【正文】 .............................................. 20 第 5 章 系統(tǒng)分析 ................................................ 22 總 結(jié) ............................................................. 23 致 謝 ............................................................. 24 參考文獻(xiàn) ........................................................... 24 附錄一 系統(tǒng)程序 .................................................... 26 系統(tǒng)主程序 ......................................................... 26 附錄二 系統(tǒng)整體電路圖 ............................................. 32 附錄三 英文原文 .................................................... 34 附錄四 中文譯文 .................................................... 38 1 第 1 章 前 言 LED 電子顯示 屏概述 LED 是發(fā)光二極管英文 Light Emitting Diode 的簡稱，是六十年代末發(fā)展起來的一種半導(dǎo)體顯示器件，七十年代，隨著半導(dǎo)體合成材料技術(shù)、單晶制作技術(shù)和 PN 結(jié)形成技術(shù)的研究發(fā)展，發(fā)光二極管在發(fā)光顏色、亮度等性能得以提高并迅速進(jìn)入批量化和實(shí)用化 [1]。 LED 電子顯示屏充分利用了微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)和微電子技術(shù)。它被普遍應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，作為顯示技術(shù)在現(xiàn)在比較先進(jìn)。顯示技術(shù)還應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、軍事、醫(yī)療衛(wèi)生、公安系統(tǒng)乃至宇航事業(yè)等國民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)生活和軍事領(lǐng)域中，并起著重要作用。 LED 電子胸牌是一種新潮的電子產(chǎn)品，因其體積小、顯示的信息量不是很大、制作成本低而廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品展銷會(huì)、商場、 KTV等工作人員的佩帶。 設(shè)計(jì) 內(nèi)容 2 本課題是綜合利用 VB 技術(shù)，紅外串行通信技術(shù)，單片機(jī)技術(shù)， LED 點(diǎn)陣顯示技術(shù)等進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)，制作出一套復(fù)合實(shí)際應(yīng)用的電子胸牌，并實(shí)現(xiàn)對一些基本信息的顯示功能 [4]。 前者包括單片機(jī)控制模塊、 LED顯示控制模塊和紅外串行通信設(shè)計(jì)；后者包括上位機(jī)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、下位機(jī)軟件部分設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)和 PC 與單片機(jī)串行通信程序設(shè)計(jì)。 3 第 2 章 論文 的總體方案 技術(shù) 應(yīng)用 原理 提取 漢字點(diǎn)陣 我們知道，一個(gè)漢字在計(jì)算機(jī)內(nèi) 用兩個(gè) ASCII 碼表示。該標(biāo)準(zhǔn)選出 6763 個(gè)常用漢字（其中，一級(jí)常用漢字 3755 個(gè)，二級(jí)漢字 3008 個(gè)）和 682 個(gè)非漢字字符，并為每個(gè)字符規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)代碼，以便在不同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間進(jìn)行漢字文本交換。由于漢字的內(nèi)碼與區(qū)位碼（區(qū)碼和位 碼）有一定的聯(lián)系，所以只要通過漢字的內(nèi)碼就可以得到該漢字的區(qū)位碼，也就得到了該漢字的字模。然后將該點(diǎn)陣按列或按行計(jì)算為字節(jié)后存儲(chǔ)，就構(gòu)成了一個(gè)字符的點(diǎn)陣數(shù)據(jù) [6]。 計(jì)算偏移量如下：設(shè)漢字內(nèi)碼的兩個(gè)字節(jié)為 n1和 n2,區(qū)碼 和位碼為 cc 和 dd,則： cc=n10xa0,dd=n20xa0 漢字字模在文件中的位置為： location=(94*(cc1)+(dd1)) 24 (21) 以上公式得到首地址，往后讀取 24字節(jié)的數(shù)據(jù)，就得到了該漢字的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)。