【正文】 本設(shè)計(jì)中，每只 LED 工作電流取 20mA。因此本設(shè)計(jì)的行驅(qū)動(dòng)電路采用三極管擴(kuò)流方式，如圖 313 所示 。 設(shè)計(jì)好的 62256 與單片機(jī)連接圖如圖 310 所示。 本方案無線發(fā)射部分采用集成的 CC1100 無線模塊簡化了設(shè)計(jì)，單片機(jī)只提供與發(fā)射模塊的借口即可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。各引腳功能如下表 35 所示： 表 35 74HC595 引腳功能圖 引腳 功能 Q0Q7 八位并行輸出端 Q7—— 級 聯(lián)輸出端，將它接下一 個(gè) 595 的 DS DS 串行數(shù)據(jù)輸入端 MR—— 低電平時(shí)將移位寄存器的數(shù)據(jù)清零 STCP 上升沿時(shí)移位寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器，下降沿時(shí)存儲(chǔ)寄存器數(shù)據(jù)不變 SHCP 上升沿時(shí)數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)移位 OE 高電平時(shí)禁止輸出 74HC595 作為 8 位串行輸入 /輸出或者并行輸出移位寄存器，具有高阻關(guān)斷狀態(tài)的功能。 (2)電源：無線模塊推薦使用紋波小的直流電源，工作電壓建議在 工作。對更長的數(shù)據(jù)包而言，必須使用無長度限制的數(shù)據(jù)包模式。產(chǎn)生復(fù)位信號的電路邏輯如圖 33 所示。因此，時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響到單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 PROG 為該引腳的第二功能，在對片內(nèi) Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，此引腳為編程脈沖的輸入端 PSEN———— （ 29 引腳）為外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號，在單片機(jī)讀外部 ROM 時(shí)，此引腳輸出脈沖的負(fù)跳沿作為讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號。 ： (1)電源引腳 電源引腳接入單片機(jī)的工作電源 Vcc（ 40 引腳）：接 +5V 電源。當(dāng)顯示畫面大，顯示內(nèi)容多且較復(fù)雜，光靠單片機(jī)處理不過來，或者希望能隨時(shí)改變顯示內(nèi)容或畫面時(shí)不方便，局限性很大。下位機(jī)采用單片機(jī)為主控芯片的電路，顯示信息的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在外擴(kuò) 32K 的隨機(jī)存儲(chǔ)器 62256 中。無線通信采用CC1100 模塊，它具有低功耗、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)和誤碼率低等優(yōu)點(diǎn)。并且目前多采用有線數(shù)據(jù)傳輸方式的LED 點(diǎn)陣屏幕安裝和更換位置不便，而采用公用無線收費(fèi)網(wǎng)絡(luò)的方式費(fèi)用較高。 Vss（ 20 引腳）：接地。此引腳接外部程序存儲(chǔ)器的OE（輸出允許）端，在訪問外部 RAM 時(shí) ， PSEN———— 信號無效。 STC89C51 內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 RXD 和 TXD 分別是此放大器的輸入端和輸出端。 XTAL1 XTAL2 晶振 外部 振蕩器 +5V XTAL1 XTAL2 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 7 圖 33 復(fù)位信號的電路邏輯圖 復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位相按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。在可變數(shù)據(jù)包長度模式下，通過同步字后面的第一個(gè)字節(jié)來配置數(shù)據(jù)包長度。模塊的接地要穩(wěn)定可靠，地線盡量靠近電源總地。它可以將串行輸入的 8 位數(shù)字，轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿休敵龅?8 位數(shù)字，例如控制 一個(gè) 8 位數(shù)碼管，將不會(huì)有閃爍 [7]。由于發(fā)射模塊需要 供電，本方案采用 給 CC1100 供電。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 15圖 310 62256 與單片機(jī)連接圖 圖 310 中把 62256 需要與單片機(jī)相連的 P0 口、 P2 口和 WR、 RD、 AlE 用插針的方式表示，方便畫圖。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 17 ??? AAII bC?圖 313 兩種三極管擴(kuò)流方式（共集，共射） 共集驅(qū)動(dòng)方式，又稱射極跟隨器，當(dāng)電源電壓足夠時(shí)，在負(fù)載上獲得的電壓始終等于基極對地電壓 Ub 減去發(fā)射結(jié)壓降 Ube。 如此可知，當(dāng)一行全點(diǎn)亮的時(shí)候 總電流： IT=IC=64= 管耗 : Pc=ICV CEsat(管飽和壓降 )== 直流電流放大系數(shù)： （ ） 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 18?????? A VVI VVR B BEcc對于基極偏流電阻，則起到對基極 20mA 偏置電流限流作用。普通 LED 的安全工作電流在 5~20mA 之間，為獲得較高亮度，又要兼顧其工作壽命。 