【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 H H H H H L H H H H L L H H L L H H H H H H H H H H H H L H H H L L H H L H H H H H H H H H H H H H H L H H L L H H H L H H H H H H H H H H H H H H L H L L H H H H H H H H H H H H H H H H H H H L L H X X X X H H H H H H H H H H H H H H H H H L X X X X H H H H H H H H H H H H H H H H H H X X X X H H H H H H H H H H H H H H H H 注明： H=高電平 L=低電平 = 不定 LED 點(diǎn)陣 的介紹 LED 顯示器件種類繁多 , 從簡(jiǎn)單的單個(gè) LED 到 LED 光柱顯示 , 字符顯示再到大面積的平板顯示 , 應(yīng)有盡有。 LED 之所以受到廣泛重視與迅速發(fā)展 , 是與它具有的優(yōu)點(diǎn)分不開的 , 這些優(yōu)點(diǎn)概括起來(lái)是 : 工作電壓低 , 功耗小 , 小型化 , 易與集成電路匹配 , 驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單 , 壽命長(zhǎng) , 耐沖擊 , 性能穩(wěn)定。近年來(lái) , 由于半導(dǎo)體材料的制備和工藝逐步成熟和完善 , 超高亮度 R、 G、 B LED 的商品化 , 全色 LED 平板顯示可以適用于室內(nèi)外各種目的的應(yīng)用。 逐行掃描原理 LED 顯示屏兩組等距平行排列的電極分別稱為行電極 (掃描電極 Xi )和列電極(信號(hào)電極 Yj ) , 行與列電極相互垂直 , 在交叉點(diǎn)形成發(fā)光單元 LED。點(diǎn)矩陣的驅(qū)動(dòng)一般采 取逐行掃描方式尋址 , 這種方式是一次對(duì) Xi 行上所有的單元點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行尋址 , 在 Xi 行上單元點(diǎn)被尋址之后 , 再移向 Xi + 1 行尋址 , 即掃描電極是從頭到尾順 第 14 頁(yè) 共 47 頁(yè) 序地選取 , 而信號(hào)電極可同時(shí)選取一個(gè)或多個(gè)以顯示需要的圖像?；蛘哒f(shuō) , 在某一時(shí)刻給某一行電極施加掃描脈沖 , 其他行電極施加非掃描脈沖 , 同時(shí)所有列電極給出顯示或非顯示驅(qū)動(dòng)脈沖。接著把掃描脈沖施加到下一行電極 , 再給所有列電極施加顯示或非顯示驅(qū)動(dòng)脈沖。當(dāng)掃描頻率足夠快時(shí) , 由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象 , 就可以在顯示屏上呈現(xiàn)穩(wěn)定的圖像效果。 16 16 點(diǎn)陣 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 16 16 單色 點(diǎn)陣共需要 256 個(gè)發(fā)光二極管組成，且每個(gè)二極管是放置在行線與列線的叉點(diǎn)上。本設(shè)計(jì)是一種實(shí)用的漢字顯示屏的制作，制作的是 單 色點(diǎn)陣?？紤]到元器件的 布線的難易程度 ，直接 采用 16 16 的點(diǎn)陣模塊 。 對(duì)比下面的 16 16 單色點(diǎn)陣和 16 16 雙色點(diǎn)陣可以看出，其實(shí) 16 16 雙色點(diǎn)陣就是兩塊 16 16 單色點(diǎn)陣組合在一起的。要實(shí)現(xiàn)用兩種顏色顯示，只要在電路的設(shè)計(jì)中適當(dāng)?shù)倪B線就可以了。 16 16 單色和雙色 點(diǎn)陣 LED 結(jié)構(gòu) 分別 如 下 圖 和 圖 所示 。 圖 16 16單色點(diǎn)陣 圖 16 16單色點(diǎn)陣 語(yǔ)音模塊的介紹 第 15 頁(yè) 共 47 頁(yè) 圖 ISD1700引腳圖 ISD1700 系列芯片是華邦公司新推出的單片優(yōu)質(zhì)語(yǔ)音錄放電路，該芯片提供多項(xiàng)新功能，包括內(nèi)置專利的多信息管理系統(tǒng)，新信息提示 ， 雙運(yùn)作模式（獨(dú)立 amp。嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。芯片內(nèi)部包含有自動(dòng)增益控制、麥克風(fēng)前置擴(kuò)大器、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)線路、振蕩器與內(nèi)存等的全方位整合系統(tǒng)功能 [7] [8]。 ISD1700 的獨(dú)立按鍵工作模式錄放電路非常簡(jiǎn)單，而且功能強(qiáng)大。不僅有錄、放功能，還 有快進(jìn)、擦除、音量控制、直通放音和復(fù)位等功能。這些功能僅僅通過按鍵就可完成。 ISD1700 有如下 9 種操作： 錄音操作 按下 REC 鍵， /REC 管腳電平變低后開始錄音，直到松開按鍵使電平拉高或者芯片錄滿時(shí)結(jié)束。錄音結(jié)束后，錄音指針自動(dòng)移向下一個(gè)有效。而放音指針則指向剛剛錄完的那段語(yǔ)音。 放音操作 放音操作有兩種模式 ，分別是邊沿觸發(fā)和電平觸發(fā)，都由 /PLAY 管腳觸發(fā)。 快進(jìn)操作 點(diǎn)按一下 FWD 按鈕將 /FWD 端拉低，會(huì)啟動(dòng)快進(jìn)操作?？爝M(jìn)操作用來(lái)將播放指針移向下一段語(yǔ)音信息。當(dāng)播放指針到達(dá)最后一段語(yǔ) 音處時(shí)，再次快進(jìn)，指針會(huì)返回到第一段語(yǔ)音。當(dāng)下降沿來(lái)到 /FWD 端時(shí)，快進(jìn)操作還要決定于芯片當(dāng)時(shí)的狀態(tài)： 擦除操作 第 16 頁(yè) 共 47 頁(yè) 擦除操作分為單段擦除和全體擦除兩種擦除方式 。 復(fù)位操作 如果用 RESET 控制此管腳，建議 /RESET 管腳與 地 之間 連接一個(gè) F 電容。當(dāng) /RESET 被觸發(fā)，芯片將播放指針和錄音指針都放置在最后一段語(yǔ)音信息的位置。 音量操作 點(diǎn)按一下 VOL 鍵將 /VOL 管腳拉低會(huì)收變音量大小。每按一下，音量會(huì)減小一檔，再到達(dá)最小檔后再按的話，會(huì)增加音量直到最大檔，如此循環(huán)?？偣灿?8 個(gè)音量檔供用戶 選擇，每一檔會(huì)收變 4dB。復(fù)位操作會(huì)將音量檔放在默認(rèn)位置，即最大音量。 FT 直通操作 將 /FT 管腳與 GND 短接，持續(xù)保持在低電平會(huì)啟動(dòng)直通模式。出廠設(shè)定的是在芯片空閑狀態(tài)，直通操作會(huì)將語(yǔ)音從 Analn 端直接通往喇叭端或 AUD 輸出口。在錄音期間開啟 FT 功能，會(huì)同時(shí)錄下 Analn 進(jìn)入的語(yǔ)音信號(hào)。 提示音 (SE)編輯 ISD1700S 中設(shè)計(jì)了 4 種聲音來(lái)提示當(dāng)前的工作狀態(tài)，分別為 SE1， SE2， SE3，SE4。 進(jìn)入 SE 編輯模式 （ 1） 首先保持 FWD 為低 3 秒左右，然后 LED 會(huì)閃一下（若有 SE1，會(huì)同時(shí)播放 SE1）。但是若當(dāng)前曲目為最后一曲或沒有錄音則 LED 會(huì)閃兩下（若有 SE2，會(huì)同時(shí)播放 SE2）。 （ 2） 保持 FWD 為低，然后按下 REC 使之為低直到 LED 閃一下。 （ 3） LED 再閃一下說(shuō)明已經(jīng)進(jìn)入 SE 編輯模式；進(jìn)入此模式后，當(dāng)前待編輯 SE 為 SE1。 3 硬件電路設(shè)計(jì) 與調(diào)試 單片機(jī)模塊單元電路 設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖如圖 所示 。 第 17 頁(yè) 共 47 頁(yè) 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)部分電路圖 [6] 如圖 所示，單片機(jī)單元模塊電路采用上電復(fù)位電 路，上電復(fù)位就是接通電源后，單片機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。