【正文】 入顯示數(shù)組將控制命令賦值給控制字符NNYY開 始中斷開始中 斷 返 回本科生畢業(yè)論文 23的設(shè)定等。初始化完成后程序進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)等待中斷的發(fā)生，該程序中主要用到了兩個(gè)外部中斷源和串行中斷。外部中斷源由按鍵的電平變化觸發(fā)，外部中斷主要功能是選擇 LED 點(diǎn)陣顯示屏的控制方式是由按鍵控制還是上位機(jī)控制和顯示狀態(tài)是靜態(tài)顯示還是動(dòng)態(tài)顯示。串行中斷包括發(fā)送中斷和接收中斷都是由軟件觸發(fā)。中斷產(chǎn)生后由預(yù)先初始化時(shí)設(shè)定跳轉(zhuǎn)執(zhí)行中斷子程序。中斷程序設(shè)定了 LED 點(diǎn)陣顯示屏所要顯示的內(nèi)容和顯示的方式，最后執(zhí)行的是各種顯示程序。按照設(shè)定的方式和內(nèi)容顯示出所需要的內(nèi)容。 顯示程序的設(shè)計(jì) LED 顯示屏的顯示方式 LED 點(diǎn)陣屏顯示方式主要由靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示兩種。 對(duì)靜態(tài)顯示來說，每一個(gè)發(fā)光二極管都需要一套驅(qū)動(dòng)電路，一幀畫面輸入以后便可一勞永逸地顯示，除非我們改變了顯示內(nèi)容，需要重新輸出新的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)．這種方式系統(tǒng)原理相對(duì)簡單一些，但所需的譯碼驅(qū)動(dòng)裝量很多，引線多而繁雜，不便于大屏幕的制造，成本高，其可靠性也較低．另一種動(dòng)態(tài)掃描顯示是把整個(gè) LED 屏幕分成若干部分，每一幅畫面的顯示是顯示完一部分后，又顯示第二部分……直到顯示完最后一部分又重新開始顯示第一部分，重復(fù)循環(huán)進(jìn)行．在重復(fù)掃描速度足夠快的情況下，我們看到的就是一幅穩(wěn)定的畫面．也就是說采用動(dòng)態(tài)掃描顯示需要不斷進(jìn)行畫面的刷新．在這種方式下其顯示驅(qū)動(dòng)電路可重復(fù)利用，引線也大大減少，從而使硬件成本降低，且屏幕上的發(fā)光二極管輪流發(fā)光，使用時(shí)的耗電量大大降低．大屏幕的制造、維護(hù)要容易許多，可靠性也增加了．兩種顯示方式的比較再結(jié)合 51 單片機(jī) IO 口數(shù)量有限的原因決定采用動(dòng)態(tài)掃描的方式進(jìn)行顯示。動(dòng)態(tài)掃描分為行掃描和列掃描兩種方式區(qū)別在于選通端和數(shù)據(jù)輸入端分別是行還是列。在該顯示系統(tǒng)中掃描顯示的工作原理如圖 42 所示，先選通列然后再從行送入對(duì)應(yīng)列的數(shù)據(jù)，這樣從第 1 列到第 16 列循環(huán)往復(fù)，只要切換的速度足夠的快利用人眼的延時(shí)特性就可以看見一幅穩(wěn)定的畫面。本科生畢業(yè)論文 24180。211。202。253。190。221。214。208。182。193。200。161。181。218。1193。212。211。166。181。196。208。202。253。221。209。161。205。168。181。218。2193。208。182。193。200。161。203。249。208。232。210。170。207。212。202。190。181。196。253。221。214。193。207。188。180。230。198。247。209。161。205。168。181。218。1193。208。 209。161。205。168。181。218。16193。208。180。211。202。253。190。221。214。208。182。193。200。161。181。218。2193。212。211。166。181。196。208。202。253。221。180。211。202。253。190。221。214。208。182。193。200。161。181。218。16212。211。166。181。196。208。202。253。221。16161。193。LED16161。193。LED16161。193。LED209。161。205。168。LED181。218。16193。208。209。161。205。168。LED181。218。1193。208。209。161。205。168。LED181。218。2193。208。176。180。202。253。190。221。181。188。205。168。207。224。166。 176。180。202。253。190。221。181。188。205。