【正文】 LED 顯示點陣 ******畢業(yè)設(shè)計 9 3 程序設(shè)計語言 單片機(jī)能執(zhí)行的程序可以用很多種語言編寫。為了達(dá)到重疊處理的目的，列數(shù)據(jù)的顯示就需要具有所存功能。這樣，對于一行的顯示過程就可以分解成列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備（傳輸）和列數(shù)據(jù)顯示兩部分。顯然，采用并行方式時，從控 制電路到列驅(qū)動器的線路數(shù)量大，相應(yīng)的硬件數(shù)目多。 采用掃描方式進(jìn)行顯示時，每一行有一個行驅(qū)動器，各行的同名列共用一個驅(qū)動器。因此在實際應(yīng)用中的顯示屏幾乎都不采用這種設(shè)計，而采用另外一種稱為動態(tài)掃描的顯示方法 [9]。應(yīng)用時限流電阻可以放在 X 軸或 Y 軸 [8]。 ① 8*8 點陣 如圖 和圖 是 8*8 點陣原理圖和實物圖 圖 8*8 點陣原理圖 圖 為 8 8 單基色點陣的結(jié)構(gòu)圖，從內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以看出 8 8 點陣共需要 64 個發(fā)光二極管，且每個發(fā)光二極管是放置在各行和列的交叉點上。國內(nèi)的另一種 LED 顯示屏 —— 可編程序型 LED 顯示屏，雖然增加了顯示屏系統(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。 LED 點陣顯示屏 ******畢業(yè)設(shè)計 6 LED 點陣顯示屏的構(gòu)成型式有多種，其中典型的有兩種。 液晶顯示器 液晶顯示器 LCD(Liquid Crystal Display)是一種極低功耗的顯示器。比如，有 m + n 個鍵，那么，只要用兩個并行端口和 16 條引線便可以完成鍵盤的連接 [6] 。比如，一個有 64 個鍵的鍵盤，采用這種方法來設(shè)計時，就需要 64 條連線和 8 個 8 位并行端口。 最簡單的鍵盤，每個鍵對應(yīng) I/O 端口的一位，沒有什么鍵閉和時，各位均處于高電位。每個獨(dú)立式按鍵單獨(dú)占有一根 I/O 口線，每根 I/O 口線的工作狀態(tài)都不會影響其他 I/O 口線的工作狀態(tài)。 鍵盤工作原理 鍵盤中的每個按鍵都是一個常開的開關(guān)電路，當(dāng)所設(shè)置的功能鍵或數(shù)字鍵按下時，則處于閉合狀態(tài)。40 個引腳中，正電源和地線兩根； 4 組 8 位 I/O 口，共 32 個引腳；時鐘電路引腳 XTAL1和 XTAL2；控制信號引腳包含：復(fù)位輸入端 RET，地址鎖存允許輸出 /編程脈沖輸入端 ******畢業(yè)設(shè)計 4 ALE/PROG，片外程序存儲器選通控制信號端 PSEN，內(nèi)外程序存儲器選擇 /編程電源輸入端 EA/VPP。 （ 5）單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 單片機(jī)在易用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲波診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 （ 2）在工業(yè)控制中的應(yīng)用 用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 單片機(jī)的 實際 應(yīng)用 單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀表儀器、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分為以下幾個范疇： （ 1）在智能儀器儀表上的應(yīng)用 單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等特點，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中看，結(jié)合不同類型的傳感器，可以實現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、溫度、流量、速度、角度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。 [4] 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)特點 單片機(jī)是微型機(jī)的一個重要分支，它在結(jié)構(gòu)上的最大特點是把 CPU、存儲器、定時器和多種輸入 /輸出接口電路集成在一塊超大規(guī)模的集成電路芯片上。這一階段主要是為了滿足測控系統(tǒng)要求的各種外圍電路和接口電路，突出其職能化控制能力。 第二階段：單片機(jī)的完善階段。隨著單片機(jī)在技術(shù)和體系結(jié)構(gòu)上的進(jìn)步，其控制功能不斷擴(kuò)展，國際上逐漸采用“ MCU”（ Micro Controller Unit,微控制器）來代替 SCM。 病床呼叫管理系統(tǒng)便于病員快捷的呼叫護(hù)士，縮短人工呼叫的時間。它要求及時、準(zhǔn)確可靠、簡便可行、利于推廣 [1]。點陣 。在該設(shè)計中每個病房都有一個按鍵，當(dāng)患者有 需要時，按下按鍵，此時 值班室的顯示屏可顯示此患者的床位號，多人使用時 可實現(xiàn)循環(huán)顯示，醫(yī)護(hù)人員按下“響應(yīng)”鍵取消當(dāng)前呼叫。該系統(tǒng)以 AT89C51 單片機(jī)為核心輔以矩陣鍵盤、 LED點陣顯示電路和部分簡單模擬和數(shù)字電路組成的能夠?qū)崿F(xiàn)病人和醫(yī)護(hù)人員之間信息的傳遞。矩陣鍵盤 。病床呼叫系統(tǒng)的優(yōu)劣直接影響到病員的安危，歷來受到各大醫(yī)院的普遍重視。本文設(shè)計的是有線式的，適合較小的醫(yī)院病房使用，具有成本低，易于操作、安裝和維護(hù)，而且具有可靠穩(wěn)定，對其他醫(yī)療設(shè)備不會產(chǎn)生干擾的特點；但受到布線較多，影響美觀，故不適宜較大的醫(yī)院。 1 51 系列單片機(jī)的簡介 單片機(jī)的發(fā)展 介紹 單片機(jī)也被稱作“單片微型計算機(jī)”、“微控制器”和“嵌入式微控制器”，單片機(jī)一詞最初源于“ Single Chip Microputer”，簡稱 SCM。這一階段主要是探索如何把計算機(jī)的主要部件集成在芯片上。 ******畢業(yè)設(shè)計 2 第三階段：向微控制器發(fā)展的階段。隨著單片機(jī)在各個領(lǐng)域全面深入的發(fā)展和應(yīng)用，逐漸出現(xiàn)了高速、低功耗、大尋址范圍、強(qiáng)運(yùn)算能力的 8 位、 16 位、 32 位通用型單片機(jī)以及小型廉價的專用型單片機(jī)，還有功能全面的片上單片機(jī)系統(tǒng)。主要有控制 能力強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高，性能價格比高，低功耗、低電壓，擴(kuò)展了多種串行口和系統(tǒng)擴(kuò)展容易等特點。例如精密的測量設(shè)備（功率計、示波器和各種分析儀）。 （ 4）在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域的應(yīng)用 現(xiàn)在的單片機(jī)普遍具 有通信接口，可以很方便的與計算機(jī)實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，可以的通信設(shè)備基本上都實現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)，電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線對講機(jī)等。 主要特性： ① 與 MCS51 產(chǎn)品指令 系統(tǒng)完全兼容 ② 4K 字節(jié)可重擦寫 Flash 閃速存儲器 ③ 1000 次擦寫周期 ④ 全靜態(tài)操作 :0Hz24MHz ⑤ 三級加密程序存儲器 ⑥ 128 8 字節(jié)內(nèi)部 RAM ⑦ 32 個可編程 I/O 口線 ⑧ 2 個 16 位定時 /計數(shù)器 ⑨ 5 個中斷源 ⑩ 可編程串行 UART 通道 AT89C51 單片機(jī)采用 40Pin 封裝的雙列直插 DIP 結(jié)構(gòu)，圖 是它的引腳配置圖。鍵盤成為人 — 機(jī)聯(lián)系的必要手段，此時需要配置適當(dāng)?shù)逆I盤輸入設(shè)備 [5]。 