【正文】 理，以及后期的調(diào)試過程。本論文就根據(jù)目前電子廣告牌的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了一款以STC89C52單片機為核心的無線電子廣告牌的系統(tǒng)設(shè)計。 編 號： 審定成績： 重慶郵電大學畢業(yè)設(shè)計（論文）設(shè)計（論文）題目： 基于單片機控制的無線電子廣告牌的設(shè)計學 院 名 稱 ：學 生 姓 名 ：專 業(yè) ：班 級 ：學 號 ：指 導(dǎo) 教 師 ：答辯組 負責人 ：填表時間： 年 月重慶郵電大學教務(wù)處制重慶郵電大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）摘 要LED電子廣告牌是一種面向公眾的信息顯示終端，有著非常廣泛的民用和商用價值，已經(jīng)被廣泛用于體育場、公交汽車、車站、高速公路、銀行、學校、商店等公共場所信息的發(fā)布和廣告宣傳。隨著電子產(chǎn)品快速的發(fā)展，單片機以其控制功能強、集成度高、低功耗、低電壓、可靠性強等特點，被廣泛運用和滲透到我們生活的各個領(lǐng)域。本次設(shè)計的電子廣告牌主要為以單片機為控制核心，以無線方式通過串口對數(shù)據(jù)進行發(fā)收，LED點陣屏為終端顯示器的無線電子廣告牌。目前市場上面已經(jīng)有了很多種類的電子廣告牌，各有各的優(yōu)缺點。打破了傳統(tǒng)的有線傳輸方式，大大的增加了電子廣告牌使用的便易程度，提高了產(chǎn)品的市場競爭能力。它具有發(fā)光效率高、使用壽命長、組態(tài)靈活、色彩豐富以及對室內(nèi)外環(huán)境適應(yīng)能力強等優(yōu)點。電子廣告牌是一種比較常見的信息顯示終端，具有非常廣泛的商用和民用價值。本文提出了通過UTC1212無線數(shù)傳模塊實現(xiàn)單片機與PC機通信的新方案，去掉了有線連接的制約條件。本次設(shè)計主要分為三個模塊：單片機控制模塊，輸出顯示模塊和無線模塊。無線模塊主要為UTC1212的發(fā)送機的調(diào)制和接收機的解調(diào)實現(xiàn)信息的無線傳輸。LED電子廣告牌作為一種新興的電子文字動態(tài)圖點陣顯示屏，是處于大眾之中可以連續(xù)自動發(fā)布廣告信息的媒體，是在消費最前沿的吸引著萬千眼球的廣告神器。第二節(jié) LED電子廣告牌的主要特點LED顯示屏具有耗電量少、壽命長、亮度高、工作性能穩(wěn)定等優(yōu)點。現(xiàn)在LED顯示屏的品種越來越多,從使用場所和亮度考慮可將LED屏分為室內(nèi)屏和室外屏。LED顯示器是單片機應(yīng)用產(chǎn)品中一種比較常用的物美價廉的輸出設(shè)備。簡易的LED電子廣告板設(shè)計主要是通過利用單片機控制系統(tǒng)來實現(xiàn)顯示漢字，漢字的左右動和上下移動的功能。從而使得LED顯示技術(shù)得到了快速發(fā)展，LED顯示屏幕可以用來顯示變化的文字、數(shù)字、圖像信息，不僅可以用于室內(nèi)環(huán)境，也可以用于室外環(huán)境，具有液晶顯示屏、電視墻、投影儀無法比擬的長處。普通的日光燈中通常含有大量的水銀蒸汽。LED燈不含水銀，而且不含鉛汞等物質(zhì)，對環(huán)境的污染小。、減少發(fā)熱。并且不會使文件、衣物等褪色現(xiàn)象。LED燈具工作時不會發(fā)出噪音，在使用精密儀器的場所視為上上之選。、不傷眼睛。LED燈具是把交流電直接轉(zhuǎn)換為直流電，不會產(chǎn)生頻閃現(xiàn)象。LED燈具工作時不會發(fā)出紫外線，因此不會像普通燈具那樣引來許多蚊蟲圍繞在燈源旁邊。6. 可調(diào)電壓。而LED燈具能夠在一定范圍的電壓之內(nèi)工作，還能調(diào)整亮度。在相同的發(fā)光程度下，LED燈的耗電量不到普通燈的三分之一，壽命也是普通燈具的10倍左右，可以長時間使用而無需更換，減少人工及其他費用，更為適合使用于較難更換的場所。LED燈的體自身使用的是環(huán)氧樹脂而非普通的玻璃，更為堅固牢靠，即便掉到地板上也不會輕易被摔壞，可以放心使用，這樣更便于運輸。