【導(dǎo)讀】顯示屏通過(guò)一定的控制方式，用于顯示文字、圖像等各種信息及電視、錄。LED行業(yè)已成為一個(gè)快速發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)，市場(chǎng)空間巨大，前景廣闊。要進(jìn)行服務(wù)內(nèi)容和服務(wù)宗旨宣傳的公眾場(chǎng)所。顯然，LED已成為城市亮化、現(xiàn)代化和信。息化社會(huì)的一個(gè)重要標(biāo)志。時(shí)鐘模塊、DS18B20溫度模塊、紅外遙控模塊組成。行掃描采用74HC154譯碼器、列。掃描采用74HC595移位寄存器及采用大電流三極管SS8550作為驅(qū)動(dòng)元件。STC12C系列高速單片機(jī)作為主控制器模塊，結(jié)合簡(jiǎn)單的外圍元件來(lái)驅(qū)動(dòng)LED點(diǎn)陣屏，另外，本設(shè)計(jì)還添加了紅外遙控功能，能夠?qū)崿F(xiàn)遙?？厍袚Q顯示內(nèi)容、修改時(shí)間等。于醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)、銀行、車站等公共場(chǎng)所，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。調(diào)試及其參數(shù)的計(jì)算方法?，F(xiàn)顯示溫度、萬(wàn)年歷以及紅外控制等功能。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；LED顯示屏；DS1302；DS18B20；紅外遙控。

　　

【正文】 據(jù)設(shè)計(jì)要求確定好各功能模塊，計(jì)算各元器件的參數(shù)，然后繪制原理圖。由于原理圖是 PCB 圖的基礎(chǔ)，原理圖有錯(cuò)將會(huì)導(dǎo)致后面的設(shè)計(jì)出錯(cuò)，修改起來(lái)比較困難。所以在繪制原理圖時(shí)必須要仔細(xì)確保電路無(wú)誤。原理圖設(shè)計(jì)好后，生成網(wǎng)絡(luò)表格，然后導(dǎo)入 PCB 圖。 布線的 時(shí)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。 所以 在 PCB 布局和布線前，需注意 以下 一些 主要 事項(xiàng)： （ 1） 放置器件時(shí)要考慮以后的焊接，不要太密集，元件分布要盡可能均勻，例如大的器件再焊接時(shí)熱容量比較大，過(guò)于集中容易使局部溫度低而造成虛焊。 （ 2） 高頻元件：高頻元件之間的連線越短越好，設(shè)法減小連線的分布參數(shù)和相互之間的電磁干擾，易受干擾的元件不能離得太近。隸屬于輸入和隸屬于輸出的元件之間的 桂林電子 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 第 16 頁(yè) 共 36 頁(yè) 距離應(yīng)該盡可能大一些。 （ 3） 重量太大的元件：此類元件應(yīng)該有支架固定，而對(duì)于又大又重、發(fā)熱量多的元件，不宜安裝在電路板上。 （ 4） 發(fā)熱與熱敏元件：注意發(fā)熱元件應(yīng)該遠(yuǎn)離熱敏元件 ，且發(fā)熱元件需外加散熱器 。 繪制好 PCB 圖后，接下來(lái)就是轉(zhuǎn)印 PCB 板，由于在設(shè)計(jì) LED 點(diǎn)陣屏電路中線路很多，如果使用單面板則需要很多跳線，則本次使用雙面板進(jìn)行設(shè)計(jì)。手工制作雙面板最主要的難題就是如何對(duì)孔。為了能對(duì)好過(guò)孔需要用電熨斗印制。 電路板的焊接與調(diào)試 印制好電路板后，就要對(duì)其進(jìn)行焊接，焊接需要遵循先低后高原則，即先焊接矮的元器件再焊高的元器件。焊接過(guò) 程中，元件不能焊太久，否則有可能損壞元件，這會(huì)給后期工作帶來(lái)很多麻煩。 在焊好電路板后，需要驗(yàn)證電路能否正常工作，這就需要進(jìn)行電路板調(diào)試，本次調(diào)試分 單片機(jī)最小系統(tǒng)和 LED 點(diǎn)陣顯示屏兩塊板進(jìn)行調(diào)試 。 在 將 芯片裝上 電路板 之前，先用萬(wàn)用表測(cè)試各個(gè)芯片供電以及接地引腳的電壓是否正常。當(dāng)全部正常時(shí)，才能裝上芯片。對(duì)于單片機(jī)板上 電源 電路，應(yīng)先檢查電壓轉(zhuǎn)換 電路 輸出是否正常。 