【導讀】師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。單片機驅動LED點陣顯示........

　　

【正文】 口行驅動順序由上往下： P00P07,P20P27。 漢字點陣顯示一般有點掃描、行掃描和列掃描 3 種。為了符合視覺暫留要求，點掃描方法的掃描頻率必須大于 16 64=1024 Hz，周期小于 1 ms 即可。行掃描和列掃描方法的掃描頻率必須大于 16 8=128 Hz，周期小于 ms 即可，但是一次驅動一列或一行 (8顆 LED)時需外加驅動電路提高電流，否則 LED亮度會不足。 實物 圖 第 20 頁（共 40頁） 圖 15 遙控電子記分牌顯示端的實物圖 擴展 部分 遙控電子記分牌 該 模塊是 在綜合 設計 的基礎上，增加無線射頻模塊，實現(xiàn)遙控功能。 的特性 目前市場上有各種各樣的短距離無線通信模塊， RF905 射頻模塊具有如下優(yōu)點： (1) 433Mhz 開放 ISM 頻段免許可證使用 (2) 最高工作速率 50kbps，高效 GFSK 調制，抗干擾能力強，特別適合工業(yè)控制場合 (3) 125 頻道，滿足多點通信和跳頻通信需要 (4) 內置硬件 CRC 檢錯和點對多點通信地址控制 (5) 低功耗 工作，待機模式下狀態(tài)僅為 (6) 收發(fā)模式 切換時間 650us 第 21 頁（共 40頁） (7) 模塊可軟件設地址，只有收到本機地址時才會輸出數(shù)據(jù)（提供中斷指示 )，可直接接各種單片機使用，軟件編程非常方便 (8) TX Mode: 在 +10dBm 情況下，電流為 30mA。 RX Mode: (9) 標準 DIP間距接口，便于嵌入式應用 因此我們選用了 RF905 無線模塊作為本次 擴展部分 的通信載體 [26] 。 2．本模塊引腳圖 本模塊與單片機之間的連接方式非常簡單，如下如所示： 圖 16 RF905模塊的引腳圖 Shock Burst TX 發(fā)送流程 ： 典型的 RF905 發(fā)送流程分以下幾步 A. 當微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，通過 SPI 接口，按時序把接收機的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)送傳給 RF905， SPI接口的速率在通信協(xié)議和器件配置時確定； B. 微控制器置高 TRX_CE 和 TX_EN，激發(fā) RF905 的 ShockBurstTM 發(fā)送模式； C. RF905 的 ShockBurstTM 發(fā)送： (1) 射頻寄存器自動開啟； (2) 數(shù)據(jù)打包 (加字頭和 CRC校驗碼 )； 第 22 頁（共 40頁） (3) 發(fā)送數(shù)據(jù)包； (4) 當數(shù)據(jù)發(fā)送完成，數(shù)據(jù)準備好引腳被置高； D. AUTO_RETRAN 被置高， RF905 不斷重發(fā)，直到 TRX_CE 被置低； E. 當 TRX_CE 被置低， RF905 發(fā)送過程完成，自動進入空閑模式。 ShockBurst RX 接收流程 ： A. 當 TRX_CE 為高、 TX_EN 為低時， RF905 進入 ShockBurstTM 接收模式； B. 650us 后， RF905 不斷監(jiān)測，等待接收數(shù)據(jù)； C. 當 RF905 檢測到同一頻段的載波時，載波檢測引腳被置高； D. 當接收到一個相匹配的地址， AM 引腳被置高； E. 當一個正確的數(shù)據(jù)包接收完畢， RF905 自動移去字頭、地址和 CRC 校驗 位，然后把 DR引腳置高 F. 微控制器把 TRX_CE 置低， nRF905 進入空閑模式； G. 微控制器通過 SPI 口，以一定的速率把數(shù)據(jù)移到微控制器內； H. 當所有的數(shù)據(jù)接收完畢， nRF905 把 DR引腳和 AM引腳置低； I. nRF905 此時可以進入 ShockBurstTM 接收模式、 ShockBurstTM 發(fā)送模式或關機模式。 4．電路參數(shù)設計 電路參數(shù)設計主要考慮如下幾方面： (1)手持端的功耗及電池供電時間； (2) 顯示端的功耗及電池供電時間； (3) RF905 模塊的通信距離； (4) RF905 模塊的工作速 率； (1) 手持端的功耗及電池供電時間 手持端的功耗包括： ； 的功耗； 射頻模塊功耗（發(fā)射模式）。 :STC89LE52 單片機正常工作模式典型功耗為4～ 7mA， 5V 供電情況下，兩塊系統(tǒng)板的功耗為： 5V*7mA*2=70mW。 