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正文內(nèi)容

基于單片機控制的電子胸牌設(shè)計學(xué)士學(xué)位論文(編輯修改稿)

2025-07-16 12:48 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 P89LPC922 采用四個中斷優(yōu)先級結(jié)構(gòu),任何一個中斷源都可以通過對寄存器IEN0和TEN1 中相應(yīng)的位置零或清零,實現(xiàn)單獨使能或禁能,IEN0中還包含一個全局使能位EA,它可以使能所有中斷;P89LPC922有2個外部中斷輸入以及鍵盤中斷功能,這2個外部中斷輸入和標(biāo)準(zhǔn)80C51微控制器相同,通過清零或置位 TCON 寄存器中的IT1或 IT0,可將外部中斷設(shè)為電平觸發(fā)或邊沿觸發(fā)[8]。存儲器片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器有四種:256 字節(jié)的DATA空間、512 字節(jié)的XDATA空間、以及程序存儲器;LASH 完全相同,512 字節(jié)的 XRAM 固定為擴展存儲器空間,地址為 0000H~01FFh,使用 MOVX 指令訪問,可以通過對第二數(shù)據(jù)指針的使用提高訪問XRAM 的效率;P89LPC922中的 FLASH 存儲器能夠提供在電路的編程及電擦除,它的寫入及讀取是以字節(jié)為單位進(jìn)行的,任何的FLASH 扇區(qū)和頁可被它們的擦除功能擦除,整個程序存儲器可被芯片擦除操作擦除。準(zhǔn)雙向口輸出配置 準(zhǔn)雙向口輸出類型可以作輸出和輸入功能而不需要重新配置口線輸出狀態(tài),與標(biāo)準(zhǔn)的 8051 的準(zhǔn)雙向口相比,LPC900 系列的準(zhǔn)雙向口為 5V 兼容的、更節(jié)能、抗干擾能力強,準(zhǔn)雙向口帶有一個干擾抑制電路和一個施密特觸發(fā)輸入。開漏輸出配置 當(dāng)口線鎖存器為0時,所有的上拉晶體管被開漏輸出關(guān)閉,開漏輸出只驅(qū)動端口中的下拉晶體管,輸入部分帶有一個干擾抑制電路和一個施密特觸發(fā)輸入。 純輸入配置 當(dāng)配置為純輸入口時,輸入口帶有1個干擾抑制電路和1個schmidt 觸發(fā)輸入,并且端口的狀態(tài)呈高阻狀態(tài)。推挽輸出它的下拉結(jié)構(gòu)同準(zhǔn)雙向口及開漏輸出的基本相同,不同的只是鎖存器是1時它提供了連續(xù)強上拉,自推挽輸出寫入的時候,輸入口會有1個干擾抑制的電路和schmidt觸發(fā)的輸入。該系統(tǒng)的設(shè)計利用 LPC922的P 口和鍵位一起控制顯示信息,,另外。LPC922的硬件連接電路如圖 32 所示。 圖 32 單片機及紅外接收電路 電子屏顯示部分設(shè)計該系統(tǒng)運用1240點陣的LED,采用行掃描的方式,并且運用列傳送點陣數(shù)據(jù)。接下來是設(shè)計顯示驅(qū)動電路的部分。顯示屏是通過對行進(jìn)行掃描和對列進(jìn)行控制的方式,并且在一個時間段只點亮一行二極管,當(dāng)頻率達(dá)到一定值的時候人眼就不能分辨,首先第一行的點陣字模由列驅(qū)動傳送出來,然后單片機相應(yīng)的引腳選中相應(yīng)的行并顯示出來,然后重復(fù)對下面的的行進(jìn)行此操作,一直到每一行都被掃描一遍,至此,需要顯示的漢字點陣數(shù)據(jù)就被完全顯示。當(dāng)然這樣的方式會使消耗功率降低,但也會發(fā)生一些問題,如亮度不夠大,穩(wěn)定性不夠好等。因此還需對掃描的時間進(jìn)行有效地控制。經(jīng)過計算,LED的顯示時間應(yīng)控制在20ms 內(nèi),即 50Hz 以上。 電子顯示屏的驅(qū)動電路 處理行信號,直接由微控制器引腳直接驅(qū)動,根據(jù)微控制器二進(jìn)制根據(jù)給定的定時要求,再按照一定的時序不斷地掃描每一行的行號。由于點陣的行要驅(qū)動所有的列,行驅(qū)動器消耗的功率比較大,而且進(jìn)行行掃描時需要所選行為低,因此行驅(qū)動選用2片ULN2003A 反向驅(qū)動器。ULN2003A 是美國 Texas Instruments 公司和 Sprague公司共同開發(fā)的具有高電壓、大電流的達(dá)林頓晶體管陣列,能夠輸出較大電流,特別適用于低邏輯電平數(shù)字電路的接口,也適用于較高的電流、電壓要求之間的接口[12]。