【正文】 檢測和修改完成后為下一步通電檢測排除了短路的危險(xiǎn)和由于虛焊引起檢測結(jié)果不真實(shí)的麻煩。程序開始進(jìn)入中斷等待，當(dāng) PC 機(jī)向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生中斷接收允許位 RI 置 1，將SBUF（緩沖寄存器）中的值輸入到暫存器中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。所以將元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行邏輯位移便能產(chǎn)生上下移動(dòng)的效果 [18]。 本科生畢業(yè)論文 24 從 數(shù) 據(jù) 中 讀 取第 1 列 對 應(yīng) 的行 數(shù) 據(jù)選 通 第 2 列讀 取 所 需 要 顯示 的 數(shù) 據(jù) 至 顯示 寄 存 器選 通 第 1 列 選 通 第 1 6 列從 數(shù) 據(jù) 中 讀 取第 2 列 對 應(yīng) 的行 數(shù) 據(jù)從 數(shù) 據(jù) 中 讀 取第 1 6 列 對 應(yīng) 的行 數(shù) 據(jù)1 6 1 6 L E D 1 6 1 6 L E D 1 6 1 6 L E D選 通 L E D 第1 6 列選 通 L E D 第1 列選 通 L E D 第2 列按 數(shù) 據(jù) 導(dǎo) 通相 應(yīng) 行按 數(shù) 據(jù) 導(dǎo) 通相 應(yīng) 行按 數(shù) 據(jù) 導(dǎo) 通相 應(yīng) 行 圖 42 掃描顯示程序原理圖 點(diǎn)陣數(shù)據(jù)表達(dá)方式 該顯示系統(tǒng)的顯示數(shù)據(jù)采取縱向取模方向正向的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式如圖 43， 圖 43 點(diǎn)陣數(shù)據(jù)原理圖 即數(shù)據(jù)是縱向的，一個(gè)像素對應(yīng)一個(gè)位。 詳細(xì)硬件原理圖見附錄 1。此時(shí)需要對民用的 220V 進(jìn)行降壓整流為 5V直流電壓為顯示系統(tǒng)供電。 P N P5 V譯 碼 器 輸 出 信 號(hào)輸 出 驅(qū) 動(dòng) L E D 屏eI0v 0v空 穴 空 穴電 子 圖 35 8550 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 本科生畢業(yè)論文 18 列驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 列驅(qū)動(dòng)采用 ULN2803。所以選擇鎖存器 74LS373 來完成這一功能。 譯碼電路設(shè)計(jì) 譯碼電路的功能是為了解決單片機(jī) I/O 端口不足?？臻e方式停止CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。4k 字節(jié)在系統(tǒng)編程（ ISP） Flash 閃速存儲(chǔ)器 （ 2）驅(qū)動(dòng)電路要能提供 LED 顯示所需范圍內(nèi)的電壓和電流要求。目前在單片機(jī)開發(fā)中普遍都是使用 KEIL C51 來進(jìn)行編譯。編寫軟件之前得首先選擇一種合適的語言以及配套的編輯器和編譯軟件。目前市場上普遍采用的點(diǎn)陣模塊有 8 1616幾種；這兩種屏幕構(gòu)成方法各有有缺點(diǎn)，單個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成顯示屏優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)單個(gè)的發(fā)光二極管出現(xiàn)問題時(shí)只需更換一個(gè)二極管即可，檢修的成本較低，缺點(diǎn)在于連接線路復(fù)雜；而點(diǎn)陣模塊構(gòu)成的方法卻正好與之相反，模塊構(gòu)成省約了大量的 連線，不過當(dāng)一個(gè) LED 出現(xiàn)問題時(shí)同在一個(gè)模塊的所有 LED 都必須被更換。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信主要采用并行通信和串行通信兩種方式?，F(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于通信、便本科生畢業(yè)論文 5 攜式計(jì)算機(jī)和便攜式儀表、雷達(dá)、圖像、航空、家用電器、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域， DSP具有修正的哈佛結(jié)構(gòu)，多總線技術(shù)以及流水線結(jié)構(gòu)。 本科生畢業(yè)論文 4 第 2章 方案論證與選擇 系統(tǒng)硬件方案 大多數(shù)的 LED 顯示屏都在戶外，所以對硬件的質(zhì)量要求非常的高。目前我國的信息行業(yè)發(fā)展迅速，作為主要平面顯示媒介的 LED 顯示屏的作用也越練越廣泛，相關(guān)的從業(yè)人員也會(huì)越來越緊缺。全國從事 LED 顯示屏的各類企業(yè)有 100 余家，從業(yè)人員近 6000 人，行業(yè)年度銷售總額近 8 億元人民幣， 1996 年、 1997 年的增長速度均保持 40%左右， 1998 年略有回落。