硬件調(diào)試相對(duì)于軟件調(diào)試來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，只要電路圖沒(méi)有錯(cuò)且元件沒(méi)有損壞，則電路板基本上沒(méi)有問(wèn)題。在對(duì)電路板進(jìn)行調(diào)試時(shí)，先對(duì)已經(jīng)焊接好的電路板進(jìn)行上電測(cè)試， 看是否能夠正常工作，接著進(jìn)一步檢測(cè)各功能模塊電路能否正常工作。在 LED 點(diǎn)陣顯示屏調(diào)試時(shí)，首先檢測(cè)各8x8 點(diǎn)陣屏各像素點(diǎn)是否有損壞。由于 LED 點(diǎn)陣顯示屏使用的是雙面板，所以要檢測(cè)上層和下層之間電路的連接，各導(dǎo)線之間是否有短路、開(kāi)路等一些常見(jiàn)的問(wèn)題。測(cè) 試的時(shí)候發(fā)現(xiàn)， 點(diǎn)陣屏的上半屏和下半屏互相顛倒 ，考慮到成本問(wèn)題，故不重新做板 ，而是用飛線將其對(duì)調(diào)過(guò)來(lái)，修改后經(jīng)過(guò)上電測(cè)試，點(diǎn)陣顯示屏能正常工作。 LED 點(diǎn)陣顯示屏成品如圖 215 所示： 圖 215 LED 點(diǎn)陣顯示屏實(shí)物圖 桂林電子 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 第 17 頁(yè) 共 36 頁(yè) 3 系統(tǒng) 軟件 設(shè)計(jì)與 調(diào)試 顯示屏軟件的主要功能 是向屏體提供顯示數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生各種控制信號(hào)，使屏幕按設(shè)計(jì)的要求顯示。根據(jù)軟件分層設(shè)計(jì)的原理，可以把顯示屏的軟件系統(tǒng)分為兩層 ：第一層是底層的顯示驅(qū)動(dòng)程序，第二層是上層的系統(tǒng)應(yīng)用程序 。顯示驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)向顯示屏體傳送數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)產(chǎn)生行掃描信號(hào)和其他控制信號(hào)，配合完成 LED 顯示屏的掃描工作。本設(shè)計(jì)中， 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一般 包括原理圖設(shè)計(jì)、 PCB 的制作、電路板的焊接、電路板的調(diào)試、軟件調(diào)試 五大部分 。 調(diào)試分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩大部分 ，其中硬件調(diào)試包括 單片機(jī)最小系統(tǒng) 及各功能模塊電路和 LED 點(diǎn)陣顯示屏的測(cè)試 ；軟件調(diào)試 包括各功能模塊的 測(cè)試。 軟件 編程 與調(diào)試 軟件調(diào)試的目的是盡可能發(fā)現(xiàn)程序中的錯(cuò)誤并改正，還可以增加程序的穩(wěn)定性。 軟件調(diào)試 相 對(duì)于硬件調(diào)試來(lái)說(shuō)， 測(cè)試 步驟 更 復(fù)雜更 困難 。 單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)調(diào)試 一般可 分為 三 種， 第 一種是使用軟件模擬調(diào)試，意思就是用開(kāi)發(fā)單片機(jī)程序的 計(jì)算機(jī)去模擬單片機(jī)的指令執(zhí)行 ，并虛擬單片機(jī)片內(nèi)資源，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)試的目的，但是軟件調(diào)試存在一些問(wèn)題，如計(jì)算機(jī)本身是多任務(wù)系統(tǒng)，劃分執(zhí)行時(shí)間是由操作系統(tǒng)本身完成的，無(wú)法得到控制，這樣就無(wú)法時(shí)刻的模擬單片機(jī)的執(zhí)行時(shí)序，也就是說(shuō)，不可能像真正的單片機(jī)運(yùn)行環(huán)境那樣執(zhí)行的指令在同樣一 個(gè)時(shí)間內(nèi)完成。 