【正文】 宣傳的內(nèi)容等，還可以用來顯示圖案、字母、動畫表情等。 設(shè)計(jì) 內(nèi)容 2 本課題是綜合利用 VB 技術(shù)，紅外串行通信技術(shù)，單片機(jī)技術(shù)， LED 點(diǎn)陣顯示技術(shù)等進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)，制作出一套復(fù)合實(shí)際應(yīng)用的電子胸牌，并實(shí)現(xiàn)對一些基本信息的顯示功能 [4]。電子胸牌的制作分為兩個(gè)部分：硬件控制系統(tǒng)和軟件控制系統(tǒng)。 前者包括單片機(jī)控制模塊、 LED顯示控制模塊和紅外串行通信設(shè)計(jì)；后者包括上位機(jī)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、下位機(jī)軟件部分設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)和 PC 與單片機(jī)串行通信程序設(shè)計(jì)。而由兩部分構(gòu)成的整體系統(tǒng)的流程是，首先運(yùn)用上位機(jī)將漢字點(diǎn)陣進(jìn)行提取，再通過紅外串行 技術(shù) 將其儲存到 LPC922 的 Flash ROM 中， 依 據(jù) PC機(jī)的命令，由單片機(jī)讀取相應(yīng)的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)通過 LED 顯示顯示模塊就行驅(qū)動顯示。 3 第 2 章 論文 的總體方案 技術(shù) 應(yīng)用 原理 提取 漢字點(diǎn)陣 我們知道，一個(gè)漢字在計(jì)算機(jī)內(nèi) 用兩個(gè) ASCII 碼表示。為了適應(yīng)計(jì)算機(jī)處理漢字信息的需要， 1981 年我國頒布了 GB2312 國家標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)選出 6763 個(gè)常用漢字（其中，一級常用漢字 3755 個(gè)，二級漢字 3008 個(gè)）和 682 個(gè)非漢字字符，并為每個(gè)字符規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)代碼，以便在不同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間進(jìn)行漢字文本交換。 GB2312 字符集構(gòu)成一個(gè) 94行、 94 列的二維表，行號稱為區(qū)號，列號稱為位號，每一個(gè)漢字或符號在碼表中的位置用它所在的區(qū)號和位號來表示 [5]。由于漢字的內(nèi)碼與區(qū)位碼（區(qū)碼和位 碼）有一定的聯(lián)系，所以只要通過漢字的內(nèi)碼就可以得到該漢字的區(qū)位碼，也就得到了該漢字的字模。 點(diǎn)陣字庫由字符掩碼矩陣構(gòu)成，對于一個(gè) m m 的點(diǎn)陣字符，就是在一個(gè)具有 m m 個(gè)小格的坐標(biāo)紙上書寫字符，若筆畫通過某小格，該小格對應(yīng)數(shù)字 1；筆畫不通過則對應(yīng)數(shù)字 0。然后將該點(diǎn)陣按列或按行計(jì)算為字節(jié)后存儲，就構(gòu)成了一個(gè)字符的點(diǎn)陣數(shù)據(jù) [6]。每個(gè)小格子對應(yīng)點(diǎn)陣顯示屏的發(fā)光二級管，那么 0和1就可以表示二極管的亮和滅，整個(gè)顯示區(qū)域就可以用二進(jìn)制表示，點(diǎn)陣數(shù)據(jù)就是二進(jìn)制數(shù)據(jù)。 