【文章內(nèi)容簡介】 按一定的順序編址后存儲在 非易失性的存儲器 中。 在 掃 描 顯示的過程中按規(guī)定的方式取出 保存在 非易失性存儲器 中的字模數(shù)據(jù) ，再 進(jìn)行處理。 。 。。 。 上位機(jī) 與 主控 單片機(jī) 的通信、實(shí)時時間和溫度 采集 的 設(shè)計(jì) 在 實(shí)際使用 中，更改顯示 內(nèi)容 和顯示方式 需要 主控 單片機(jī) 與上位機(jī)通信， 主控單片機(jī) 將上位機(jī)發(fā)送 過 來的控制信息和 字符的 字模信息保存在 FLASH 存儲器中，以保證在斷電時信息不會丟失 。 設(shè)計(jì)要求中還需要顯示實(shí)時時鐘和實(shí)時溫度信息，這就需要對時鐘芯片和溫度傳感器進(jìn)行實(shí)時的 數(shù)據(jù) 采集 ， 如果這些任務(wù)全部 交 給 主控單片機(jī)來完成，肯定會導(dǎo)致整個 動態(tài) 掃描 程序周期變長，從而導(dǎo)致顯示 屏整體的閃爍，甚至無法完整的顯示一屏文字 信息 。 。。 。 信號的衰減和抗干擾設(shè)計(jì) 由于控制信號和字 模 數(shù)據(jù)信號是經(jīng)過 LED 顯示單元一級一級向后傳遞的，如果顯示屏有很多個顯示單元，那么控制信號和字 模 數(shù)據(jù)將會有不同程 度 的衰減，衰減的信號將容易受到干擾，造成顯示信息的破壞。因此 系統(tǒng) 在每一級 的 顯示單元都加入了總線 驅(qū)動 芯片 ，以保證控制信號和字 模 數(shù)據(jù)有足夠的功率 傳遞到 下一級顯示單元。 。。 。 系統(tǒng) 總體結(jié)構(gòu) 框圖 通過 上述 對各種方案的比較與分析，構(gòu)建系統(tǒng) 總體 結(jié)構(gòu) 框圖 如圖 所示 。 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 圖 系統(tǒng) 總體結(jié)構(gòu)框圖 因?yàn)?本設(shè)計(jì)中的 上、下顯示屏同時進(jìn)行 1/16 動態(tài) 掃描，所以 上、下兩屏 共用 相同的 行掃描信號 。 系統(tǒng)中擴(kuò)展的 FLASH 存儲器和 外部 RAM 共用相同 的 8 位并行數(shù)據(jù)總線和 16 位地址總線。在新數(shù)據(jù)下載、實(shí)時時間和實(shí)時溫度采集時，通信單片機(jī)與主控單片機(jī)之間通過兩條聯(lián)絡(luò)信號線 DOWN 和 BUSY 互相配合協(xié)助完成數(shù)據(jù)的傳遞。 系統(tǒng) 的工作過程 主控單片機(jī)在 上電 初始化完畢后會等待通信單片機(jī)發(fā)出啟動信號，主控單片機(jī)檢測到啟動信號后，從 FLASH 存儲器中讀取控制信息，再根據(jù)控制信息 執(zhí)行 對 應(yīng) 模式的 顯示 任務(wù) 。 當(dāng)有新的控制信息和字模數(shù)據(jù)下載時，通信單片機(jī) 向主控單片機(jī) 發(fā)出新數(shù) 據(jù)下載信號并等待主控單片機(jī)完成新數(shù)據(jù)下載前的準(zhǔn)備工作，主控單片機(jī)準(zhǔn)備完畢后，向通信單片機(jī) 回應(yīng) 準(zhǔn)備完成信號，并等待通信單片機(jī)完成接收 。 當(dāng) 通信單片機(jī)接收完成后，再次向主控單片機(jī)發(fā)出啟動信號，主控 單片機(jī) 重新 開始執(zhí)行對應(yīng)模式的顯示任務(wù)。 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 3 LED 顯示屏的硬件設(shè)計(jì) 主控單片機(jī) 電路 AT89S52 單片機(jī)介紹 本設(shè)計(jì) 采用 AT89S52 單片機(jī) ， AT89S52 是 美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的 51 系列單片機(jī)， 它 是一種低功耗、高性能 8 位 CMOS 微控制器，具有 8K 系統(tǒng)可編程 FLASH 存儲器。使用高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 的 FLASH 不僅 允許程序存儲器在常規(guī)編程器 上編程，還適用于在線編程下載， 使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52 單片機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)功能 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 。。 。 采用 DIP40 封裝 的 AT89S52 單片機(jī)實(shí)物圖 如圖 所示 ， 引腳定義如圖 所示。 圖 采用 DIP40 封裝 的 AT89S52 單片機(jī)實(shí)物圖 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 圖 采 用 DIP40 封裝 的 AT89S52 單片機(jī)引腳定義 單片機(jī)的復(fù)位電路 單片機(jī)的復(fù)位電路如圖 所示。 圖 單片機(jī)復(fù)位電路 。。 。 