【正文】 總之，畢業(yè)設(shè)計(jì)完成了，但又面臨著工作。如何在保證質(zhì)量和完成同等功能的情況下，把產(chǎn)品的成本降到最低。比如 PCB 的工藝設(shè)計(jì)，是課堂上接觸不到的，但通過 老師和同學(xué)的講解 初步掌握了一些技術(shù)要領(lǐng)。知識(shí)固 然得到了鞏固和提高，但我相信在實(shí)踐中的切身體會(huì)將會(huì)使我在以后的工作和學(xué)習(xí)中終身受用。本設(shè)計(jì)充分利用了單片機(jī)的片上資源，節(jié)約成本的同時(shí)使外圍電路簡(jiǎn)潔美觀，故障率降低。 測(cè)試結(jié)果：如表 示。 測(cè)試儀器：秒表，肉眼 測(cè)試結(jié)果：如表 示。行掃描速率除以行數(shù) 16 即為幀率，單位為幀 /秒。 8． 1． 3 顯示內(nèi)容 （ 1）將單片機(jī)的 連接 LED 點(diǎn)陣 data 引腳； 連接 clock； 連接 so； 連接 AB； 連接 gate；電源線接通； （ 2）根據(jù)需要按電路板上的按鈕， MOD 鍵調(diào)節(jié)顯示模式； 8． 2 測(cè)試結(jié)果 8． 2． 1 軟件測(cè)試 軟件測(cè)試條件： Windows XP Pro 操作系統(tǒng)、 Intel PentiumIII 處理器、 256MB內(nèi)存。安裝的位置應(yīng)避免強(qiáng)烈的震動(dòng)，安裝過程中避免 LED 顯示屏的彎曲或撞擊。 圖 PCB 單 層布線預(yù)覽 在圖 中，紅色為頂層（ Top Layer）布線，藍(lán)色為底層（ Bottom Layer）布線，灰色為物理層（ Multi Layer）布線，黃色和綠色為 絲印層。具體的生產(chǎn)工藝要求需與 PCB 生產(chǎn)廠家咨詢獲知。 5. 3 布線工藝與準(zhǔn)則 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。 Protel 99SE 的功能十分強(qiáng)大，在電子電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域占有極其重要的地位。 Protel 是目前國(guó)內(nèi)最流行的通用 EDA 軟件，它是將電路原理圖設(shè)計(jì)、 PCB板圖設(shè)計(jì)、電路仿真和 PLD 設(shè)計(jì)等多個(gè)實(shí)用工具軟件組合后構(gòu)成的 EDA 工作平臺(tái)，是第一個(gè)將 EDA 軟 件設(shè)計(jì)成基于 Windows 的普及型產(chǎn)品。四個(gè) 輕觸開關(guān)的功能分別是進(jìn)行模式的選擇、 SET 模式選擇和調(diào)節(jié)作用。 4． 5 對(duì)于系統(tǒng)電源及通信電纜的選擇 4． 5． 1 對(duì)于 LED 顯示屏的電源要求 本系統(tǒng)沒有設(shè)置獨(dú)立的 5V穩(wěn)壓器件，因此要求外部能對(duì)其提供相對(duì)穩(wěn)定的電壓。它符合所有的 RS232C 技術(shù)規(guī)范，只要單一 +5V電源供電；片載電荷泵，具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生 +10V 和 10V電壓 V+、 V ；低功耗，典型供電電流 5mA；內(nèi)部集成 2 個(gè) RS232C 驅(qū)動(dòng)器，內(nèi)部集成 2 個(gè) RS232C 接收器。實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的方法可以使用分立元件，也可以使用專用 RS232C 電平轉(zhuǎn)換芯片。在不使用調(diào)制解調(diào)器（ MODEM）時(shí)， RS232C 能夠可靠進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲笸ㄐ啪嚯x為 15 米。本設(shè)計(jì)采用RS232C 串行通信方式。