【導(dǎo)讀】點(diǎn)陣式漢字電子顯示屏的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)研究。所在專(zhuān)業(yè)電子信息工程。所在班級(jí)電子1092班。申請(qǐng)學(xué)位工學(xué)學(xué)士。指導(dǎo)教師王繼雞職稱(chēng)副教授。答辯時(shí)間2021年6月1日

　　

【正文】 （ 11） 64KB 外部程序存儲(chǔ)器地址空間。 （ 12）片內(nèi) 振蕩器及時(shí)鐘電路。 本設(shè)計(jì)采用的是 STC89C52芯片， STC89系列單片機(jī)是 MCS51系列單片機(jī)的派生產(chǎn)品，其相對(duì) C51 有一定的優(yōu)勢(shì)，做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng) 51 單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案；同時(shí)，它們?cè)谥噶钕到y(tǒng)、硬件結(jié)構(gòu)和片內(nèi)資源上與標(biāo)準(zhǔn) 8052單片機(jī)完全兼容， DIP40 封裝系列與 8051 為 pintopin 兼容。 STC89系列單片機(jī)高速 (最高時(shí)鐘頻率 90MHz)，低功 耗，在系統(tǒng) /在應(yīng)用可編程 (ISP， IAP),不占用戶資源。 STC89系列單片機(jī)另外增加了 768字節(jié)的片內(nèi)擴(kuò)展 RAM，以解決眾多技術(shù)人員在編程時(shí)的 RAM 資源嚴(yán)重缺乏的問(wèn)題。 STC89 系列單片機(jī) IAP 技術(shù)也相對(duì)比較高超，在應(yīng)用可編程領(lǐng)域發(fā)揮重大的作用； SC89 系列還在 8051 的基礎(chǔ)上增加了多個(gè)復(fù)位功能，比如上電復(fù)位，軟件復(fù)位以及欠壓檢測(cè)復(fù)位，這樣就更好的提高了單片機(jī)的抗干擾能力；所以基于這些優(yōu)勢(shì)，本設(shè)計(jì)選用 STC89C52 作為核心芯片，保證設(shè)計(jì)的順利完成。 STC89C52 引腳說(shuō)明如圖 42 所示 ： 咔嚓大學(xué) 2021 屆 本科生 畢業(yè)論文 21 圖 42 STC89C52 引腳說(shuō)明 Vcc：電源電壓。 GND：接地。 P0 口： P0口是一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路的雙向 I/O 口，也即低 8 位地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。 P1 口： P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯電平。 P2 口： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。 P3 口： P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P3 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電 流） 4 個(gè) TTL 邏輯電平。 RST: 復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)（ ALE）是訪問(wèn)外部程序內(nèi)存時(shí)，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。 /PSEN:外部程序內(nèi)存選通信號(hào)（ /PSEN）是外部程序內(nèi)存選通信號(hào)。 /EA/VPP:訪問(wèn)外部程序內(nèi)存控制信號(hào)。 XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。 咔嚓大學(xué) 2021 屆 本科生 畢業(yè)論文 22 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)主要從采用 P2 口的 四個(gè)接口驅(qū) 動(dòng)芯片 74HC154，通過(guò) P1 的 和 74HC595 提供時(shí)鐘信號(hào)，通過(guò)引腳 傳送字節(jié)到芯片 74HC595，同時(shí)再通過(guò)這 2 塊驅(qū)動(dòng)芯片傳輸?shù)近c(diǎn)陣顯示屏；由于單片機(jī) P0口沒(méi)有內(nèi)部上拉電阻，是開(kāi)漏的，不管它的驅(qū)動(dòng)能力多大，相當(dāng)于它是沒(méi)有電源的，需要外部的電路提供，絕大多數(shù)情況下在 P0口加上拉電阻，同時(shí)，本模塊還設(shè)置了晶振電路，按鍵復(fù)位電路，電源穩(wěn)壓模塊和通信串口模塊。 