【文章內(nèi)容簡介】 芯片自身特點和應(yīng)用角度出發(fā)，軟件實現(xiàn)角度上看，星型網(wǎng)絡(luò)，一般采用輪詢機(jī)制，按地址輪詢或者按頻率點輪詢。因為搭建通信有兩個基本前提[8]:收發(fā)地址需要匹配，這好比人和人對話，首先得找對交流對象，否則只能是對牛談情。工作頻率需要一致，這也好比人和人對話，首先語言得互通，一個普通的地球人（或中國人）和一個外星人（或外國人）無法直接交流。正因為有以上兩個前提條件，就可以面對芯片操作來看也就是軟件修改對應(yīng)的地址寄存器或者頻率寄存器，按照一定的順訓(xùn)切換，某一時刻主機(jī)只和其中一個從機(jī)節(jié)點進(jìn)行交流，各從節(jié)點不用相互沖突。以達(dá)到輪詢通信的效果。隨著通訊技術(shù)的發(fā)展，無線通訊技術(shù)也得到了比較快速的發(fā)展。PC機(jī)與單片機(jī)進(jìn)行無線通訊可有多種選擇，設(shè)計初期提出了三種方案。方案一：采用wifi無線通信。隨著互聯(lián)網(wǎng)越來越深入的走進(jìn)人們的生活，用戶對能夠隨時隨地上網(wǎng)的需求越來越迫切，wifi無線通信技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。wifi是無線局域網(wǎng)（Wlan）技術(shù)——IEEE 。IEEE 。wifi是由AP（Acces Point）和無線網(wǎng)卡組成的無線網(wǎng)絡(luò)[9]。AP一般稱為網(wǎng)絡(luò)橋接器或接入點，它是當(dāng)作傳統(tǒng)的無線局域網(wǎng)絡(luò)與無線局域網(wǎng)絡(luò)之間的橋梁，因此任何一臺裝有無線網(wǎng)卡的PC機(jī)均可透過AP去分享有線局域網(wǎng)絡(luò)甚至廣域網(wǎng)絡(luò)的資源。wifi主要技術(shù)優(yōu)點是無線接入、高速以及遠(yuǎn)距離傳輸，其中，提高到300Mbps甚至高達(dá)600Mbps。在開放性區(qū)域通訊距離可達(dá)305m，在封閉性區(qū)域通訊距離約76m——122m。但是由于技術(shù)原因，放棄。方案二：采用紅外模式傳輸數(shù)據(jù)。紅外通訊是以紅外作為載體傳送信息的一種技術(shù)。在數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)中，常用波長為940um的遠(yuǎn)紅外方式。；在紅外數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘栒{(diào)制方式上,采用脈沖調(diào)制的二進(jìn)制不歸零碼。這種調(diào)制方式比較簡單[10]。編碼解碼都比較方便，有利于電路簡化,。 紅外通訊原理圖 紅外發(fā)射電路圖由455KHZ的晶振CRY,反相器74HC04及電阻、電容構(gòu)成的振蕩器產(chǎn)生455KHZ的方波信號。經(jīng)脈沖分頻器74LS92,六分頻成為75183KHZ的脈沖信號。再經(jīng)過D觸發(fā)器構(gòu)成的2分頻/整形電路變成38KHZ的方波信號[10]。由單片機(jī)的異步串行口TX輸出的串行數(shù)據(jù)信號,送到與非門74HC00的輸入端。與非門的另一輸入端接38KHZ的載波信號。輸出信號用來控制三極管的開通或關(guān)斷,從而控制紅外發(fā)射管發(fā)送信息。這樣就達(dá)到了用串口TX輸出的串行數(shù)據(jù)信號直接調(diào)制載波，進(jìn)行紅外數(shù)據(jù)的傳輸。方案三：采用UTC1212無線數(shù)傳。UTC1212模塊是高度集成超低功耗半雙工微功率無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，片上集成嵌入高性能低功耗STM8L101處理器，采用最新一代高性能射頻芯片SX1212。其中SX1212創(chuàng)新的采用高效的循環(huán)交織糾檢錯編碼,使抗干擾和靈敏度都大大提高，模塊提供了多個頻道的選擇，可在線修改串口速率，發(fā)射功率，射頻速率等各種參數(shù),二次開發(fā)簡單方便,當(dāng)然也可以通過MCU來設(shè)置常規(guī)參數(shù),，適合電池供電,和手持設(shè)備應(yīng)用開發(fā)，有四種工作模式。