計(jì)算偏移量如下：設(shè)漢字內(nèi)碼的兩個(gè)字節(jié)為 n1和 n2,區(qū)碼 和位碼為 cc 和 dd,則： cc=n10xa0,dd=n20xa0 漢字字模在文件中的位置為： location=(94*(cc1)+(dd1)) 24 (21) 以上公式得到首地址，往后讀取 24字節(jié)的數(shù)據(jù)，就得到了該漢字的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)。 4 串行通信技術(shù) 在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，所有數(shù)據(jù)都是使用位來存儲的，每一位都是電位的一個(gè)狀態(tài)（計(jì)算機(jī)中以 0、 1表示）。微機(jī)一般用八個(gè)位代表一個(gè)字符。通常來說，只有 進(jìn)行 傳 送 才 被看作 數(shù)據(jù)交換。假如傳 送以上 的內(nèi)容 僅 有 一 根 線路，那么線路上八個(gè)位 需要 連續(xù)變 換這幾 個(gè)狀態(tài) ， 這才能算實(shí)現(xiàn)了傳輸一個(gè)字符，這就是 所謂的 串行通信，它是很慢的逐次傳位方式，傳輸方式包括異步及同步兩種。 前者是指數(shù)據(jù)傳送的單位是字符，同步通信是指數(shù)據(jù)傳送以數(shù)據(jù)塊為單位。同步通信要求發(fā)送和接收要有相同的時(shí)鐘，而異步通信則不需要，所以考慮本系統(tǒng)要求的串行通信速度不是很高，選用異步通信 。通信接口則采用標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接口 RS232. 電子胸牌工作原理 電子胸牌系統(tǒng)主要由上位機(jī)軟件控制系統(tǒng)和下位機(jī)系統(tǒng)兩部分組成。上位機(jī)軟件控制系統(tǒng)主要是 利用 VB 作為上位機(jī)軟件控制平臺，實(shí)現(xiàn)漢字點(diǎn)陣數(shù)據(jù)的提取，然后通過串行通信技術(shù)，利用 MSComm 實(shí)現(xiàn)文件傳輸功能，最后通過顯示屏顯示出來。 本設(shè)計(jì)的 硬件 模塊包括： LED顯示屏 模塊 、單片機(jī)控制 模塊，驅(qū)動 模塊 。 驅(qū)動電路是采用各列共用一個(gè)驅(qū)動設(shè)備的顯示方式，還可以用單片機(jī)來控制行列的選通。 LED 顯示屏由一個(gè)個(gè)的發(fā)光二極管組成。當(dāng)流過 LED 發(fā)光二極管的電流達(dá)到規(guī)定的值時(shí)，就會驅(qū)動二極管點(diǎn)亮。當(dāng)給某一列送高電平的時(shí)候 ,選中的是整列 ,而當(dāng)給某一行送低電平的時(shí)候 ,改行即被選中 ,因此如果讓某一點(diǎn)亮就需要行列交叉點(diǎn)是要被點(diǎn)亮 的點(diǎn)就可以 [7]。不亮的二極管對應(yīng) 0，否則對應(yīng) 1，當(dāng)點(diǎn)陣數(shù)據(jù)全部掃描后，顯示就完全表現(xiàn)出來。 單片機(jī)部分主要是根據(jù) PC 機(jī)的指令實(shí)現(xiàn)不同的顯示效果，以及完成 LED 點(diǎn)陣驅(qū)動顯示。設(shè)計(jì)的整體機(jī)構(gòu)圖如圖 21 所示。 5 上位機(jī)控制系統(tǒng)單片機(jī)控制系統(tǒng)行驅(qū)動器 列驅(qū)動器L E D 點(diǎn)陣顯示屏 圖 21 設(shè)計(jì)整體流程圖 6 第 3 章 設(shè)計(jì) 的硬件電路 單片機(jī)設(shè)計(jì)部分 由于本設(shè)計(jì)要求硬件具有體積小、重量輕的特點(diǎn)，所以電子胸牌的控制單片機(jī)選用的是飛利浦的 P89LPC922。 本次設(shè)計(jì) 需要的單片機(jī)的特點(diǎn)如圖 31 所示。單片機(jī)的屬性，見表 31。 P 1. 72P 0. 01P 1. 54P 1. 63V S S5P 2. 16P 2. 07P 1. 48P 0. 713P 0. 614V D D15P 1. 210P 1. 39P 0. 