【文章內(nèi)容簡介】 圖 采用 DIP40 封裝的 AT89S52 單片機實物圖 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 圖 采用 DIP40 封裝的 AT89S52 單片機引腳定義 單片機的復(fù)位電路 單片機的復(fù)位電路如圖 所示。 圖 單片機復(fù)位電路 。。 。 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 單片機的時鐘振蕩電路 單片機的時鐘振蕩電路如圖 所示。 圖 單片機的時鐘振蕩電路 。。 。 LED 顯示單元電路 由于本設(shè)計的 LED 顯示屏是在室內(nèi)使用的，所以對 LED 點陣模塊的亮度要求不是很高，本設(shè)計采用單色 Φ 3mm 點陣模塊 LG12088BH，這種點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)點是單位面積內(nèi)發(fā)光像素點較多，因此這種點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點陣 LG12088BH 實物圖如圖 所示。 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 圖 單色 Φ 3mm 點陣 LG12088BH 實物圖 。。 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，當最高位 Q7 的數(shù)據(jù)進行串行 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。 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 4 LED 顯示屏的軟件設(shè)計 開發(fā)工具介紹 單片機開發(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。 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（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。 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（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。 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（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。 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（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。 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 圖 時間模式程序流程圖 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（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 主控單片機的完整程序清單詳見附錄Ⅴ。 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（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，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。 。。 。 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 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（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 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（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 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（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 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（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 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（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 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 圖 時間模式下的時間停留階段陰文仿真效果圖 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 6 PCB 印刷電路板的設(shè)計 PCB 設(shè)計 軟件 Protel 99SE 介紹 本設(shè)計采用 Protel 99SE PCB 設(shè)計軟件 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、 PCB 板圖設(shè)計、電路仿真和 PLD 設(shè)計等多個實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)計為產(chǎn)品化設(shè)計，因此首要考慮元件布局的緊湊性。對元件布局進行優(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 點陣模塊緊密契合，還要注意各 PCB 之間的銜接，以便于用戶擴展顯示單元。 。。 。 布線工藝與準則 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 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。 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（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 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（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 實物照片 本設(shè)計的 LED 顯示單元板 PCB 實物如圖 、圖 所示。主控板 PCB 實物如圖 、圖 所示。通信接口板實物如圖 所示。 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 圖 LED 顯示單元板 PCB 實物正面 圖 LED 顯示單元板 PCB 實物背面 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 圖 LED 顯示屏系統(tǒng)主控板 PCB 實物正面 圖 LED 顯示屏系統(tǒng)主控板 PCB 實物背面 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 圖 通信接口板實物及與主控板的連接 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 7 LED 顯示屏的整體調(diào)試 LED 顯示單元板和主控板的焊接組裝 ⑴對照硬件原理圖，焊接硬件。硬件實物圖如圖 、圖 、圖 、圖 所示。 ⑵焊接完成后，仔細檢查主控板和每塊顯示單元板上的芯片焊接方向是否正 確，在通電之前用萬用表的二極管檔測量電源端口，檢查電源輸入端是否有短路。確認無誤后通電測試各測試點的電壓電流值，檢查是否在正常值范圍內(nèi)。 ⑶將顯示單元板進行級連，并連接主控板和通信接口板。 圖 LED 顯示單元板硬件實物正面 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 圖 LED 顯示單元板硬件實物背面 圖 LED 顯示屏系統(tǒng)主控板硬件實物正面 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 圖 LED 顯示屏系統(tǒng)主控板硬件實物背面 整體調(diào)試 LED 顯示屏的調(diào)試 將測試程序燒寫到主控單片機內(nèi)，上電后觀察發(fā)現(xiàn) LED 顯示屏顯示的全部都是亂碼，確認測試程序無誤后，通 過排除法逐一對每個芯片進行檢查測試，最后發(fā)現(xiàn)連接到主控單片機 P2 口上的總線驅(qū)動器 74HC245 有些發(fā)熱，懷疑是 74HC245 損壞，將其取下后更換，故障排除，顯示屏可以顯示預(yù)先存在測試程序里的文字信息。 通信單片機的通信調(diào)試 考慮到通信過程中容易出現(xiàn)難以預(yù)料錯誤，在主控板的通信調(diào)試時沒有將主控板直接與上位機軟件進行測試，而是用串口調(diào)試助手與主控板進行通信測試。 。。 。 主控板的整體調(diào)試 將主控單片機與通信單片機中的測試程序擦除，分別燒寫各自的程序。打開上位機軟件進行數(shù)據(jù)的下載更新，通信 成功后， LED 顯示屏可以按設(shè)定的模式顯示文字。 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 經(jīng)過多次測試發(fā)現(xiàn)，在文字滾動的過程中，有些字符無法完整顯示，而且這些無法完整顯示的字符是無規(guī)律出現(xiàn)的，這就說明下載更新的字模數(shù)據(jù)沒有問題。經(jīng)多次檢查發(fā)現(xiàn)，字符無法完整顯示是由于系統(tǒng)實際使用的 FLASH 存儲器比設(shè)計時的容量大所致的，這樣多余的高位的地址線就懸空了，懸空的地址線受到干擾，進而導(dǎo)致讀寫數(shù)據(jù)時的地址發(fā)生錯誤。單片機無法正確地讀取相應(yīng)地址下的字模數(shù)據(jù)，因此不能完整的顯示文字字符。將 FLASH 的高位地址引腳接地后，故障排除。 。。 。 實際顯示效果圖 各種模式下實際顯示效果如圖 、圖 、圖 、圖 、圖 、圖 所示。 圖 靜態(tài)模式下的 16 16 字符陽文實際顯示效果圖 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 圖 靜態(tài)模式下的 16 16 字符陰文實際顯示效果圖 圖 靜態(tài)模式下的 32 32 字符陽文實際顯示效果圖 系統(tǒng)升級方案探討 任何一個完整的系統(tǒng)設(shè)計都會存在這樣或那樣的缺點和不足，都需要進行改進和升級，本系統(tǒng)也不例外，下面就實際的使用情況闡述本系統(tǒng)的不足之處和解決辦法。 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 ⑴實際使用中發(fā)現(xiàn)， LED 顯示屏整體有輕微的閃爍，這是由于 主控單片機的處理速度不夠?qū)е碌??？梢钥紤]更換高頻率的晶振來提高主控單片機的處理速度或者使用更高速的單片機芯片。 ⑵由于復(fù)位電