第 23 頁（共 40頁） b. 12864LCD 不帶背光情況下功耗約為 30 mW，背光功耗≤ 300 mW，因此最大功耗為 300+30=330 mW[13]。 c. RF905 射頻模塊 TX Mode: 在 +10dBm 情況下，電流 為 30mA，低功耗 工作，待機模式下狀態(tài)僅為 ，長期處于 TX Mode 下，功耗為30mA*=100mW。 在持續(xù)打開 LCD背光的情況下，手持端的最大總功耗為 100+330+70=500mW。若采用容量為 2Ah/5V 鋰電池供電，工作時間為 2020/500=4 小時。如果在不開LCD背光的情況下，手持端功耗為 100+30+70=200 mW，若選用容量為 2Ah/5V 鋰電池供電，工作時間為 2020/200=10 小時。因此完全滿足實際需求。 (2) 顯示端的功耗及電池供電時間 顯示 端的功耗包括： ； b. LED 點陣的功耗；c. LED 數(shù)碼管的功耗； 射頻模塊功耗。 :STC89LE52 單片機正常工作模式典型功耗為47mA， 5V 供電情況下，兩塊系統(tǒng)板的功耗為： 5V*7mA*2=70mW。 b. LED 點陣的功耗一般為 20W 每平方米，本點陣設計面積為**2= 2m ，功耗為 20*=9W。 c. LED 數(shù)碼管的功耗：采用高亮 LED，每個數(shù)碼管功耗約為 300 mW，總功耗： 9*300=。 d RF905 射頻模塊 RX Mode:，待機模式下狀態(tài)僅為 ，長期處于 RX Mode 下，功耗為 *=40mW。 顯示端總功耗： ++9+=≈ 12W。如選用 12V/4Ah 鎳氫電池供電，工作時間約為 12*4/12=4h。因此完全滿足實際需求。 (3) RF905 模塊的通信距離 a. 433Mhz 開放 ISM 頻段免許可證使用。 b. 在 +10dBm 情況下，開闊地帶的最大傳輸距離為 1000 米，而一般球場周圍 的活動距離一般不超過 100 米，因此完全滿足本 設計 需求。 (4) RF905 模塊的工作速率 第 24 頁（共 40頁） a. 最高工作速率 50kbps，高效 GFSK 調制，抗干擾能力強，特別適合工業(yè)控制場合。本 設計 所需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量只有 16bps，因此完全滿足要求。 ： RF905 模塊與單片機之間的串口通信波特率定為 9600bit/s。 125 頻道，滿足多點通信和跳頻通信需要。 5．數(shù)據(jù)測量記錄 手持端每次響應鍵盤輸入后，通過串行口向顯示端發(fā)送 16 個字節(jié)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分為三部分，其意義如下： 第一部分：第 0和 1個字節(jié)的數(shù)據(jù)格式為 0x00、 0x01,其數(shù)據(jù)范圍是 0～ 255，最多可以預先定義好 256 只不同的參賽隊名。通過修改該字節(jié)，可以選擇顯示不同的隊名； 第 2個字節(jié)的數(shù)據(jù)格式為 0x00,其默認的數(shù)據(jù)范圍是 0～ 9，表示比賽的場次； 第 3和 4個字節(jié)的數(shù)據(jù)格式為 0x12， 0x28,其默認的數(shù)據(jù)范圍是 0～ 59，表示比賽倒計時時間和分和秒； 第 5和 6個字節(jié)的數(shù)據(jù)格式為 0x25， 0x23,其默認的數(shù)據(jù)范圍是 0～ 99，表示比賽雙方的比分； 第二部分：重復以上第一部分的 7 個字節(jié)。其目的是在接收端比較接收數(shù)據(jù)中第一和第二部分的數(shù)據(jù)是否一致，以防在使用 RF905 進行無線傳輸過程中產(chǎn)生誤碼。如果兩者數(shù)據(jù)不一致，可發(fā)回握手信號，要求重新發(fā)送。 第三部分：第 14和第 15 個字節(jié)，分別為兩個固定的字符 ’ /r’ ,’ /n’ 。該字符用于接收端數(shù)據(jù)的同步。 第 25 頁（共 40頁） 4 軟件設計 介紹 軟件設計模塊圖 圖 17 軟件 主要功能模塊 圖 開發(fā)平臺和所用語言 本設計的軟件程序是基于 Keil uVision3 平臺采用 C 語言開發(fā)的。 程 序設計、調試與燒寫 根據(jù)系統(tǒng)的功能要求和硬件的連接情況， 軟件程序主要由開始、初始化、主程序、字庫組成。