【正文】 ....................................................... 37 5 VB（上位機(jī)） .............................................................................................................. 39 VB 軟件簡(jiǎn)介 ....................................................................................................... 39 人機(jī)界面設(shè)計(jì) ..................................................................................................... 39 發(fā)送界面調(diào)試 ..................................................................................................... 41 6 結(jié)論 .............................................................................................................................. 42 謝辭 .................................................................................................................................. 43 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................... 44 附錄 .................................................................................................................................. 45 附錄 1 原理圖 .......................................................................................................... 45 附錄 2 下位機(jī)程序 .................................................................................................. 47 附錄 3 上位機(jī)程序 .................................................................................................. 55 外文資料 .......................................................................................................................... 60 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 1 1 引言 課題背景 LED 漢字點(diǎn)陣顯示屏作為一種信息傳遞方式，主要應(yīng)用在需要顯示內(nèi)容較少的公共場(chǎng)所，基于單片機(jī)的 LED 漢字點(diǎn)陣顯示成本低，效果好， 可以 滿足大部分用戶需求，因此被廣泛應(yīng)用。近年來(lái) LED 漢字點(diǎn)陣顯示屏在銀 行、郵電、稅務(wù)、機(jī)場(chǎng)、車站、證券市場(chǎng)及醫(yī)院、海關(guān)、體育場(chǎng)所等需要進(jìn)行公告、宣傳的場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。 系統(tǒng)功能概述 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的是顯示漢字信息，用 16 塊 8 8 的點(diǎn)陣屏組成 16 64 的四字點(diǎn)陣顯示屏，通過(guò) STC89C52 單片機(jī)軟件掃描來(lái)控制需要點(diǎn)亮的點(diǎn)陣，從而顯示相應(yīng)的漢字。 總體設(shè)計(jì)框架 本系統(tǒng)需要 6 大部分來(lái)實(shí)現(xiàn)： 上位機(jī) (PC)、串行通信接收器、單片機(jī)、外擴(kuò)存儲(chǔ)器、 LED 顯示屏行列驅(qū)動(dòng)電路和 LED 點(diǎn)陣顯示屏。 圖 11 漢字點(diǎn)陣顯示屏系統(tǒng)方案 上位機(jī)（ PC） 串行通信接收器 外擴(kuò)存儲(chǔ)器 單片機(jī) LED 點(diǎn)陣顯示屏 LED 顯示屏行列驅(qū)動(dòng)電路 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 2 上位機(jī) (PC) 上位機(jī)部分用 VB 軟件編寫，用于實(shí)現(xiàn)上位機(jī)向下位機(jī)數(shù)據(jù)傳輸，主要包括漢字顯示輸入窗口、字模代碼生成顯示窗口、字模生成按鍵、發(fā)送按鍵等。 圖 12 上位機(jī)發(fā)送界面 串行通信接收器 串行通信接收器部分主要由 MAX232 芯片及外圍電路組成，用于程序的下載及數(shù)據(jù)的傳輸。 圖 13 控制部分電路 串行通信接收器 單片機(jī) 外擴(kuò)存儲(chǔ)器 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 3 單片機(jī) 單片機(jī)部分是整個(gè)系統(tǒng)的核心，即主控部分，控制單片機(jī)的所有外圍電路，協(xié)調(diào)外圍電路部分的工作，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)期的效果。 