具體的讀寫時(shí)序參考圖 5， 但是請(qǐng)注意，無論是哪種同步通訊類型的串行接口，都是對(duì)時(shí)鐘信號(hào)敏感的，而且一般數(shù)據(jù)寫入有效是在上升沿，讀出有效是在下降沿（ DS1302 正是如此的，但是在芯片手冊(cè)里沒有明確說明），如果不是特別確定，則把程序設(shè)計(jì)成這樣：平時(shí) SCLK 保持低電平，在時(shí)鐘變動(dòng)前設(shè)置數(shù)據(jù)， 在時(shí)鐘變動(dòng)后讀取數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)操作總是在 SCLK 保持為低電平的時(shí)候，相鄰的操作之間間隔有一個(gè)上升沿和一個(gè)下降沿。 我們現(xiàn)在已經(jīng)知道了控制寄存器和 RAM 的邏輯地址，接著就需要知道如何通過外部接口來訪問這些資源。發(fā)送結(jié)束中斷標(biāo)志 。用于 CPU與各種外圍器件進(jìn)行全雙工、同步串行通訊。串行外圍設(shè)備接口 SPI（ Serial Peripheral Interface）總線技術(shù)是 Motorola 公司推出的一種同步串行接口。 4． 3． 2 DS1302 的工作原理 DS1302 工作時(shí)為了對(duì)任何數(shù)據(jù)傳送 進(jìn)行初始化，需要將復(fù)位腳（ RST）置為高電平且將 8 位地址和命令信息裝入移位寄存器。當(dāng) Vcc2Vcc1+，由 Vcc2 向 DS1302供電，當(dāng) Vcc2 Vcc1 時(shí)，由 Vcc1 向 DS1302 供電。采用雙電源供電（主電源和備用電源 ），可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。旁路電容采用 瓷片 電容，其優(yōu)點(diǎn) 體積小，耐壓高，價(jià)格低，頻率高（有一種是高頻電容） 。 4． 2． 3 單片機(jī)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 根據(jù)本條屏的實(shí)際運(yùn)用要求，參考 STC 單片機(jī)官方數(shù)據(jù)手冊(cè)上的應(yīng)用指南，設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)電 路如圖 所示。 ●內(nèi)部看門狗，使條屏可以工作在惡虐的電磁環(huán)境下。 STC 單片機(jī)完全兼容傳統(tǒng) 51 內(nèi)核，因此使用的編譯器和指令代碼都和傳統(tǒng) 51 單片機(jī)相同。因此三管并聯(lián)無須增加射極均流電阻。本設(shè)計(jì)最終采用三只 C8550D 小功率 PNP管并聯(lián)成一只 PNP中功率管使用。本設(shè)計(jì)中，每只 LED 工作電流取 15mA。 4． 1． 4 行驅(qū)動(dòng)電路元件參數(shù)計(jì)算 假設(shè)條屏使用在極端情況下，每一行的所有 LED 全部點(diǎn)亮。共射電路的基極驅(qū)動(dòng)是用低電平，這就不會(huì)造成上述共集電路的浪涌電流影響。這樣的話，在開機(jī)上電復(fù)位的瞬間，在所有的行線上都會(huì)獲得電壓。因此本設(shè)計(jì)的行驅(qū)動(dòng)電路采用三極管擴(kuò)流方式，如圖 。消除自激，減小對(duì)外雜散電磁輻射，提高 EMI 電磁兼容性。這種電壓波動(dòng)有高頻成分，也有低頻成分。這樣就可以容納較大的傳輸線對(duì)地電容，使本設(shè)計(jì)的抗干擾能力增強(qiáng)。由于 74HC595 的輸入輸出電平兼容 LSTTL,NMOS,CMOS 電平，且具有較強(qiáng)的輸出負(fù)載能力，而 被廣泛地運(yùn)用于 MCU（微控制器）、 MPU（微處理器）的 I/O 口擴(kuò)展。 本設(shè)計(jì)顯示單元以及行列驅(qū)動(dòng)電路如圖 圖 1616LED 點(diǎn)陣 顯示單元以及行列驅(qū)動(dòng)電路 4． 1． 1 LED 點(diǎn)陣模塊的選擇 本設(shè)計(jì)采用 8 個(gè) 88 點(diǎn)陣的 LED 模塊拼接成一個(gè) 1632 的單色模塊使用。 } // c。 tmp2[i]=1。 } lhj[ia]=1。j++){ //一行 32 個(gè)點(diǎn)四字節(jié)，有三字節(jié)在顯示緩沖中移動(dòng) lhj[ia]=1。 //做為點(diǎn)陣數(shù)組的元素 for(i=0。i++){ tmp2[i]=lp[i*2+tmp]。i++) tmp2[1]=0。 idata unsigned char tmp2[16]。 三個(gè)任務(wù)彼此獨(dú)立，又相互聯(lián)系。當(dāng)調(diào)用字符更新任務(wù)時(shí)，程序從 ROM存儲(chǔ)區(qū) 指定位置讀取相鄰兩字節(jié)的漢字?jǐn)?shù)據(jù)。對(duì)顯示字符的移動(dòng)，實(shí)質(zhì)上是對(duì)顯示緩沖區(qū) disbuf()內(nèi)數(shù)據(jù)的移動(dòng)。 遵循結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)思路。 PC 機(jī)（上位機(jī)）的 RS232C 電平經(jīng)過轉(zhuǎn)換后，通過 UART 接口與 MCU進(jìn)行通信。 中央微處理器 SCT89C52 負(fù)責(zé)與所有外圍設(shè)備的協(xié)調(diào)通信，以及各種算法的處理。 3． 6 總體電路結(jié)構(gòu)及工作原理 3． 6． 1 硬件電路框圖 通過前面對(duì)各種方案的比較與分析，初步構(gòu)建硬件系統(tǒng)框圖如圖 圖 LED 顯示屏硬件框圖 在圖 中， LED 點(diǎn)陣 為顯示單元。 3． 5 關(guān)于顯示內(nèi)容的更新 目前常用的下載方式有串口下載、 USB 下載、無線下 載等。因此選擇高速 8 位單片機(jī)作為控制器，常見的高速 8 位單片機(jī)有 AVR 系列單片機(jī) ，C8051F 系列單片機(jī)， STC89C52 系列單片機(jī)。每個(gè)顯示單元的 PCB 都是完全一樣的，便于量產(chǎn)。 3. 3 關(guān)于可擴(kuò)展性 除了基本要求外，本設(shè)計(jì)還要實(shí)現(xiàn)顯示單元數(shù)目的隨意擴(kuò)展。 3. 2 滾屏的實(shí)現(xiàn) 字符的位置在屏幕上實(shí)現(xiàn)移動(dòng)，即術(shù)語(yǔ) “滾屏 ”。 第 3 章 總體方案設(shè)計(jì)與分析 3． 1 顯示單元的考慮 顯示一個(gè)簡(jiǎn)體漢字，至少需要 1616 點(diǎn)陣來描述。因此其運(yùn)算能力非常強(qiáng)大，內(nèi)部資源也十分豐富，極大的簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)的難度，縮短了開發(fā)周期。因此被運(yùn)用于雙基色、三基色的顯示系統(tǒng)。 三．以 FPGA（復(fù)雜可編程邏輯門陣列）為控制器的 LED 顯示屏。 二．以 PIC 單片機(jī)為控制器的 LED 顯示屏。對(duì)顯示效果和移動(dòng)算法的處理也比較吃力，在實(shí)際顯示效果上有比較明顯的閃爍感。因此控制 器的種類也在不斷發(fā)展以適應(yīng)要求，從最初的 8051 單片機(jī)，到 PIC 單片機(jī)，又到 FPGA，直到現(xiàn)在的 ARM 處理器。并行傳輸需要的芯片較多，因此市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)用 FPGA,CPLD 等高密度可編程邏輯器件（ PLD）來取代傳統(tǒng)鎖存器 IC的方案。此種方式的優(yōu)點(diǎn)是傳輸速度 快，對(duì)微控制器（ MCU）的通信速度要求較低。 在實(shí)際運(yùn)用的時(shí)候，還要在每?jī)蓭g加上合適的延時(shí)，以使人眼能清晰的看見發(fā)光。如果用列線來做掃描線，則每列 LED 在每 96 次循環(huán)掃描中只可能亮一次，則其發(fā)光視覺平均亮度為直流亮度的 1/96。 LED 顯示屏上將呈現(xiàn)出一個(gè)完整的 “B”字符。