獨(dú)立式按鍵 獨(dú)立式按鍵是指直接用 I/O 口線構(gòu)成的單個按鍵電路。因此，在按鍵數(shù)大于 8 時，通常采用行列式（也稱“矩陣式”）鍵盤電路。但是，當(dāng)鍵盤上的鍵較多時，引線太多，占用的 I/O 端口也太多。設(shè)有 m * n 個鍵盤，那么，采用矩陣式結(jié)構(gòu)以后，便只要條引線就行了。這兩種顯示器都具有耗電省，配置靈活，線路簡單，安裝方便，耐振動，壽命長等優(yōu)點。 LCM一般分為三類，即段碼型液晶模塊、點陣字符液晶模塊和點陣圖形液晶模塊。 一般在產(chǎn)品出廠時，顯示內(nèi)容就已寫入顯示屏控制系統(tǒng)中的 EPROM 芯片內(nèi)，當(dāng)需要更換顯示內(nèi)容時就非常困難，這樣使該類型的顯示屏使用范圍受到了限制。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 [7]。例如如果想使左上角 LED 點亮，則 Y0=1， X0=0 即可。這個數(shù)字很龐大，因為 我們僅僅是 8*8 的點陣，在實際應(yīng)用中的顯示屏往往要大得多，這樣在鎖存器上花的成本將是一個很龐大的數(shù)字。當(dāng)這樣輪回的速度足夠快（每秒 24******畢業(yè)設(shè)計 8 次以上），由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，就能夠看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形了。從控制電路到列驅(qū)動器的數(shù)據(jù)傳輸可以采用并列方式或串行方式。但是，串行傳輸過程較長，數(shù)據(jù)按順序一位一位地輸出給列驅(qū)動器，只有當(dāng)一行的各列數(shù)據(jù)都以傳輸?shù)轿恢?，這一行的各列才能并行地進(jìn)行顯示。即在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時，傳送下一列數(shù)據(jù)。這樣，本行已準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)打入并行鎖存器進(jìn)行顯示時，串并移位寄存器就可以準(zhǔn)備下一行的列數(shù)據(jù)，而不會影響本行的顯示。由于計算機(jī)只能識別二進(jìn)制代碼，因此，這種語言與計算機(jī)的關(guān)系最為直接，計算機(jī)能夠快速識別并立即執(zhí)行，響應(yīng)速度最快。這種語言比機(jī)器語言更加直觀、易懂、易用，且便于記憶。 單片機(jī) C 語言的特點 ① 對單片機(jī)的指令系統(tǒng)不要求了解，僅要求對單片機(jī)的存儲結(jié)構(gòu)有初步的了解。 ⑤ 編程及程序調(diào)試時間顯著縮短，從而提高效率。******畢業(yè)設(shè)計 10 運(yùn)行 Keil 軟件需要 WIN9 NT、 WIN20 WINXP 等操作系統(tǒng)。 4 基于單片機(jī)的病床呼叫系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn) 系統(tǒng)總體設(shè)計 功能要求 本課題主攻方向是使系統(tǒng)實現(xiàn)以下目的： ① 任一病房（共 16 張）呼叫，醫(yī)護(hù)值班室馬上能響應(yīng)并顯示病房號； ② 顯示病房床號； ③ 若有多個病床呼叫就循環(huán)顯示； ④ 處理完畢后清除記錄； ⑤ 顯示器不重復(fù)顯示按一次以上的病床號 設(shè)計方案 用 8051 自身接口實現(xiàn)數(shù)碼管靜態(tài)顯示和鍵盤掃描 ， 使用 8051 單片微機(jī)外加作地址鎖存用的四塊三態(tài)鎖存器 74LS373 芯片和一塊 74LS138 芯片可構(gòu)成一個完整的最小微機(jī)電路。采用上電加按鈕復(fù)位，因為本系統(tǒng)設(shè)計考慮到該系統(tǒng)比較重要，所以除了采用上電復(fù)位的方式外，應(yīng)該還有按鈕復(fù)位備用復(fù)位方式以防止系統(tǒng)死機(jī)時能。電容采用 30pF 電容。此后，再將第1 行接地，然后檢測列線中是否有變?yōu)榈碗娖降木€。