168。207。224。166。 176。180。202。253。190。221。181。188。205。168。207。224。166。圖 42 掃描顯示程序原理圖 點(diǎn)陣數(shù)據(jù)表達(dá)方式該顯示系統(tǒng)的顯示數(shù)據(jù)采取縱向取模方向正向的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式如圖 43， 圖 43 點(diǎn)陣數(shù)據(jù)原理圖 即數(shù)據(jù)是縱向的，一個(gè)像素對(duì)應(yīng)一個(gè)位。8 個(gè)像素對(duì)應(yīng)一個(gè)字節(jié)，字節(jié)的位順本科生畢業(yè)論文 25序是上高下低，比如從上到下 8 個(gè)點(diǎn)的狀態(tài)是“**”(*為黑點(diǎn)，為白點(diǎn))，則轉(zhuǎn)換的字模數(shù)據(jù)是 0x82(B1000_0010)。如圖(43) 所示，一幅 1616 的點(diǎn)陣畫面點(diǎn)陣數(shù)據(jù)按照 B1B2B3……B31B32 存儲(chǔ)。所以一幅畫面的數(shù)據(jù)量為 32 字節(jié)。畫面顯示時(shí)選通的第 i 列對(duì)應(yīng)的數(shù)組元素為第 i 和 i+16 個(gè)元素 [16]。 顯示程序的設(shè)計(jì) 顯示程序分為靜態(tài)顯示程序、左移顯示、右移顯示、上移顯示、下移顯示五種種顯示方式。其中上下左右移動(dòng)程序都調(diào)用了靜態(tài)顯示程序?yàn)樽映绦?。靜態(tài)顯示程序流程圖如圖 44 所示： 圖 44 靜態(tài)顯示程序流程圖顯示采用的是列掃描的顯示方式，選通一列后按照列與數(shù)據(jù)元素的對(duì)應(yīng)關(guān)系第讀取顯示數(shù)據(jù)依次選通列，行 74LS164 的CLOCK 端置低，鎖存器禁止輸出對(duì)應(yīng)行數(shù)組元素與 0X01 相與，相與結(jié)果寫入單片機(jī)端口輸出數(shù)組元素右移一位，對(duì)應(yīng)74LS164 CLOCK 端置高右移次數(shù)是否為 8？鎖存器允許輸出初 始 化NY開 始本科生畢業(yè)論文 26i 列對(duì)應(yīng)的行數(shù)據(jù)為數(shù)組中的第 i 和第 i+16 個(gè)元素。將對(duì)應(yīng)元素的由低至高位依次從端口輸出具體做法為將元素向右邏輯移位后再與 0X01 相與，所得結(jié)果通過單片機(jī)端口輸出到串并轉(zhuǎn)換器的 A 端，鎖存在鎖存器里完成一列數(shù)據(jù)移位后再將其輸出。如此依次循環(huán)選通各列來顯示所需畫面 [17]。207。212。 202。190。207。212。202。190。253。233。212。170。203。216。218。202。253。233。214。208。181。196。206。187。214。195。199。176。/186。243。210。198。187。206。182。193。200。235。207。212。202。190。253。233。NY207。212。 202。190。207。212。202。190。253。233。212。170。203。216。194。223。188。243。/211。210。198。187。206。210。198。206。187。180。206。202。253。199。241。170。16182。193。200。235。207。212。202。190。253。233。NY191。170。 202。188。 191。170。 202。188。210。198。206。187。180。206。202。253。199。241。170。16圖 45 左右移/上下移程序流程圖 動(dòng)態(tài)顯示程序流程如圖 45 所示，根據(jù)顯示數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)原理通過改變實(shí)際 LED列與數(shù)據(jù)邏輯列的方法來實(shí)現(xiàn)程序的左右移動(dòng)。顯示數(shù)據(jù)與列的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：第 i列對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)為數(shù)組中 i 和第 2i 個(gè)數(shù)據(jù)。所以當(dāng) ULN2803 選通時(shí)，而送入后一列的數(shù)據(jù)則相當(dāng)于畫面左移移位，同理送入前一列數(shù)據(jù)相當(dāng)于右移一位。