【正文】 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 第 21 頁(yè) 共 36 頁(yè) 即第一行顯示完后繼續(xù)保留顯示，接著顯示第二行，待顯示完第 16 行后，就可以顯示。LED 顯示屏顯示的內(nèi)容一般按字模的形式存放在單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，字模是 8 位二進(jìn)制數(shù)。 漢字顯示效果 編程 與調(diào)試 要實(shí)現(xiàn)漢字的移動(dòng)，就要先弄清其顯示的原理， LED 顯示屏的基本工作原理是動(dòng)態(tài)掃描。該軟件有兩種工作模式：字符模式和圖形模式；默認(rèn)的工作模式是 字符 模式。 劃分模塊必須根據(jù)任務(wù)確定，模塊的劃分具有相當(dāng)?shù)撵`活 性，但也并不是說(shuō)靈活得可以任意劃分。 第三種就是直接結(jié)合硬件進(jìn)行調(diào)試， 其大致過(guò)程是：計(jì)算機(jī)軟 件把編譯好的程序通過(guò)串行口、并行口或者 USB 口傳輸?shù)接布娐钒逯?，這樣就可以 按事先編好的程序逐個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)試。 它具有智能原理圖設(shè)計(jì)、完善的電路仿真功能、獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真以及實(shí)用的 PCB 設(shè)計(jì)平臺(tái)四大功能。 第二種是利用仿真軟件 進(jìn)行調(diào)試， 仿真軟件可以模仿實(shí)際電路 進(jìn)行軟件調(diào)試 。 LED 點(diǎn)陣顯示屏成品如圖 215 所示： 圖 215 LED 點(diǎn)陣顯示屏實(shí)物圖 桂林電子 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 第 17 頁(yè) 共 36 頁(yè) 3 系統(tǒng) 軟件 設(shè)計(jì)與 調(diào)試 顯示屏軟件的主要功能 是向屏體提供顯示數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生各種控制信號(hào)，使屏幕按設(shè)計(jì)的要求顯示。 在 將 芯片裝上 電路板 之前，先用萬(wàn)用表測(cè)試各個(gè)芯片供電以及接地引腳的電壓是否正常。 （ 3） 重量太大的元件：此類(lèi)元件應(yīng)該有支架固定，而對(duì)于又大又重、發(fā)熱量多的元件，不宜安裝在電路板上。 首先，根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定好各功能模塊，計(jì)算各元器件的參數(shù)，然后繪制原理圖。 桂林電子 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 第 15 頁(yè) 共 36 頁(yè) 報(bào)警電路模塊設(shè)計(jì) 本報(bào)警電路是用來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度 上限 報(bào)警和鬧鈴響鈴作用的， 它由 基極限流電阻、三極管、蜂鳴器組成。指令譯碼器將編碼指令信號(hào)進(jìn)行譯碼，最后由驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路實(shí)現(xiàn)各種指令的操作控制（機(jī)構(gòu)）。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，因而，繼彩電、錄像機(jī)之后，在錄音機(jī)、音響設(shè)備、空凋機(jī)以及玩具等其它小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。 在控制指令字輸入后的下一個(gè) SCLK 時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫(xiě)入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位 0 開(kāi)始。只有在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST 置為高電平。 I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端 (雙向 )。當(dāng) Vcc2 小于 Vcc1 時(shí)， DS1302 由 Vcc1 供電。故在本次 電路設(shè)計(jì)中采用 DS1302 時(shí)鐘芯片， DS1302 是美國(guó) DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路， 采用 SPI 三線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信，并采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)和 RAM 數(shù)據(jù)。溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL 都有一字節(jié) EEPROM 的數(shù)據(jù)。 