516P 0. 417P 0. 318P 0. 219P 0. 120P 1. 012P 1. 111P 89L P C 922 圖 31 P89LPC922 管腳圖 表 31 P89LPC922屬性 單片機(jī)中斷 P89LPC922 采用四個(gè)中斷優(yōu)先級結(jié)構(gòu)，任何一個(gè)中斷源都可以通過對寄存器 IEN0 和 TEN1 中相應(yīng)的位置零或清零 ,實(shí)現(xiàn)單獨(dú)使能或禁能， IEN0 中還包含一個(gè)全局使能位 EA,它可以使能所有中斷； P89LPC922 有 2 個(gè)外部中斷輸入以及鍵盤中斷功能，這 2個(gè)外部中斷輸入和標(biāo)準(zhǔn) 80C51 微控制器相同，通過清零或 7 置位 TCON 寄存器中的 IT1 或 IT0,可將外部中斷設(shè)為電平觸發(fā)或邊沿觸發(fā) [8]。 存儲器 P89LPC922 中的 FLASH 存儲器能夠提供在電路的編程及電擦除，它的寫入及讀取是以字節(jié)為單位進(jìn)行的，任何的FLASH 扇區(qū)和頁可被它們的擦除功能擦除，整個(gè)程序存儲器可被芯片擦除操作擦除。 準(zhǔn)雙向口輸出配置 準(zhǔn)雙向口帶有一個(gè)干擾抑制電路和一個(gè)施密特觸發(fā)輸入。 純輸入配置 當(dāng)配置為純輸入口時(shí) ,輸入口帶有 1 個(gè)干擾抑制電路和 1個(gè) schmidt 觸發(fā)輸入，并且端口的狀態(tài)呈高阻狀態(tài)。 推挽輸出 它的 下拉結(jié)構(gòu)同準(zhǔn)雙向口及開 漏輸出的基本相同 ,不同的只是鎖存器 是 1時(shí)它提供了 連續(xù) 強(qiáng)上拉， 自 推挽輸出 寫 入的時(shí)候 ,輸入口 會 有 1個(gè)干擾抑制 的 電路 和 schmidt觸發(fā)的輸入 。 該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)利用 LPC922 的 P P0 口和 、 口分別控制行和列掃描， 口和鍵位一起控制顯示信息 , 口作為 LPC922 的復(fù)位引腳，另外， 口實(shí)行紅外串行通信。 LPC922 的硬件連接電路如圖 32 所示。 8 P 1. 72P 0. 01P 1. 54P 1. 63V S S5P 2. 16P 2. 07P 1. 48P 0. 713P 0. 614V D D15P 1. 210P 1. 39P 0. 516P 0. 417P 0. 318P 0. 219P 0. 120P 1. 012P 1. 111P 89L P C 922U15KR13VV C CS1K E YV C C 123P T 19 21C116R 2A1KV C C3V 圖 32 單片機(jī)及紅外接收電路 電子屏顯示部分設(shè)計(jì) 掃描驅(qū)動 技術(shù) 該系 統(tǒng)運(yùn)用 12 40 點(diǎn)陣的 LED,采用行掃描的方式，并且運(yùn)用列傳送點(diǎn)陣數(shù)據(jù)。接下來是設(shè)計(jì)顯示驅(qū)動電路的部分。 顯示屏是通過對行進(jìn)行掃描和對列進(jìn)行控制的方式 ,并且在一個(gè)時(shí)間段只點(diǎn)亮一行二極管 ,當(dāng)頻率達(dá)到一定值的時(shí)候人眼就不能分辨 ,首先第一行的點(diǎn)陣字模由列驅(qū)動傳送出來，然后單片機(jī) 相 應(yīng)的引腳選中相應(yīng)的行并顯示出來 ,然后重復(fù)對下面的的行進(jìn)行此操作 ,一直到每一行都被掃描一遍，至此 ,需要顯示的漢字點(diǎn)陣數(shù)據(jù)就被完全顯示。當(dāng)然這樣的方式會使消耗功率降低，但也會發(fā)生一些問題 ,如亮度不夠大，穩(wěn)定性不夠好等。因此還需對掃描的時(shí)間進(jìn)行 有效地控制。經(jīng)過計(jì)算， LED 的顯示時(shí)間應(yīng)控制在 20ms 內(nèi) ,即 50Hz 以上。 