圖 312 漢字 “你 ”的字模信息和顯示 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)要求的行驅(qū)動(dòng)電流較大，目前尚無合適的集成電路來勝任。假設(shè) 接 WR， 接 RD， 接 CS，那么就可以確定一個(gè)外部 RAM 的一個(gè)地址，想往外部 RAM 的一個(gè)地址寫一個(gè)字節(jié)時(shí)，地址可以定為 XBYTE [0x4000]，其中 WR， CS 為低， RD 為高，那就是高位的 4（ 0100 也就是 和 輸出了低電平，而 輸出了高電平，目的當(dāng)然是要選通 62256 并且向 62256 寫入數(shù)據(jù)），其它位的可以根據(jù)情況自己定（也就是其它位是什么不要緊，關(guān)鍵就是控制 WR， CS， RD 的那幾個(gè)位要符合選通，讀寫的規(guī)定就可以了 ） ,現(xiàn)在我們向 62256 中寫 個(gè) 26 進(jìn)去就可以使用這條語句： XBYTE [0x4000] = 26。 在設(shè)計(jì)中考慮到連線很多，板子上把各個(gè) I/O 口引出來，焊接了插針，這樣便于和其他電路板的連接，使用起來更方便，起到了單片機(jī)最小系統(tǒng)的作用。 圖 35 74HC595 引腳圖 74HC595 芯片總共 14 個(gè)引腳，是雙列直插型封裝。 CC1100 屬于高精度器件，使用時(shí)要格外注意，具體注意事項(xiàng)可以歸納為以下幾點(diǎn)： (1)靜電：無線模塊為靜電敏感器件，使用時(shí)請注意靜電防護(hù)，特別是在干燥的冬季 盡量不用收去觸摸模塊上的器件，以免造成不必要的損壞。可變或固 定數(shù)據(jù)包長度模式可用于長達(dá) 255 字節(jié)的數(shù)據(jù)包。若使用頗率為 6MHz 的晶振，則復(fù)位信號持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過 4us 才能完成復(fù)位操作。 表 31 P3 口的第二功能 信道位 第二功能 說明 RXD 串行口的輸出 TXD 串行口的輸入 INT0———— 外部中斷 0 的中斷請求輸入 INTI———— 外部中斷 1 的中斷請求輸入 T0 計(jì)數(shù)器 0 的計(jì)數(shù)輸入 T1 計(jì)數(shù)器 1 的計(jì)數(shù)輸入 WR—— 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫選通信號 RD—— 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀選通信號 (1)時(shí)鐘電路 89C51 單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都以時(shí)鐘控制信號為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍地工作。此時(shí)嚴(yán)格意義來說，用戶不宜用 ALE——— 作為精確的時(shí)鐘源或定時(shí)信號。 本程序用到的單片機(jī)是 STC89C51， 它是標(biāo)準(zhǔn)的 40 引腳雙列直插式集成電路芯片，引腳如圖 31 所示。這種方式優(yōu)點(diǎn)在于廉價(jià)、現(xiàn)實(shí)簡單，適用于顯示字符較少并且很少更改顯示內(nèi)容的情況。 上位機(jī)用 VB 語言編寫可視化界面，實(shí)現(xiàn)顯示信息的輸入、字模數(shù)據(jù)的生成、串口選擇、波特率選擇和數(shù)據(jù)一鍵發(fā)送，實(shí)現(xiàn)了簡單的人機(jī)交互。點(diǎn)陣顯示屏顯示部分由 16 個(gè) 88 發(fā)光二極管組成， 能夠清晰的顯示 4 個(gè) 1616 分辨率的漢字。 針對以上不足，本設(shè)計(jì)研究了由 PC 來控制點(diǎn)陣屏顯示信息，基于射頻無線通信技術(shù)傳輸信息的點(diǎn)陣屏顯示系統(tǒng)。 (2)時(shí)鐘引腳 XTAL1 和 XTAL2 外接晶振引腳。歸納起來為可以分為以下幾種情況：內(nèi)部 ROM 讀取時(shí)， PSEN 不動(dòng)作；外部 ROM 讀取時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期會(huì)動(dòng)作兩次；外部 RAM 讀取時(shí)，兩個(gè) PSEN 脈沖被跳過不會(huì)輸出；外接 ROM 時(shí)，與 ROM的 OE 腳相接。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。 上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖 34（ a）所示。數(shù)據(jù)包長度被定義為有效負(fù)載數(shù)據(jù)，但不包括長度字節(jié)和可選 CRC。如使用開關(guān)電源的話，一定要加強(qiáng)退藕，以免開關(guān)電源的紋波和尖峰脈沖影響模塊的工作特性。 74HC595 的邏輯功能如下表 36 所示。 ASM1117 是一個(gè)低漏失電壓調(diào)整器，它的穩(wěn)壓調(diào)整管是由一個(gè) PNP 驅(qū)動(dòng)的 NPN 管唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 13組成的。同時(shí)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)中，外擴(kuò)小板也是這樣焊接的，只需用杜邦線和單片機(jī)的對應(yīng)口相連就可以。硅管 的 Ube 一般為 左右，因此在 5V供電系統(tǒng)中，在負(fù)載上最多能獲得 的電壓，若 Ic=1A 則在三極管上的管耗為1A=，管耗較大，需選用中功率的管子。 基極 限流電阻： （ ） 本方案采用 200Ω 限流電流。共 64 個(gè) LED。依此類推，只要每行數(shù)據(jù)顯示時(shí)間間隔夠短，利用人眼的視覺暫停作用，這樣送 16 次數(shù)據(jù)掃描完 16 行后就會(huì)看到一個(gè) “你 ”字。 