第二種是利用仿真軟件 進(jìn)行調(diào)試， 仿真軟件可以模仿實(shí)際電路 進(jìn)行軟件調(diào)試 。 這樣， 當(dāng)利用仿真軟件調(diào)試成功后，下載到實(shí)際電路 板 時(shí)就 可以節(jié)省很多時(shí)間去調(diào)試 軟件。 本次設(shè)計(jì)使用的仿真軟件 是 Proteus 仿真軟件， Proteus 軟件 是英國(guó) 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(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus 是世界上著名的 EDA 工具 (仿真軟件 )，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換 到 PCB 設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái) 。 它具有智能原理圖設(shè)計(jì)、完善的電路仿真功能、獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真以及實(shí)用的 PCB 設(shè)計(jì)平臺(tái)四大功能。 它的使用方法很簡(jiǎn)單，很容易 掌握，Proteus 不僅可 以 將許多單片機(jī)實(shí)例功能形象化，也可 以 將許多單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過(guò)程形象化。前者可在相當(dāng)程度上得到實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)的效果，后者則是實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)難以達(dá)到的效果。 只要在 Proteus 繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件： ，就可以在 Proteus 的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過(guò)程乃至結(jié)果。課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)是 畢業(yè)生 走向就業(yè)的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。由于 Proteus 軟件 提供了 桂林電子 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 第 18 頁(yè) 共 36 頁(yè) 實(shí)驗(yàn)室無(wú)法 比擬 的大量的元器件庫(kù)，提供了修改電路設(shè)計(jì)的靈活性、提供了實(shí)驗(yàn)室在數(shù)量、質(zhì)量上難以相比的虛擬儀器、儀表，因而也提供了培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐精神、創(chuàng)造精神的平臺(tái) 。 它可以使我 大大縮減設(shè)計(jì)時(shí)間、耗資也大為減少，也可以降低電路制造的風(fēng)險(xiǎn)。 在使用 Proteus 進(jìn)行系統(tǒng)仿真開(kāi)發(fā)成功之后再進(jìn)行實(shí)際制作，能極大提高單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率。 第三種就是直接結(jié)合硬件進(jìn)行調(diào)試， 其大致過(guò)程是：計(jì)算機(jī)軟 件把編譯好的程序通過(guò)串行口、并行口或者 USB 口傳輸?shù)接布娐钒逯?，這樣就可以 按事先編好的程序逐個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)試。 由于 內(nèi)容比較多，故采用分程序模塊調(diào)試 ，即漢字顯示效果程序模塊、溫度程序模塊、時(shí)鐘程序模塊、紅外遙控程序模塊。 其主 程序流程圖如圖 31 所示： 圖 31 主程序流程圖 分程序模塊調(diào)試的優(yōu)點(diǎn)是：?jiǎn)蝹€(gè)程序模塊易于編寫，調(diào)試和修改；便于分工，可由多個(gè)程序員編寫、調(diào)試，有利于加快工作速度；程序易讀性好；程序的修改可局部化進(jìn)行；頻繁使用的功能可以編制成模塊存在庫(kù)里供多個(gè)任務(wù)使用。 