【正文】 using RS 232 C munication standards to achieve chooses AT89S51 is inexpensive program written to the convenient characteristics make Key word: 74HC161； 74HC74； 74HC595； 74HC165； 74HC245； 74HC573； 74HC139； RS232。戶外廣告市場上的競爭將是 品牌價值 、 客戶管理 和專業(yè)品質的較量，于是， LED 開始浮出水面。 LED 顯示屏是 20 世紀 90年代出現的新型平板顯示器件，由于其亮度高、畫面清晰、色彩鮮艷 ，使它在公眾多媒體顯示領域一枝獨秀，因此市場空間巨大。隨著我國經濟的不斷發(fā)展 ,已被廣泛應用于車站、賓館、銀行、醫(yī)院等公共場合。為簡單起見，通常采用由一小功率電源帶 3到 4 個顯示驅動板的供電方案。該設計存在以下的缺點。 2）電源冗余度差在大多數情況下，屏體顯示內容為文字、動畫、圖片，每個顯示驅動板消耗的電流不一樣，可能某些電源模塊過載，而另一些模塊空載。 3）電源過載能力差，利用率低屏體在工作時消耗的電流隨畫面的內容、顏色、亮度而變化，大部分時間電流較小，而大面積高亮度的畫面雖消耗電流大，但持續(xù)時間短。電源最好有下拖形狀的限流特性，而不是通常的較陡峭形狀的限流特性，以保證 有較好的過載能力、較高的利用率。 LED 點陣顯示屏按照顯示的內容可以分為圖文顯示屏、圖像顯示屏和視頻顯示屏。雖然這三者有一些區(qū)別，但它們最基礎的顯示控制原理都是相似的。用于顯示文字和簡單圖片，主要用在車站、金融證券、銀行、郵局等公共場所，作為公共信息顯示工具。 LED 顯示屏控制 第二階段是 1995 年到1999 年，出現了 64 級、 256 級灰度的雙基色視頻屏。 第三階段從 1999 年開始，紅、純綠、純藍 LED 管大量涌入中國，同時國內企業(yè)進行了 深入的研發(fā)工作，使用紅、綠、藍三原色 LED 生產的全彩色顯示屏被廣泛應用，大量進入體育場館、會展中心、廣場等公共場所，從而將國內的大屏幕帶入全彩時代。 LED 數碼顯示屏的顯示器件為 7段碼數碼管，適于制作時鐘屏、利率屏等，顯示數字的電子顯示屏。圖文顯示屏可與計算機同步顯示漢字、英文文本和圖形 。 LED 顯示屏根據使用場所又可分為室內顯示屏與室外顯示屏。 實際上，從 2021 年起， LED 草坪燈、交通信號燈、手電筒、地板燈、景觀燈等開始進入市場，經過近幾年的發(fā)展，規(guī)模上有較大增長。 2021 年 4月在德國法蘭克福 照明展上，展出了 80 家公司采用 Luxeon 功能器件開發(fā)出的應用產品。 現在隨著電子技術的發(fā)展，產品的技術含量越來越高，使得芯片的復雜程度越來越高，人們對數萬門乃至數百萬門設計的需求也越來越多， 信息時代， LED 市場展現了美好的前景 。Barco 一直引 著 LED 顯示領域的革命，為人們提供創(chuàng)意型的顯示解決方案，使 LED 與各種環(huán)境相融合，為人們帶來獨特視覺感受的同時也帶來 無與倫比 的心理體驗，也提供了 更多的廣告和互動機會。這些有 Barco LED 的地方更已成為當地方的標志性建筑之一。由于它具有發(fā)光效率高、使用壽命長、組態(tài)靈活、色彩豐富以及對室內室外環(huán)境適應能力強等優(yōu)點，自 20 世紀 80 年代后期開始，隨著 LED 制造技術的不斷完善，在國內外得到廣泛的應用。且 我國 LED 產業(yè)發(fā)展現 狀 較為良好，具有很大的市場發(fā)展?jié)撡|， 據 有關部門 統(tǒng)計，近幾年，半導體顯示器產業(yè)發(fā)展迅速，全球產值年增長率保持在 20%以上，被公認為是 21 世紀最具有發(fā)展前景的高技術領域。 所以，選擇此設計課題不僅能讓我們對 LED 點陣屏這一行業(yè)有一個更加全面和深入的了解，掌握51 單片機的軟硬件開發(fā)工具的使用方法，也能為以后的工作積累世紀工作經驗，更能從中掌握其基本顯示 原理和設計方法。 論文的整體構架 第一章引言部分對選題背景和應用及前景作了詳細的闡述，明確了本課程設計的目的與意義。 4 第 3 章通過對比論證的方式論證了本方案的可行性。統(tǒng)籌安排了系統(tǒng)的各個功能模塊。對系統(tǒng)的結果作出調試和分析。 