外擴(kuò)存儲(chǔ)器 外擴(kuò)存儲(chǔ)器部分存儲(chǔ)上位機(jī) (PC)傳到下位機(jī)（單片機(jī)）的數(shù)據(jù)，并且在顯示點(diǎn)陣漢字時(shí)，將數(shù)據(jù)發(fā)送到 LED 點(diǎn)陣顯示屏驅(qū)動(dòng)電路。如圖 13 的標(biāo)注。如圖 14 的標(biāo)注 所示 。每塊有 18 個(gè)引腳， 8 行 8 列和 2 個(gè)固定腳。 行驅(qū)動(dòng) 列驅(qū)動(dòng) LED 點(diǎn)陣顯示屏 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 4 2 Proteus 模擬仿真 Proteus 介紹 單片機(jī)是現(xiàn)代電子技術(shù)的新興領(lǐng)域，它的出現(xiàn)極大地推動(dòng)了電子工業(yè)的發(fā)展，已成為電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最為普遍的應(yīng)用手段 。虛擬仿真就是近年來(lái)興起的一種新型應(yīng)用技術(shù)，采用虛擬仿真技術(shù)，在原理圖設(shè)計(jì)階段就可以對(duì)單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)估，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)電路是否達(dá)到所要求的技術(shù)指標(biāo)，還可以通過(guò)改變?cè)骷?shù)使整個(gè)電路性能達(dá)到最優(yōu)化。 英國(guó) Labcenter 公司推出的 Proteus 軟件是一款極好的單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)，它以其特有的虛擬仿真技術(shù)很好地解決了單片機(jī)及其外圍電路的設(shè)計(jì)和協(xié)同仿真問(wèn)題， 可以在沒(méi)有單片機(jī)實(shí)際硬件的條件下，利用 PC 以虛擬仿真方式實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)的軟、硬件同步仿真調(diào)試，使單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單容易 。 Proteus 軟件已 有 20 多年的歷史，在國(guó)外應(yīng)用較為普遍，尤其在教育界的口碑極佳。在單片機(jī)教學(xué)中采用 Proteus 軟件，使單片機(jī)的學(xué)習(xí)過(guò)程變得直觀形象，可以直接在基于原理圖的虛擬模型上進(jìn)行編程，并實(shí)現(xiàn)源碼級(jí)的程序仿真調(diào)試，如有顯示及輸出，還能看到程序運(yùn)行后的輸出效果，配合各種虛擬儀表來(lái)展現(xiàn)整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程，很好地解決了長(zhǎng)期以來(lái)困擾單片機(jī)教學(xué)過(guò)程中軟件和硬件無(wú)法很好結(jié)合的難題。由于在 PC 上修改原理電路圖要比在實(shí)驗(yàn)箱上修改硬件電路容易得多，而且還可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用不同元器件，或者修改元器件參數(shù)以獲得不同輸出結(jié)果，在成功進(jìn)行虛擬仿真并獲得期望結(jié)果的條件下，再制作實(shí)際硬件進(jìn)行在線調(diào)試，可以獲得事半功倍的效果。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 5 Proteus 組合了高級(jí)原理布圖、 混合模式 SPICE 仿真 、 PCB 設(shè)計(jì)以及自動(dòng)布線來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 Proteus 產(chǎn)品系列也包含了我們革命性的 VSM 技術(shù) ， 用戶可以對(duì)基于微控制器的設(shè)計(jì)連同所有的周圍電子器件一起仿真。 其功能模塊： —個(gè)易用而又功能強(qiáng)大的 ISIS 原理布圖工具； PROSPICE 混合模型 SPICE 仿真； ARES PCB 設(shè)計(jì)。此外，還可以結(jié)合微控制器軟件使用動(dòng)態(tài)的鍵盤 、 開關(guān) 、 按鈕 、 LED， 甚至 LCD 顯示 CPU 模型 。 Keil u Vision3 介紹 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。運(yùn)行 Keil 軟件需要 WIN9 NT、 WIN20 WINXP 等操作系統(tǒng)。 1． 系統(tǒng)概述 Keil C51 軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows界面。在 開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。開發(fā)人員可用 IDE 本身或其它 編輯器 編輯 C 或匯編源文件。目標(biāo)文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 6 庫(kù)文件一起經(jīng) L51 連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件 (ABS)。 使用獨(dú)立的 Keil 仿真器時(shí)，注意事項(xiàng)： (1)仿真器標(biāo)配 的晶振 ，但用戶可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶振。 (3)仿真芯片的 31 腳 (/EA)已接至高電平，所以仿真時(shí)只能使用片內(nèi) ROM，不能使用片外 ROM；但仿真器外引插針中的 31 腳并不與仿真芯片的 31 腳相連，故該仿真器仍可插入到擴(kuò)展有外部 ROM（其 CPU 的 /EA 引腳接至低電平）的目標(biāo)系統(tǒng)中使用。打開 Keil和 Proteus項(xiàng)目， 點(diǎn)擊 Debug—start/stop debug session 就開始進(jìn)入聯(lián)調(diào)，點(diǎn)擊單步運(yùn)行，這時(shí)可以看到原本沒(méi)有動(dòng)過(guò)的 Protues 現(xiàn)在開始根據(jù)你運(yùn)行到的程序位置而顯示不同的現(xiàn)象，說(shuō)明聯(lián)調(diào)已經(jīng)成功了。 圖 21 電路仿真效果圖 硬件仿真電路 下位機(jī)漢字顯示的仿真 下位機(jī)的仿真電路，沒(méi)有涉及到上位機(jī)向下位機(jī)傳輸數(shù)據(jù)的部分，可以將字模信息直接放到程 序中，燒錄到單片機(jī)中。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 7 圖 22 部分硬件仿真圖 EEPROM 外擴(kuò)存儲(chǔ)器讀寫的仿真 上位機(jī)向模擬下位機(jī)傳送數(shù)據(jù)，并存入 24C32，然后通過(guò) P2 口連接的發(fā)光二極管顯示出這個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，圖 23 為電路效果圖，寫入一個(gè) 8 字節(jié)數(shù)據(jù)，然后將其讀出，由 P2 口輸出，八位二進(jìn)制數(shù)據(jù)為“ 01100110”。 圖 24 虛擬串口仿真軟件界面 圖 25 設(shè)備管理器串口顯示圖 Proteus 仿真軟件提供了一個(gè)數(shù)據(jù)接收的顯示儀器，通過(guò)它可以觀察到上位機(jī)下傳的數(shù)據(jù)信息。圖 26 是本部分的仿真電路圖。而在仿真時(shí) TIP127的輸出端（集電極）顯示卻為灰色。因此初步判定 TIP127 的輸出不穩(wěn)定，使電路處于暫停狀態(tài)，用 Proteus 中的仿真數(shù)字電壓表測(cè) 74LS138 譯碼器的輸出端電壓為 5V，電流不用測(cè)，便可推斷仿真電路中譯碼器的輸出電流可以驅(qū)動(dòng)足夠多的 LED 點(diǎn)陣屏，不用再次放大。 2．問(wèn)題： Proteus 中的默認(rèn)電源為 VCC=5V， GND=0，當(dāng)我們要使用其它電壓值時(shí)該如何設(shè)置？ 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 10 解決方法：點(diǎn)擊菜單欄的 Design 下拉菜單的 Configure Power Rails?選項(xiàng)，打開后如圖 27~29 所示。 圖 28 圖 29 3．問(wèn)題： Proteus 中電解電容正負(fù)極的判斷 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 11 解決方法：通用電解電容 (CAPELEC)的正負(fù)極，如圖 210 所示。 (1)把元件放到工作區(qū)中，右擊元件 ， 選擇 Depose。 圖 211 4．問(wèn)題：下載仿真時(shí)，文件夾內(nèi)會(huì)生成一個(gè) PWI 格式的文件，一旦有了這個(gè)文件，下次仿真時(shí)， Proteus 的仿真電路打不開，甚至在 仿真階段會(huì)出現(xiàn)軟件崩潰。 3 硬件部分 單片機(jī)簡(jiǎn)介 單片機(jī)誕生于 20 世紀(jì) 70 年代末，經(jīng)歷了 SCM、 MCU、 SoC 三大階段。自單片機(jī)誕生至今，已發(fā)展為上百種系列的近千個(gè)機(jī)種。 單片機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用 單片機(jī)是為了滿足工業(yè)控制的需要而誕生的，是自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心，因而主要應(yīng)用于工業(yè)控制、智能儀器儀表、家用電器中。 如果將 8 位單片機(jī)為起點(diǎn)，它的發(fā)展過(guò)程可分為以下幾個(gè)階段： 第一階段 (19761978)：?jiǎn)纹?機(jī)的 探索 階段。MCS – 48 的推出是在工控領(lǐng)域的 探索 ，參與這一 探索 的公司還有 Motorola 、 Zilog等，都取得了滿意的效果。 第二階段 (19781982)： 單片機(jī)的完善階段。它在以下幾個(gè)方面奠定了典型的通用總線型單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)。 MCS51 設(shè)置了經(jīng)典的 8 位單片機(jī)的總線結(jié)構(gòu)，包括 8 位畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 13 數(shù)據(jù)總線、 16 位地 址總線、控制總線及具有很多機(jī)通信功能的串行通信接口。 (3)體現(xiàn)工控特性的位地址空間及位操作方式。 第三階段 (19821990)： 8 位單片機(jī)的鞏固發(fā)展及 16 位單片機(jī)的推出階段，也是單片機(jī)向微控制器發(fā)展的階段。隨著 MCS – 51 系列的廣應(yīng)用，許多電氣廠商競(jìng) 相使用 80C51為內(nèi)核，將許多測(cè)控系統(tǒng)中使用的電路技術(shù)、接口技術(shù)、多通道 A/D 轉(zhuǎn)換部件、可靠性技術(shù)等應(yīng)用到單片機(jī)中，增強(qiáng)了外圍電路路功能，強(qiáng)化了智能控制的特征。 單片機(jī)的應(yīng)用 目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片