【正文】 材料市場的迅猛發(fā)展，表面貼裝器件 于 2021 年面世，主要用在室內(nèi)全彩屏，并且以其亮度高、色彩鮮艷、溫度低的特性，可隨意調(diào)整的點間距，被不同價位需求者所接受，在短短兩年多時間內(nèi)，產(chǎn)品銷售額已超過 3 億元，表面貼裝全彩色 LED 顯示屏應(yīng)用市場進(jìn)入新世紀(jì)。 在 LED 顯示的眾多應(yīng)用領(lǐng)域中，交通信息的顯示是其中的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一，各類信息顯示設(shè)備成為機(jī)場、火車站 、碼頭、公交車站、高速公路、城市道路、停車場等面向公眾發(fā)布信息的主導(dǎo)手段，其中， LED 顯示以其高亮度、高可靠性等特點受到青睞。 [3] 此次畢業(yè)設(shè)計的研究內(nèi)容 及意義 首先，將此次畢業(yè)設(shè)計的最終作品命名為“ 20*2 LED Smartie”顯示屏。 “ 20*2 LED Smartie”顯示屏是 一個簡易的 可顯示 202 個 字符的 LED 點陣 顯示屏 ，所顯示的字符為 5 7 點陣常用 ASCII 碼字符。 PC 機(jī) 通 過 miniUSB 線與顯示屏 連接并實現(xiàn)通信，通過 向 “ 20*2 LED Smartie”顯示屏發(fā)送控制命令和數(shù)據(jù)， 實 現(xiàn)對顯示板顯示 內(nèi)容及顯示亮度 的 控制。 本次畢業(yè)設(shè)計 使用 Sure Electronics 公司的 DEDD210 驅(qū)動板作為 “ 20*2 LED Smartie”顯示屏的驅(qū)動板 ，使用開源軟件“ LCD Smartie”作為上位機(jī)軟件 。 而 本人則主要負(fù)責(zé) LED點陣顯示板 的設(shè)計開發(fā)， PIC 單片機(jī)程序 編寫 以及“ 20*2 LED Smartie”顯示屏整機(jī) 工裝 的設(shè)計和 組 裝。 最終產(chǎn)品通過 miniUSB 線與 PC 機(jī)實現(xiàn)通信后，其命令、數(shù)據(jù)的控制流向如圖 11 所示。 南京郵電大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 圖 11 “ 20*2 LED Smartie”顯示屏命令、數(shù) 據(jù)流向示意圖 上位機(jī)軟件“ LCD Smartie”通過串口將命令、數(shù)據(jù)發(fā)送給“ 20*2 LED Smartie”顯示屏驅(qū)動板的 PIC 單片機(jī)， PIC 單片機(jī)根據(jù)所接收到的來自上位機(jī)的命令、數(shù)據(jù)，向 顯示屏的各個 LED 驅(qū)動芯片 HT1632C 發(fā)送控制命令與數(shù)據(jù)。用戶只需操作上位機(jī)軟件即可簡便地實現(xiàn)對“ 20*2 LED Smartie”顯示屏的控制。 鑒于 LED 顯示屏的迅猛發(fā)展勢頭，我認(rèn)為利用所學(xué)知識去設(shè)計制造一塊簡易的 LED顯示屏作為我的畢業(yè)設(shè)計有著不小的意義。 首先， “ 20*2 LED Smartie” 可 顯示常用 ASCII 碼字符，能用于顯示英文信息，具 有一定的實用價值 。 此外 ， 此顯示屏 亦可作為學(xué)習(xí)工具使用，為今后 感興趣的同學(xué) 開發(fā)功能更為復(fù)雜的LED 點陣顯示屏提供一定幫助。 “ 20*2 LED Smartie”顯示屏 雖然 僅僅實現(xiàn)了更改顯示內(nèi)容與 顯示 亮度這兩項基本功能， 但通過此次畢業(yè)設(shè)計， 我們 已得到開發(fā)此類顯示屏的基本框架。將來可以 此 此框架 為基礎(chǔ)，不 斷完善或革新，開發(fā)功能更為復(fù)雜 、用途更為廣泛的 LED顯示屏。 南京郵電大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 第二章 基礎(chǔ)理論背景 PIC 單片機(jī)概述 PIC 系列單片機(jī) 是 Microchip 所開發(fā)單片機(jī)的主 打型號，其 CPU 采用 RISC 結(jié)構(gòu) ， 采用 Harvard 雙總線結(jié)構(gòu) ，具有 運行速度快 ， 工作電壓 低， 功耗 小， 輸入輸出直接驅(qū)動能力較大等優(yōu)點。 在辦公自動化設(shè)備 、 消費電子產(chǎn)品 、 電訊通信 、 智能儀器儀表 、 汽車電子 、金融電子 、 工業(yè)控制不同領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用 ， PIC 系列單片機(jī)在世界單片機(jī)市場份額排名中逐年提高 ， 發(fā)展非常迅速 。 [2] 此次畢業(yè)設(shè)計所使用的 PIC 單片機(jī)型號為 PIC16F723，其管腳圖如圖 21 所示。 [3] 圖 21 PIC16F723 管腳圖 PIC16F723單片機(jī) 集成了許多模塊，此次畢業(yè)設(shè)計主要使用 UART模塊 和 Timer0模塊 。