5 第 2 章 開發(fā)工具簡介 模擬屏顯示控制系統(tǒng)利用 Keil C51 作為系統(tǒng)腳本語言進行編程設置，是因為 C 語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。 模擬屏顯示控制系統(tǒng)之所以利用 Protel 軟件進行原理圖繪制以及 PCB 板繪制，是因為 Protel 軟件 是基于 Win95/Win NT/Win98/Win2021 的純 32 位電路設計制版系統(tǒng)。 KEIL C51軟 件簡介 Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機 C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，其 提供豐富的庫函數和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全 Windows 界面。在開發(fā)大型軟件時更能體現高級語言的優(yōu)勢 Keil C51 單片機軟件開發(fā) 系統(tǒng)的整體結構 C51 工具包的整體結構中 uVision 與 Ishell 分別是 C51 for Windows 和 for Dos 的集成開發(fā)環(huán)境 (IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調試、仿真等整個開發(fā)流程。然后分別由 C51及 A51 編譯器編譯生成目標文件 (.OBJ)。 ABS 文件由 OH51 轉換成標準的 Hex文件，以供調試器 dScope51 或 tScope51 使用進行源代 碼級調試，也可由仿真器使用直接對目標板進行調試，也可以直接寫入程序存貯器如 EPROM 中。該軟件功能強大，人機界面友好，易學易用，仍然是 各大機電院校 電學專業(yè)必學課程，同時也是業(yè)界人士首選的電路板設計工具。其中 Advanced Schematic 由兩部分組成：電路圖 編輯器（ Schematic）和元件庫編輯器（ Schematic Library） Protel 99SE 軟件 采用全新的管理方式，即數據庫的管理方式。所有 Protel 軟件 設計文件都被存儲在唯一的綜合設計數據庫中，并顯示在唯一的綜合設計編輯窗口。 7 第 3 章 設計方案 本章通過對比論證的方式詳細介紹了系統(tǒng)所采用的設計方案， 同時也就采用本方案設計的優(yōu)點和意義做了說明。 2 設計思想 圖 31 總體設計框架圖 利用傳感器將模擬信號轉換成數字信號，經由計算機處理后通過 RS232 傳輸給計算機，再由計算機傳給 51單片機， 51 單片機將數據輸出給 74HC573 進行鎖存，同時在單片機上擴展一個 RAM，鎖存器與 RAM 相連，而顯示控制部分也與 RAM 相連，控制 RAM 的讀寫操作，傳感器 計算機 RS232 計算機 51單片機 74HC573 RAM 74HC165 74HC595 燈陣 控制顯示系統(tǒng) 8 從而實現對模擬顯示屏的顯示控制， RAM 與 74HC165 相連，利用 74HC165 完成并串轉換，再經由 74HC595 完成串并轉換，而 74HC595 與燈陣相連。 方案論證 方案一 無 MCU 設計方案 其設計框架圖如圖 33所示。 方案二 無 74HC595 設計方案 圖 33 無 74HC595設計方案框架圖 傳感器 計算機 RS232 計算機 51單片 機 74HC573 RAM 74HC165 燈陣 控制顯示系統(tǒng) 傳感器 計算機 RS232 計算機 74HC573 74HC165 74HC595 燈陣 RS485 9 方案二的設計框架圖如圖 34所示。當數據傳輸量較大時，由于數據的 傳輸是串行的，容易造成丟包，不能有效地對突發(fā)事件進行預警，從而進行相應的處理，降低了系統(tǒng)的可靠性。 74HC595 芯片的應用，提高了數據的傳輸速率，增強了系統(tǒng)的實時性和有效性，大大提高了系統(tǒng)的性價比。 單片機進行顯示控制，增強了系統(tǒng)的可操作性，從而使系統(tǒng)顯得更人性化，更具有實用價值。我們知道，單片機具有 經濟實惠，成本相對較低 ， 速度快 ， 片上資源豐富 ，驅動能力強 ， 功耗低 ， 可選擇型號種類多 ， 性價比高 ， 保密性好 等優(yōu)點。 在數據傳輸過程中，一般情況下，并行傳輸是最快的，但 74HC165 傳來的數據卻是串行的，為了實現串并轉換，從而高速有效的傳輸數據，使得模擬顯示屏能實時有效的起到預警作用，而 74HC595 的應用其恰好解決了這些問題。