利用不同的材料可以制造不同色彩的 LED 像素點(diǎn)。 29 系統(tǒng)硬件部分調(diào)試方法 19 級(jí)連大屏幕 LED 顯示屏 18 電源設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)中英文字符的顯示和動(dòng)態(tài)特效顯示。 6 硬件設(shè)計(jì)方案 13 譯碼電路設(shè)計(jì) 30 串口調(diào)試 31 系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試及結(jié)果 （ 8）廣告媒體新產(chǎn)品等。 （ 3）選題意義 該設(shè)計(jì)課題使我們能 夠掌握 LED 顯示屏的基本顯示原理和設(shè)計(jì)方法，對 LED顯示屏這個(gè)行業(yè)有了較為深刻的了解和認(rèn)識(shí)。在軟件調(diào)試中出現(xiàn)程序整合工作不協(xié)調(diào)等問題。供電電壓由 5V 降到 3V， 2V 甚至到 1V，工作電流由 mA 降至 μA ，這在便攜式產(chǎn)品中大有用武之地 [4]。所以在控制部分方案的選擇中選定 51 系列單片機(jī)作為控制部分的核心器件。由于單片機(jī)的 I/O 口有限要不能直接用 I/O 口來驅(qū)動(dòng) LED 顯示屏，所以需要對單片機(jī) IO 口進(jìn)行擴(kuò)展增加單片機(jī)并行輸出的能力。設(shè)計(jì)目標(biāo)和硬件總體結(jié)構(gòu)確定的情況下，軟件可以分為主程序，顯示子程序，各種特效顯示子程序，通信程序三個(gè)主要部分組成。 系統(tǒng)軟件編譯器介紹 C 語言編寫的程序并不能被單片機(jī)直接執(zhí)行還需要編譯為單片機(jī)可執(zhí)行的機(jī)器語言。通過查閱資料和對比最終的硬件原理圖如圖 31 所示。它集 Flash 程序存儲(chǔ)器既可在線編程（ ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用 8 位微處理器于單片芯片中，ATMEL 公司的功能強(qiáng)大，低價(jià)位 AT89S51 單片機(jī)可提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。掉電標(biāo)識(shí)和快速編程特性 圖 32 控制部分電路圖 由于 P3 口是特殊功能口，在該系統(tǒng)中 基本是采用其第二功能。 鎖存器 74L373 由于 74LS164 芯片不具有鎖存功能，所以在 74LS164 進(jìn)行八位數(shù)據(jù)的串并轉(zhuǎn)換時(shí)，串行數(shù)據(jù)的第一位會(huì)從 QA 依次移位到 QH,第二位數(shù)據(jù)會(huì)從 QA 依次移位到QG，依次類推在八位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成之前 74LS164 芯片的輸出會(huì)出現(xiàn)一段時(shí)間的亂序輸出，這一結(jié)果會(huì)通過驅(qū)動(dòng)電路表現(xiàn)在顯示屏上。發(fā)射極產(chǎn)生和電子擴(kuò)散方向相反的電流，由于基極電子大量擴(kuò)散到發(fā)射極集電極電子擴(kuò)散到基極 中形成了電流 cI 。在該顯示系統(tǒng)中， MAX232 為通信系統(tǒng)中最重要的硬件組成部分 [15]。但這種方法仍然存在難點(diǎn)，一是各獨(dú)立的子系統(tǒng)的通信和協(xié)調(diào)性要求更高了，如果要實(shí)現(xiàn)顯示內(nèi)容的實(shí)時(shí)性必須需要上位機(jī)不斷更新顯示內(nèi)容則增加了上位機(jī)的通 信數(shù)據(jù)量，逐個(gè)的單片機(jī)傳送數(shù)據(jù)也會(huì)影響整個(gè)畫面的更新速度；二是成本提本科生畢業(yè)論文 21 高了。 對靜態(tài)顯示來說，每一個(gè)發(fā)光二極管都需要一套驅(qū)動(dòng)電路，一幀畫面輸入以 后便可一勞永逸地顯示，除非我們改變了顯示內(nèi)容，需要重新輸出新的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)．這種方式系統(tǒng)原理相對簡單一些，但所需的譯碼驅(qū)動(dòng)裝量很多，引線多而繁雜，不便于大屏幕的制造，成本高，其可靠性也較低． 另一種動(dòng)態(tài)掃描顯示是把整個(gè) LED 屏幕分成若干部分，每一幅畫面的顯示是顯示完一部分后，又顯示第二部分 …… 直到顯示完最后一部分又重新開始顯示第一部分，重復(fù)循環(huán)進(jìn)行．在重復(fù)掃描速度足夠快的情況下，我們看到的就是一幅穩(wěn)定的畫面．也就是說采用動(dòng)態(tài)掃描顯示需要不斷進(jìn)行畫面的刷新．在這種方式下其顯示驅(qū)動(dòng)電路可重復(fù)利用，引線也大大減少，從 而使硬件成本降低，且屏幕上的發(fā)光二極管輪流發(fā)光，使用時(shí)的耗電量大大降低．大屏幕的制造、維護(hù)要容易許多，可靠性也增加了． 兩種顯示方式的比較再結(jié)合 51 單片機(jī) IO 口數(shù)量有限的原因決定采用動(dòng)態(tài)掃描的方式進(jìn)行顯示。