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 單片機(jī)的時鐘 振蕩 電路 單片機(jī)的時鐘 振蕩 電路如圖 所示。 圖 單片機(jī) 的時鐘 振蕩 電路 。。 。 LED 顯示單元 電路 由于本設(shè)計(jì)的 LED 顯示屏是在室內(nèi)使用的，所以對 LED 點(diǎn)陣模塊的亮度要求不是很高， 本設(shè)計(jì)采用單 色 Φ 3mm 點(diǎn)陣模塊 LG12088BH， 這種點(diǎn)陣 模塊的 的亮度 不僅可以滿足室內(nèi)使用的要求， 而且 它 最大的優(yōu)點(diǎn) 是單位面積 內(nèi)發(fā)光像素點(diǎn)較多，因此這種點(diǎn)陣模塊的 分辨率較高， 即使 在較近的距離也可以很清晰地顯示文字信息，此外，多個點(diǎn)陣模塊 拼接組合后的顯示屏體積也很小，擺放或懸掛更方便自由。 單色 Φ 3mm點(diǎn)陣 LG12088BH 實(shí)物圖如圖 所示。 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 單色 Φ 3mm 點(diǎn)陣 LG12088BH 實(shí)物圖 。。 行 、列 驅(qū)動 電路 行驅(qū)動 電路 行驅(qū)動 電路 主要由行選通電路和行功率驅(qū)動 電路 兩部分組成。 。。 。 圖 LED 顯示單元的行驅(qū)動電路 列驅(qū)動 電路 列驅(qū)動電路 采用鎖存器 74HC595 來實(shí) 現(xiàn) ， 74HC595 具有串入并出的鎖存功能，它可以串行輸入要顯示的字符數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)以并行的方式鎖存到對應(yīng)的列線地址上 。 74HC595 具有兩級數(shù)據(jù) 鎖 存功能，在鎖存上一次數(shù)據(jù)的同時，只要鎖存 控制 信號 RCK 無 跳變 ， 輸出引腳 Q0~Q7 則 不會發(fā)生變 化 ， 仍然 鎖存上一次的數(shù)據(jù)內(nèi)容 。 這樣 顯示單元可以 在鎖存上一次數(shù)據(jù)的同時， 串行 輸入下一次待顯示的字符數(shù)據(jù)，節(jié)省了 串行 輸入 的時間 。 此外 74HC595 還具有一個 級聯(lián) 引 腳，當(dāng)最高位 Q7 的數(shù)據(jù)進(jìn)行串行位移后， Q7 位移前的 的數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在 Q7’上，以方便 多個芯片 級聯(lián)使用。 74HC595的引 腳 定義 如圖 所示 。 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 4 LED 顯示屏的軟件設(shè)計(jì) 開發(fā)工具介紹 單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開 開發(fā) 軟件 來完成系統(tǒng)程序的編寫、編譯、調(diào)試。本設(shè)計(jì)所使用的開發(fā)軟件是 Keil μVision3。 Keil 軟件是目前最流行開發(fā)MCS51 系列單片機(jī)的軟件 之一，軟件開發(fā)界面如圖 所示。 圖 Keil μ Vision3 軟件開發(fā)界面 。。 。 程序流程圖 主程序流程圖 主程序 流程 圖 如圖 所示 。 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 主程序流程圖 靜態(tài) 模式 程序 流程圖 在 靜態(tài)模式 下， 顯示的文字信息停 留在顯示屏上 而 不做任何滾屏 操 作 ， 顯示屏可以作為電子條幅 屏 使用。 靜態(tài)模式 程序 流程 圖 如圖 所示 。 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 靜態(tài)模式 程序流程圖 16 16 上滾模式程序流程圖 在 16 16 上滾模式下，文字信息由下至上滾動顯示， 此模式可用于大量信息的快速顯示。 16 16 上滾模式程序 流程 圖 如圖 所示。 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 16 16 上滾模式 程序流程圖 32 32 左 滾模式程序流程圖 在 32 32 左滾模式下，文字信息由右 向 左滾動顯示。 32 32 左滾模式程序 流程圖 如圖 所示。 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 32 32 左滾模式 程序流程圖 時間 模式程序流程圖 在時間模式下，時間和文字信息可以 分上、下屏 同 時顯示 。 時間顯示 過程 可分為日期滾動 顯示 階段 和時間停留顯示階段 。 在日期滾動 顯示 階段，日期信息由 右 向 左 滾動顯示 ； 在時間停留 顯示 階段，時間和溫度信息 以 靜態(tài) 模式 顯示 。 日期滾動顯示和時間停留顯示循環(huán) 進(jìn)行 ， 文字信息則一直在下屏由右向左滾動顯示。 時間模式程序 流程圖 如圖 所示。 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 時間模式 程序流程圖 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 主程序 初始化程序流程圖 主程序 初始化程序 流程 圖 如圖 所示。 