【文章內容簡介】 際生活中，通常需要搭建一個無線網絡，在網絡通信原理中，星型連接是最常用的，也是最簡單的。最穩(wěn)定可靠地網絡方式。拋去網絡通信機制的種種復雜和無聊的術語，從無線芯片自身特點和應用角度出發(fā)，軟件實現角度上看，星型網絡，一般采用輪詢機制，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的地址寄存器或者頻率寄存器，按照一定的順訓切換，某一時刻主機只和其中一個從機節(jié)點進行交流，各從節(jié)點不用相互沖突。以達到輪詢通信的效果。隨著通訊技術的發(fā)展，無線通訊技術也得到了比較快速的發(fā)展。PC機與單片機進行無線通訊可有多種選擇，設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)網越來越深入的走進人們的生活，用戶對能夠隨時隨地上網的需求越來越迫切，wifi無線通信技術也得到了迅速發(fā)展。wifi是無線局域網（Wlan）技術——IEEE 。IEEE 。wifi是由AP（Acces Point）和無線網卡組成的無線網絡[9]。AP一般稱為網絡橋接器或接入點，它是當作傳統(tǒng)的無線局域網絡與無線局域網絡之間的橋梁，因此任何一臺裝有無線網卡的PC機均可透過AP去分享有線局域網絡甚至廣域網絡的資源。wifi主要技術優(yōu)點是無線接入、高速以及遠距離傳輸，其中，提高到300Mbps甚至高達600Mbps。在開放性區(qū)域通訊距離可達305m，在封閉性區(qū)域通訊距離約76m——122m。但是由于技術原因，放棄。方案二：采用紅外模式傳輸數據。紅外通訊是以紅外作為載體傳送信息的一種技術。在數據通訊系統(tǒng)中，常用波長為940um的遠紅外方式。；在紅外數據傳輸的信號調制方式上,采用脈沖調制的二進制不歸零碼。這種調制方式比較簡單[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、電容構成的振蕩器產生455KHZ的方波信號。經脈沖分頻器74LS92,六分頻成為75183KHZ的脈沖信號。再經過D觸發(fā)器構成的2分頻/整形電路變成38KHZ的方波信號[10]。由單片機的異步串行口TX輸出的串行數據信號,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斷,從而控制紅外發(fā)射管發(fā)送信息。這樣就達到了用串口TX輸出的串行數據信號直接調制載波，進行紅外數據的傳輸。方案三：采用UTC1212無線數傳。UTC1212模塊是高度集成超低功耗半雙工微功率無線數據傳輸模塊，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,二次開發(fā)簡單方便,當然也可以通過MCU來設置常規(guī)參數,，適合電池供電,和手持設備應用開發(fā)，有四種工作模式。通過綜合對比，由于對wifi技術的學習部到位，紅外無線傳輸的距離短，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) 本章小結本章組要對硬件設計的方案進行了簡單的介紹，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行了簡單的講解。第三章 硬件設計第一節(jié) 最小系統(tǒng)電路設計在本設計，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，復位電路，晶振電路，LED顯示屏和UTC1212與單片機的連接電路。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(也就是負極)；l 就是我們需要的正5V輸出電壓。 lm7805本設計的最小系統(tǒng)單片機采用STC89C52單片機。STC89C52單片機是一種帶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制造，與工業(yè)標準的MCS51指令集合輸出管腳相兼容[11]。：（STC89C52 封裝）主要特性如下[12]：l 增強型8051單片機，6時鐘/機器周期和12時鐘/機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）/～（3V單片機）。l 工作頻率范圍：0～40MHz，相當于普通8051的0～80MHz，實際工作頻率可達48MHz。l 用戶應用程序空間為8K字節(jié)。l 片上集成512字節(jié)RAM。l 通用I/O口（32個），復位后為：P1/P2/P3/P4是準雙向口/弱上拉，P0口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，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、復位電路單片機的復位電路（）設計，復位電路由一個復位開關、電容和10K電阻接地組成。與單片機RET引腳相連接，通過復位開關給RET引腳提供一個低電平信號，使單片機復位，恢復初始形態(tài)。多用于單片機調試過程。是單片機最小系統(tǒng)必須的電路。 復位電路復位電路的作用：在上電或復位過程中，控制CPU的復位狀態(tài)。這段時間內讓CPU保持復位狀態(tài)，而不是一上電或剛復位完畢就工作，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總要涉及到單片機復位電路的設計。而單片機復位電路設計的好壞直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性。許多用戶在設計完單片機系統(tǒng)并在實驗室調試成功后在現場卻出現了“死機”、“程序走飛”等現象這主要是單片機的復位電路設計不可靠引起的[13]。二、電源電路單片機電源電路設計（），電源電路主要為插口P1接外部直流電源，負極接地，正極通過開關接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，然后根據其反饋值調節(jié)輸出以達到穩(wěn)壓的目的。如果此時沒有輸出濾波電容，只要因負載變化帶來的電壓波動頻率恰好與穩(wěn)壓電路的調節(jié)速率相近時就會產生震蕩效應，導致輸出失控，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、晶振電路單片機晶振電路的設計（）。，為單片機提供工作頻率。 晶振電路所有的單片機系統(tǒng)里都有晶振，晶振在單片機系統(tǒng)里的作用十分大，全稱叫晶體振蕩器，他結合單片機內部電路產生單片機所需要的時鐘頻率，單片機晶振提供的時鐘頻率越高，那么單片機的運行速度就越快，單片機的一切指令執(zhí)行都是建立在單片機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調整頻率，稱之為壓控振蕩器，晶振用一種能把電能和機械能相互轉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I/O口的連接電路設計（），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。~（行驅動）的A、B、C、D4個引腳，~（列驅動）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雜一些。需要將P2口通過10K排阻過口對應接相應大小的色環(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。主要通過單片機內部程序的編寫通過處理接收到的信息通過I/O口產生相應的輸出信號從而達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容，是本設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)設計和軟件編寫有多么完美，那么設計出來的電子廣告牌都沒辦法進行很好的工作。所以在顯示模塊的設計和選材都是需要十分認真的。顯示模塊主要包括了16*16 LED點陣與行驅動和列驅動電路的連接方式。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，當對應的某一行置高電平，某一列置低電平，則相應的二極管就亮；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據（13~16腳）送(1111011101111111，0xF7，0x7F)，而第二行（14腳）送1信號。依此類推，只要每行數據顯示時間間隔夠短，利用人眼的視覺暫停作用，這樣送16次數據掃描完16行后就會看到一個“你”字；第二種送數據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。當行線上送了16次數據而列線掃描了16次后一個“你”字也就顯示出來了[17]。行驅動模塊芯片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。可以將信號輸送到LED，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。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容。根據其亮滅的情況的基本條件（點陣對應行有高電平，對應列有低電平，則對應點亮），需要設計驅動模塊對其進行控制，達到其顯示效果。二、行驅動模塊顯示模塊的行驅動模塊（）主要為兩片74ls138拓展而成。74ls138為3線8線譯碼器?，F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D線輸入高電平時，片二通，片一關閉，片一全部輸出高電平，片二選通，對A、B、C的輸入進行2進制譯碼輸出。便達到了兩片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譯碼器作為行驅動，輸出電流很小。不可以直接驅動點亮LED點陣的LED燈，所以需要通過接入三極管放大電路（