模塊化程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是模塊的劃 分。劃分模塊是一個(gè)自頂向下的程序設(shè)計(jì)過(guò)程。主模塊是一個(gè)總控模塊，劃分模塊的第一步是確定需要幾個(gè)主要子模塊，主要子模塊通常包括完成輸入任務(wù)，完成輸出任務(wù)和進(jìn)行計(jì)算處理任務(wù)等一些子模塊。 模塊說(shuō)明中應(yīng)包含對(duì)模塊功能，所用基本算法，模塊的 入口 參數(shù)和出口參數(shù)，以及它們的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和調(diào)用情況等，還應(yīng)該說(shuō)明程序中哪些數(shù)據(jù)應(yīng)該放在公共數(shù)據(jù)區(qū)可以由所有模塊訪問(wèn)，哪些數(shù)據(jù)則應(yīng)該在有直接從屬關(guān)系的模塊間傳送等。一般來(lái)說(shuō)，有了層次圖和各個(gè)模塊的模塊說(shuō)明后，劃分模塊的工作就完成了。 劃分模塊必須根據(jù)任務(wù)確定，模塊的劃分具有相當(dāng)?shù)撵`活 性，但也并不是說(shuō)靈活得可以任意劃分。劃分時(shí)應(yīng)有一些指導(dǎo)原則，這些原則大概可歸納為以下幾個(gè)方面： （ 1） 每個(gè)模塊應(yīng)該具有獨(dú)立的功能，能產(chǎn)生一種明確的結(jié)果，這就是功能的高內(nèi)聚。 桂林電子 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 第 19 頁(yè) 共 36 頁(yè) （ 2） 模塊之間控制耦合應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，模塊之間的數(shù)據(jù)耦合應(yīng)最小，這就是模塊間的低耦合。 所謂控制耦合是指模塊進(jìn)入和退出的條件和進(jìn)入、退出的方式；而數(shù)據(jù)耦合則是指模塊間的信息通信，信息量的多少和信息通信的方式。 （ 3） 模塊的長(zhǎng)度適中，模塊語(yǔ)句的長(zhǎng)度常采用 20～ 100 的范圍較適合，因?yàn)槟K太長(zhǎng)，對(duì)于理解和調(diào)試會(huì)發(fā)生困難，失去模塊化的優(yōu)越性；若是 太短，則為模塊所做的連接，通信等工作開(kāi)銷太大，又很不值得。 字模提取軟件 在設(shè)計(jì)中， 需要 用到 PCtoLCD20xx 字模提取軟件 ， 其界面如圖 32 所示： 圖 32 PCtoLCD20xx 完美版界面 本次 設(shè)計(jì)取模 方 式是 陰碼、逆向、行列式 。 該 軟件有幾種輸出格式如 十 進(jìn)制、十六進(jìn)制 和 C 語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言格式。 有了該軟件，確定一個(gè)字的字模代碼 就變得很簡(jiǎn)單了。該軟件有兩種工作模式：字符模式和圖形模式；默認(rèn)的工作模式是 字符 模式。 用戶也可以自己設(shè)置文字的高度和寬度 。 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)軟件 本系統(tǒng)編程與調(diào)試采用 Keil μVision3， Keil 是 美國(guó) Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。 Keil提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（ uVision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行 Keil 軟件需要 WIN20xx、 WINXP、 WIN7 等 桂林電子 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 第 20 頁(yè) 共 36 頁(yè) 操作系統(tǒng)。 Keil 軟件提供豐富的 庫(kù)函數(shù) 和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下 編譯 后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到 Keil軟件 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。 