上電復(fù)位電路由 C1 S R35 構(gòu)成，上電瞬間9 腳獲得高電平，隨著電容 C18 的充電， 9 腳的高電平逐漸下降。 9 腳的高電平只要能保持足夠的時(shí)間（ 2 個(gè)機(jī)器周期），單片機(jī)就能進(jìn)行復(fù)位操作。 Y C1和 C20 構(gòu)成內(nèi)部時(shí)鐘振蕩電路， C19 和 C20 的作用主要是穩(wěn)定頻率和快速起振容值為 530pF,典型值為 30pF。 為方便與計(jì)算機(jī)通信晶振的頻率選用 。 串口通信電路設(shè)計(jì) 串口通信電路如圖 所示。 圖 串口部分電路圖 如圖 所示，串口下載電路采用 MAX232 電平轉(zhuǎn)換芯片， 采用此電路方便電路的調(diào)試，減少單 片機(jī)的損壞，并且應(yīng)用串口通信還可以實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)通信，供計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí) 接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，為人們的使用提供了極大的方便。 第 18 頁(yè) 共 47 頁(yè) MAX232 芯片外接 5 個(gè) F 的去耦電容，以減小噪聲對(duì)它的影響。 MAX232（即 U8）的電路連接如 上 圖所示。 譯碼器 模塊單元電路 設(shè)計(jì) 圖 4線 16線譯碼器電路圖 由于單片機(jī)的外圍接口有限，為了增加單片機(jī)的外圍接口，故采用 4 線 16 線譯碼器 。譯碼器的四個(gè)輸入端接到單片機(jī) P0 口的前四位。 由于 單片機(jī)的 P0口沒有內(nèi)置上拉電阻，于是外接上拉排阻。譯碼器的使能控制端 G G2 低電平有效，故直接接地。輸出端的 16 個(gè)腳接點(diǎn)陣模塊的 X軸的 16 個(gè)腳 [9]。 點(diǎn)陣 模塊單元電路 設(shè)計(jì) 圖 點(diǎn)陣電路圖 第 19 頁(yè) 共 47 頁(yè) 譯碼器的 16 個(gè)引腳直接與點(diǎn)陣的 X 軸的 16 個(gè)引腳相連接， Y 軸的 16 個(gè)引腳與單片機(jī)的空余引腳想鏈接。通過單片機(jī)程序控制點(diǎn)陣圖案的顯示。 譯碼器通過四個(gè)控制端依次選擇 16 個(gè)輸出端，實(shí)現(xiàn)逐行掃描的功能。 圖 字模提取 如圖 ，字模提取軟件能方便地提取出想要的圖案和字。當(dāng) 編輯好 想要的圖案或輸入相應(yīng)的 字后，按一下提取字模按鈕，就會(huì) 在下方 提取出 代碼。字模提取的順序還可以通過右上方自行選擇 [10]。 紅外遙控 模塊單元電路 設(shè)計(jì) 圖 紅外遙控器 該遙控器的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射距離為 8 米，配國(guó)產(chǎn) 1838 接收頭。夜晚戶外測(cè)試，在黑 第 20 頁(yè) 共 47 頁(yè) 暗環(huán)境無(wú)任何阻擋物的情況下，遙控有效距離大于 8 米。應(yīng)用時(shí)實(shí)際距離還完全取決于遙控接收頭的靈敏度、電路設(shè)計(jì)可靠性、中間阻擋物 (如隔膜或 玻璃 或透明材料 )以及使用的環(huán)境因素 [11]。 圖 遙控器鍵位碼 每個(gè)按鍵都有對(duì)應(yīng)的用戶碼和鍵位碼，每個(gè)遙控板的用戶碼是固定的，本設(shè)計(jì)用的遙控 器的用戶碼是 00FF。每個(gè)按鍵的鍵位碼是不同的，按下按鍵后發(fā)射的紅外光波也是不同的，單片機(jī)接收到不同的鍵位碼，顯示不同的圖案和字。 發(fā)射的一幀碼含有一個(gè)引導(dǎo)碼， 16位的用戶編碼和 8位的鍵數(shù)據(jù)碼、鍵數(shù)據(jù)碼的反碼也同 時(shí)被傳送。碼型結(jié)構(gòu)如下： 圖 編碼方式 引導(dǎo)碼由一個(gè) 9ms 的載波波形和 的關(guān)斷時(shí)間構(gòu)成，它作為隨后發(fā)射的碼的引，這樣當(dāng)接收系統(tǒng)是由微處理器構(gòu)成的時(shí)候，能更有效地處理碼的接收與檢測(cè)及其它各項(xiàng)控制之間的時(shí)序關(guān)系。編碼采用脈沖位置調(diào)制方式（ PPM）。