如此循環(huán)則產(chǎn)生一幅穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的畫面。 顯示數(shù)組中，第 1 至 16 個(gè)元素的第 8 至第 1 位 LED 顯示屏中的第 1 至第 8 行。同理第 17 至 32 個(gè)元素的第 8 至第 1 位 LED 顯示屏中的第 9 至第 16 行。所以將元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行邏輯位移便能產(chǎn)生上下移動(dòng)的效果 [18]。 通信程序的設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用串行中斷的方式進(jìn)行通信。MCS51 單片機(jī)的五個(gè)中斷源兩種類型：一類是外部中斷源；另一類是內(nèi)部中斷源，包括兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（T0 和 T1）的溢出中斷和串行口的接收和發(fā)送中斷。MCS51 單片機(jī)設(shè)置了 4 個(gè)專用寄存器用于本科生畢業(yè)論文 27中斷控制，分別為定時(shí)器控制寄存器（TCON） ，串行口中斷控制器（ SCON） ，中斷允許控制寄存器（IE ） ，中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器（IP） 。編程時(shí)通過設(shè)置其狀態(tài)來管理中斷系統(tǒng)。在編輯中斷程序時(shí)首先是將中斷控制寄存器（IE）初始化。其控制位分布如表。EA 為中斷允許總控制位，EA=1 時(shí) CPU 開發(fā)中斷；EA＝1 時(shí)。CPU 屏蔽所有中斷。ES、ET 、EXET0 、EX0 為對(duì)應(yīng)的串行口中斷、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 中斷、外部中斷1 中斷、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 0 中斷、外部中斷 0 中斷的中斷允許位。對(duì)應(yīng)位為 1 時(shí)允許其中斷，對(duì)應(yīng)位為 0 時(shí)，禁止其中斷。表 41 中斷允許寄存器格式 所以初始化時(shí)設(shè)定中斷允許寄存器初值為 0XFF，指令為 IE=0XFF。程序設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮到中斷優(yōu)先級(jí)的問題。因?yàn)椴煌闹袛嗤瑫r(shí)產(chǎn)生而 CPU 響應(yīng)的順序取決于內(nèi)部查詢順序。設(shè)置串口工作方式 1，波特率 9600，計(jì)算可得計(jì)數(shù)器初值的十六進(jìn)制表示為0XFD。通信協(xié)議如表 42 所示：表 42 串口通信數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 第 1 個(gè)字節(jié) 第 2 至第 33 個(gè)字節(jié) 第 34 個(gè)字節(jié)內(nèi)容 起始標(biāo)志位‘S’ 顯示數(shù)據(jù) 控制指令作用 判斷是否開始接收數(shù)據(jù) LED 的顯示內(nèi)容 控制 LED 顯示方式具體串口中斷程序流程圖如圖 46 所示，在主程序中先進(jìn)行了串行中斷的初始化，初始化內(nèi)容包括了串行工作方式選擇，波特率的設(shè)定，計(jì)數(shù)初值的設(shè)定。程序開始進(jìn)入中斷等待，當(dāng) PC 機(jī)向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生中斷接收允許位 RI 置 1，將SBUF（緩沖寄存器）中的值輸入到暫存器中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。首先判斷數(shù)據(jù)是否設(shè)定的起始標(biāo)志位‘S’如果是則開始接收起始位后的 33 個(gè)字節(jié)，不是則中斷返回繼續(xù)等待。接收到第 34 個(gè)字節(jié)后便將收到的數(shù)據(jù)發(fā)送回 PC 機(jī)進(jìn)行驗(yàn)證比較。 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0EA — — ES ET1 EX1 ET0 EX0RI=1?接收串口數(shù)據(jù)起始位‘S’接收起始位后 33 位數(shù)據(jù)接收到第 34 位？