如此循環(huán)則產(chǎn)生一幅穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的畫面。因?yàn)椴煌闹袛嗤瑫r(shí)產(chǎn)生而 CPU 響應(yīng)的順序取決于內(nèi)部查詢順序。 由于最重要的顯示系統(tǒng)功能的測試需要軟件配合所以在硬件調(diào)試部分只測試單片機(jī)復(fù)位電平，功能部分測試放在系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試部分來完成。 上電后首先觀察電路是否有過熱，異味，冒煙的現(xiàn)象出現(xiàn)。 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 EA — — ES ET1 EX1 ET0 EX0 本科生畢業(yè)論文 28 圖 46 通信程序流程圖 所有軟件編寫完成后都必須經(jīng)過編譯才能被單片機(jī)識(shí)別使用。 MCS51 單片機(jī)設(shè)置了 4 個(gè)專用寄存器用于本科生畢業(yè)論文 27 中斷控制，分別為定時(shí)器控制寄存器（ TCON），串行口中斷控制器（ SCON），中斷允許控制寄存器（ IE），中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器（ IP）。所以一幅畫面的數(shù)據(jù)量為 32 字節(jié)。其 功能結(jié)構(gòu)如圖24 所示。最后通過 5V 三端穩(wěn)壓模塊 LM7805 得出穩(wěn)定的 5V 輸出。所有器件有集電極開路輸出和用于瞬變抑制的續(xù)流箝位二極管。當(dāng) OE 為高電平時(shí)，O0~O7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動(dòng)總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。如果不采用譯碼電路完全依靠單片機(jī)的端口輸出來控制 1616 的 LED 點(diǎn)陣屏顯示，需要 32 個(gè)端口。 AT89S51 的最小系統(tǒng)包括了外界時(shí)鐘電路和復(fù)位電路，選定一定數(shù)量的 IO 口作為控制口控制外部的各種器件和 數(shù)據(jù)的輸出。全靜態(tài)工作模式： 0Hz－ 33MHz 執(zhí)行頻率要能達(dá)到掃描顯示的最低要求。上位機(jī)的作用是存儲(chǔ)并處理顯示內(nèi)容，然后通過通信系統(tǒng)傳送到控 制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)顯示。兩種語言相比較各有優(yōu)點(diǎn)。為了避免模塊的缺點(diǎn)，選擇點(diǎn)陣數(shù)較小的模塊來減小出現(xiàn)這一問題的風(fēng)險(xiǎn)。 （ 2）串行 通信 串行通信數(shù)據(jù)是一位一位順序傳送，只用很少幾根通信線，串行傳送的速度低，但傳送的距離長，因此串行適用于長距離而速度要求不高的場合。而 DSP 依靠硬件乘法器單周期完成乘法運(yùn)算，而且還具有專門的信號(hào)處理指令，如 TM320 系列的 FIRS ， LMS，MACD 指令等 [5]。如圖 21 所示 ,根據(jù)顯示系統(tǒng)的功能特點(diǎn)確定 系統(tǒng)硬件由顯示屏部分，控制部分，通信系統(tǒng)及上位機(jī)四部分組成。 本科生畢業(yè)論文 3 論文主要內(nèi)容 針對設(shè)計(jì)題目的特點(diǎn)，作者對論文的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)將做如下安排： （ 1）初步方案的論證和選擇 搜集題目的有關(guān)資料，并參照目前通用的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法擬定幾套設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析比較。 90 年代初即具備了成熟的 16本科生畢業(yè)論文 2 級(jí)灰度 256 色視頻控制技術(shù)及無線遙控等國際先進(jìn)水平技術(shù)，近年在全彩色 LED顯示屏、 256 級(jí)灰度視頻控制技術(shù)、集群無經(jīng)線控制、多級(jí)群控技術(shù)等方面均有國內(nèi)先進(jìn)、達(dá)到國際水平的技術(shù)和產(chǎn)品出現(xiàn)； LED 顯示屏控制專用大規(guī)模集成電路也已由國內(nèi)企業(yè)開發(fā)生產(chǎn)并得到應(yīng)用。 LED 顯示屏可以顯示變化的數(shù)字、文字、圖形圖像；不僅可以用于室內(nèi)環(huán)境還可以用于室外環(huán)境，具有投影儀、電視墻、液晶顯示屏無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。 26 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試 3 第 2 章 方案論證與選擇 PC 機(jī)與單片機(jī)之間的通信采用 RS—232C 通信標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)。 1 選題背景 4 系統(tǒng)硬件方案