【導(dǎo)讀】隨著電子產(chǎn)品快速的發(fā)展，單片機(jī)以其控制功能強(qiáng)、集成度高、低功耗、低。電壓、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用和滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)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(jī)為核心的無線電子廣告牌的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。收，LED點(diǎn)陣屏為終端顯示器的無線電子廣告牌。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案、芯片選擇、電路設(shè)計(jì)原理和軟件設(shè)計(jì)原理，以及后期的調(diào)試過程。目前市場(chǎng)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(diǎn)。本次設(shè)計(jì)的廣告牌最。大的優(yōu)點(diǎn)便是以無線的方式實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。第二章系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)思路..

　　

【正文】 作用十分大，全稱叫晶體振蕩器，他結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需要的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率越高，那么單片機(jī)的運(yùn)行速度就越快，單片機(jī)的一切指令執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率下的。 在通常情況下，普通的晶振頻率絕對(duì)精度可以達(dá)到百萬分之五十。高級(jí)的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱之為壓控振蕩器，晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)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(jī) I/O 口的連接電路設(shè)計(jì)（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(qū)動(dòng)）的 A、B、 C、 D4個(gè)引腳， ~ 口接 74HC595（列驅(qū)動(dòng)）的 OE、 DAT0、 CLK、 ST4個(gè)引腳（圖 中 P6）。因?yàn)闊o線模塊工作電流較低所以連接無線模塊的電路較為復(fù)雜一些。需要將 P2 口通過 10K 排阻過口對(duì)應(yīng)接相應(yīng)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(jī)通過 I/O 口控制 LED 點(diǎn)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(jī)內(nèi)部程序的編寫通過處理接收重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 到的信息通過 I/O口產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)從而達(dá)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(nèi)容，是本設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)和軟件編寫有多么完美，那么設(shè)計(jì)出來的電子廣告牌都沒辦法進(jìn)行很好的工作。所以在顯示模塊的設(shè)計(jì)和選材都是需要十分認(rèn)真的。顯示模塊主要包括了 16*16 LED 點(diǎn)陣與行驅(qū)動(dòng)和列驅(qū)動(dòng)電路的連接方式。 首先介紹 8*8 點(diǎn)陣（如圖 ），它共由 64個(gè)發(fā)光二極管組成，且每個(gè)發(fā)光二極管是放置在行線和列線的交叉點(diǎn)上，當(dāng)對(duì)應(yīng)的某一行置高電平，某一列置低電平，則相應(yīng)的二極管就亮；如要將第一個(gè)點(diǎn)點(diǎn)亮，則 Y0 腳接高電平 X0 腳接低電平，則第一個(gè)點(diǎn)就亮了；如果要將第一行點(diǎn)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(huì)點(diǎn)亮；如要將第一列點(diǎn)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(huì)點(diǎn)亮 [16]。 圖 8*8 LED 點(diǎn)陣 一般我們使用點(diǎn)陣顯示漢字是用的 16*16 的點(diǎn)陣宋體字庫，所謂 16*16，是每一個(gè)漢字在縱、橫各 16 點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)顯示的。也就是說得用四個(gè) 8*8 點(diǎn)陣組合成一個(gè) 16*16 的點(diǎn)陣。要顯示“你”則相應(yīng)的點(diǎn)就要點(diǎn)亮，由于我們的點(diǎn)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(hào)，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(hào)。依此類推，只要每行數(shù)據(jù)顯示時(shí)間間隔夠短，利用人眼的視覺暫停作用，重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 這樣送 16次數(shù)據(jù)掃描完 16 行后就會(huì)看到一個(gè)“你”字；第二種送數(shù)據(jù)的方法是字模信號(hào)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(dāng)行線上送了 16 次數(shù)據(jù)而列線掃描了 16次后一個(gè)“你”字也就顯示出來了 [17]。 行驅(qū)動(dòng)模塊芯片 74ls138 簡(jiǎn)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(qū)動(dòng)模塊芯片 74HC5959 簡(jiǎn)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?hào)輸送到 LED，類似流水燈。 ? Q’ H為串行輸出。 ? 10 號(hào)角：移位寄存器清零端，低電平有效。 ? 11 號(hào)引腳：移位寄存器時(shí)鐘脈沖，高電平有效。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 ? 12 號(hào)引腳：存儲(chǔ)寄存器時(shí)鐘脈沖，高電平有效。 ? 13 號(hào)引腳：控制輸出的使能端，低電平有效。 ? 14 號(hào)角傳送串行信號(hào)，信號(hào)源可以來單片機(jī)。 ? 16， 8號(hào)引腳分別接 VCC,GND。 一、 LED 點(diǎn)陣模塊 顯示模塊中的顯示器使用的是 16*16 LED 點(diǎn)陣。其中 16*16 LED 點(diǎn)陣為 4個(gè) 8*8 LED 點(diǎn)陣組合而成。首先，我們來分析一下 16*16 LED 點(diǎn)陣行控線，列控線。 級(jí)聯(lián)方法：如圖 四個(gè)點(diǎn)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(diǎn)陣的列控線。 A1， A3的行就作為 16*16 LED 點(diǎn)陣的行控線。 