本系統(tǒng)采用的是16*32 LED點陣圖文顯示屏。具有安裝方便、結(jié)構(gòu)簡單、圖案清析、字型美觀等特點。②較大的屏幕顯示系統(tǒng)一般都是由多個小的LED點陣模塊搭建組合而成的，每一個小模塊都擁有自己獨立的控制系統(tǒng)，組合在一起后只要引入一個總控制器控制各模塊的命令和數(shù)據(jù)即可。第三節(jié) LED電子廣告牌使用現(xiàn)狀“激情盛會，和諧亞洲”，于2010年11月12日至27日在中國廣州舉辦的第16屆亞洲運動會開幕。每塊LED風帆屏寬達30米，安裝高度達86米，顯示面積達8000于平米，是當今世界顯示面積最大的LED顯示屏。可應(yīng)用于大型廣場、稅務(wù)、金融、工商、體育、郵電、廠礦企業(yè)、戶外廣告、大型體育場館、教育系統(tǒng)、交通運輸、機場、碼頭、車站、醫(yī)院、商場百貨大樓、賓館大廈、銀行、演唱會現(xiàn)場、建筑市場、證券市場、拍賣行、酒店會議室、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場所。廣告牌在如今的生活中已是隨處可見，可以說廣告牌具有很廣闊的市場前景。LED燈是被封裝在環(huán)氧樹脂里面的一塊很小的芯片[2]。 這些特點使得LED顯示屏受到市場的青睞。單雙色LED顯示屏主要應(yīng)用于交通,高速公路,銀行、證券交易等金融場所。第五節(jié) 本設(shè)計的意義目前LED屏已經(jīng)得到了比較廣泛的應(yīng)用，但由于它的造價比較高昂，主要還是用于比較高昂的場所。同時，現(xiàn)在很多LED顯示屏的能容為一開始就固化在單片機里面的，使得在需要改變其顯示內(nèi)容的時候變得很麻煩。為了方便更換顯示內(nèi)容和設(shè)備擺放，本設(shè)計采用UTC1212無線數(shù)傳模塊作為發(fā)射機和接收機，建立PC機與單片機通信，簡化了電子廣告牌的操作難度和設(shè)備安裝難度，提高了其市場競爭力。本章還簡單提及了本次設(shè)計的意義?；趩纹瑱C的電子廣告牌，顯示功能有多種。這樣的電子廣告牌在使用時如果需要改變顯示內(nèi)容便會變得十分麻煩；另外就是通過有線連接，將單片機連接到PC機上，通過一定的軟甲設(shè)計，實現(xiàn)PC機對單片機的控制。但是這樣的廣告牌由于有線連接線路制約了設(shè)備擺放的隨意性。達到了可實時更改LED 屏顯示內(nèi)容的目的。 系統(tǒng)流程圖通過USB接口將無線模塊的發(fā)射機連接到PC機上面，將接收機連接到單片機的串口上面；在PC機里面利用上位機發(fā)送程序里面輸入需要發(fā)送的信息，通過上位機發(fā)送程序解碼將輸入的信息解碼為一個八位數(shù)據(jù)；發(fā)射機將PC機傳來的八位數(shù)據(jù)通過無線串口通信協(xié)議發(fā)送給接收機；接收機在接收到數(shù)據(jù)解調(diào)過后通過串口發(fā)送給單片機；單片機接收到信息過后通過內(nèi)部程序處理，單片機的相應(yīng)I/O口輸出對應(yīng)的輸出信息；到達控制LED屏顯示PC機里輸入的信息，實現(xiàn)無線電子廣告牌基本功能。一個完整無線電子廣告牌需要一臺上位機PC機，一個用于數(shù)據(jù)發(fā)送的無線模塊，一個用于處理信息和控制顯示屏的最小系統(tǒng)，一個用于顯示信息的顯示模塊。但是為了設(shè)計出最合理的作品，不能隨意選材，每一個模塊的器件選擇上面都需要非常認真的考慮。下面介紹一下對于每個模塊，每個器件的選擇原則。最小系統(tǒng)電源設(shè)計最小系統(tǒng)需要給單片機供電，需要設(shè)計一個適合給單片機供電的電源電路。對應(yīng)電源電路的設(shè)計作出了兩種方案：方案一：采用電腦USB接口直接供電，這樣電路設(shè)計簡單，只需要一個插槽，將正負極分別接到單片機的VCC和GND上面就可以了。由于是USB供電，提供電流小，雖然滿足單片機工作條例，但是LED 點陣工作需要較大的電流，可能會達不到穩(wěn)定工作條件。方案二：采用穩(wěn)壓芯片提供穩(wěn)定5V電源。