實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。當其中一個選通輸入為低電平時，數(shù)據(jù)會通過另一個選通輸入進行傳輸；而當任何一個選通輸入為高電平時，所有輸出都會處于高電平狀態(tài)。因此，74LS154芯片是一款非常實用的電子元件，廣泛應用于各種數(shù)字電路中。74ls154模塊模組原理圖如下圖。圖3-374ls154模塊模組原理圖3.2.3按鍵模塊設(shè)計作為目前最常用的輸入設(shè)備之一，鍵盤由一組按鍵組成，使用者可以通過按下這些按鍵實現(xiàn)對計算機的數(shù)據(jù)或指令輸入，從而與計算機進行簡單的人機對話。在使用過程中，每個按鍵都有一個獨特的編碼，當按鍵被按下時，鍵盤會向計算機發(fā)送這個編碼。計算機通過讀取這個編碼來確定被按下的是哪一個按鍵，并根據(jù)類型和組合狀況產(chǎn)生一個相應的字符或操作指令。不同鍵盤廠商的按鍵布局、排列方式及編碼規(guī)則均有所不同。但無論如何，鍵盤作為人機交互的基礎(chǔ)輸入裝置在各個領(lǐng)域具有廣泛的應用。一個鍵盤往往是以常開型控制開關(guān)的形式存有的，常處于斷開狀況，僅有當每個用戶按下鍵時才會閉合，促使實現(xiàn)控制鍵操作的識別技術(shù)。當前，識別鍵盤操作按鍵的常見方法一般會有兩種，某種是用的現(xiàn)有芯片來實現(xiàn)一個鍵盤掃瞄，另一種是借助軟件能夠?qū)崿F(xiàn)。在市場上，有多種芯片能夠用作一個鍵盤掃瞄，例如Intel8279、CH451、ICM7218、PCF8574等。但是，借助軟件完成鍵盤直接掃描能夠明顯降低系統(tǒng)的重復開發(fā)成本，同時只需要很少的CPU支出。嵌入式控制器功能強大，就能充分利用這一資源。鍵盤其結(jié)構(gòu)分為獨立式和矩陣式兩種。??(1)獨立式按鍵是一種極其廣泛可用于測控系統(tǒng)和智能化儀器中的鍵盤。比較起來其他鍵盤，它的基礎(chǔ)硬件和軟件比較簡單，但隨之按鍵數(shù)量的增加，需要采用更多的接口線。當按鍵未被按下時，CPU對應的I／O接口會自帶上拉電阻，輸入訊號為高電平．而當某個按鍵被按下時，對應的I／O接口就會變?yōu)榈碗娖?。如果在程序中檢測I／O接口的狀況，就可以確定哪些按鍵已經(jīng)被按動了。（2）矩陣式鍵盤是一種按鍵數(shù)量較多的鍵盤，它是通過交錯排列行列來組成鍵位的。相對于單獨的鍵盤，在需要大量按鍵的情況下，矩陣式鍵盤可以節(jié)約很多輸入輸出接口的使用。這是因為在矩陣式鍵盤中，多個按鍵共享同一個行線或列線，而不是每個按鍵都使用單獨的I/O接口連接到系統(tǒng)。這使得矩陣式鍵盤更加經(jīng)濟、實用。同時，矩陣式鍵盤還可以降低設(shè)備的重量和體積，因為只需要少量的I/O接口就能連接大量按鍵?？傊?，矩陣式鍵盤是一種非常優(yōu)秀的設(shè)計，在一些需要大量按鍵的場景下發(fā)揮了很大作用。如下圖原理圖。圖3-4按鍵模塊原理圖3.2.4自鎖開關(guān)模塊設(shè)計自鎖按鈕開關(guān)原理帶有狀態(tài)指示燈的自鎖控制開關(guān)與普通的自鎖控制開關(guān)相比，它增加了一個小型指示燈頭或LED，以增強其按鍵功能。這個指示燈或LED的一端需要連接到零線，另一端需要并聯(lián)到開關(guān)的常開觸點。當控制開關(guān)打開時，設(shè)備啟動自我運轉(zhuǎn)，與此同時也提供電源連接給指示燈。這個細微的改變大大提高了開關(guān)的實用性，便于用戶確認開關(guān)的開閉狀態(tài)。1、在電路上合上空氣開關(guān)QF，就會連接電源并使指示燈EL亮起來，從而顯示出這個電路已經(jīng)通電的狀態(tài)。