ULN2003A器件具有抑制躍變功能的集電極開路輸出和續(xù)流籍位二極管,ULN2003 兼容標(biāo)準(zhǔn)的TTL系列,能夠驅(qū)動所有類型的負(fù)載,可以提供足夠功率,供行驅(qū)動需要。列信號的處理主要由5片8位串入并出移位寄存器 (74HC164)來完成,數(shù)據(jù)的移動由單片機控制,一個74HC164的Q7 腳與另一個的輸入腳相連構(gòu)成40位串行數(shù)據(jù)鏈,它控制整屏的某一行點陣。36位點陣數(shù)據(jù)從單片機 IO 口串行輸出來,隨著移位時鐘的作用逐步移位到對應(yīng)位置,并將數(shù)據(jù)并行輸出到LED 列線,最后再由行驅(qū)動信號作用點亮一行LED象素[13]。本設(shè)計用74HCl64當(dāng)作列驅(qū)動器。74HC164引腳說明如下表 所示。表32 74HC164 引腳說明符號引腳說明Q0~Q33~6輸出Q4~Q710~13輸出DSA1輸入數(shù)據(jù)DSB2輸入數(shù)據(jù)GND7地(0V)CP8時鐘輸入(低電平至高電平邊沿觸發(fā))/M/R9中央復(fù)位輸入(低電平有效)VCC14正電源 74HC164是CMOS元器件,兼容低功耗肖特基型TTL器件的引腳,它也是8位邊沿觸發(fā)式移位寄存器,將數(shù)據(jù)串行輸入,并行輸出。時鐘(CP)只要由低變高,數(shù)據(jù)就右移一位,輸入至Q0,Q0是DSA和DSB的邏輯與,它將保持一個建立時間的長度在上升時鐘沿之前。主復(fù)位(MR)輸入端如果是低電平,則其他輸入端或者輸出也是低電平或者無效。綜上論述,該系統(tǒng)的設(shè)計盡量選用消耗功率較低的元件,另外由于當(dāng)單片機運行速度較快時屏幕閃爍的問題不會出現(xiàn),所以本系統(tǒng)的LED顯示屏設(shè)計如圖 33所示。圖 33 LED 顯示驅(qū)動電路 紅外串行技術(shù)本系統(tǒng)的總線接口選用標(biāo)準(zhǔn)總線接口,一般的串行通信都是采用 USB或者串口傳輸?shù)姆绞?,但是這種方式有許多缺點,如需要得芯片數(shù)目多,需要PCB板的面積大,這樣就會增加設(shè)計成本。所以本系統(tǒng)采用能夠節(jié)省成本的紅外串行通信,它取代了設(shè)備之間的傳統(tǒng)線纜連接,對于不同的平臺設(shè)備連接時需要特制接口的要求也比較低。CH340芯片作為USB轉(zhuǎn)紅外通信采用的芯片,它其實是一個轉(zhuǎn)接USB 總線的芯片,可以完成USB轉(zhuǎn)接串口及USB轉(zhuǎn)IrDA 紅外兩大功能。CH340的功能如下:CH340芯片本身內(nèi)置USB上拉電阻,UD+及UD應(yīng)直接連接在USB總線上。它本身還帶有電源上電復(fù)位電路,它的作用是提供時鐘信號(12MHz)給引腳X1;一般而言,12MHz信號由芯片的反相器發(fā)射,外圍電路只需要在X1和X0引腳之間連接一個12MHz的晶體,并且分別為X1和X0引腳對地連接震蕩電容。USB轉(zhuǎn)紅外電路設(shè)計的結(jié)構(gòu)如圖 34 所示。紅外通信的基本原理是:以波長為950 nm 的近紅外波段的紅外線作為信息的載體,將二進(jìn)制信號調(diào)制為若干脈沖信號。最后驅(qū)動紅外線發(fā)射元件(如紅外發(fā)光二極管)發(fā)射紅外信號。紅外接收端收到紅外脈沖信號后,將紅外信號轉(zhuǎn)換為電信號,再經(jīng)過放大、濾波等處理后送給解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào),最后還原成二進(jìn)制信號輸出[9]。這種通信方式非常簡單,實現(xiàn)串行通信,只要一根 USB 轉(zhuǎn)紅外的通信數(shù)據(jù)線,將PC機發(fā)送的點陣數(shù)據(jù)經(jīng)過USB以紅外線的方式傳輸給芯片,接收采用PT1921C。圖 34 USB 轉(zhuǎn)紅外電路第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計部分 PC機軟件設(shè)計部分本系統(tǒng)以 Visual Basic 作為開
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