78系列為正電壓輸出，79系列為負電壓輸出，滿足單片機工作條件。所以電源選擇居中的9V電源。7805是我們最常用到的穩(wěn)壓芯片了，它的使用方便，用很簡單的電路即可以輸入一個直流穩(wěn)壓電源,它的輸出電壓為5V。本人通過單片機的學習了解，作出三種方案：方案一：使用51系列單片機。51系列優(yōu)點之一是它從內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的按位操作系統(tǒng)，稱為位處理器，它的處理對象不是字或字節(jié)而是位[4]。雖然其他種類的單片機也具有位處理功能，但能進行位邏輯運算的實屬少見。51系列的I/O腳的設(shè)置和使用非常簡單，但高電平時無輸出能力，可謂有利有弊。方案二：使用PIC單片機。采用Haryard雙總線結(jié)構(gòu)，運行速度快(指令周期約160～200nS)，它能使程序存儲器的訪問和數(shù)據(jù)存儲器的訪問并行處理，這種指令流水線結(jié)構(gòu)，在一個周期內(nèi)完成兩部分工作，一是執(zhí)行指令，二是從程序存儲器取出下一條指令，這樣總的看來每條指令只需一個周期(個別除外)，這也是高效率運行的原因之一。該系列單片機的專用寄存器)并不像51系列那樣都集中在一個固定的地址區(qū)間內(nèi)(80～FFH)，而是分散在四個地址區(qū)間內(nèi)，即存儲體0(Bank0：007FH)、存儲體1(Bankl：80FFH)、存儲體2(Bank2：10017FH)、存儲體3(Bank3：1801FFH)。在編程過程中，少不了要與專用寄存器打交道，得反復(fù)地選擇對應(yīng)的存儲體，也即對狀態(tài)寄存器STATUS的第6位(RPl)和第5位(RPO)置位或清零。方案三：使用AVR單片機。它取消機器周期，以時鐘周期為指令周期，實行流水作業(yè)。而單周期既可執(zhí)行本指令功能，同時完成下一條指令的讀取。AVR的片內(nèi)RAM的地址區(qū)間為＄0060～＄00DF(AT90S23131)和＄0060～＄025F(AT90S85lAT90S8535)，它們占用的是數(shù)據(jù)空間的地址，這些片內(nèi)RAM僅僅是用來存儲數(shù)據(jù)的，通常不具備通用寄存器的功能。與AVR、PIC相比51單片機的應(yīng)用最為廣泛，由于產(chǎn)品硬件結(jié)構(gòu)比較合理，指令系統(tǒng)相對規(guī)范，加上歷史悠久，有先入為主的先天優(yōu)勢。51單片機比其它單片機更適合初學者操作，故本設(shè)計選用方案一，采用AT89C52單片機為主控芯片。而現(xiàn)在市場上比較常見的顯示器主要有LCD 液晶顯示器和LED 點陣顯示器。1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16*2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。使用液晶顯示屏電路簡單，易于實現(xiàn)顯示功能，但是不夠醒目。方案二：采用LED點陣顯示屏。但是使用LED顯示屏時，電路設(shè)計較為復(fù)雜，程序編寫也比較麻煩。本設(shè)計選用了方案二。16*16的點陣共有256個發(fā)光二極管，顯然單片機沒有這么多端口，如果我們采用鎖存器來擴展端口，按8位的鎖存器來計算，16*16的點陣需要256/8=32個鎖存器。因此在本次設(shè)計中的顯示屏都不采用這種設(shè)計，而采用另一種稱為動態(tài)掃描的顯示方法。具體就16*16的點陣來說，把所有同l行的發(fā)光管的陽極連在一起，把所有同一列的發(fā)光管的陰極連在一起(共陽的接法)，先送出對應(yīng)第1行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第l行使其點亮一定的時間，然后熄滅；再送出第2行的數(shù)據(jù)并寄存，然后選通第2行使其點亮相同的時間，然后熄滅；第16行之后，又重新點亮第1行，反復(fù)輪回。對于LED顯示屏的控制需要分為行驅(qū)動和列驅(qū)動兩個部分。