通過綜合對比，由于對wifi技術(shù)的學(xué)習(xí)部到位，紅外無線傳輸?shù)木嚯x短，不能穿墻，傳輸速率慢。UTC1212綜合性能高，價格合理。最終選擇方案三。第三節(jié) 本章小結(jié)本章組要對硬件設(shè)計的方案進(jìn)行了簡單的介紹，介紹了系統(tǒng)的整體工作流程，以及對系統(tǒng)所需要的主要元器件的型號的選擇和方案的對比都進(jìn)行了簡單的講解。第三章 硬件設(shè)計第一節(jié) 最小系統(tǒng)電路設(shè)計在本設(shè)計，中最小系統(tǒng)為控制核心，該最小系統(tǒng)是基于SCT89C52為核心的控制系統(tǒng)，這個最小系統(tǒng)包含了電源電路，復(fù)位電路，晶振電路，LED顯示屏和UTC1212與單片機(jī)的連接電路。其中電源部分包含了一個lm7805穩(wěn)壓芯片和LED指示燈。lm7805簡介（）。它有3個引腳： l 接整流器輸出的+電壓；l 為公共地(也就是負(fù)極)；l 就是我們需要的正5V輸出電壓。 lm7805本設(shè)計的最小系統(tǒng)單片機(jī)采用STC89C52單片機(jī)。STC89C52單片機(jī)是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能COMOS8的微處理器。采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集合輸出管腳相兼容[11]。：（STC89C52 封裝）主要特性如下[12]：l 增強(qiáng)型8051單片機(jī)，6時鐘/機(jī)器周期和12時鐘/機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051。l 工作電壓：～（5V單片機(jī)）/～（3V單片機(jī)）。l 工作頻率范圍：0～40MHz，相當(dāng)于普通8051的0～80MHz，實際工作頻率可達(dá)48MHz。l 用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)。l 片上集成512字節(jié)RAM。l 通用I/O口（32個），復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時，不用加上拉電阻，作為I/O口用時，需加上拉電阻。l ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（RxD/,TxD/）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片。l 具有EEPROM功能。l 具有看門狗功能。l 共3個16位定時器/計數(shù)器。即定時器T0、TT2。l 外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒。l 通用異步串行口（UART），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個UART。l 工作溫度范圍：40～+85℃（工業(yè)級）/0～75℃（商業(yè)級）。l PDIP封裝。一、復(fù)位電路單片機(jī)的復(fù)位電路（）設(shè)計，復(fù)位電路由一個復(fù)位開關(guān)、電容和10K電阻接地組成。與單片機(jī)RET引腳相連接，通過復(fù)位開關(guān)給RET引腳提供一個低電平信號，使單片機(jī)復(fù)位，恢復(fù)初始形態(tài)。多用于單片機(jī)調(diào)試過程。是單片機(jī)最小系統(tǒng)必須的電路。 復(fù)位電路復(fù)位電路的作用：在上電或復(fù)位過程中，控制CPU的復(fù)位狀態(tài)。這段時間內(nèi)讓CPU保持復(fù)位狀態(tài)，而不是一上電或剛復(fù)位完畢就工作，防止CPU發(fā)出錯誤的指令、執(zhí)行錯誤操作，也可以提高電磁兼容性能。無論用戶使用哪種類型的單片機(jī)總要涉及到單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計。而單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計的好壞直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性。