因此， 74HC595的應用大大增強了系統(tǒng)的吞吐量和可靠性。我們知道，單片機技術和 74 系列芯片正是當今技術發(fā)展的潮流，而單片機技術以及 74 系列芯片的應用恰好符合了技術發(fā)展的潮流。 綜合以上涉及方面的分析，因此本次課題采用此方案進行設計。 （ 2）建立元件庫。 圖 41 電路設計原理圖 11 系統(tǒng)原理構架圖如圖 42所示。單片機的 和 T1口以及 RD 口與另一片 74HC139 相連，用于控制時序信號的產生以及作為 161 和 165 的使能端。當計數器計滿 16 個脈沖溢出時，其 TC 口產生一個上升沿信號，將此信號送給 74HC74 的CLK 管腳，此時 74HC74Q 端 0， 74HC161 的 CEP 為低電平，其停止計數。 PCB 板制圖 （ 1）根據原理圖，進行元器件導入。 （ 3）生成 PCB 圖，如圖 43所示。 當鎖存使能端 LE 為高時，這些器件的鎖存對于數據是透明的（也就是說輸出同步）。 其引腳與功能特性如圖 44 所示。 在此原理圖中，單片機的 P0 口用作時分復用系統(tǒng)的數據線和地址線，而 74HC573 起地址鎖存的作用。 時序信號產生模塊 （ 1）利用晶振電路的輸出產生移位時鐘； （ 2）從存貯器讀出顯示數據時自動啟動發(fā)送； （ 3） 發(fā)送完一個字節(jié)后停止； （ 4） 74HC595 與 74HC165 的時鐘信號反相。 時序產生原理圖 如圖 46所示。 圖 46 時序產生原理圖 表 47 計數時序狀態(tài)真值表 信號 狀態(tài) PE CEP Q0 CLK 計數時 0 1 0 未知 計數后 1 0 0 上升沿 15 圖 47 時序波形圖 時序波形圖說明：當單片機的 DISP 為高電平與 CSM 為低電平且 RD信號有效時時， PE信號有效為低電平，使得 74HC74 置位， CEP變?yōu)楦唠娖?，從而啟動?74HC161，讓其開始計數，計數由 Q0 口輸出，共計數十六個脈 沖，這樣就產生了 8 個上升沿和 8 個下降沿，在這 8個上升沿中，每個上升沿使得 165 傳一個數，而每個下降沿，使得 595 取一個數。 組合邏輯應用 組合邏輯應用圖如圖 48所示。同時，由單片 機的 RD 信號， DISP 信號控制時序的發(fā)生。具體要求如下： ，所有的燈都處于熄滅的狀態(tài)。 .即允許從 RAM 中讀出數據時，定時器工作，由其輸出端不斷產生上升沿和下降沿信號，使得 74HC165 和 74HC595 工作，從而控制模擬屏燈陣的顯示，而模擬屏的每一個燈和相應的區(qū)域對應，從而實現對區(qū)域的監(jiān)控。 18 第 6 章 結 論 設計結論 ，對軟件不熟而造成的種種失誤；對芯片的了解不夠深入，不能合理的選用芯片型號和利用其管腳 ；在整個電路的設計上，對知識的綜合應用能力太差，造成了電路冗余；對單片機匯編語言不熟悉程序編寫困難等問題。 ，各時序間，各波形間聯(lián)系緊密，減少了硬件上的冗余。 ，先連接，在對對應的引腳上的燈和區(qū)域進行編號，增加 單片機軟件程序智能的對進制進行轉換，除去繁冗的進制計算。結果還算可以接受，雖然說與預期的有不少出入，但鍛煉自己這個主要目標算是達成了。通過這次課程設計，我想下學期的畢業(yè)設計會少點困難，以后在工作中也能夠有更多的經驗好借鑒?；蛟S大學生活中的片斷隨著歲月的流逝難免被遺忘，但是這段課程設計的日子相信仍會是記憶深刻 ，它作為我們走向社會的第一步，承載了即將面對現實和挑戰(zhàn)的心情，必將難忘。 =’ \f\b’ 為協(xié)議中各個字段之間的分隔符。 =’ \f\v’ 為協(xié)議報文的結束符。 Connect=08 0c 4C 45 44 0c 08 43 49 0c 08 28 0c 08 31 0c 08 29 0c 08 35 0c 0b A7 模擬顯示屏返回客戶端連接數據包（ ConnectAck） ConnectAck=\b\fLED\f\bCIA\f\b’ (’ \f\b1\f\b’ )’ \f\b0\f\v 和校驗 系統(tǒng)狀態(tài)號：“ 0”表示系統(tǒng)正常，即服務端已就需，并開始服務。由于無系統(tǒng)劃分依據，我方將“ LED 編號”暫定為：某個 LED 燈在整個模擬屏系統(tǒng)中的編號。 Unsubscribe=08 0c 4C 45 44 0c 08 55 53 4E 0c 08 30 0c 0b 4E 2. 服務返回客戶端取消訂閱模擬顯示屏 LED 點狀態(tài)、警情請求協(xié)議 Unsubscri