圖 39 62256 芯片 管腳圖 62256 是 32K 的低功耗靜態(tài) RAM 存儲(chǔ)器，用 P0 和 P2 來擴(kuò)展外部 RAM（就是用P0 和 P2 與 62256 對 應(yīng)的管腳相連接）。因此實(shí)際設(shè)計(jì)中取消了 MAX232和串口部分。 74HC595 引腳圖如圖 35 所示。 (6)模塊所有的 IO 口均加隔離電阻保護(hù)，靜電防護(hù)和抗干擾能力更好。 CC1100 可支持固定數(shù)據(jù)包長度協(xié)議和可變數(shù)據(jù)包長度協(xié)議。復(fù)位信號是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù) 24 個(gè)振蕩周期 (即二個(gè)機(jī)器周期 )以上。 P3 口的第二功能如表 31 所示。但是要注意，每當(dāng) 89C51 訪問外部 RAM 時(shí)，要丟失一個(gè) ALE——— 脈沖。 上位機(jī)PC 端 上位機(jī)控制板 VB 界面輸入 顯示信息 CC1100 無線發(fā)射 無線發(fā)射端 無線接收端 下位機(jī)控制板 CC1100 無線接收 LED 顯示屏 移位鎖存 數(shù)據(jù)處理 圖 21 系統(tǒng)總體方案流程圖 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 3 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 核心器件介紹 STC89C51 系列單片機(jī)介紹 單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它集成了中央處理單元（ MCU）、存儲(chǔ)器（ RAM/ROM）和各種 I/O 接口，具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件。 目前，生活中常見的 LED 顯示屏都是采用單片機(jī)為控制核心，顯示的數(shù)據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)在 ROM 中，當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，單片機(jī)負(fù)責(zé)依序?qū)?ROM 中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取、傳輸和顯示。從功能上劃分，本系統(tǒng)分為上位機(jī) PC 端界面、無線發(fā)射模塊、無線接收模塊和 LED 點(diǎn)陣屏顯示模塊。 關(guān)鍵字： 單片機(jī) 點(diǎn)陣顯示屏 射頻無線通信 隨機(jī)存儲(chǔ)器 A Design and Realization of the Rf Wireless Transmission LED Lattice Screen Based on Microcontroller Unit Abstract The LED lattice screen has many advantages, so it is widely used in all kinds of present, the way of displaying information transmission cable bitmap screen installation and change the position of inconvenience, and to use the public wireless charging work transmission operation cost is higher. In view of the above shortings, the study39。本設(shè)計(jì)除了具有讓 LED 顯示終端進(jìn)行文本顯示的基本功能外，還區(qū)別于傳統(tǒng)的有線方式傳輸顯示信息，可以通過射頻無線通信技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)，解決了不能隨時(shí)更改顯示內(nèi)容的問題，在成本增加不多的情況下解決了安裝和更改位置不方便的問題，提高可移動(dòng)性，也符合嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的未來發(fā)展方向。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，此二引腳用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號 [2]。 (4)P0 口為單片機(jī)的引腳 32~引腳 39，是漏極開路的雙向 I/O 口，有兩個(gè)功能：當(dāng)P0 口用作地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用口時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)真正的雙向口，用作與外部存儲(chǔ)器的連接，輸出低八位地址和輸入輸出八位數(shù)據(jù)；當(dāng) P0 口用作通用 I/O 口時(shí)，由于需要片外接上拉電阻，端口不存在高阻抗?fàn)顟B(tài)，為一個(gè)準(zhǔn)雙向口，為保證引腳信號的正確讀入，應(yīng)首先向鎖存器寫入 1。內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路如圖 32 (a) 所示，在 RXD 和 TXD 引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩 。這佯，只要電源 Vcc 的上升時(shí)間不超過 1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。 CC1100 支持三種不同類型的數(shù)據(jù)包過濾：地址濾波，最大長度濾波和 CRC 濾波，最大限制的避免了錯(cuò)誤代碼的接收。 (3)單片機(jī)：如果模塊工作 在 時(shí)，不考慮低功耗的話，可以直接和 5V 單片機(jī)系統(tǒng)連接，如果是連 51