許多用戶在設(shè)計完單片機(jī)系統(tǒng)并在實驗室調(diào)試成功后在現(xiàn)場卻出現(xiàn)了“死機(jī)”、“程序走飛”等現(xiàn)象這主要是單片機(jī)的復(fù)位電路設(shè)計不可靠引起的[13]。二、電源電路單片機(jī)電源電路設(shè)計（），電源電路主要為插口P1接外部直流電源，負(fù)極接地，正極通過開關(guān)接lm7805輸入端，將7805 輸出端輸出5V穩(wěn)定電源，接到電路板上需要5V供電的地方。為了方便觀察電源電路工作狀態(tài)設(shè)計了指示燈電路。通電時指示燈將會發(fā)光。 電源電路電源電路的工作過程需要從輸出采樣，然后根據(jù)其反饋值調(diào)節(jié)輸出以達(dá)到穩(wěn)壓的目的。如果此時沒有輸出濾波電容，只要因負(fù)載變化帶來的電壓波動頻率恰好與穩(wěn)壓電路的調(diào)節(jié)速率相近時就會產(chǎn)生震蕩效應(yīng)，導(dǎo)致輸出失控，所以穩(wěn)壓輸出也必須加濾波電容，而且濾波電容也可以進(jìn)一步增加穩(wěn)壓輸出的穩(wěn)定性。在穩(wěn)壓芯片的輸入端接電解電容C1和一個瓷片電容C3，這兩個電容是并聯(lián)關(guān)系()；大容量的電解電容的作用是濾低頻噪聲和穩(wěn)壓，而小電容的作用是濾高頻噪聲和退耦，退耦的目的就是確保電源和地之間有條對于高頻信號的低阻抗通路。在穩(wěn)壓芯片的輸出端接了一個大容量的電解電容C2和兩個瓷片電容CC5，他們都是并聯(lián)關(guān)系（）。大容量的電解電容同樣也是為了起到濾低頻噪聲和穩(wěn)壓的作用，在輸出端同種瓷片電容并聯(lián)使用是為了降低其ESR，ESR越大會導(dǎo)致電壓紋波越大，所以為了減小紋波而將電容并聯(lián)使用。三、晶振電路單片機(jī)晶振電路的設(shè)計（）。，為單片機(jī)提供工作頻率。 晶振電路所有的單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，晶振在單片機(jī)系統(tǒng)里的作用十分大，全稱叫晶體振蕩器，他結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需要的時鐘頻率，單片機(jī)晶振提供的時鐘頻率越高，那么單片機(jī)的運(yùn)行速度就越快，單片機(jī)的一切指令執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時鐘頻率下的。在通常情況下，普通的晶振頻率絕對精度可以達(dá)到百萬分之五十。高級的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱之為壓控振蕩器，晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩[14]。四、I/O口連接電路單片機(jī)I/O口的連接電路設(shè)計（），主要使用I/O口為P0口（連接顯示模塊）和P2口（連接無線模塊），將P0口經(jīng)過1K排阻后接插針可以通過跳線很方便連接到顯示模塊。~（行驅(qū)動）的A、B、C、D4個引腳，~（列驅(qū)動）的OE、DAT0、CLK、ST4個引腳（）。因為無線模塊工作電流較低所以連接無線模塊的電路較為復(fù)雜一些。需要將P2口通過10K排阻過口對應(yīng)接相應(yīng)大小的色環(huán)電阻過后接插槽才可以連接無線模塊（）。 I/O連接電路單片機(jī)通過I/O口控制LED點陣顯示屏和無線模塊的工作情況，其中排阻的作用主要為上拉電流的作用。主要通過單片機(jī)內(nèi)部程序的編寫通過處理接收到的信息通過I/O口產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號從而達(dá)到控制顯示屏的顯示信息的效果[15]。最小系統(tǒng)原理圖和PCB圖見附錄圖1和圖2.第二節(jié) 顯示模塊顯示模塊為電子廣告牌的顯示終端，用于顯示用戶所需要顯示的內(nèi)容，是本設(shè)計部可或缺的十分重要的部分。如果沒有好的顯示模塊，不管核心控制系統(tǒng)設(shè)計和軟件編寫有多么完美，那么設(shè)計出來的電子廣告牌都沒辦法進(jìn)行很好的工作。所以在顯示模塊的設(shè)計和選材都是需要十分認(rèn)真的。顯示模塊主要包括了16*16 LED點陣與行驅(qū)動和列驅(qū)動電路的連接方式。