利用脈沖之間的時(shí)間間隔來(lái)區(qū)分“ 0”和“ 1”。每次 8 位的碼被傳送之后，它們的反碼也被傳送，減少了系統(tǒng)的誤碼率 [12]。 語(yǔ)音模塊單元電路設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) 共 47 頁(yè) 圖 語(yǔ)音電路 通過單片機(jī)的 、 、 三個(gè)端口分別控制 MISO、 MISI、 SCLK。其中SCLK 是 SPI 接口的時(shí)鐘。由主控制芯片產(chǎn)生， 并且被用來(lái)同步芯片 MOSI 和 MISO端各自的數(shù)據(jù)輸入和輸出。此管腳空閑時(shí)，必須拉高。 ISD1730 的 1 2 2 22 26 腳分別接開關(guān)，來(lái)控制語(yǔ)音的音量、語(yǔ)音通道、播放、錄制、擦除。 11腳通過電容接麥克風(fēng)的正負(fù)極。 1 15 接喇叭的正負(fù)極。 VCCA、 VCCD 分別為模擬電源和數(shù)字電源。 按鍵操作如下 : 錄音 REC 按住 REC 鍵不放，同時(shí) LED 燈會(huì)亮起，此時(shí)對(duì)著 MIC 說(shuō)話，說(shuō)話內(nèi)容就會(huì)錄進(jìn) ISD1700 語(yǔ)音芯片里了。錄完一段后抬起此鍵， LED 會(huì)同時(shí)熄滅，再次按下則開始錄第二段，以后的各段依次操作。 放音 PLAY 有兩種方式，邊沿觸發(fā)和電平觸發(fā)。（注：錄完音后放音指針會(huì)停留在最后錄完段的起始地址處，此時(shí)放音則放最后一段） （ 1） 邊沿觸發(fā)：點(diǎn)按一下 PLAY 鍵即放當(dāng)前段，放音期間 LED 閃爍直到放音結(jié)束時(shí)熄滅。放音結(jié)束后放音指針指 向剛放的段的起始地址處，即再次點(diǎn)按 PLAY鍵還會(huì)放剛放完的這段。 第 22 頁(yè) 共 47 頁(yè) （ 2） 電平觸發(fā)：常按 PLAY 鍵芯片會(huì)把所有的語(yǔ)音信息全部播放，且循環(huán)直到松開此按鍵。 快進(jìn) FWD 執(zhí)行放音操作前，點(diǎn)按一下此鍵放音指針會(huì)指向下一段，按兩下則指向此段后的第二段起始。放音期間點(diǎn)按此鍵則停止播放當(dāng)前段接著播放下一段，如果當(dāng)前播放的是最后一段，則停止播放最后一段播放第一段。 擦除 ERASE 單段擦除操作只能對(duì)第一段和最后一段有效，當(dāng)放音指針位于第一段或最后一段時(shí)，點(diǎn)按此鍵則會(huì)擦除第一段或最后一段。放音指針相應(yīng)的會(huì)跳到擦除前的 第二段或倒數(shù)第二段。常按此鍵超過 3 秒芯片進(jìn)入“全部擦除操作模式”，同時(shí) LED 燈閃兩下，繼續(xù)按著此鍵， LED 閃爍 7 下后熄滅，此時(shí)松開此鍵，芯片內(nèi)的語(yǔ)音信息被全部擦除。 復(fù)位 RESET 點(diǎn)按此鍵芯片執(zhí)行復(fù)位操作。復(fù)位后，放音和錄音指針都指向最后一段，即放音指針指向最后一段起始，錄音指針指向最后一段的最后。此時(shí)執(zhí)行放音則播放最后一段，執(zhí)行錄音則接著最后一段開始錄新的最后一段。 調(diào)音 VOL 點(diǎn)按此鍵可以調(diào)節(jié)芯片輸出聲音的大小。芯片默認(rèn)輸出為聲音最大值，每點(diǎn)按一下，聲音按 4db 衰減。直到聲音最小后，繼續(xù)點(diǎn)按此 鍵，每點(diǎn)按一下，聲音增大4db（注：執(zhí)行復(fù)位后，聲音輸出為最大）。 硬件 仿真與調(diào)試 第 23 頁(yè) 共 47 頁(yè) 圖 電路仿真圖 如圖 利用仿真軟件 protues 進(jìn)行仿真。將程序下到 仿真軟件上的 單片機(jī)內(nèi)，通過譯碼器輸入端，依次掃描每一行。通過不斷調(diào)試，得到最終的結(jié)果。將調(diào)試好的程序下到 實(shí)物 單片機(jī)，在 點(diǎn)陣 上得到想要的結(jié)果 [13]。 第 24 頁(yè) 共 47 頁(yè) 圖 顯示圖案 4 軟件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用 C 語(yǔ)言進(jìn)行編程，相比匯編語(yǔ)言簡(jiǎn)單、方便，提高編程的速度 [14]。 單片機(jī) I/O