其中主程序和子 程序的流程圖如下： 第 26 頁（共 40頁） N Y 圖 18 主程序流程圖 初始化 開始 進入顯示子程序 調整指針數(shù)據(jù) 是否顯示完 第 27 頁（共 40頁） N Y N Y 圖 19 子程序流程圖 在完成編寫程序的編譯和仿真之后，直接用串口下載線將程序燒進單片機，由于本設計電路對元件參數(shù)的要求不是很高，只要元件較好，參數(shù)基本符合要求，焊接裝配后即可正常工作。 開始 設置一幀顯示時間 設片選 1，指針查詢數(shù)據(jù)上部并顯示 設片選 2，指針查詢數(shù)據(jù)下部并顯示 關顯示并調整指針 是否顯示完 一幀時間是否到 結束 延時 延時 第 28 頁（共 40頁） 5 總結 設計 的收 獲與體會 為期 幾個 月的畢業(yè)設計即將結束，也就意味著我的大學生活即將結束 ,但在這一個學期的時間里我學到了很多知識和技能。 作為一名應用電子技術專業(yè)的一名學生，我在大學 四 年的學習生活中，系統(tǒng)地學習了電子及其相關專業(yè)的各門課程。我們的課程以數(shù)電、模電為基礎，進一步又學習了單片微機原理與接口技術、計算機控制、虛擬儀器等專業(yè)課程。專業(yè)的特色一目了然，軟硬件結合。為了更深入的理解并掌握大學所學內容，我的畢業(yè)設計課題選擇了由 魏勇 老師指導的“ 電子記分牌顯示端 ” 的設計與分析。 單片機 電子 記分牌 設計的主要任務包括硬件設計 和軟件設計。硬件設計的主要任務是： LED 數(shù)碼管驅動、 串行通信設計以及輔助功能的設計 。軟件設計包括： 記分的功能 、倒計時的實現(xiàn)。本文主要介紹了單片機實現(xiàn)籃球記分牌的整個設計流程，采用 C語言編寫程序。 本設計系統(tǒng)采用 STC89LE52 單片機實現(xiàn)，外圍電路簡單 ,可維護性強；完全能滿足籃球比賽中計時、記分的設計要求，通過改變系統(tǒng)軟件的方法，還可以將該系統(tǒng)改為 各種比賽的 計分系統(tǒng)。設計同時引用 MAX232 作為 LED 驅動芯片，解決了多位 LED 數(shù)碼管同時顯示的問題硬件結構緊湊，成本底。該單片機 電子 記分牌可適應不同 比賽項目 ，通過 按鍵修改每個設置，運行可靠，具有一定的使用和競爭價值。 通過這次畢業(yè)設計使我掌握了做科學研究的基本方法和思路，為今后的工作打下了基礎，現(xiàn)將感受總結如下： 總之，這次畢業(yè)設計不是簡簡單單的完成了一個課題，而是使我初步的掌握了科學研究的步驟與方法，鞏固了我的專業(yè)知識，練習了我的實際操作能力 。此外 該 課題研究 不僅具有趣味性和綜合性，而且具有研究性和探索性。通過我們試做該 課題 ，結果表明： 研究 由易到難，由單元到綜合，循序漸進， 設計 內容合理；課內與課外結合，必做與選做結合， 設計 方法得當。通過該 設計 ，不僅鍛煉了我的創(chuàng)新能力 、軟硬件設計能力，而且提高了 自己 綜合運用知識的能力。 改進措施 由于個人基礎及專業(yè)知識有限，還有許多地方需要改進。 例如 由于用單片第 29 頁（共 40頁） 機做漢字輸入法非常繁瑣，因此如果要實現(xiàn)用手持端輸入任意名稱的參賽隊名，則顯得力不從心。 因此在后續(xù)研究中我們可以將 手持端的控制器由單片機改為ARM9 芯片，其輸入裝置也由矩陣鍵盤改為觸摸屏，這樣可以通過使用 QT 等軟件編寫漢字輸入法的功能的程序，借助操作系統(tǒng)強大的功能，進一步完善該系統(tǒng)的功能。 同時 本 設計中 只使用了一塊 64 16 LED 點陣，電路非常簡單，但是已經(jīng)包涵了 LED 顯 示屏的電路基本原理和基本程序。只要擴展單片機的 IO 接口，并增加一些 LED 點陣和相關芯片，就能設計出更大面積、更多花樣的 LED 電子顯示屏。建議在后續(xù)的 設計研究 中加一個時鐘芯片和溫度傳感器，這樣就可用顯示實時時鐘和溫度，具有實際意義。 參考文獻 [1] 康華光 . 電子技術基礎 模擬部分 [M].高等教育出版社 ,2020 [2] 康華光 .電子技術基礎 數(shù)字部分 [M]. 高等教育出版社 ,2020 [3] 羅炎林 .數(shù)字電路 [M].機械工業(yè)出版社 ,2020 [4] 郭天祥 .51單片機 C語言教程 [M].電子工業(yè)出版社 ,2020 [5] 李華 . MCS51單片機實用接口技術 .北航出版 社 ,2020，（ 69） [6] 朱月秀 .單片機原理與應用 .科學出版社 ,2020 [7] 智能化測量控制儀表原理與設計 [M].徐愛鈞 北航出版社 ,2020,(47) [8] 張冰，蘇燕辰 著 .基于 RS485總線技術的微機與智能儀表的雙向通信設計 [ J ].中國測試技術， 2020 [9] 楊欣、王玉鳳、劉湘黔 .51 單片機應用從零開始 , 清華大學出版