首先介紹8*8點陣（），它共由64個發(fā)光二極管組成，且每個發(fā)光二極管是放置在行線和列線的交叉點上，當(dāng)對應(yīng)的某一行置高電平，某一列置低電平，則相應(yīng)的二極管就亮；如要將第一個點點亮，則Y0腳接高電平X0腳接低電平，則第一個點就亮了；如果要將第一行點亮，則第Y0腳要接高電平，而（X0、XXXXXXX7）這些引腳接低電平，那么第一行就會點亮；如要將第一列點亮，則第X0腳接低電平，而（Y0、YYYYYYY7）接高電平，那么第一列就會點亮[16]。 8*8 LED點陣一般我們使用點陣顯示漢字是用的16*16的點陣宋體字庫，所謂16*16，是每一個漢字在縱、橫各16點的區(qū)域內(nèi)顯示的。也就是說得用四個8*8點陣組合成一個16*16的點陣。要顯示“你”則相應(yīng)的點就要點亮，由于我們的點陣在列線上是低電平有效，而在行線上是高電平有效，所以要顯示“你”字的話，它的位代碼信息要取反，即所有列（13~16腳）送(1111011101111111，0xF7，0x7F)，而第一行（9腳）送1信號，然后第一行送0。再送第二行要顯示的數(shù)據(jù)（13~16腳）送(1111011101111111，0xF7，0x7F)，而第二行（14腳）送1信號。依此類推，只要每行數(shù)據(jù)顯示時間間隔夠短，利用人眼的視覺暫停作用，這樣送16次數(shù)據(jù)掃描完16行后就會看到一個“你”字；第二種送數(shù)據(jù)的方法是字模信號送到行線上再掃描列線也是同樣的道理。同樣以“你”字來說明，16行（115）上送（0000000000000000，0x00，0x00）而第一列（13腳）送、“0”。同理掃描第二列。當(dāng)行線上送了16次數(shù)據(jù)而列線掃描了16次后一個“你”字也就顯示出來了[17]。行驅(qū)動模塊芯片74ls138簡介。[18]。 74ls138引腳介紹：l E1：選通端l EE3：選通端（低電平有效）l Y0~Y7：輸出端（低電平有效）l A0~A3：輸入端l VCC：電源正l GND：地列驅(qū)動模塊芯片74HC5959簡介。 74HC595974HC595是8位串行輸入，8位串行或并行輸出。l QA~QH為并行輸出?？梢詫⑿盘栞斔偷絃ED，類似流水燈。l Q’H為串行輸出。l 10號角：移位寄存器清零端，低電平有效。l 11號引腳：移位寄存器時鐘脈沖，高電平有效。l 12號引腳：存儲寄存器時鐘脈沖，高電平有效。l 13號引腳：控制輸出的使能端，低電平有效。l 14號角傳送串行信號，信號源可以來單片機(jī)。l 16，8號引腳分別接VCC,GND。一、LED點陣模塊顯示模塊中的顯示器使用的是16*16 LED點陣。其中16*16 LED點陣為4個8*8 LED點陣組合而成。首先，我們來分析一下16*16 LED點陣行控線，列控線。級聯(lián)方法：。l 把A1，A2相同的行線相連接。l 把A3，A4相同的行線相連接。l 把A1，A3相同的列線相連接。l 把A2，A2相同的列線相連接。l 最后，A1，A2的列就作為16*16 LED點陣的列控線。A1，A3的行就作為16*16 LED點陣的行控線。 16*16 LED點陣模塊LED顯示模塊的主要功能為顯示用戶需要顯示的內(nèi)容。根據(jù)其亮滅的情況的基本條件（點陣對應(yīng)行有高電平，對應(yīng)列有低電平，則對應(yīng)點亮），需要設(shè)計驅(qū)動模塊對其進(jìn)行控制，達(dá)到其顯示效果。二、行驅(qū)動模塊顯示模塊的行驅(qū)動模塊（）主要為兩片74ls138拓展而成。74ls138為3線8線譯碼器?，F(xiàn)在將兩片74ls138的A、B、C連接在一起，起到控制74ls138的八位輸出的作用。將片二G1與片一G2相連接作為D線，起到片選的作用。當(dāng)D線輸入高電平時，片二通，片一關(guān)閉，片一全部輸出高電平，片二選通，對A、B、C的輸入進(jìn)行2進(jìn)制譯碼輸出。便達(dá)到了兩片74ls138作為4線16線譯碼器輸出控制16*16 LED點陣16行的效果。 74ls138拓展電路通過74ls138譯碼器作為行驅(qū)動，輸出電流很小。不可以直接驅(qū)動點亮LED點陣的LED燈，所以需要通過接入三極管放大電路（）。74ls138譯碼器為8位互斥的低電平輸出。將拓展后的74ls138譯碼器的16條輸出線路接到16個三極管的基極，16個三極管的集電極接到VCC上面，射