在本設(shè) 計(jì)中，由于顯示屏顯示有限，故只取整數(shù)部分， 其電路連接如圖 29 所示： 圖 29 DS18B20 硬件連接圖 在整個(gè)電路中， DS18B20 充當(dāng)?shù)氖菑臋C(jī)的角色，而單片機(jī)是主機(jī)，單片機(jī)控制DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須按照 DS18B20 的命令流程。另外為了得到足夠的工作電流，應(yīng)給 I/O 口提供一個(gè)強(qiáng)上拉，一般可以使用一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管 將 I/O 口直接拉到電源上。這樣，當(dāng)?shù)谝恍行枰@示的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò) 64 個(gè) SCHcp 時(shí)鐘后便可將其全部移入 74HC595中，此時(shí)還將產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)鎖存信號(hào) STcp 將數(shù)據(jù)鎖存在 74HC595 中，并在使能信號(hào)OE 的作用下，使串入數(shù)據(jù)并行輸出；同時(shí)由行掃描控制電路產(chǎn)生信號(hào)使第一行掃描管導(dǎo)通，相當(dāng)于第一行 LED 的正端都接高，顯然第一行 LED 管的亮滅就 取決于 74HC595中的鎖存信號(hào)；此外，在第一行 LED 管點(diǎn)亮的同時(shí)，再在 74HC595 中移入第二行需要顯示的數(shù)據(jù)，隨后將其鎖存，同 時(shí)由行掃描控制電路將第一行掃描管關(guān)閉而接通第二行，使第二行 LED 管點(diǎn)亮，以 此類(lèi)推，當(dāng)?shù)谑袙呙柽^(guò)后再回到第一行，這樣，只要掃描 頻率 足夠高，就可形成一幅完整的文字或圖像。 列驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 列掃描電路采用集成電路 74HC595 移位寄存器， 其 管 腳如圖 27 所示。 在行驅(qū) 動(dòng)電路 設(shè)計(jì) 中， 要確定各元件的參數(shù)，就 需要進(jìn)行電路元件參數(shù) 的 計(jì)算 ，以LED 工作電流 為例， 假設(shè)整個(gè) LED 點(diǎn)陣 顯示屏在極端情況下使用，即 每一行的 LED 全部被點(diǎn)亮，每一行 LED 的個(gè)數(shù)為 64 個(gè)， 普通 LED 的安全工作電流在 5～ 20mA 之間，為獲得較高亮度，又要 使 其工作壽命 可以很長(zhǎng) 。 74HC154 這種單片 416 線譯碼器非常 適用于高性能存儲(chǔ)器的譯碼器 。整體顯示框圖如圖 24 所示： 圖 24 系統(tǒng)顯示 模塊 框圖 16x64 點(diǎn)陣顯示屏 列驅(qū)動(dòng)器 行掃描器 行驅(qū)動(dòng)器 主控制單元 桂林電子 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 第 6 頁(yè) 共 36 頁(yè) LED 點(diǎn)陣模塊 LED 顯示屏是將發(fā)光二級(jí)管按行 和 按列 整齊布局的 ， 掃描驅(qū)動(dòng)方式可以按行掃描按列控制，也可以按列掃描按行控制。 其速度是傳統(tǒng) 51 單片機(jī)的 8～ 12 倍。相 對(duì)單機(jī)工作方式 來(lái)說(shuō) ，主從工作模式的處理能力大大提高，并且分工明確，執(zhí)行速度得到很大的提高。 雖然使用該芯片，顯示單元得到了極大的提高，但系統(tǒng)的成本也提高了。 這種方式也將增加控制邏輯的投入，也就是說(shuō)每個(gè)鎖存器都要有一個(gè)獨(dú)立的鎖存控制時(shí)鐘，因此，這一方式將增加很高的成本。 在同樣數(shù)據(jù)處理量的前提下，對(duì)處理速度要求的降低， 就意味著對(duì)系統(tǒng)投入的降低 。 但是由于其驅(qū)動(dòng)能力有限只能驅(qū)動(dòng)一個(gè)發(fā)光二極管，在實(shí)際使用過(guò)程中只用于列驅(qū)動(dòng)電路，而使用功率芯片作為行驅(qū)動(dòng)。自 20 世紀(jì) 80 年代后期開(kāi)始，隨著 LED 制造技術(shù)的不斷完善，在國(guó)外得到了廣泛的應(yīng)用。其優(yōu)點(diǎn)可概括如下：高亮度、色彩豐富、壽命長(zhǎng)、耐沖擊、功耗小、性能穩(wěn)定、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單、工作電壓低、微型化易與集成電路匹配等。 LED 點(diǎn)陣電子顯示屏制作簡(jiǎn)單，安裝方便，被廣泛應(yīng)用于各種公共場(chǎng)合，如汽車(chē)報(bào)站器、廣告屏及公告牌等。 它能夠?qū)?現(xiàn)漢字左右、上下移動(dòng)等六種顯示方式， 還 可以實(shí)現(xiàn) 顯示溫度 、萬(wàn)年歷以及紅外控制等功能。 顯然， LED 已成為城市亮化、現(xiàn)代化和信息化社會(huì)的一個(gè)重要標(biāo)志。