漢字顯示效果 編程 與調(diào)試 要實(shí)現(xiàn)漢字的移動(dòng)，就要先弄清其顯示的原理， LED 顯示屏的基本工作原理是動(dòng)態(tài)掃描。動(dòng)態(tài)掃描又分為行掃描和列掃描兩種方式，常用的方式是行掃描。行掃描方式又分為 8 行掃描和 16 行掃描兩種 ，本設(shè)計(jì)采用 16 行掃描 。 動(dòng)態(tài)掃描顯示原理 利用人眼的視覺(jué)特性 ，即當(dāng)一個(gè)光源反復(fù)通斷， 在掃描頻率較低時(shí)， 人眼可以感覺(jué)到 LED 亮度的變化而出現(xiàn)閃爍；當(dāng) 掃描頻率較高時(shí)， 人眼的視覺(jué)感覺(jué)不到 LED 亮暗的變化，從而感覺(jué)不到閃爍。 所以，只有當(dāng) 掃描頻率達(dá)到一定的界限時(shí)就不會(huì)引起閃爍感覺(jué)，通常稱這個(gè)頻率為臨界閃爍頻率。 在行掃描 驅(qū)動(dòng)的 工作方式下，每一片 LED 點(diǎn)陣片都有一組 列數(shù)據(jù)傳輸 電路，列 傳輸 電路中一定有一片鎖存器或移位寄存器，用來(lái)鎖存待顯示內(nèi)容的字模數(shù)據(jù)。在行掃描驅(qū)動(dòng)的 工作方式下，同一排 LED 點(diǎn)陣片的同名行控制引腳是并接在一條線上的，最后連接在一個(gè)行驅(qū)動(dòng)電路上；行驅(qū)動(dòng)電路中也一定有一片鎖存器，用來(lái)鎖存行掃描信號(hào)。LED 顯示屏的列驅(qū)動(dòng)電路和 行驅(qū)動(dòng)電路一般都采用單片機(jī)進(jìn)行控制，常用的單片機(jī)是MCS51 系列 ， 考慮到顯示屏的閃爍問(wèn)題， 本設(shè)計(jì)采用 STC12C5A60S2 系列高速單片機(jī) 。LED 顯示屏顯示的內(nèi)容一般按字模的形式存放在單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，字模是 8 位二進(jìn)制數(shù)。 單片機(jī)對(duì) LED 顯示屏的控制過(guò)程是先讀后寫。按 LED 點(diǎn)陣片在屏幕上的排列順序，單片機(jī)先對(duì)第 1 排的第 1 片 LED 點(diǎn)陣片的列驅(qū)動(dòng)鎖存器，寫入從 單片機(jī) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀得的字模數(shù)據(jù)，接著對(duì)第 2 片、第 3 片 ， 直到這一排的最后一片都寫完字模數(shù)據(jù)后，單片機(jī)再對(duì)這一排的行驅(qū)動(dòng)鎖存器寫行掃描信號(hào)，于是第 1 排第 1 行與字模數(shù)據(jù)相關(guān)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮。接著第 2 排第 1 行、第 3 排第 1 行 ， 直到最后一排第 1 行的點(diǎn)亮。這樣就算完成了單片機(jī)對(duì) LED 顯示屏的行掃描控制。 本設(shè)計(jì)的 16x64 點(diǎn)陣顯示屏 中 ， 一個(gè)字 最小 分辨率為 16x16， 一個(gè)字為 32 個(gè)字節(jié) 。 下面分別解析各種顯示效果的原理 ： 文字左移： 其移動(dòng)原理是 將 顯示在第一列的數(shù)據(jù)就丟棄了，把第二列的數(shù)據(jù)送到第一列上顯示，依次移動(dòng)顯示一屏，顯示一段時(shí)間再進(jìn)行一次移動(dòng)， 這樣 人們看起來(lái) 就呈現(xiàn)出 移動(dòng)的 效果 了 ； 文字 右移：和左移的原理一樣，只是將最右邊的第一列數(shù)據(jù)丟棄掉，將右邊第二列數(shù)據(jù)送到第一列上顯示 ； 文字上移： 所謂上移就是 將文字 向上移動(dòng)顯示，其基本原理是 將第一行的數(shù)據(jù)丟棄掉，第二行的數(shù)據(jù) 送到第一行顯示；同理，下移的基本原理也是一樣； 上 疊加顯示： 桂林電子 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 第 21 頁(yè) 共 36 頁(yè) 即第一行顯示完后繼續(xù)保留顯示，接著顯示第二行，待顯示完第 16 行后，就可以顯