2、在電動機啟動時，按下起動按鈕SB2，KM線圈被電流激活，KM的輔助接觸器動合觸頭也閉合，接著KM的主接觸器也閉合，這樣電動機M就開始啟動并連續(xù)運轉(zhuǎn)。即便釋放SB2按鈕，KM的輔助觸點依然處于閉合狀態(tài)，不發(fā)生改變。即實現(xiàn)了自鎖或自保的作用。這使得KM線圈仍然通電，電動機繼續(xù)運轉(zhuǎn)，避免了單次輕點啟動或突然停止的情況。3、當按下停止按鈕S時，會觸發(fā)停機過程。在這個過程中，停止按鈕的按下會使得接觸器KM的電磁線圈失去電源，從而導致KM的自鎖觸點打開。SB2的常開觸點也打開。在這種情況下，即使KM的常閉觸點恢復到閉合位置，電動機M仍會停止轉(zhuǎn)動，因為KM的主觸點已經(jīng)斷開，沒有電流通過它。因此，這個停機過程具有自鎖控制功能，即使停止按鈕不再按下，電動機M也不會重新啟動，除非系統(tǒng)重新開始運行并提供電源給KM的線圈。4、電路停電斷開空氣開關(guān)QF一電源指示燈EL滅。原理圖如下圖。圖3-5自鎖開關(guān)模塊原理圖3.2.5晶振電路模塊設(shè)計單片機晶振電路之中，負載電容是非常關(guān)鍵的電路元器件。它們的功作是將電能轉(zhuǎn)化為晶振器所需的其他形式的能量，以維持振蕩的運行。假設(shè)缺失了這兩個電容的話，晶振將會停下振蕩，這樣會導致這段電路無法進行正常的運作。晶振的振蕩頻率與負載電容的大小成反比例關(guān)系，也就是說負載電容越大，振蕩頻率越低。因此，即使兩個晶體振蕩器的標稱頻率相同，其實際頻率可能會有所不同。使用晶振時，我們需要注意所選用的負載電容是否合適，以確保晶振能夠正常工作在其所指定的頻率范圍內(nèi)。為了避免這個問題，可以選擇提供精確負載電容的晶體振蕩器，或使用可編程晶振來調(diào)整其頻率以適應不同的負載情況。在電子領(lǐng)域中，電動機、電阻、電燈泡、揚聲器等都被稱為負載。這些元件能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換成所需要的其他形式的能量，例如機械能、熱能、光能和聲能等。此外，在信號源方面，晶體三極管可以被視為一種負載。對于任何負載來說，阻抗匹配和功率負載能力都是基本要求,以確保其正常工作。因此，在設(shè)計電路時需要仔細選擇并匹配合適的負載元件，以充分發(fā)揮其功能。??原理圖如下圖。圖3-6晶振電路模塊原理圖3.2.6通訊模塊設(shè)計nRF24L01是一種無線射頻收發(fā)芯片，能夠?qū)崿F(xiàn)無線通信。該芯片功耗較低，適用于1.9~3.6V的工作電壓，并能在2.4~2.5GHz的頻率范圍內(nèi)工作。這為應用設(shè)計帶來了更大的方便。在模塊中，nRF24L01和AT89C52之間通過MOSI、MISO和SCK三線組成SPI接口。nRF24L01作為通訊模塊具有以下優(yōu)勢：高性能：具有快速響應的實時傳輸能力。廣泛應用范圍：可在遙控器、智能家居、小型機器人等多種場合中使用。同時支持點對點（P2P）和廣播模式，并允許多個設(shè)備同時通信。低功耗：可通過SPI總線接口進行動態(tài)電源管理，實現(xiàn)節(jié)省電池壽命的目的。穩(wěn)定性好：采用GFSK調(diào)制和硬件自動重傳功能，有效提高了數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，在障礙物復雜的環(huán)境下仍然可以保證穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸。使用快捷：由于nRF24L01已經(jīng)成為很多開源硬件平臺中的標配之一，如Arduino、樹莓派等，因此在學習使用這些平臺的過程中，學習使用nRF24L01也可以得到較好的支持。這為應用設(shè)計帶來了更大的方便。在模塊中，nRF24L01和AT89C52之間通過MOSI、MISO和SCK三線組成SPI接口。nRF24L01原理圖如下圖。圖3-7無線發(fā)送控制電路圖