隨著信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展， LED 顯示作為信息傳播的一種重要手段，已廣泛應(yīng)用于室內(nèi) 室 外需要進(jìn)行服務(wù)內(nèi)容和服務(wù)宗旨宣傳的公眾場(chǎng)所 。 本文 詳細(xì)介紹了 LED 顯示屏的顯示原理 和 工作過(guò)程， 以及 硬件電路的設(shè)計(jì)、軟件調(diào)試及其參數(shù)的計(jì)算方法。它是一種通過(guò)控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，用來(lái)顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)、行情、視頻、錄像信號(hào)等各種信息的顯示屏幕。而 LED 作為一種冷光源 其輻射主要集中在可見(jiàn)光區(qū)，幾乎不產(chǎn)生熱，避免了非可見(jiàn)光區(qū)電磁波對(duì)人體的損害。在照明、傳媒等領(lǐng)域，基于LED 發(fā)光管的各種顯示漸漸嶄露頭角，特別是在 LED 顯示屏市場(chǎng)也得到長(zhǎng)足的發(fā)展。串行控制驅(qū)動(dòng)方式主要用到的芯片有 ： MC409 74LS59 74HC595 等。 并行控制驅(qū)動(dòng)方式就是顯示的數(shù)據(jù)是通過(guò)并行（ 8位）方式送入點(diǎn)（列）驅(qū)動(dòng)電路，每送入一個(gè)字節(jié)就完成了一個(gè)模塊的單行數(shù)據(jù)輸入，其優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)的刷新速度快，這就減輕了上一級(jí)聯(lián)控制系統(tǒng)的壓力。同時(shí)提高了 印制電 路板的密度，對(duì)生產(chǎn)加工和調(diào)試提出了較高的要求。采用 ZQL9701 芯片設(shè)計(jì)顯示單元時(shí)，由于 ZQL9701 芯片是表貼片封裝器件，這就需要專(zhuān)用的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)。其中一個(gè)單片機(jī)用于控制 LED 點(diǎn)陣顯示，另外一個(gè)單片機(jī)用于擴(kuò)展鍵盤(pán)、串口與上位機(jī)通信、溫度測(cè)量、時(shí)間讀取 、紅外遙控控制 等工作。 為了解決 LED 顯示屏的閃爍問(wèn)題，本系統(tǒng)采用 了 宏晶科技生產(chǎn) 的STC12C 高速單片機(jī) 系列的 STC12C5A60S2 單片機(jī) ， 其管腳與傳統(tǒng) 51 系列單片機(jī)完全 中央處理器 LED 點(diǎn)陣電子 顯示屏 鍵 盤(pán) 溫度傳感器 紅外接收 時(shí)鐘電路 報(bào)警電路 桂林電子 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 第 5 頁(yè) 共 36 頁(yè) 兼容 ， 所以 使用的編譯器和指令代碼都和傳統(tǒng) 51 單片機(jī)相同。 顯示電路 模塊 設(shè)計(jì) 在顯示電路 中 ， 主要 由 行掃描元件、列 驅(qū)動(dòng) 元件、驅(qū)動(dòng)元件及 LED 點(diǎn)陣模塊組成 。該使能門(mén)電路包含兩個(gè)“邏輯與” 輸入，必須置為低以 使 使能輸出端 有效 。 這樣， 74HC154 某一輸出腳 為低電平時(shí) ，對(duì)應(yīng)的三極管 發(fā)射極為高電平，從 而使點(diǎn)陣顯示 屏 的對(duì)應(yīng)行也為高電平 ，只要此時(shí)某一列 置 為低電平，對(duì)應(yīng)的 LED就會(huì)被點(diǎn)亮 ，從而實(shí)現(xiàn)顯示所 想顯示 的文字 。 桂林電子 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 第 8 頁(yè) 共 36 頁(yè) 本次 設(shè)計(jì) 中取 基極限流電阻 值為 200Ω。 其掃描顯示工作過(guò)程是： 將 8片 74HC595進(jìn)行級(jí)連，可共用一個(gè)移位時(shí)鐘 SCHcp及數(shù)據(jù)鎖存信號(hào) STcp。 DS18B20 也可以 用外部 3V～ 電源供電 ，采用寄生電源供電方式時(shí)， VDD必須接地。 （ 7） 可通過(guò)軟件設(shè)定 9～ 12 位溫度分辨率，分別對(duì)應(yīng) ℃ 、 ℃ 、 ℃ 、 ℃的分辨率 ； （ 8） 轉(zhuǎn)換速度會(huì)隨著設(shè)置分辨率增高而降低，當(dāng)設(shè)置成 12 位分辨率時(shí)，數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換值可在 750ms 內(nèi)完成 ； （ 9） 可通過(guò)軟件自行設(shè)定非易失性報(bào)警上、下限值，且通過(guò)發(fā)送報(bào)警搜索命令識(shí)別具體溫度超限 DS18B20 的編號(hào)。 通過(guò)控制指令輸出溫度， 測(cè)量結(jié)果將被放置在 DS18B20 內(nèi)存中，并可以讓閱讀發(fā)出記憶功能的指揮，閱讀片上存儲(chǔ)器 的內(nèi)容 。