在這個(gè)示例中， Y 叫行掃描線，行掃描線在每個(gè)時(shí)刻只有一根線為 “1”即有效行選通電平， X 叫列數(shù)據(jù)線，其內(nèi)容就是點(diǎn)陣化的字模數(shù)據(jù)的體現(xiàn)。比如， Y7 為 1， X0 為 0,則右下角的 LED 點(diǎn)亮。相鄰兩行線間絕緣。最典型的例子就是電影放映機(jī)。 2． 2 LED 動(dòng)態(tài)顯示原理 LED 點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)中各模塊的顯示方式： 有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)顯示兩種。單色點(diǎn)陣 只能顯示固定色彩如紅、綠、黃等單色，雙基色和三基色點(diǎn)陣顯示內(nèi)容的顏色由像素內(nèi)不同顏色發(fā)光二極管點(diǎn)亮組合方式?jīng)Q定，如紅綠都亮?xí)r可顯示黃色，如果按照脈沖方式控制二極管的點(diǎn)亮?xí)r間，則可實(shí)現(xiàn) 256 或更高級(jí)灰度顯示，即可實(shí)現(xiàn)真彩色顯示。 這種一體化封裝的點(diǎn)陣 LED 模塊， 具有高亮度、引腳少、視角大、壽命長(zhǎng)、耐濕、耐冷熱、耐腐蝕等特點(diǎn)。 按發(fā)光點(diǎn)直徑分類 室內(nèi)屏： Φ3mm、 、 Φ5mm 室外屏： Φ10mm、 Φ12mm、 Φ16mm、 Φ19mm、 Φ21mm、 Φ26mm 室外屏發(fā)光的基本單元為發(fā)光筒，發(fā)光筒的原理是將一組紅、綠、藍(lán)發(fā)光二極管封在一個(gè)塑料筒內(nèi)共同發(fā)光增強(qiáng)亮度。 按顯示器件分類 LED 數(shù)碼顯示屏：顯示器件為 7 段碼數(shù)碼管，適于制作時(shí)鐘屏、利率屏等，顯示數(shù)字的電子顯示屏。 LED 顯示屏的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高氣候耐受性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色化方向發(fā)展。 LED 顯示屏分為圖文顯示屏和條幅顯示屏，均由 LED 矩陣塊組成。利用不同的半導(dǎo)體材料可以制造不同色彩的 LED 像素點(diǎn)。利用 STC89C52 系列 單片機(jī)本身強(qiáng)大的功能和內(nèi)部 ROM，可以很方便的實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的 數(shù)據(jù)傳輸及存儲(chǔ)，并能 使 顯示內(nèi)容的多樣 化，另一方面點(diǎn)陣顯示屏廣泛的應(yīng)用于醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)、銀行等公共場(chǎng)所，所以本設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用性。 本 LED 顯示屏 能 夠 以動(dòng)態(tài)掃描的方式同時(shí)顯示六個(gè) 1616 點(diǎn)陣漢字，并能通過 串口下載更新 顯示內(nèi)容 ，通過控制單片機(jī)相應(yīng)按鈕控制點(diǎn)陣的顯示效果 等 。目前應(yīng)用最廣的是紅色、綠色、黃色。圖文顯示 屏可與計(jì)算機(jī)同步顯示漢字、英文文本和圖形；而條幅顯示屏則適用于小容量的字符信息顯示。 1． 2 LED 電子顯示屏的分類 按顏色分類 單基色顯示屏 ： 單一顏色 （紅色或綠色）。 LED 點(diǎn)陣圖文顯示屏：顯示器件是由許多均勻排列的發(fā)光二極管組成的點(diǎn)陣顯示模塊，適于播放文字、圖像信息。 1． 3 LED 顯示屏的應(yīng)用示例 見圖 左：圖文屏 右：條幅屏 圖 LED 電子顯示屏應(yīng)用示例 其中的 LED 點(diǎn)陣單色圖文動(dòng)態(tài)條幅屏（ 下文中簡(jiǎn)稱 條屏），因?yàn)槌杀镜土?、可靠性高、顯示效果優(yōu)良，所以成為點(diǎn)陣式 LED 漢字廣告屏中的主流產(chǎn)品。