第4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1軟件主流程圖本系統(tǒng)由硬件設(shè)計和程序設(shè)計兩部分構(gòu)成。硬件設(shè)計分為協(xié)調(diào)器和終端設(shè)計。協(xié)調(diào)器包含主控制單片機及其最小系統(tǒng)、電源電路設(shè)計、顯示屏接口電路設(shè)計、按鍵電路設(shè)計；終端包含主控制單片機及其最小系統(tǒng)、電源電路設(shè)計、傳感器接口電路設(shè)計。系統(tǒng)整體流程表如下圖所示。圖4-1整體流程圖4.2按鍵模塊的軟件設(shè)計鍵盤是由多個按鍵組成的設(shè)備，是最常用的輸入設(shè)備之一。使用鍵盤，操作人員能夠通過輸入數(shù)據(jù)或命令來實現(xiàn)簡單的與計算機的交互。這是基本的鍵盤原理。鍵盤是一種常見的輸入設(shè)備，它有許多按鍵，通常處于斷開狀態(tài)。當按下鍵時，鍵盤會閉合兩個觸點。有兩種解決方案能夠?qū)崿F(xiàn)按鍵準確識別：第一種是選用現(xiàn)成的芯片來進行鍵位識別，比如Intel8279、CH451、ICM7218、PCF8574等。第二種則是借助軟件得以實現(xiàn)鍵位識別。即便市面上早就有許多能用芯片，但若采用軟件完成，則還能省去該系統(tǒng)重復設(shè)計成本，同時只需很小的CPU支出。嵌入式控制器在許多應用程序中具有廣泛的功能,可以利用這一特點可以提高整個系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性，這里就介紹一下用軟件實現(xiàn)鍵位識別的方案。(1)獨立式按鍵是廣泛應用于單片機控制系統(tǒng)中和智能化儀器中的一種按鍵。它具有硬件設(shè)備和軟件的功能簡便的優(yōu)點，但當按鍵總體數(shù)量較多時，會占用許多引腳。在鍵盤上的按鍵未被按下時，CPU對應的輸入輸出接口內(nèi)部會存在上拉電阻，使輸入維持為高電平狀態(tài)。當按下某個鍵時，相應的輸入輸出接口會變?yōu)榈碗娖健Ｈ绻诔绦蛑凶x取輸入輸出接口的狀況，就可以確定哪些鍵被按動了。(2)矩陣式鍵盤適用于需要大量按鍵的場合。它由行線和列線組成，按鍵位于行與列的交叉點上。例如，一個3*3的行列結(jié)構(gòu)就可以構(gòu)成一個有9個按鍵的鍵盤。同樣地，一個5*5的行列結(jié)構(gòu)可構(gòu)成一個有25個按鍵的鍵盤。毫無疑問，在需要大量按鍵的情況下，矩陣式鍵盤可節(jié)省許多輸入輸出接口，相比之下，與獨立式鍵盤相比則更為省電、實用。圖4-2按鍵模塊流程圖4.3顯示模塊軟件的設(shè)計系統(tǒng)使用液晶顯示數(shù)據(jù),單片機初始化完成后顯示屏會自動寫控制字，控制字為單片機中獲得的數(shù)據(jù)，隨后顯示出來。有機發(fā)光顯示技術(shù)是指通過在玻璃基板上涂覆一層非常薄的有機材料，來實現(xiàn)顯示功能。有機發(fā)光二極管(OLED)的發(fā)光顏色取決于有機發(fā)光層的材料，這意味著制造商可以通過改變發(fā)光層的材料來實現(xiàn)所需的顏色。OLED的優(yōu)點包括：構(gòu)造簡單：由于OLED自身具有發(fā)光的功能，因此相對于其他顯示技術(shù)（如LCD），OLED的構(gòu)造更為簡單。自發(fā)光不需要背光源：OLED通過電流直接激活有機材料的特性來發(fā)光，因此不需要像LCD那樣借助背光源。這意味著OLED的能源效率更高，也更加便攜輕便。對比度高：OLED可以在完全黑色的背景上產(chǎn)生出色的亮度和色彩鮮艷的圖像，因此其對比度明顯高于其他顯示技術(shù)。