【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 前提條件，就可以面對(duì)芯片操作來看也就是軟件修改對(duì)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(shí)刻主機(jī)只和其中一個(gè)從機(jī)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交流，各從節(jié)點(diǎn)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(jì)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(duì)能夠隨時(shí)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(diǎn)，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(tái)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(diǎn)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(zhǎng)為940um的遠(yuǎn)紅外方式。；在紅外數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘?hào)調(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(jiǎn)單[10]。編碼解碼都比較方便，有利于電路簡(jiǎn)化,。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(hào)。經(jīng)脈沖分頻器74LS92,六分頻成為75183KHZ的脈沖信號(hào)。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(hào)[10]。由單片機(jī)的異步串行口TX輸出的串行數(shù)據(jù)信號(hào),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(hào)。輸出信號(hào)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(hào)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(cuò)編碼,使抗干擾和靈敏度都大大提高，模塊提供了多個(gè)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(jiǎn)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(duì)比，由于對(duì)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(jià)格合理。最終選擇方案三。第三節(jié)本章小結(jié)本章組要對(duì)硬件設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，介紹了系統(tǒng)的整體工作流程，以及對(duì)系統(tǒng)所需要的主要元器件的型號(hào)的選擇和方案的對(duì)比都進(jìn)行了簡(jiǎn)單的講解。第三章硬件設(shè)計(jì)第一節(jié)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)，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(gè)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(gè)lm7805穩(wěn)壓芯片和LED指示燈。lm7805簡(jiǎn)介（）。它有3個(gè)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(jì)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(chǔ)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(chǔ)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(shí)鐘/機(jī)器周期和12時(shí)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(shí)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(gè)），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(shí)，不用加上拉電阻，作為I/O口用時(shí)，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(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即定時(shí)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(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART。l 工作溫度范圍：40～+85℃（工業(yè)級(jí)）/0～75℃（商業(yè)級(jí)）。l PDIP封裝。一、復(fù)位電路單片機(jī)的復(fù)位電路（）設(shè)計(jì)，復(fù)位電路由一個(gè)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(gè)低電平信號(hào)，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(shí)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(cuò)誤的指令、執(zhí)行錯(cuò)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(jì)。而單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)的好壞直接影響到整個(gè)系統(tǒng)工作的可靠性。許多用戶在設(shè)計(jì)完單片機(jī)系統(tǒng)并在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試成功后在現(xiàn)場(chǎng)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(jì)不可靠引起的[13]。二、電源電路單片機(jī)電源電路設(shè)計(jì)（），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(jì)了指示燈電路。通電時(shí)指示燈將會(huì)發(fā)光。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(shí)沒有輸出濾波電容，只要因負(fù)載變化帶來的電壓波動(dòng)頻率恰好與穩(wěn)壓電路的調(diào)節(jié)速率相近時(shí)就會(huì)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(gè)瓷片電容C3，這兩個(gè)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(duì)于高頻信號(hào)的低阻抗通路。