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖如圖 43 所示： 圖 43 STC89C52 核心芯片引腳設(shè)計(jì)圖 圖 44 晶振電 路圖 圖 45 按鍵復(fù)位電路 咔嚓大學(xué) 2021 屆 本科生 畢業(yè)論文 23 第五章 軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)分析 軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng) 設(shè)計(jì)的整體系統(tǒng)思路 本設(shè)計(jì)的總體系統(tǒng)思路如下的流程圖： 本設(shè)計(jì)的思路是通過(guò) 電腦上面的軟件修改顯示的數(shù)據(jù)，也就是先通過(guò)取模，然后把取得的數(shù)據(jù)字節(jié)儲(chǔ)存起來(lái)，通過(guò) Keil把取得的字模調(diào)進(jìn)去程序里，然后通過(guò) PL2303模塊，將修改的數(shù)據(jù)傳送到下位機(jī)，也就是單片機(jī)控制模塊，然后通過(guò)列驅(qū)動(dòng)模塊和行驅(qū)動(dòng) 模塊，將取得的數(shù)據(jù)，控制點(diǎn)陣的顯示，從而完成整個(gè)設(shè)計(jì)。 控制模塊的 設(shè)計(jì)的算法系統(tǒng) 程序的整體設(shè)計(jì)思維是如下流程圖： 延 時(shí) 程 序端 口 初 始化主 函 數(shù) 工作程 序 端 口定 義 其中，主函數(shù)工作模塊主要是 74HC595 芯片和 74HC154 芯片一起工作，本設(shè)計(jì)主要算法是根據(jù)取模軟件的縱向取模，然后根據(jù)所取的字模數(shù)據(jù)，根據(jù)硬件的電路從一個(gè)方向每次讀一列，直到將所有都讀完。而設(shè)計(jì)的重點(diǎn)的是讀取的是哪一列的點(diǎn)，所以就需要行驅(qū)動(dòng)來(lái)決定從哪一行開(kāi)始讀并且到哪一行結(jié)束。 具體的算法流程圖如下： 單 片 機(jī) 列驅(qū)動(dòng)器 LED 顯示點(diǎn)陣 電源 行驅(qū)動(dòng)器 軟 件 修 改 數(shù) 據(jù) 咔嚓大學(xué) 2021 屆 本科生 畢業(yè)論文 24 延 時(shí) 程 序單 片 機(jī) 向5 9 5 傳 送 一個(gè) 字 節(jié)鎖 存 器 移位 ， 數(shù) 據(jù)依 次 右 移依 次 選 擇顯 示 的 字j , j 1 9 , j + +刷 屏 次 數(shù)設(shè) 定 k ,通 過(guò) 行 選擇 i 來(lái) 依 次顯 示 點(diǎn) 陣的 列 74HC595 芯片工作原理是當(dāng)有時(shí)鐘脈沖時(shí)，數(shù)據(jù)串行端輸入數(shù)據(jù)，通過(guò)移位寄存器，將數(shù)據(jù)送入到 74HC595，然后當(dāng) 8 位讀滿時(shí)，將數(shù)據(jù)鎖存在寄存器內(nèi)；本設(shè)計(jì)主要采用芯片不斷讀取數(shù)據(jù)這一執(zhí)行功能，通過(guò)移位寄存器，依次右移，將要顯示的數(shù)據(jù)依次輸送到LED 點(diǎn)陣上，同時(shí)，行驅(qū)動(dòng)芯片決定要顯示的是哪一行，依次掃描得到顯示的內(nèi)容；注意要設(shè)定刷屏次數(shù)，這樣就可以穩(wěn)定的見(jiàn)到顯示的內(nèi)容，切記刷屏的次數(shù)不能太多，太多的話會(huì)導(dǎo)致更不穩(wěn)定；通過(guò)讀取給定數(shù)組的數(shù)據(jù)，當(dāng) 1 個(gè)漢字顯示完時(shí)自動(dòng) 讀取數(shù)組的第二個(gè)漢字，依次到 19 個(gè)讀完時(shí)，自動(dòng)跳出，重新讀取數(shù)組第一個(gè)漢字，從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)顯示。 