同時，由于OLED每個像素都可以控制自己的亮度，因此它還可以在同一屏幕上展示深黑和鮮艷的顏色。厚度?。河捎贠LED層極薄，因此OLED顯示器可以設(shè)計得非常薄。這使得OLED顯示器可以被用于手機、平板電腦和便攜式設(shè)備等各種場合。視角廣：與其他顯示技術(shù)相比，OLED提供更廣闊的觀察角度。這意味著無論你從哪個角度看屏幕，都可以得到相同的圖像質(zhì)量。反應速度快：每個OLED像素可以在微秒級別的時間內(nèi)切換，這意味著OLED對于快速變化的圖像和視頻等內(nèi)容非常適應?？捎糜趶澢姘澹簠^(qū)別于LCD，OLED使用非常柔韌的有機材料制成，因此它可以被切割和折疊。如圖為顯示模塊流程圖。圖4-31602顯示子程序流程圖4.4無線傳輸軟件的設(shè)計這個系統(tǒng)的主要功能是在遠程計算機上編輯想要顯示出的文字，接著借助上位機提取字模并利用串口傳遞給發(fā)送控制中心的單片機。單片機使用無線發(fā)射模塊發(fā)出信息，再以自動重發(fā)的方式發(fā)送信息。接收控制中心應用無線接收功能模塊以自動應答的方式接收相關(guān)信息。該系統(tǒng)會進行地址匹配、PID、CRC校驗來找到正確的數(shù)據(jù)包，并接收確保無誤后，無線接收功能模塊會發(fā)送無誤信號給無線發(fā)射模塊，使其中止自動重新發(fā)送。字模相關(guān)信息進行行、列掃瞄電路進行信號的處理，接著由LED點陣顯示屏反復循環(huán)顯示文字。如圖為通訊模塊流程圖。圖4-4無線LED點陣顯示屏運行的流程圖

第5章系統(tǒng)測試5.1keil和protues的聯(lián)調(diào)仿真過程C語言用于編程，然后是KeiluVision4編譯。在模擬調(diào)試器中需要經(jīng)過編程器向微控制器錄入一個.hex目標文件，以更好地去觀察日標原型的真實操作。5.2系統(tǒng)軟件調(diào)試調(diào)試系統(tǒng)軟件時，采用的是KeilC51軟件。使用Kei1開發(fā)軟件模擬的具體流程、是:編程且存儲源程序、創(chuàng)建項目并添加源文件、新建項目、編譯/組裝、掛載、創(chuàng)建目標文件和調(diào)試程序。一旦編譯/組裝和連接成功完成，便可選取Debug-Start/StopDebugSession菜單(或按Ctr1+F5)，最終跳轉(zhuǎn)到應.用程序的調(diào)試狀態(tài)。KeilC51的一些優(yōu)點：易于學習使用：KeilC51有一個直觀的界面，易于學習和使用。精確度高：KeilC51能夠準確和精確地編譯程序，從而提高了程序的可靠性和穩(wěn)定性。支持各種8051微控制器：KeilC51支持各種8051微控制器，包括所有主要的芯片廠商的微控制器。代碼優(yōu)化：KeilC51具有內(nèi)置的代碼優(yōu)化功能，可以生成更小、更快的代碼，減少可執(zhí)行文件的大小，提高程序的速度和效率。豐富的庫函數(shù)：KeilC51具有大量的庫函數(shù)和示例程序，使開發(fā)者能夠更輕松地編寫程序。調(diào)試工具：KeilC51還帶有一個強大的調(diào)試工具，支持實時運行，并能夠檢測并解決常見的錯誤和故障。5.3漢字字模的提取所有計算機存儲的數(shù)據(jù)都用0和1表示，以形成二進制數(shù)。當需要提取漢字的字形時，實際上是需要獲取一些二進制數(shù)據(jù)。要顯示漢字，第一步需要獲取漢字的Unicode編碼，并將其以16進制的形式存儲。第二步是利用內(nèi)部編碼計算得出漢字的區(qū)位碼。第三步是通過區(qū)位碼來確定漢字在點陣表中的實際位置。第四步是將點陣信息轉(zhuǎn)換為漢字的字形。5.3獨立按鍵模塊實物圖輕觸開關(guān)是一種電子開關(guān)，使用時，輕輕按開關(guān)按鈕就可使開關(guān)接通，當松開手時，開關(guān)斷開。