將第 2 位起的 32位數(shù)據(jù)發(fā)回 PC 機(jī)NNNYYY中斷開始中斷返回本科生畢業(yè)論文 28圖 46 通信程序流程圖所有軟件編寫完成后都必須經(jīng)過編譯才能被單片機(jī)識(shí)別使用。為了減小軟件的修改和優(yōu)化難度，先把各子程序?qū)憺橐粋€(gè)可單獨(dú)執(zhí)行的完整程序。各子程序編譯沒有錯(cuò)誤后再輸入單片機(jī)進(jìn)行驗(yàn)證，這兩項(xiàng)都通過后再將所有的程序整合到一起形成一個(gè)完整的程序再進(jìn)行編譯和驗(yàn)證。詳細(xì)程序見附錄 2。本科生畢業(yè)論文 29第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試硬件制作和軟件編寫過后，得出實(shí)物如圖 51 所示。實(shí)物完成后必須對(duì)其進(jìn)行調(diào)試，檢查設(shè)計(jì)功能是否實(shí)現(xiàn)了。軟件硬件完成后開始進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試可分為硬件調(diào)試，軟件調(diào)試和系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試。圖 51 實(shí)物圖 系統(tǒng)硬件部分調(diào)試方法硬件調(diào)試主要是調(diào)試各部分的焊接是否合格和各芯片的輸出輸入電壓是否符合設(shè)計(jì)要求，最后測(cè)試各硬件部分能否完成設(shè)計(jì)功能。因此把硬件調(diào)試按照以下四部分分步來進(jìn)行：（1）測(cè)試所有焊點(diǎn)是否有短路和虛焊的現(xiàn)象存在；（2）通電測(cè)試所有硬件芯片的輸入輸出電壓是否在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)；（3）測(cè)試 ISP 下栽線的功能是否能夠?qū)崿F(xiàn)；（4）測(cè)試串口系統(tǒng)的通信功能是否能夠?qū)崿F(xiàn)。由于最重要的顯示系統(tǒng)功能的測(cè)試需要軟件配合所以在硬件調(diào)試部分只測(cè)試單片機(jī)復(fù)位電平，功能部分測(cè)試放在系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試部分來完成。 本科生畢業(yè)論文 30 短路與虛焊檢測(cè) 檢測(cè)工具為萬用表，使用萬用表的短路報(bào)警功能，逐個(gè)測(cè)試相臨的兩個(gè)焊點(diǎn)檢測(cè)是否短路。按照電路圖檢測(cè)需要連接的兩點(diǎn)是否短路來檢測(cè)是否已經(jīng)連接上，以此來檢測(cè)虛焊的情況。檢測(cè)和修改完成后為下一步通電檢測(cè)排除了短路的危險(xiǎn)和由于虛焊引起檢測(cè)結(jié)果不真實(shí)的麻煩。 上電測(cè)試由于系統(tǒng)測(cè)試時(shí)是采用 USB 電源為系統(tǒng)電源，所以電源輸入都為 5V。顯示系統(tǒng)中單片機(jī)、譯碼器，鎖存器，驅(qū)動(dòng)電路的電源電壓均要求為 5V 所以可同時(shí)直接接入。上電后首先觀察電路是否有過熱，異味，冒煙的現(xiàn)象出現(xiàn)。經(jīng)過觀察，沒有這些現(xiàn)象出現(xiàn)。然后測(cè)試各器件的電源，接地及一些電平應(yīng)該固定的端口的電壓。測(cè)試的結(jié)果為：各器件電源端在 ～ 之間滿足器件的電源電壓要求，單片機(jī)端口在未接負(fù)載時(shí)端口電壓為 。 串口調(diào)試串口部分的作用為單片機(jī)與 PC 機(jī)之間通信，要檢查硬件是否正常工作可以采用將 MAX232 芯片的單片機(jī)端輸出口與輸入口直接相連的辦法來測(cè)試。具體電路圖如圖 52 所示，將 MAX232 的第 10 端和第 9 端直接短接。功能上表示將單片機(jī)的輸出口與輸入口直接相連，單片機(jī)收到數(shù)據(jù)的同時(shí)就將數(shù)據(jù)發(fā)送回 PC 機(jī)。如果發(fā)送的數(shù)據(jù)能夠被接收則證明串口通信部分的硬件是正常的。 【19】 將串口與電腦 COM1相接，通過串口調(diào)試助手發(fā)送不同位數(shù)的數(shù)據(jù)再在把發(fā)送的數(shù)據(jù)與接收數(shù)據(jù)相比較。C1+1 VDD 2C13C2+4C25VEE 6T2OUT 7R2IN 8R2OUT9T2IN10T1IN11R1OUT12 R1IN 13T1OUT 14GND15VCC 165MAX232ACPE12345678911101D Connector 9C1104C2104C3104C4104VCC TX RXVCC圖 52