【導讀】隨著電子產(chǎn)品快速的發(fā)展，單片機以其控制功能強、集成度高、低功耗、低。電壓、可靠性強等特點，被廣泛運用和滲透到我們生活的各個領域。本論文就根據(jù)目前電子。廣告牌的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了一款以STC89C52單片機為核心的無線電子廣告牌的系統(tǒng)設計。收，LED點陣屏為終端顯示器的無線電子廣告牌。系統(tǒng)設計方案、芯片選擇、電路設計原理和軟件設計原理，以及后期的調試過程。目前市場上面已經(jīng)有了很多種類的電子廣告牌，各有各的優(yōu)缺點。本次設計的廣告牌最。大的優(yōu)點便是以無線的方式實現(xiàn)單片機與PC機的通信。打破了傳統(tǒng)的有線傳輸方式，大大的。增加了電子廣告牌使用的便易程度，提高了產(chǎn)品的市場競爭能力。第二章系統(tǒng)整體設計思路..

　　

【正文】 作用十分大，全稱叫晶體振蕩器，他結合單片機內部電路產(chǎn)生單片機所需要的時鐘頻率，單片機晶振提供的時鐘頻率越高，那么單片機的運行速度就越快，單片機的一切指令執(zhí)行都是建立在單片機晶振提供的時鐘頻率下的。 在通常情況下，普通的晶振頻率絕對精度可以達到百萬分之五十。高級的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內調整頻率，稱之為壓控振蕩器，晶振用一種能把電能和機械能相互轉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 I/O 口的連接電路設計（如圖 所示），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。 ~ 口接 74ls138（行驅動）的 A、B、 C、 D4個引腳， ~ 口接 74HC595（列驅動）的 OE、 DAT0、 CLK、 ST4個引腳（圖 中 P6）。因為無線模塊工作電流較低所以連接無線模塊的電路較為復雜一些。需要將 P2 口通過 10K 排阻過口對應接相應大小的色環(huán)電阻過后接插槽才可以連接無線模塊（如圖 中 P2 所示）。 圖 I/O 連接電路 單片機通過 I/O 口控制 LED 點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。主要通過單片機內部程序的編寫通過處理接收重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 18 到的信息通過 I/O口產(chǎn)生相應的輸出信號從而達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容，是本設計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)設計和軟件編寫有多么完美，那么設計出來的電子廣告牌都沒辦法進行很好的工作。所以在顯示模塊的設計和選材都是需要十分認真的。顯示模塊主要包括了 16*16 LED 點陣與行驅動和列驅動電路的連接方式。 首先介紹 8*8 點陣（如圖 ），它共由 64個發(fā)光二極管組成，且每個發(fā)光二極管是放置在行線和列線的交叉點上，當對應的某一行置高電平，某一列置低電平，則相應的二極管就亮；如要將第一個點點亮，則 Y0 腳接高電平 X0 腳接低電平，則第一個點就亮了；如果要將第一行點亮，則第 Y0 腳要接高電平，而（ X0、 X X X X X X X7）這些引腳接低電平，那么第一行就會點亮；如要將第一列點亮，則第 X0 腳接低電平，而（ Y0、 Y YY Y Y Y Y7）接高電平，那么第一列就會點亮 [16]。 圖 8*8 LED 點陣 一般我們使用點陣顯示漢字是用的 16*16 的點陣宋體字庫，所謂 16*16，是每一個漢字在縱、橫各 16 點的區(qū)域內顯示的。也就是說得用四個 8*8 點陣組合成一個 16*16 的點陣。要顯示“你”則相應的點就要點亮，由于我們的點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，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。依此類推，只要每行數(shù)據(jù)顯示時間間隔夠短，利用人眼的視覺暫停作用，重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 19 這樣送 16次數(shù)據(jù)掃描完 16 行后就會看到一個“你”字；第二種送數(shù)據(jù)的方法是字模信號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（ 1 1 5）上送（ 0000000000000000， 0x00， 0x00）而第一列（ 13腳）送、“ 0”。