若采用單片機(jī)計(jì)時(shí)，則一方面需要采用計(jì)數(shù)器，占用硬件資源；另一 方面需要設(shè)計(jì)中斷、查詢(xún)等，同樣耗費(fèi)單片機(jī)資源，而且在 LED 顯示屏系統(tǒng)中是不允許的，而采用 DS1302 能很好的地解決這個(gè)問(wèn)題。當(dāng) Vcc2大于 Vcc1+ 時(shí) ， Vcc2 給 DS1302 供電。只有在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST置為高電平。芯片上電運(yùn)行時(shí)，也就是在 Vcc≥ 之前， VCC1 必須保持低電平。時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)在單字節(jié)方式下為 8+8（ 8 位地址 +8 位數(shù)據(jù)），在多字節(jié)方式下為 8 加最多可達(dá) 248 的數(shù)據(jù)。 紅外線遙控是目前使用很廣泛的一種通信和遙控技術(shù)。接收電路將發(fā)射器發(fā)出的已調(diào)制的編碼指令信號(hào)接收下來(lái)，并進(jìn)行放大后送解調(diào)電路，解調(diào)電路將已調(diào)制的指令編碼信號(hào)解調(diào)出來(lái)，即還原為編碼信號(hào)。當(dāng)接收到紅外線 時(shí) ，輸出端 變?yōu)?低 電平， 并送到單片機(jī)的外部中斷 0，使其發(fā)生中斷而進(jìn)入中斷服務(wù)， 為了能準(zhǔn)確的讀取到遙控的鍵值，需要精確的延時(shí)程序，故軟件設(shè)計(jì)中用到定時(shí)計(jì)數(shù)器， 發(fā)生中斷時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器 計(jì)數(shù) ， 單片機(jī)第二次 中斷時(shí)，關(guān)閉定時(shí)器，然后清計(jì)數(shù)器，再啟動(dòng)定時(shí)器重新計(jì)數(shù)。 其中電路工程設(shè)計(jì)部分包括 電路原理設(shè)計(jì)部分 、 印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng) 、 自動(dòng)布線系統(tǒng) 三部分；電路仿真與 PLD 部分包括 電路模擬仿真系統(tǒng) 、 可編程邏輯設(shè)計(jì)系統(tǒng) 、 高級(jí)信號(hào)完整性分析系統(tǒng) 三部分。隸屬于輸入和隸屬于輸出的元件之間的 桂林電子 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 第 16 頁(yè) 共 36 頁(yè) 距離應(yīng)該盡可能大一些。 在焊好電路板后，需要驗(yàn)證電路能否正常工作，這就需要進(jìn)行電路板調(diào)試，本次調(diào)試分 單片機(jī)最小系統(tǒng)和 LED 點(diǎn)陣顯示屏兩塊板進(jìn)行調(diào)試 。測(cè) 試的時(shí)候發(fā)現(xiàn)， 點(diǎn)陣屏的上半屏和下半屏互相顛倒 ，考慮到成本問(wèn)題，故不重新做板 ，而是用飛線將其對(duì)調(diào)過(guò)來(lái)，修改后經(jīng)過(guò)上電測(cè)試，點(diǎn)陣顯示屏能正常工作。 單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)調(diào)試 一般可 分為 三 種， 第 一種是使用軟件模擬調(diào)試，意思就是用開(kāi)發(fā)單片機(jī)程序的 計(jì)算機(jī)去模擬單片機(jī)的指令執(zhí)行 ，并虛擬單片機(jī)片內(nèi)資源，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)試的目的，但是軟件調(diào)試存在一些問(wèn)題，如計(jì)算機(jī)本身是多任務(wù)系統(tǒng)，劃分執(zhí)行時(shí)間是由操作系統(tǒng)本身完成的，無(wú)法得到控制，這樣就無(wú)法時(shí)刻的模擬單片機(jī)的執(zhí)行時(shí)序，也就是說(shuō)，不可能像真正的單片機(jī)運(yùn)行環(huán)境那樣執(zhí)行的指令在同樣一 個(gè)時(shí)間內(nèi)完成。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái) 。 在使用 Proteus 進(jìn)行系統(tǒng)仿真開(kāi)發(fā)成功之后再進(jìn)行實(shí)際制作，能極大提高單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率。一般來(lái)說(shuō)，有了層次圖和各個(gè)模塊的模塊說(shuō)明后，劃分模塊的工作就完成了。 有了該軟件，確定一個(gè)字的字模代碼 就變得很簡(jiǎn)單了。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。LED 顯示屏的列驅(qū)動(dòng)電路和 行驅(qū)動(dòng)電路一般都采用單片機(jī)進(jìn)行控制，常用的單片機(jī)是MCS51 系列 ， 考慮到顯示屏的閃爍問(wèn)題， 本設(shè)計(jì)采用 STC12C5A60S2 系列高速單片機(jī)