圖5-1獨立按鍵模塊實物圖5.4點陣模塊實物圖LED點陣電子顯示屏相比于傳統(tǒng)LED顯示屏顯示圖片更加清晰，顯示的畫面更加醒目，由于LED點陣電子顯示屏的像素密度更高，所以可以顯示更多的信息，傳統(tǒng)LED顯示屏需要消耗大量的電力才能正常工作，而LED點陣電子顯示屏則因采用LED點陣控制技術(shù)，使得能耗更低，因為LED點陣電子顯示屏采用模塊化設(shè)計，所以維修更加方便，將報廢的模塊替換即可恢復正常使用，降低了維修難度和維護成本。顯然，傳統(tǒng)的LED顯示屏無法與之媲美，得到了廣泛的認可和使用。點陣旁邊的字符朝下，下面那行從左側(cè)開始計算是第一腳，然后按逆時針方向數(shù)一圈，包括1到16腳，其數(shù)法與集成塊相同。圖5-2點陣模塊實物圖

第6章總結(jié)與展望6.1總結(jié)系統(tǒng)軟件的調(diào)試過程并不總是一帆風順。在軟件調(diào)試過程中，有時候會出現(xiàn)一些錯誤。但是，在得到師生親友的幫助后，我最終還是找到了錯誤的根源，并且修正了設(shè)計中存在的問題和不足之處。設(shè)計方案中所遇到的問題和解決方法主要可以歸納為以下幾個方面。在仿真過程中，我們發(fā)現(xiàn)調(diào)試輸出值一直無法達到設(shè)計要求。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)基本原理無誤，而電路板的焊接過程存在一些技術(shù)問題，因此我們重新進行了焊接。使用仿真軟件進行應用程序模擬時發(fā)現(xiàn)了錯誤代碼，隨后進行了修改。然而，啟用程序流程時發(fā)現(xiàn)單片機未能正常復位。經(jīng)過加入復位程序流程后，才成功獲得準確的結(jié)果。(3)在進行模擬仿真時，一直有一個提示指出端口號P0存在邏輯錯誤。后來的調(diào)研表明，數(shù)據(jù)信息的發(fā)送錯誤代碼不能區(qū)分忙碌情況。因此，在工作計劃中加入了忙碌情況的區(qū)分，系統(tǒng)軟件運行正常，數(shù)據(jù)信息也沒有發(fā)現(xiàn)邏輯錯誤。6.2展望LED行業(yè)正在飛速發(fā)展，已然成為一個新興產(chǎn)業(yè)，市場潛力巨大，前景廣闊。隨著信息產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，LED顯示作為一種重要的信息傳播手段，在公共場所內(nèi)外廣泛應用，被用來傳達服務(wù)內(nèi)容與宗旨。例如，在室內(nèi)外進行廣告宣傳、在機場車站提供旅客指引、作為公交車輛報站系統(tǒng)、在證券與銀行里顯示信息、作為餐館菜單和價格的展示、在高速公路顯示可變情報板、作為體育場館的比賽直播、為樓宇提供燈光裝飾、作為交通信號燈、提供景觀照明等。這表明，LED顯示已成為城市亮化、現(xiàn)代化和信息化社會的一個重要標志。LED顯示屏可以實時動態(tài)地顯示文字、數(shù)字、圖形和圖像，適用于室內(nèi)和室外環(huán)境，其優(yōu)點不僅包括投影儀、電視墻和液晶顯示屏無法匹敵的性能，還可以實現(xiàn)更高的亮度、更高的對比度和更豐富的顏色表現(xiàn)。LED迅速發(fā)展并受到廣泛重視，主要得益于其不可分割的優(yōu)勢。這些優(yōu)勢包括：高亮度、低工作電壓、低功耗、小型化、長壽命、耐沖擊和穩(wěn)定性。未來，LED的發(fā)展前景廣闊，主要發(fā)展方向包括提高亮度、耐氣候性、發(fā)光密度和均勻性，提高可靠性并推廣全色化。LED屏存在的主要問題有一下四點：一是亮度不足問題。LED顯示屏的亮度不足，使其在照明行業(yè)中只能扮演配角的角色，而不是主角。