【文章內(nèi)容簡介】 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 點陣 的介紹 LED 顯示器件種類繁多 , 從簡單的單個 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)點分不開的 , 這些優(yōu)點概括起來是 : 工作電壓低 , 功耗小 , 小型化 , 易與集成電路匹配 , 驅(qū)動簡單 , 壽命長 , 耐沖擊 , 性能穩(wěn)定。近年來 , 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(信號電極 Yj ) , 行與列電極相互垂直 , 在交叉點形成發(fā)光單元 LED。點矩陣的驅(qū)動一般采取逐 行掃描方式尋址 , 這種方式是一次對 Xi 行上所有的單元點同時進(jìn)行尋址 , 在 Xi 行上單元點被尋址之后 , 再移向 Xi + 1 行尋址 , 即掃描電極是從頭到尾順 第 13 頁 共 47 頁 序地選取 , 而信號電極可同時選取一個或多個以顯示需要的圖像?；蛘哒f , 在某一時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 , 同時所有列電極給出顯示或非顯示驅(qū)動脈沖。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)動脈沖。當(dāng)掃描頻率足夠快時 , 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 點陣 內(nèi)部 結(jié)構(gòu) 16 16 單色 點陣共需要 256 個發(fā)光二極管組成，且每個二極管是放置在行線與列線的叉點上。本設(shè)計是一種實用的漢字顯示屏的制作，制作的是 單 色點陣?？紤]到元器件的 布線的難易程度 ，直接 采用 16 16 的點陣模塊 。 對比下面的 16 16 單色點陣和 16 16 雙色點陣可以看出，其實 16 16 雙色點陣就是兩塊 16 16 單色點陣組合在一起的。要實現(xiàn)用兩種顏色顯示，只要在電路的設(shè)計中適當(dāng)?shù)倪B線就可以了。 16 16 單色和雙色 點陣 LED 結(jié)構(gòu) 分別 如 下 圖 和 圖 所示 。 圖 16 16單色點陣 圖 16 16單色點陣 語音模塊的介紹 第 14 頁 共 47 頁 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)語音錄放電路，該芯片提供多項新功能，包括內(nèi)置專利的多信息管理系統(tǒng)，新信息提示 ， 雙運作模式（獨立 amp。嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。芯片內(nèi)部包含有自動增益控制、麥克風(fēng)前置擴大器、揚聲器驅(qū)動線路、振蕩器與內(nèi)存等的全方位整合系統(tǒng)功能 [7] [8]。 ISD1700 的獨立按鍵工作模式錄放電路非常簡單，而且功能強大。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結(jié)束。錄音結(jié)束后，錄音指針自動移向下一個有效。而放音指針則指向剛剛錄完的那段語音。 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 點按一下 FWD 按鈕將 /FWD 端拉低，會啟動快進(jìn)操作?？爝M(jìn)操作用來將播放指針移向下一段語音信息。當(dāng)播放指針到達(dá)最后一段語音處 時，再次快進(jìn)，指針會返回到第一段語音。當(dāng)下降沿來到 /FWD 端時，快進(jìn)操作還要決定于芯片當(dāng)時的狀態(tài)： 擦除操作 第 15 頁 共 47 頁 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 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音信息的位置。 音量操作 點按一下 VOL 鍵將 /VOL 管腳拉低會收變音量大小。每按一下，音量會減小一檔，再到達(dá)最小檔后再按的話，會增加音量直到最大檔，如此循環(huán)?？偣灿?8 個音量檔供用戶選擇 ，每一檔會收變 4dB。復(fù)位操作會將音量檔放在默認(rèn)位置，即最大音量。 FT 直通操作 將 /FT 管腳與 GND 短接，持續(xù)保持在低電平會啟動直通模式。出廠設(shè)定的是在芯片空閑狀態(tài)，直通操作會將語音從 Analn 端直接通往喇叭端或 AUD 輸出口。在錄音期間開啟 FT 功能，會同時錄下 Analn 進(jìn)入的語音信號。 提示音 (SE)編輯 ISD1700S 中設(shè)計了 4 種聲音來提示當(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 會閃一下（若有 SE1，會同時播放 SE1）。但是若當(dāng)前曲目為最后一曲或沒有錄音則 LED 會閃兩下（若有 SE2，會同時播放 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 與調(diào)試 單片機模塊單元電路 設(shè)計 單片機最小系統(tǒng)電路圖如圖 所示 。 第 16 頁 共 47 頁 圖 單片機最小系統(tǒng)部分電路圖 [6] 如圖 所示，單片機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，單片機自動實現(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間（ 2 個機器周期），單片機就能進(jìn)行復(fù)位操作。 