同理掃描第二列。當行線上送了 16 次數(shù)據(jù)而列線掃描了 16次后一個“你”字也就顯示出來了 [17]。 行驅動模塊芯片 74ls138 簡介。 74ls138 如圖 所示 [18]。 圖 74ls138 引腳介紹： ? E1：選通端 ? E E3：選通端（低電平有效） ? Y0~Y7：輸出端（低電平有效） ? A0~A3：輸入端 ? VCC：電源正 ? GND：地 列驅動模塊芯片 74HC5959 簡介。 74HC5959 如圖 所示。 圖 74HC5959 74HC595 是 8位串行輸入， 8位串行或并行輸出。 ? QA~QH為并行輸出?？梢詫⑿盘栞斔偷?LED，類似流水燈。 ? Q’ H為串行輸出。 ? 10 號角：移位寄存器清零端，低電平有效。 ? 11 號引腳：移位寄存器時鐘脈沖，高電平有效。 重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 20 ? 12 號引腳：存儲寄存器時鐘脈沖，高電平有效。 ? 13 號引腳：控制輸出的使能端，低電平有效。 ? 14 號角傳送串行信號，信號源可以來單片機。 ? 16， 8號引腳分別接 VCC,GND。 一、 LED 點陣模塊 顯示模塊中的顯示器使用的是 16*16 LED 點陣。其中 16*16 LED 點陣為 4個 8*8 LED 點陣組合而成。首先，我們來分析一下 16*16 LED 點陣行控線，列控線。 級聯(lián)方法：如圖 四個點陣。 ? 把 A1， A2相同的行線相連接。 ? 把 A3， A4相同的行線相連接。 ? 把 A1， A3相同的列線相連接。 ? 把 A2， A2相同的列線相連接。 ? 最后， A1， A2 的列就作為 16*16 LED 點陣的列控線。 A1， A3的行就作為 16*16 LED 點陣的行控線。 圖 16*16 LED 點陣模塊 LED 顯示模塊的主要功能為顯示用戶需要顯示的內容。根據(jù)其亮滅的情況的基本條件（點陣對應行有高電平，對應列有低電平，則對應點亮），需要設計驅動模塊對其進行控制，達到其顯示效果。 重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 21 二、行驅動模塊 顯示模塊的行驅動模塊（如圖 所示）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 D 線輸入高電平時，片二通，片一關閉，片一全部輸出高電平，片二選通，對 A、 B、 C 的輸入進行 2進制譯碼輸出。便達到了兩片 74ls138作為 4 線 16 線譯碼器輸出控制 16*16 LED 點陣 16 行的效果。 圖 74ls138 拓展電路 通過 74ls138 譯碼器作為行驅動，輸出電流很小。不可以直接驅動點亮 LED點陣的 LED 燈，所以需要通過接入三極管放大電路（圖 所示）。 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個三極管的基極， 16 個三極管的集電極接到 VCC上面，射極接到 LED點陣的 16行上面。當 74ls138 譯碼器的 16條輸出某一條輸出低電平時，對應三極管集電極與射極導通，輸出足夠點亮 LED 燈的電流。 重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 22 圖 三極管放大電路 三、列驅動模塊 LED 點陣顯示屏的列跟行同樣需要驅動模塊進行控制，但是列驅動只需要提供低電平信號，不需要加入三極管放大電路。列驅動模塊采用的是 74HC595 移位寄存器。 74HC595 為 8位移位寄存器和一個儲存器，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（圖 所示）。將兩片 74HC595 的 /MR 接在一起直接接到高電平讓它失能，兩片芯片的 /OE 接在一起直接接地，讓它們直接選通。將片二的 QH接到片一的 DS，這樣使片二作為 16 為輸出的高 8 位，片一為低 8為。達到 16位并行輸 出的效果 [19]。 圖 74HC595 驅動電路 顯示模塊工作原理簡介：兩片 74ls138 3 線 8線譯碼器拓展為 4 線 16 線譯碼器，接 16個三極管驅動接到 16*16 LED 顯示屏的共陽極的 16 行上面，分別為 16 行提供高電平信號。兩片 74HC595 串行轉并行 8 位移位寄存器拓展為重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 23 16 位移位寄存器，分別將 16個引腳接到 16*16 LED 顯示屏的共陰極的 16列上面，分別為 16 列提供低電平。