所以，要解決這個問題，LED顯示屏需要足夠的亮度來滿足各種戶外環(huán)境的需要。因此，在晴天、陰天、雨雪天氣和遠距離、多視角等各種情況下，LED顯示屏都要保證足夠的亮度來傳遞信息。如果能夠解決LED顯示屏亮度不足的問題，那么LED在照明行業(yè)中的綜合運用將會更加廣泛，也將成為一項重要的發(fā)展方向。單個LED的應用基本上不會出現(xiàn)色差問題，但是當許多LED組合在一起使用時，色差問題就會變得明顯。雖然已經(jīng)有技術(shù)可以改善這個問題，但是由于國內(nèi)技術(shù)和生產(chǎn)水平的限制，即使在同一色域和同一批次的LED中，仍然會存在差異。這種差異很難避免肉眼的敏銳觀察，從而難以保證LED顯示屏的色彩還原和真實性。三是LED顯示控制芯片。真彩高分辨率LED電子顯示屏作為一種新的顯示媒介，在清晰圖像和高性能播放能力方面表現(xiàn)出色，因此受到了越來越多人的關(guān)注。對于其中的LED顯示單元而言，三基色LED管芯則是其核心器件。因此，應該使用波長差異小、發(fā)光強度一致性高的高質(zhì)量管芯，而這種技術(shù)主要由世界知名大公司掌握。四是散熱性。戶外環(huán)境溫度變化劇烈，同時顯示屏工作時會產(chǎn)生熱量。如果環(huán)境溫度過高且散熱不良，可能會導致集成電路工作異常，甚至被燒毀，導致顯示系統(tǒng)無法正常運行。

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附錄電路圖源代碼//宏定義#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineHZ_num_110#defineHZ_num_24#defineHZ_num_34 //字數(shù)//頭函數(shù)#include<reg51.h>#include<intrins.h>//管腳定義//154sbitA_=P0^0;sbitB_=P0^1;sbitC_=P0^2;sbitD_=P0^3;sbitG2=P0^7;//低電平使能//595sbitSI=P0^6;//數(shù)據(jù)腳sbitSCK=P0^5;sbitRCK=P0^4;//管腳定義//154sbitA_1=P2^0;sbitB_1=P2^1;sbitC_1=P2^2;sbitD_1=P2^3;sbitG2_1=P2^7;//低電平使能//595sbitSI_1=P2^6;//數(shù)據(jù)腳sbitSCK_1=P2^5;sbitRCK_1=P2^4;sbitK1=P1^0;sbitK2=P1^1;sbitK3=P1^2;//加速sbitK4=P1^3;//減速sbitK5=P1^4;//暫停uintflag1,flag2,X,Y;uintnum;ucharspeed=5;bitpause=0; //暫停變量，為1時是暫停//函數(shù)聲明voidInit595();voidInit595_1();voidWrite_byte595(uchartemp);voidWrite_byte595_1(uchartemp);voidWriteS(uchardata1,uchardata2);voidWriteS_1(uchardata1,uchardata2);voidWei_154(ucharW);voidWei_154_1(ucharW);voiddelay(uintz);voidscan();//主函數(shù)voidmain(){ uchari=1,j=0; EA=1; TMOD=0x01; TH0=0x3c; TL0=0xb0; ET0=1; TR0=1; flag1=0; Init595(); Init595_1(); //循環(huán)演示 while(1) { if(flag1==0) { if(flag2==0) { for(j=0;j<speed