在穩(wěn)壓芯片的輸出端接了一個(gè)大容量的電解電容C2和兩個(gè)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(huì)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(jì)（）。，為單片機(jī)提供工作頻率。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(shí)鐘頻率，單片機(jī)晶振提供的時(shí)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(shí)鐘頻率下的。在通常情況下，普通的晶振頻率絕對(duì)精度可以達(dá)到百萬分之五十。高級(jí)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(jì)（），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(dòng)）的A、B、C、D4個(gè)引腳，~（列驅(qū)動(dòng)）的OE、DAT0、CLK、ST4個(gè)引腳（）。因?yàn)闊o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(duì)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(diǎn)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(hào)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(jì)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(jì)和軟件編寫有多么完美，那么設(shè)計(jì)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(jì)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(diǎn)陣與行驅(qū)動(dòng)和列驅(qū)動(dòng)電路的連接方式。首先介紹8*8點(diǎn)陣（），它共由64個(gè)發(fā)光二極管組成，且每個(gè)發(fā)光二極管是放置在行線和列線的交叉點(diǎn)上，當(dāng)對(duì)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(gè)點(diǎn)點(diǎn)亮，則Y0腳接高電平X0腳接低電平，則第一個(gè)點(diǎn)就亮了；如果要將第一行點(diǎn)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(huì)點(diǎn)亮；如要將第一列點(diǎn)亮，則第X0腳接低電平，而（Y0、YYYYYYY7）接高電平，那么第一列就會(huì)點(diǎn)亮[16]。*8 LED點(diǎn)陣一般我們使用點(diǎn)陣顯示漢字是用的16*16的點(diǎn)陣宋體字庫(kù)，所謂16*16，是每一個(gè)漢字在縱、橫各16點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)顯示的。也就是說得用四個(gè)8*8點(diǎn)陣組合成一個(gè)16*16的點(diǎn)陣。要顯示“你”則相應(yīng)的點(diǎn)就要點(diǎn)亮，由于我們的點(diǎn)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(hào)，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(hào)。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；第二種送數(shù)據(jù)的方法是字模信號(hào)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(gè)“你”字也就顯示出來了[17]。行驅(qū)動(dòng)模塊芯片74ls138簡(jiǎn)介。[18]。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(dòng)模塊芯片74HC5959簡(jiǎn)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?hào)輸送到LED，類似流水燈。l Q’H為串行輸出。l 10號(hào)角：移位寄存器清零端，低電平有效。l 11號(hào)引腳：移位寄存器時(shí)鐘脈沖，高電平有效。l 12號(hào)引腳：存儲(chǔ)寄存器時(shí)鐘脈沖，高電平有效。l 13號(hào)引腳：控制輸出的使能端，低電平有效。l 14號(hào)角傳送串行信號(hào)，信號(hào)源可以來單片機(jī)。l 16，8號(hào)引腳分別接VCC,GND。一、LED點(diǎn)陣模塊顯示模塊中的顯示器使用的是16*16 LED點(diǎn)陣。其中16*16 LED點(diǎn)陣為4個(gè)8*8 LED點(diǎn)陣組合而成。首先，我們來分析一下16*16 LED點(diǎn)陣行控線，列控線。級(jí)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(diǎn)陣的列控線。A1，A3的行就作為16*16 LED點(diǎn)陣的行控線。*16 LED點(diǎn)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(diǎn)陣對(duì)應(yīng)行有高電平，對(duì)應(yīng)列有低電平，則對(duì)應(yīng)點(diǎn)亮），需要設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)模塊對(duì)其進(jìn)行控制，達(dá)到其顯示效果。二、行驅(qū)動(dòng)模塊顯示模塊的行驅(qū)動(dòng)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(shí)，片二通，片一關(guān)閉，片一全部輸出高電平，片二選通，對(duì)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*16LED點(diǎn)陣16行的效果。 74ls138拓展電路通過74ls138譯碼器作為行驅(qū)動(dòng)，輸出電流很小。不可以直接驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮LED點(diǎn)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(gè)三極管的基極，16個(gè)三極管的集電極接到VCC上面，射極接到LED點(diǎn)陣的16行上面。當(dāng)74ls138譯碼器的16條輸出某一條輸出低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)三極管集電極與射極導(dǎo)通，輸出足夠點(diǎn)亮LED 燈的電流。三、列驅(qū)動(dòng)模塊LED點(diǎn)陣顯示屏的列跟行同樣需要驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行控制，但是列驅(qū)動(dòng)只需要提供低電平信號(hào)，不需要加入三極管放大電路。列驅(qū)動(dòng)模塊采用的是74HC595 移位寄存器。74HC595為8位移位寄存器和一個(gè)儲(chǔ)存器，三態(tài)輸出功能。這里主要使用移位寄存器功能。需要將兩片74HC595拓展為16位輸出，電路連接方式如