當某一行（如第一行）引腳為高電平，某一列（如第一列）引腳為低電平，這對應點（第一行第一列的點）將被點亮，從而達到控制 LED 顯示屏的顯示信息。 顯示模塊原理圖見附錄圖 3。 第三節(jié) 無線模塊 無線模塊為電子廣告牌的信息發(fā)送和接受的核心部分，是讓單片機與 PC機通訊的工具，無線模塊主要設計了 UTC1212 無線數(shù)傳模塊，采用 高性能低功耗 STM8L101 處理器和 最新一代高性能射頻芯片 SX1212。 在對無線模塊的電路設計是考慮到 UTC1212 無線數(shù)傳模塊的特殊性，設計了給無線模塊供電的電源電路，以及與 I/O 口的連接電路。 一、無線模塊電源電路 無線模塊選用 UTC1212 無線數(shù)傳，在使用是 VCC 的電壓范圍為 之間，不 能在這個區(qū)間之外，超過 將會燒毀模塊。所以在設計無線模塊的電源不能用單片機電源直接供電，需要設計一個 3V 左右的電源，設計電路時采用了 穩(wěn)壓芯片。將 5V 電壓穩(wěn)定為 穩(wěn)定電壓提供UTC1212 工作（如圖 所示）。 圖 無線模塊電源電路 AMS11117 是一個低漏失電壓調整器，它的穩(wěn)壓管是由一個 PNP 驅動的 NPN管組成，漏失電壓定義為： VDROP=VBE+VSAT。 AMS11117 有固定和可調兩個版本可用，輸出電壓可以是： ,, 和 。片內過熱切斷電路提供過載和過熱保護 [20]。為了確保 的穩(wěn)定性，對可調電壓版本，輸出需要連接一個至少 22uF 的電容。對于固定電壓版本，可采用更小的電容，具體可以據(jù)實際應用確定。通常，線性調整器的穩(wěn)定性隨著輸出電流增加而降低。本次設計采用的是 固定輸出電壓型。 重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 24 二、無線控制核心 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（如圖 所示）， 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)交織糾檢錯編碼 ,使抗干擾和靈敏度都大大提高，模塊提供了多個頻道的選擇，可在線修改串口速率， 圖 UCT1212 無線數(shù)傳 發(fā)射功率，射頻速率等各種參數(shù) ,二次開發(fā)簡單方便 ,當然也可以通過 MCU來設 置常規(guī)參數(shù) ,工作電壓為 ，適合電池供電 ,和手持設備應用開發(fā)，在接 收狀態(tài)僅僅消耗 ，有四種工作模式 [21]。在 1SEC 周期輪詢喚醒省電模式(Polling mode)下，接收僅僅消耗不到 20uA，理論上一節(jié) 電池可工作 10年以上，距離也很遠，配我們公司的 棒狀天線 ,實測 500米以內穩(wěn)定傳輸， 700 米仍有信號，如配更高增益天線 1000 米不是傳說，而其他無線芯片如 NRF90 CC1101 的通信距離在 200 米左右，而且接收電流都在20mA 左右 [22]。 基本特性： ? 工作頻率在 410440MHz 頻段內效果最佳（天線匹配），適合多節(jié)點的特殊場合； ? 無線模塊空中速率最低 1kbps,最高 40kbps，可以軟件隨意設置； ? UART（通用異步串行）接口，波特率支持最低 1200，最高 57600； ? SX1212 接收僅電流 3mA,休眠狀態(tài)僅為 ， 10dbm 條件下，發(fā)射電流僅 25mA。 ? 休眠狀態(tài)僅為 ，喚醒時間軟件可設，最短 50ms，最長 5S，滿足低功耗設備要求； ? 發(fā)射功率最小 ，最大 +，八檔連續(xù)可軟件設置選擇； ? FSK 調制，靈敏度高，并采用 CRC 高效糾錯編碼 ,抗干擾能力強； ? 大容量數(shù)據(jù)緩沖 ,FIFO 最大支持一次收發(fā) 384字節(jié)； ? 標準 DIP 間距接口，最常見接口，便于嵌入式應用； 重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 25 第四節(jié) 本章小結 本章主要介紹了系統(tǒng)的硬件設計原理，指出了各單元接線方法。根據(jù)設計的基本要求，設計合理的最小系統(tǒng)控制 LED 顯示屏，選擇 I/O 口接收和輸出對應信號。同時因為使用的是 16*16LED 顯示屏，所以選擇使用兩片 74ls138 和兩片 74HC595 分別拓展為行驅動和列驅動控制 LED 顯示信息。都是在硬件設計過程中對題目的整體分析之后做出的合理選擇。 重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 26 第四