圖 主程序 初始化 程序流程圖 主控單片機(jī)的 完整程序 清單 詳見附錄 Ⅴ 。 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 5 系統(tǒng)的 仿真 Proteus 仿真軟件的介紹 Proteus 軟件是英國 Labcenter Electronics 公司出版的 EDA 工具軟件 。 它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。 。。 。 顯示屏系統(tǒng) 仿真的效果 靜態(tài)模式下的仿真效果 靜態(tài)模式下的 16 16 字符陽文仿真效果 圖如圖 所示。 靜態(tài)模式下的 16 16字符陰文仿真效果圖如圖 所示。 圖 靜態(tài)模式下的 16 16 字符陽文仿真效果圖 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 圖 靜態(tài)模式下的 16 16 字符 陰 文仿真效果圖 靜態(tài)模式下的 32 32 字符陽文仿真效果圖如圖 所示 。 靜態(tài)模式下的 32 32字符陰文仿真效果圖如圖 所示。 圖 靜態(tài)模式下的 32 32 字符陽文仿真效果圖 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 靜態(tài)模式下的 32 32 字符 陰 文仿真效果圖 16 16 上滾模式下的仿真效果 16 16 上滾模式下的陽文仿真效果如圖 所示。 16 16 上滾模式下的陰文仿真效果如圖 所示。 圖 16 16 上滾 模式下的陽文仿真效果圖 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 16 16 上滾 模式下的 陰 文仿真效果圖 32 32 左 滾模式下的 仿真效果 32 32 左滾模式下的陽文仿真效果如圖 所示 。 32 32 左滾模式下的陰文仿真效果如圖 所示。 圖 32 32 左滾 模式下的 陽 文仿真效果圖 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 32 32 左滾 模式下的 陰 文仿真效果圖 時間模式下的仿真效果 時間模式下的陽文仿真效果如圖 、 圖 所示 。 時間模式下的陰文仿真效果如圖 、 圖 所示。 圖 時間模式下的 日期滾動 階段 陽 文仿真效果圖 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 時間模式下的時間停留 階段 陽 文仿真效果圖 圖 時間模式下的日期滾動 階段 陰 文仿真效果圖 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 時間模式下的時間停留 階段 陰 文仿真效果圖 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 6 PCB 印刷電路板的設(shè)計(jì) PCB 設(shè)計(jì) 軟件 Protel 99SE 介紹 本設(shè)計(jì) 采用 Protel 99SE PCB 設(shè)計(jì)軟件 作為原理圖和 PCB 的繪制工具。 Protel 是目前國內(nèi)最流行的通用 EDA 軟件，它是將電路原理圖設(shè)計(jì)、 PCB 板圖設(shè)計(jì)、電路仿真和 PLD 設(shè)計(jì)等多個實(shí)用工具軟件組合后構(gòu)成的 EDA 工作平臺，是第一個將 EDA 軟件設(shè)計(jì)成基于 Windows 的普及型產(chǎn)品。 Protel 98 率先集成了軟件界面，Protel 99 增加了仿真功能和 PLD 設(shè)計(jì)和信號完整性分 析。 。。 。 元件布局及 PCB 整體結(jié)構(gòu)工藝 本設(shè)計(jì)為產(chǎn)品化設(shè)計(jì)，因此首要考慮元件布局的緊湊性。對元件布局進(jìn)行優(yōu)化，能有效的降低布線難度和生產(chǎn)的工藝要求。布局要能使各 LED 點(diǎn)陣模塊緊密契合，還要注意各 PCB 之間的銜接，以便于用戶擴(kuò)展顯示單元。 。。 。 布線工藝與準(zhǔn)則 布線的時候首先考慮的是正確性，其次逐步修改布局及走線使其美觀大方。在 自動布線 的基礎(chǔ)上，根據(jù) 100mil/A 的經(jīng)驗(yàn)載流容量修改 大 電流路徑走線寬度及過孔尺寸。 遵守在安全間距的前提下盡量增加線寬的原則。 。。 。 本設(shè)計(jì)的 LED 顯示單元 PCB 結(jié)構(gòu) 圖如圖 、圖 所示。 主控板 PCB 結(jié)構(gòu)圖如圖 、 圖 所示。 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 LED 顯示單元 PCB 頂層預(yù)覽 圖 LED 顯示單元 PCB 底層預(yù)覽 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 圖 LED 顯示屏系統(tǒng)主控板 PCB 頂 層預(yù)覽 圖 LED 顯示屏系統(tǒng)主控板 PCB 底層預(yù)覽 PCB 實(shí)物照片 本設(shè)計(jì)的 LED 顯示單元板 PCB 實(shí)物如圖 、 圖 所示