UART 模塊用于實現(xiàn)串行通信 [4]； Timer0 模塊作為看門狗定時器， 可 在串行通信 發(fā)生 故障時保證顯示屏工作的穩(wěn)定 [5]。 LED 驅(qū)動芯片 HT1632C 概述 HT1632C芯片是由 Holtek公司生產(chǎn)的 LED驅(qū)動芯片。該驅(qū)動芯片是一款內(nèi)存映射 LED顯示驅(qū)動芯片，它可以選擇 328 或 2416 驅(qū)動模式。通過使用軟件指令 PWM 控制，該芯片支持 16 級的 LED 亮度控制。 [6] HT1632C 芯片 的管腳圖如圖 22 所示。 [6] 南京郵電大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 圖 22 HT1632C 芯片 管腳圖 HT1632C 芯片 的管腳定義如表 21 所述。 [6] 表 21 HT1632C 芯片 管腳 定義 管腳名稱 輸入 /輸出 （ I/0） 描述 ROW0～ ROW23 O 行驅(qū)動管腳，這些管腳驅(qū)動 LED ROW24/COM15 ～ROW31/COM18 O 驅(qū)動 LED 輸出或者 COM 端輸出。各個COM 管腳均是雙向端口 COM0～ COM7 I/O COM 輸出端，各個 COM 端均是雙向端口 SYNC I/O 如果設(shè)置為片上 RC 主模式或片外時鐘主模式， SYN 管腳將輸出同步信號； 如果設(shè)置為從模式， SYN 管腳將接收同步信號輸入。 OSC I/O 如果設(shè)置為片上 RC 主模式，系統(tǒng)時鐘源來自片上 RC 晶振，并且系統(tǒng)時鐘信號由 OSC 管腳輸出； 如果設(shè)置為從模式或者片外時鐘主模式，系統(tǒng)時鐘源是經(jīng)由 OSC 管腳得到的外部時鐘信號。 DATA I/O 串行數(shù)據(jù)輸入輸出， WR I 寫數(shù)據(jù)時鐘信號端。在每個時鐘的上升沿，數(shù)據(jù)寫入 HT1632C 芯片 RD I 讀數(shù)據(jù)時鐘信號端。在每個時鐘的上升沿，數(shù)據(jù)從 HT1632C 芯片讀出。 南京郵電大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 表 21 HT1632C 芯片管腳定義 （續(xù)） CS I 片選信號輸入端。當(dāng)輸入高電平時，HT1632C 芯片不被是能；當(dāng)輸入低電平時， HT1632C 芯片被是能。 LED_VDD 為電路提供驅(qū)動高電平輸入 LED_VSS 為電路提供接地端 VSS 為邏輯電路提供地信號低電平輸入 VDD 為邏輯電路提供高電平輸入 開發(fā)環(huán)境 簡介 此次畢業(yè)設(shè)計 使用 OrCAD 作為電路原理圖設(shè)計軟件，使用 PowerPCB 作為 PCB 開發(fā)軟件，使用 MPLAB IDE 作為 PIC 單片機(jī)程序開發(fā)軟件。 OrCAD 簡介 OrCAD 是一套在 PC 上極受歡迎的 電子設(shè)計自動化 軟件 ，專門用來讓電子工程師設(shè)計電路圖 及相關(guān)圖表，設(shè)計 印刷電路板 所用的印刷圖，及電路的仿真之用。 OrCAD 是一個混合名詞，反映了軟件的發(fā)源地：俄勒岡 (Oregon)+ 計算器輔助設(shè)計（ CAD）。 OrCAD Pspice 為美國 OrCAD 公司在 1998 年與 Microsim 公司合并之后，將其眾所皆知 Pspice 整合到原先 OrCAD 系統(tǒng)（包含「電路圖輸入」的 OrCAD Capture、「 印刷電路板布局」的 OrCAD Layout 及「可編程邏輯（ Programmable Logic）電路合成」的 OrCAD Exerpss）內(nèi)的一套計算機(jī)輔助電路分析軟件。 [7] 此次畢業(yè)設(shè)計使用 OrCAD 繪制顯示板的電路原理圖，并生成“ .asc”格式的網(wǎng)絡(luò)文件，為 PowerPCB 提供可導(dǎo)入到網(wǎng)絡(luò)文件。 PowerPCB 簡介 PowerPCB 是一款 PCB 開發(fā)軟件，可以方便地導(dǎo)入多種格式的網(wǎng)絡(luò)文件， 并進(jìn)行 PCB電路板的設(shè)計開發(fā)。 用戶使用 PowePCB 軟件，可以完成 PCB 元件布局、布線設(shè)計等一些列 PCB 電路板開發(fā)所需對工作 ，極大地提高了 PCB 電路板的開發(fā)效率 [8]。 此次畢業(yè)設(shè)計使用 PowePCB 軟件導(dǎo)入由 OrCAD 軟件所生成的“ .asc”格式網(wǎng)絡(luò)文件，從而完成對各種元件的布局與布線工作。 MPLAB IDE 簡介 MPLAB IDE 是一種在 PC 機(jī)上運行的軟件，用來為 Microchip 單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用程序。由于 它提供了一種單一的集成環(huán)境來為嵌入式單片機(jī)開發(fā)程序代碼，因此被稱為集成開發(fā)環(huán)境或 IDE。 [9] 運行 MPLAB IDE 軟件，軟件窗口如圖 23 所示。 南京郵電大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 圖 23 MPLAB IDE 運行窗口 單擊 “ Project” 菜單，選取 “ Project Wizard” ，新建一個項目，如圖 24 所示。 圖 24 新建一個項目 在彈出窗口中點擊“下一步（ N）”，如圖 25 所示。 南京郵電大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 圖 25 Project Wizard 彈出窗口 點擊“下一步（ N）”后，選取 PIC 芯片型號為 “ PIC16F723” ， 并點擊“下一步（ N）”如圖 26 所示。 圖 26 選取 PIC 芯片型號為 PIC16F723 南京郵電大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 在新窗口中選取編譯器為 “ HITECH Universal ToolSuite” ，并點擊“下一步（ N）”如圖 27 所示。 圖 27 選取編譯器 在新窗口中設(shè)定項目的存儲路徑，并點擊“下一步（ N）”，如圖 28 所示。 這里須注意，所設(shè)定的存儲路徑應(yīng)當(dāng)僅由英文字符組成，否則開發(fā)軟件將無法識別。 南京郵電大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 圖 28 設(shè)定項目存儲路徑 在新窗口中，不添加任何文件，點擊“下一步（ N）”，如圖 29 所示 。 圖 29 不要添加任何文件 南京郵電大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 在新窗口中點擊“完成”，完成新項目的建立，如圖 210 所示。 圖 210 完成新項目的建立 當(dāng)完成了新項目的建立后，即可在此項目中添加頭文件（ Header Files）和源文件（ Source Files）了?！?20*2 LED Smartie”程序的項目中包含的頭文件、源文件如圖 211 所示。 圖 211 “ 20*2 LED Smartie”所需的頭文件、源文件 南京郵電大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 當(dāng)把 PIC Kit2 連接到 PC 機(jī)上后，即可配置編程器為 PICKit2 了。如圖 212 所示。 圖 212 配置編程器為 PICKit2 完成編程后，即可點擊“ Program”按鈕向單片機(jī)燒寫程序。如圖 213 所示。 圖 213 向單片機(jī)燒寫程序 南京郵電大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 第 三 章 硬件部分 整體方案框圖 “ 20*2 LED Smartie”顯示屏 須通過 miniUSB 線與 PC 機(jī)連接，接收來自上位機(jī)軟件所發(fā)送來的命令、數(shù)據(jù)進(jìn)而顯示不同的效果。 “ 20*2 LED Smartie”顯示屏的整體設(shè)計框圖如圖 31 所示。 圖 31 整體 設(shè)計 框圖 基于 PIC16F723 單片機(jī) 的驅(qū)動板 此次畢業(yè)設(shè)計所使用 的核心控制芯片為 Microchip 公司生產(chǎn)的 PIC16F723 芯片， 而基于 PIC16F723 單片機(jī)的驅(qū)動板由 Sure Electronics 公司提供 ，產(chǎn)品號為 DEDD210。 DEDD210 驅(qū)動板是由 Sure Electronics 公司開發(fā)的基于 PIC16F723 單片機(jī)的單片機(jī) 驅(qū)動板 。 該驅(qū)動板已將 PIC16F723 單片機(jī)的大部分引腳引出到兩個 2 8 Pin 的護(hù)邊插座上。該驅(qū)動板支持基于 PIC 單片機(jī) UART 模塊的串行通信 [10]。 DEDD210 的外觀如圖 32 所示。 圖 32 DEDD210 驅(qū) 動板外觀示意圖 南京郵電大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 基于 HT1632C 的顯示板 此次畢業(yè)設(shè)計 顯示板部分所使用的驅(qū)動芯片為 Holtek 公司生產(chǎn)的 HT1632C 芯片， 每塊顯示板由 1 塊 HT1632C 芯片驅(qū)動 4 塊 88 LED 點陣模塊 。 該顯示板在設(shè)計時須充分考慮到 DEDD210 驅(qū)動板的接口設(shè)置，以能夠通過 IDC 排線方便地與驅(qū)動板相連接。 顯示板是本人與 Sure Electronics 公司合作完成：由本 人 完成 設(shè)計，由 Sure Electronics 公司幫助安排生產(chǎn)。 本文將在附錄二中給出顯示板的原理圖。 依據(jù) HT1632C 所選用 的 88 LED 點陣模塊 HT1632C 在 328 驅(qū)動模式下的應(yīng)用電路原理圖如圖