設(shè)計(jì)所需相關(guān)軟件分析 （ 1） Keil C51 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 WIN9 NT、 WIN202 WINXP 等操作系統(tǒng)。如果你使用 C 語(yǔ)言編程，那么 Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用 C 語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。 （ 2） Proteus軟件是英國(guó) Labcenter electronics 公司出版的 EDA工具軟件， 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)，其處理器模型支持 805HC1 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等， 2021 年又增加了 Cortex和 DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持 IAR、Keil和 MPLAB 等多種編譯器。 （ 3） Altium Designer ，它是一款功能強(qiáng)大的電子設(shè)計(jì)軟件， 他的前身就是我們熟悉的咔嚓大學(xué) 2021 屆 本科生 畢業(yè)論文 25 protel ， Altium 公司作為 EDA領(lǐng)域里的一個(gè)領(lǐng)先公司，在原來(lái) Protel 99SE的基礎(chǔ)上，應(yīng)用最先進(jìn)的軟件設(shè) 計(jì)方法，率先推出了一款基于 Windows2021和 Windows XP操作系統(tǒng)的 EDA設(shè)計(jì)軟件 Protel DXP。 Protel DXP 在前版本的基礎(chǔ)上增加了許多新的功能。新的可定制設(shè)計(jì)環(huán)境功能包括雙顯示器支持，可固定、浮動(dòng)以及彈出面板，強(qiáng)大的過(guò)濾和對(duì)象定位功能及增強(qiáng)的用戶界面等。 Protel DXP 是第一個(gè)將所有設(shè)計(jì)工具集于一身的板級(jí)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，電子設(shè)計(jì)者從最初的項(xiàng)目模塊規(guī)劃到最終形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)都可以按照自己的設(shè)計(jì)方式實(shí)現(xiàn)。 Protel DXP運(yùn)行在優(yōu)化的設(shè)計(jì)瀏覽器平臺(tái)上，并且具備當(dāng)今所有先進(jìn)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，能夠 處理各種復(fù)雜的PCB 設(shè)計(jì)過(guò)程。通過(guò)設(shè)計(jì)輸入仿真、 PCB 繪制編輯、拓?fù)渥詣?dòng)布線、信號(hào)完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等技術(shù)融合， Protel DXP 提供了全面的設(shè)計(jì)解決方案。 軟件字模提取 本設(shè)計(jì)采用的是 16l6 點(diǎn)陣 ， 漢字每行 16 個(gè)點(diǎn) ， 存為 2 字節(jié) ， 一共存儲(chǔ) 16行 ， 每個(gè)漢字共存儲(chǔ) 32 字節(jié) ， 本設(shè)計(jì)中主要采取列取模，也就是所說(shuō)的縱向取模，軟件如 圖 51 所示： 圖 51 字模提取軟件工作界面 這個(gè)取模軟件操作簡(jiǎn)單，而且包含的內(nèi)容較多，其中有基本操作、取模方式、修改 、 圖像、模擬動(dòng)畫(huà)、參數(shù)設(shè)置以及推出程序項(xiàng)， 這個(gè)軟件 還有個(gè)優(yōu)點(diǎn)，那就是取模的數(shù)據(jù)會(huì)保存在指定的文件，取模方式還可以有橫向取模和縱向取模選擇，對(duì)于一些功能相對(duì)比較齊全的LED 顯示屏還可以修改動(dòng)畫(huà)，圖形以及模擬。 咔嚓大學(xué) 2021 屆 本科生 畢業(yè)論文 26 通信串行口技術(shù) PL2303 芯片簡(jiǎn)介 PL2303 是 Prolific 公司生產(chǎn)的一種高度集成的 RS232USB 接口轉(zhuǎn)換器，可提供一個(gè)RS232 全雙工異步串行通信裝置與 USB 功能接口便利聯(lián)接的解決方案。