9 電子顯示屏的驅(qū)動電路 電子顯示 屏的 行 驅(qū)動 是 2 片 ULN20xxA。 ULN20xxA 是美 國 Texas Instruments 公司和 Sprague 公司共同開發(fā)的具有高電壓、大電流的達(dá)林頓晶體管陣列 ,能夠輸出較大電流 ,特別適用于低邏輯電平數(shù)字電路的接口，也適用于較高的電流、電壓要求之間的接口 [12]。 ULN20xxA 器件具有抑制躍變功能的集電極開路輸出和續(xù)流籍位二極管 ,ULN20xx 兼容標(biāo)準(zhǔn)的 TTL 系列 ,能 夠驅(qū)動所有類型的負(fù)載 ,可以提供足夠功率，供行驅(qū)動需要。 列信號的處理主要由 5 片 8 位串入并出移位寄存器 （ 74HC164）來完成 ,數(shù)據(jù)的移動由單片機(jī)控制 ,一個(gè) 74HC164的 Q7 腳與另一個(gè)的輸入腳相連構(gòu)成 40位串行數(shù)據(jù)鏈 ,它控制整屏的某一行點(diǎn)陣。 36 位點(diǎn)陣數(shù)據(jù)從單片機(jī) IO 口串行輸出來，隨著移位時(shí)鐘的作用逐步移位到對應(yīng)位置 ,并將數(shù)據(jù)并行輸出到 LED 列線 ,最后再由行驅(qū)動信號作用點(diǎn)亮一行 LED象素 [13]。本 設(shè)計(jì) 用 74HCl64當(dāng) 作列驅(qū)動器。74HC164 引腳說明如下表 所示。 表 32 74HC164 引腳說明 符號 引腳 說明 Q0～ Q3 3～ 6 輸出 Q4～ Q7 10～ 13 輸出 DSA 1 輸入數(shù)據(jù) DSB 2 輸入數(shù)據(jù) GND 7 地（ 0V） CP 8 時(shí)鐘輸入（低電平至高電平邊沿觸發(fā)） /M/R 9 中央復(fù)位輸入（低電平有效） VCC 14 正電源 74HC164 是 CMOS 元器件 ,兼容低功耗肖特基型 TTL器件的引腳，它也是 8位邊沿觸發(fā)式移位寄存器 ,將數(shù)據(jù)串行輸入 ,并行輸出。時(shí)鐘 (CP)只要由低變高 ,數(shù)據(jù)就右移一位 ,輸入至 Q0， Q0是 DSA 和 DSB 的邏輯與 ,它將 保持一個(gè)建立時(shí)間的長度在上升時(shí)鐘沿之前。主復(fù)位 (MR)輸入端如果是低電平，則其他輸入端或者輸出也是低電平或者無效。 10 綜上論述 ,該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)盡量選用消耗功率較低的元件 ,另外由于當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行速度較快時(shí)屏幕閃爍的問題不會出現(xiàn)，所以本系統(tǒng)的 LED 顯示屏設(shè)計(jì)如圖 33 所示。 I N 11I N 22I N 33I N 44I N 55I N 66I N 77G N D815O U T 113O U T 314O U T 212O U T 411O U T 510O U T 69O U T 716C O MU7U L N 2 0 0 3I N 11I N 22I N 33I N 44I N 55I N 66I N 77G N D815O U T 113O U T 314O U T 212O U T 411O U T 510O U T 69O U T 716C O MU8U L N 2 0 0 3L E D 顯示模塊 QA3QB4QC5QD6QE10QF11QG12QH139CLR8CLK1A2BU3S N 7 4 H C 1 6 4QA3QB4QC5QD6QE10QF11QG12QH139CLR8CLK1A2BU2S N 7 4 H C 1 6 4V C CV C C 圖 33 LED 顯示驅(qū)動電路 紅外串行 技術(shù) 本系統(tǒng)采用能夠節(jié)省成本的紅外串行通信，它取代了設(shè)備之間的傳統(tǒng)線纜連接 ,對于不同的平臺設(shè)備連接時(shí)需要特制接口的