Y C1和 C20 構(gòu)成內(nèi)部時鐘振蕩電路， 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。 為方便與計算機通信晶振的頻率選用 。 串口通信電路設(shè)計 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 片機的損壞，并且應(yīng)用串口通信還可以實現(xiàn)與計算機通信，供計算機實時 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 17 頁 共 47 頁 MAX232 芯片外接 5 個 F 的去耦電容，以減小噪聲對它的影響。 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 圖 4線 16線譯碼器電路圖 由于單片機的外圍接口有限，為了增加單片機的外圍接口，故采用 4 線 16 線譯碼器 。譯碼器的四個輸入端接到單片機 P0 口的前四位。 由于單片 機的 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 個腳接點陣模塊的 X軸的 16 個腳 [9]。 點陣 模塊單元電路 設(shè)計 圖 點陣電路圖 第 18 頁 共 47 頁 譯碼器的 16 個引腳直接與點陣的 X 軸的 16 個引腳相連接， Y 軸的 16 個引腳與單片機的空余引腳想鏈接。通過單片機程序控制點陣圖案的顯示。 譯碼器通過四個控制端依次選擇 16 個輸出端，實現(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 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 圖 紅外遙控器 該遙控器的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射距離為 8 米，配國產(chǎn) 1838 接收頭。夜晚戶外測試，在黑 第 19 頁 共 47 頁 暗環(huán)境無任何阻擋物的情況下，遙控有效距離大于 8 米。應(yīng)用時實際距離還完全取決于遙控接收頭的靈敏度、電路設(shè)計可靠性、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 每個按鍵都有對應(yīng)的用戶碼和鍵位碼，每個遙控板的用戶碼是固定的，本設(shè)計用的遙控器的 用戶碼是 00FF。每個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 時被傳送。碼型結(jié)構(gòu)如下： 圖 編碼方式 引導(dǎo)碼由一個 9ms 的載波波形和 的關(guān)斷時間構(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)成的時候，能更有效地處理碼的接收與檢測及其它各項控制之間的時序關(guān)系。編碼采用脈沖位置調(diào)制方式（ PPM）。利用脈沖之間的時間間隔來區(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]。 語音模塊單元電路設(shè)計 第 20 頁 共 47 頁 圖 語音電路 通過單片機的 、 、 三個端口分別控制 MISO、 MISI、 SCLK。其中SCLK 是 SPI 接口的時鐘。由主控制芯片產(chǎn)生， 并且被用來同步芯片 MOSI 和 MISO端各自的數(shù)據(jù)輸入和輸出。此管腳空閑時，必須拉高。 ISD1730 的 1 2 2 22 26 腳分別接開關(guān)，來控制語音的音量、語音通道、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 LED 燈會亮起，此 時對著 MIC 說話，說話內(nèi)容就會錄進(jìn) ISD1700 語音芯片里了。錄完一段后抬起此鍵， LED 會同時熄滅，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停留在最后錄完段的起始地址處，此時放音則放最后一段） （ 1） 邊沿觸發(fā)：點按一下 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，即再次點按 PLAY鍵還會放剛放完的這段。 第 21 頁 共 47 頁 （ 2） 電平觸發(fā)：常按 PLAY 鍵芯片會把所有的語音信息全部播放，且循 環(huán)直到松開此按鍵。 快進(jìn) FWD 執(zhí)行放音操作前，點按一下此鍵放音指針會指向下一段，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，點按此鍵則會擦除第一段或最后一段。放音指針相應(yīng)的會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 LED 燈閃兩下，繼續(xù)按著此鍵， LED 閃爍 7 下后熄滅，此時松開此 鍵，芯片內(nèi)的語音信息被全部擦除。 復(fù)位 RESET 點按此鍵芯片執(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，每點按一下，聲音按 4db 衰減。直到聲音最小后，繼續(xù)點按此鍵，每點按一下，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 22 頁 共 47 頁 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 實物 單片機，在 點陣 上得到想要的結(jié)果 [13]。 第 23 頁 共 47 頁 圖 顯示圖案 4 軟件設(shè)計 本設(shè)計采用 C 語言進(jìn)行編程，相比匯編語言簡單、方便，提高編程的速度 [14]。 單片機 I/O 口分配 由于本設(shè)計需要實現(xiàn)功能