所謂共陽極則是將LED點陣的陽極連接在一起組成每一行，陰極連接在一起組成每一列。譯碼器可以由與門或與非門來負責輸出。對行驅(qū)動的設(shè)計主要提出了一下兩個方案：方案一：驅(qū)動LED 顯示屏的16行陽極可采用74ls154 4線16線譯碼器。并且為4線16線譯碼器，僅需一片就可以驅(qū)動16*16點陣的16行陽極，電路設(shè)計簡單，使用方便?？梢暂p松將兩片兩片74ls138 譯碼器進行拓展成為4線16線的譯碼電路實現(xiàn)對點陣的16行引腳進行信號選通。同時74ls138 譯碼器經(jīng)常作為儲存器的譯碼電路.對比74ls154和74ls138,74ls138功耗小一些，更易于拓展，更適合于本次設(shè)計的需求，且價格方面也要便宜一些，本設(shè)計最終選擇方案二。將移位寄存器芯片輸入與單片機通信，輸出端連接LED點陣的每一列，實現(xiàn)利用單片機給點陣每一列提供低電平信號。寄存器是由具有存儲功能的觸發(fā)器組合起來構(gòu)成的。移位寄存器中的數(shù)據(jù)可以在移位脈沖作用下一次逐位右移或左移，數(shù)據(jù)既可以并行輸入、并行輸出，也可以串行輸入、串行輸出，還可以并行輸入、串行輸出，串行輸入、并行輸出，十分靈活，用途也很廣。本設(shè)計需要給16*16 LED點陣的16列陰極引腳提供低電平，采用了兩片74HC595 8位移位寄存器拓展為16位并行輸出。最穩(wěn)定可靠地網(wǎng)絡(luò)方式。因為搭建通信有兩個基本前提[8]:收發(fā)地址需要匹配，這好比人和人對話，首先得找對交流對象，否則只能是對牛談情。正因為有以上兩個前提條件，就可以面對芯片操作來看也就是軟件修改對應(yīng)的地址寄存器或者頻率寄存器，按照一定的順訓切換，某一時刻主機只和其中一個從機節(jié)點進行交流，各從節(jié)點不用相互沖突。隨著通訊技術(shù)的發(fā)展，無線通訊技術(shù)也得到了比較快速的發(fā)展。方案一：采用wifi無線通信。wifi是無線局域網(wǎng)（Wlan）技術(shù)——IEEE 。wifi是由AP（Acces Point）和無線網(wǎng)卡組成的無線網(wǎng)絡(luò)[9]。wifi主要技術(shù)優(yōu)點是無線接入、高速以及遠距離傳輸，其中，提高到300Mbps甚至高達600Mbps。但是由于技術(shù)原因，放棄。紅外通訊是以紅外作為載體傳送信息的一種技術(shù)。；在紅外數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘栒{(diào)制方式上,采用脈沖調(diào)制的二進制不歸零碼。編碼解碼都比較方便，有利于電路簡化,。經(jīng)脈沖分頻器74LS92,六分頻成為75183KHZ的脈沖信號。由單片機的異步串行口TX輸出的串行數(shù)據(jù)信號,送到與非門74HC00的輸入端。輸出信號用來控制三極管的開通或關(guān)斷,從而控制紅外發(fā)射管發(fā)送信息。方案三：采用UTC1212無線數(shù)傳。其中SX1212創(chuàng)新的采用高效的循環(huán)交織糾檢錯編碼,使抗干擾和靈敏度都大大提高，模塊提供了多個頻道的選擇，可在線修改串口速率，發(fā)射功率，射頻速率等各種參數(shù),二次開發(fā)簡單方便,當然也可以通過MCU來設(shè)置常規(guī)參數(shù),，適合電池供電,和手持設(shè)備應(yīng)用開發(fā)，有四種工作模式。UTC1212綜合性能高，價格合理。第三節(jié) 本章小結(jié)本章組要對硬件設(shè)計的方案進行了簡單的介紹，介紹了系統(tǒng)的整體工作流程，以及對系統(tǒng)所需要的主要元器件的型號的選擇和方案的對比都進行了簡單的講解。其中電源部分包含了一個lm7805穩(wěn)壓芯片和LED指示燈。它有3個引腳： l 接整流器輸出的+電壓；l 為公共地(也就是負極)；l 就是我們需要的正5V輸出電壓。STC89C52單片機是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能COMOS8的微處理器。：（STC89C52 封裝）