圖 16*16 LED 點(diǎn)陣模塊 LED 顯示模塊的主要功能為顯示用戶需要顯示的內(nèi)容。根據(jù)其亮滅的情況的基本條件（點(diǎn)陣對(duì)應(yīng)行有高電平，對(duì)應(yīng)列有低電平，則對(duì)應(yīng)點(diǎn)亮），需要設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)模塊對(duì)其進(jìn)行控制，達(dá)到其顯示效果。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 二、行驅(qū)動(dòng)模塊 顯示模塊的行驅(qū)動(dòng)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(dāng) D 線輸入高電平時(shí)，片二通，片一關(guān)閉，片一全部輸出高電平，片二選通，對(duì) A、 B、 C 的輸入進(jìn)行 2進(jìn)制譯碼輸出。便達(dá)到了兩片 74ls138作為 4 線 16 線譯碼器輸出控制 16*16 LED 點(diǎn)陣 16 行的效果。 圖 74ls138 拓展電路 通過 74ls138 譯碼器作為行驅(qū)動(dòng)，輸出電流很小。不可以直接驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮 LED點(diǎn)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(gè)三極管的基極， 16 個(gè)三極管的集電極接到 VCC上面，射極接到 LED點(diǎn)陣的 16行上面。當(dāng) 74ls138 譯碼器的 16條輸出某一條輸出低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)三極管集電極與射極導(dǎo)通，輸出足夠點(diǎn)亮 LED 燈的電流。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 三極管放大電路 三、列驅(qū)動(dòng)模塊 LED 點(diǎn)陣顯示屏的列跟行同樣需要驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行控制，但是列驅(qū)動(dòng)只需要提供低電平信號(hào)，不需要加入三極管放大電路。列驅(qū)動(dòng)模塊采用的是 74HC595 移位寄存器。 74HC595 為 8位移位寄存器和一個(gè)儲(chǔ)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(dá)到 16位并行輸 出的效果 [19]。 圖 74HC595 驅(qū)動(dòng)電路 顯示模塊工作原理簡(jiǎn)介：兩片 74ls138 3 線 8線譯碼器拓展為 4 線 16 線譯碼器，接 16個(gè)三極管驅(qū)動(dòng)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(hào)。兩片 74HC595 串行轉(zhuǎn)并行 8 位移位寄存器拓展為重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 16 位移位寄存器，分別將 16個(gè)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(dāng)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(duì)應(yīng)點(diǎn)（第一行第一列的點(diǎn)）將被點(diǎn)亮，從而達(dá)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(jī)與 PC機(jī)通訊的工具，無線模塊主要設(shè)計(jì)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(duì)無線模塊的電路設(shè)計(jì)是考慮到 UTC1212 無線數(shù)傳模塊的特殊性，設(shè)計(jì)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(gè)區(qū)間之外，超過 將會(huì)燒毀模塊。所以在設(shè)計(jì)無線模塊的電源不能用單片機(jī)電源直接供電，需要設(shè)計(jì)一個(gè) 3V 左右的電源，設(shè)計(jì)電路時(shí)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(gè)低漏失電壓調(diào)整器，它的穩(wěn)壓管是由一個(gè) PNP 驅(qū)動(dòng)的 NPN管組成，漏失電壓定義為： VDROP=VBE+VSAT。 AMS11117 有固定和可調(diào)兩個(gè)版本可用，輸出電壓可以是： ,, 和 。片內(nèi)過熱切斷電路提供過載和過熱保護(hù) [20]。為了確保 的穩(wěn)定性，對(duì)可調(diào)電壓版本，輸出需要連接一個(gè)至少 22uF 的電容。對(duì)于固定電壓版本，可采用更小的電容，具體可以據(jù)實(shí)際應(yīng)用確定。通常，線性調(diào)整器的穩(wěn)定性隨著輸出電流增加而降低。本次設(shè)計(jì)采用的是 固定輸出電壓型。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(cuò)編碼 ,使抗干擾和靈敏度都大大提高，模塊提供了多個(gè)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(jiǎn)單方便 ,當(dāng)然也可以通過 MCU來設(shè) 置常規(guī)參數(shù) ,工作電壓為 ，適合電池供電 ,和手持設(shè)備應(yīng)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(yuǎn)，配我們公司的 棒狀天線 ,實(shí)測(cè) 500米以內(nèi)穩(wěn)定傳輸， 700 米仍有信號(hào)，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(nèi)效果最佳（天線匹配），適合多節(jié)點(diǎn)的特殊場(chǎng)合； ? 無線模塊空中速率最低 1kbps,最高 40kbps，可以軟件隨意設(shè)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(shí)間軟件可設(shè)，最短 50ms，最長(zhǎng) 5S，滿足低功耗設(shè)備要求； ? 發(fā)射功率最小 ，最大 +，八檔連續(xù)可軟件設(shè)置選擇； ? FSK 調(diào)制，靈敏度高，并采用 CRC 高效糾錯(cuò)編碼 ,抗干擾能力強(qiáng)； ? 大容量數(shù)據(jù)緩沖 ,FIFO 最大支持一次收發(fā) 384字節(jié)； ? 標(biāo)準(zhǔn) DIP 間距接口，最常見接口，便于嵌入式應(yīng)用； 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 第四節(jié) 本章小結(jié) 本章主要介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)原理，指出了各單元接線方法。根據(jù)設(shè)計(jì)的基本要求，設(shè)計(jì)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(duì)應(yīng)信號(hào)。同時(shí)因?yàn)槭褂玫氖?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(qū)動(dòng)和列驅(qū)動(dòng)控制 LED 顯示信息。都是在硬件設(shè)計(jì)過程中對(duì)題目的整體分析之后做出的合理選擇。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 第四