將行線和一個并行接口相接， CPU 每次使并行輸出接口的某一位為 0，便相當(dāng)于將某一行線接地，而其他位為 1，則相當(dāng)于使其他行線處于高電平。其方法是使所有的行輸出均為低電平，然后從端口 A 讀XTAL1 XTAL2 單 片 機(jī) C1 C2 ******畢業(yè)設(shè)計 13 入列值 。 ③若有鍵閉合，則求出閉合鍵的鍵值 . 求鍵值的方法是對鍵盤逐行掃描。圖 是行反轉(zhuǎn)法的工作示意圖： 圖 行反轉(zhuǎn)法連接圖 從圖中可以看到，用行反轉(zhuǎn)法識別閉合鍵時，要將行線接一個并行口，先讓它工作為輸出方式，將列線接到一個并行口，先讓它工作在輸出方式。在鍵盤設(shè)計時，除了以鍵碼的識別以外，還有抖動問題需要解決 [13]。 然后顯示驅(qū)動程序查詢當(dāng)前燃亮的行號，從顯示緩存區(qū)內(nèi)讀取下一行的顯示數(shù)據(jù)，并通過串口發(fā)送給移位寄存器。 系統(tǒng)軟件設(shè)計 設(shè)計的軟件環(huán)境簡介 Keil c 對 于 AT89C51 的控制設(shè)計，以 Keil c 軟件編程環(huán)境，以 proteus 軟件為電路仿真設(shè)計環(huán)境。 Down 該軟件的特點是： （ 1）全部滿足我們提出的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢。 總之，該軟件是一款集單片機(jī)和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大 ，可仿真 ARM、 5 AVR、 PIC[15]。 系統(tǒng)程序設(shè)計 系統(tǒng)主程序設(shè)計的流程如圖 所示： ******畢業(yè)設(shè)計 18 圖 系統(tǒng)主程序設(shè)計的流 程 主程序程序描述： 首先對各存儲單元初始化，設(shè)定定時初值，接著判斷清零鍵，看是否按下，若按下，則清零，然后繼續(xù)掃描鍵盤，如掃描到鍵盤有鍵按下，則調(diào)用計數(shù)顯示子程序，循環(huán)顯示病床號時，要判斷標(biāo)志位是否為 1，若為 1，則表示已經(jīng)按下，則不響應(yīng)，如為 0，則調(diào)用循環(huán)顯示病床號子程序，循環(huán)顯示病床號，接著定時一秒。 系統(tǒng)的 調(diào)試 與結(jié)果 系統(tǒng)調(diào)試工作是系統(tǒng)開發(fā)過程中必不可少的一個過程，一個完整的控制系統(tǒng)調(diào)試包含控制系統(tǒng)的硬件聯(lián)調(diào)、軟件聯(lián)調(diào)、系統(tǒng)仿真、仿真燒錄和現(xiàn)場安裝調(diào)試等幾個環(huán)節(jié)。通過 PROTEUS 軟件仿真，能達(dá)到上述******畢業(yè)設(shè)計 20 結(jié)論，滿足課題目目的，達(dá)到要求。此次設(shè)計讓我從中學(xué)到很多東西。 但是由于本人水平有限，整個設(shè)計仍有很多不足之處，如程序不夠完善、靈活，顯示可以采用液晶 LCD 模塊，還有可以采用無線 NRF2401 射頻模塊及其無線擴(kuò)展功能等等。這三年給我留下很多美好的記憶，同時接受很多優(yōu)秀老師的教育，和很多同學(xué)的幫助。最后開始整體的實驗，雖然其中經(jīng)歷很多的失敗。時光短暫，但給我留下很多深刻的印象，這是第一次獨(dú)立自主的做設(shè) 計。 //num 為當(dāng)前顯示值， N 為總顯示值 /******************************主函數(shù) **********************************/ void main() { uchar j。 TR0=1。 while(1) { if(P3_2==0) { if(Nq) q++。//延時子程序 P3_1=0。 delay10ms(10)。jN。 while(P3_4==0)。 P3_1=0。 N++。 } } } /************************中斷服務(wù)子程序 ******************************/ void timer0() interrupt 1 using 1//T0 中斷 { TH0=(6553650000)/256。 if(ys==100) { num++。 } if(numN) num=0。k0。j0。 w[1]=s%10。z[1]=p%10