該器件內(nèi)置 USB功能控制器、 USB 收發(fā)器、振蕩器和帶有全部調(diào)制解調(diào)器控制信號(hào)的 UART，只需外接幾只電容就可實(shí)現(xiàn) USB 信號(hào)與 RS232 信號(hào)的轉(zhuǎn)換，能夠方便嵌入到各種設(shè)備。 PL2303 的高兼容驅(qū)動(dòng)可在大多操作系統(tǒng)上模擬成傳統(tǒng) COM 端口 ， 并允許基于 COM端口應(yīng)用可方便地轉(zhuǎn)換成 USB 接口應(yīng)用，通訊波特率高達(dá) 6Mb/s。在工作模式和休眠模式時(shí)都具有功耗低，是嵌入式系統(tǒng)手持設(shè)備的理想選擇。該器件具有以下特征：完全兼容 ；可調(diào)節(jié)的 3～ 5V輸出電壓，滿足 3V、 5V不同應(yīng)用需求；支持完整的 RS232 接口，可編程設(shè)置的波特率： 75b/s～ 6 Mb/s，并為外部串行接口提供電源； 512字節(jié)可調(diào)的雙向數(shù)據(jù)緩存；支持默認(rèn)的 ROM 和外部 EEPROM 存儲(chǔ)設(shè)備配置信息 ， 具有 I2C 總線接口 ， 支持持從外部MODEM 信號(hào)遠(yuǎn)程喚醒；支持 Windows98， Windows2021， WindowsXP 等操作系統(tǒng)； 28 引腳的 SOIC 封裝。 PL2303 模塊設(shè)計(jì) 目前筆記本電腦因?yàn)榭臻g的限制和其他方面考慮的原因都沒(méi)有串口，甚至一些臺(tái)式電腦也取消了串口配置，這讓我們迫切需要串口的客戶非?？鄲?。 USB轉(zhuǎn)串口模塊全稱(chēng)為 USB to Serial port Module，它可以將 USB接口虛擬成一個(gè)串口，解決客戶無(wú)串口的苦惱?，F(xiàn)在市面上的 USB 轉(zhuǎn) 串品的設(shè)備可謂是琳瑯滿目，質(zhì)量也是參差不齊。造成這種現(xiàn)象的根本原因就在于控制芯片的不同?，F(xiàn)在 USB 轉(zhuǎn)串口橋接芯片有很多，比如 CP210 FT23 PL2303等等。但并非每一種芯片都可以用作 ISP下載。經(jīng)過(guò)測(cè)試 CP2102是不能下載的，而 FT232 可以下載，但其價(jià)格實(shí)在不菲。最為適中的就是臺(tái)灣生產(chǎn)的 PL2303，可以穩(wěn)定下載，并可以支持多種操作系統(tǒng)。 PL2303HX 采用 28 腳貼片 SOIC 封裝，工作頻率為 12MHZ，符合 USB 通信協(xié)議，可以直接將 USB 信號(hào)轉(zhuǎn)換成串口信號(hào)，波特率從 75～ 1228800，有 22種波特率可以選擇，并支持 16 共 5 種數(shù)據(jù)比特位，是一款相當(dāng)不錯(cuò)的 USB 轉(zhuǎn)串口芯片。 模塊圖如圖 52 所示： 圖 52 PL2303 模塊 咔嚓大學(xué) 2021 屆 本科生 畢業(yè)論文 27 用這個(gè)模塊之后，也不再需要借用開(kāi)發(fā)板來(lái)燒寫(xiě)程序，這對(duì)沒(méi)有開(kāi)發(fā)板的同學(xué)提供了很大的方便；同時(shí)，燒寫(xiě)時(shí)也不再需要 RS232電平轉(zhuǎn)換電路，還有模塊輸出的 5V電壓也不用接到 STC單片機(jī)系統(tǒng)的，但是有一個(gè)問(wèn)題是在燒寫(xiě)時(shí)，如果不成功請(qǐng)檢查 RXD、 TXD串口通訊線是否交叉出現(xiàn)錯(cuò)誤了，如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)了，換回來(lái)就行。模塊原理圖和實(shí)物圖如 圖 5圖 54 所示： 圖 53 PL2303 模塊原理圖 圖 54 PL2303 實(shí)物圖 穩(wěn)壓電路模塊 本設(shè)計(jì)的硬件供電方式主要還是通過(guò)外接電源來(lái)供電，而采用的外界電源是 9V，所以需要一個(gè)穩(wěn)壓模塊來(lái)將電壓值保持在 5V；而 78L05 是一種固定電壓 (5V)三端集成穩(wěn)壓器，它提供二個(gè)數(shù)量級(jí)的有效的產(chǎn)品改善阻抗，低靜態(tài)電流。這些特性使穩(wěn)壓器可以給提供一個(gè)很好的解決問(wèn)題的方案。其電路原理圖如圖 55 所示 ： 咔嚓大學(xué) 2021 屆 本科生 畢業(yè)論文 28 圖 55 78L05 穩(wěn)壓模塊原