微機(jī)一般用八個(gè)位代表一個(gè)字符。假如傳 送以上 的內(nèi)容 僅 有 一 根 線路，那么線路上八個(gè)位 需要 連續(xù)變 換這幾 個(gè)狀態(tài) ， 這才能算實(shí)現(xiàn)了傳輸一個(gè)字符，這就是 所謂的 串行通信，它是很慢的逐次傳位方式，傳輸方式包括異步及同步兩種。同步通信要求發(fā)送和接收要有相同的時(shí)鐘，而異步通信則不需要，所以考慮本系統(tǒng)要求的串行通信速度不是很高，選用異步通信 。上位機(jī)軟件控制系統(tǒng)主要是 利用 VB 作為上位機(jī)軟件控制平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)漢字點(diǎn)陣數(shù)據(jù)的提取，然后通過串行通信技術(shù)，利用 MSComm 實(shí)現(xiàn)文件傳輸功能，最后通過顯示屏顯示出來。 驅(qū)動(dòng)電路是采用各列共用一個(gè)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的顯示方式，還可以用單片機(jī)來控制行列的選通。當(dāng)流過 LED 發(fā)光二極管的電流達(dá)到規(guī)定的值時(shí)，就會(huì)驅(qū)動(dòng)二極管點(diǎn)亮。不亮的二極管對應(yīng) 0，否則對應(yīng) 1，當(dāng)點(diǎn)陣數(shù)據(jù)全部掃描后，顯示就完全表現(xiàn)出來。設(shè)計(jì)的整體機(jī)構(gòu)圖如圖 21 所示。 本次設(shè)計(jì) 需要的單片機(jī)的特點(diǎn)如圖 31 所示。 P 1. 72P 0. 01P 1. 54P 1. 63V S S5P 2. 16P 2. 07P 1. 48P 0. 713P 0. 614V D D15P 1. 210P 1. 39P 0. 516P 0. 417P 0. 318P 0. 219P 0. 120P 1. 012P 1. 111P 89L P C 922 圖 31 P89LPC922 管腳圖 表 31 P89LPC922屬性 單片機(jī)中斷 P89LPC922 采用四個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)結(jié)構(gòu)，任何一個(gè)中斷源都可以通過對寄存器 IEN0 和 TEN1 中相應(yīng)的位置零或清零 ,實(shí)現(xiàn)單獨(dú)使能或禁能， IEN0 中還包含一個(gè)全局使能位 EA,它可以使能所有中斷； P89LPC922 有 2 個(gè)外部中斷輸入以及鍵盤中斷功能，這 2個(gè)外部中斷輸入和標(biāo)準(zhǔn) 80C51 微控制器相同，通過清零或 7 置位 TCON 寄存器中的 IT1 或 IT0,可將外部中斷設(shè)為電平觸發(fā)或邊沿觸發(fā) [8]。 準(zhǔn)雙向口輸出配置 準(zhǔn)雙向口帶有一個(gè)干擾抑制電路和一個(gè)施密特觸發(fā)輸入。 推挽輸出 它的 下拉結(jié)構(gòu)同準(zhǔn)雙向口及開 漏輸出的基本相同 ,不同的只是鎖存器 是 1時(shí)它提供了 連續(xù) 強(qiáng)上拉， 自 推挽輸出 寫 入的時(shí)候 ,輸入口 會(huì) 有 1個(gè)干擾抑制 的 電路 和 schmidt觸發(fā)的輸入 。 LPC922 的硬件連接電路如圖 32 所示。接下來是設(shè)計(jì)顯示驅(qū)動(dòng)電路的部分。當(dāng)然這樣的方式會(huì)使消耗功率降低，但也會(huì)發(fā)生一些問題 ,如亮度不夠大，穩(wěn)定性不夠好等。經(jīng)過計(jì)算， LED 的顯示時(shí)間應(yīng)控制在 20ms 內(nèi) ,即 50Hz 以上。 ULN20xxA 是美 國 Texas Instruments 公司和 Sprague 公司共同開發(fā)的具有高電壓、大電流的達(dá)林頓晶體管陣列 ,能夠輸出較大電流 ,特別適用于低邏輯電平數(shù)字電路的接口，也適用于較高的電流、電壓要求之間的接口 [12]。 列信號(hào)的處理主要由 5 片 8 位串入并出移位寄存器 （ 74HC164）來完成 ,數(shù)據(jù)的移動(dòng)由單片機(jī)控制 ,一個(gè) 74HC164的 Q7 腳與另一個(gè)的輸入腳相連構(gòu)成 40位串行數(shù)據(jù)鏈 ,它控制整屏的某一行點(diǎn)陣。本 設(shè)計(jì) 用 74HCl64當(dāng) 作列驅(qū)動(dòng)器。 表 32 74HC164 引腳說明 符號(hào) 引腳 說明 Q0～ Q3 3～ 6 輸出 Q4～ Q7 10～ 13 輸出 DSA 1 輸入數(shù)據(jù) DSB 2 輸入數(shù)據(jù) GND 7 地（ 0V） CP 8 時(shí)鐘輸入（低電平至高電平邊沿觸發(fā)） /M/R 9 中央復(fù)位輸入（低電平有效） VCC 14 正電源 74HC164 是 CMOS 元器件 ,兼容低功耗肖特基型 TTL器件的引腳，它也是 8位邊沿觸發(fā)式移位寄存器 ,將數(shù)據(jù)串行輸入 ,并行輸出。主復(fù)位 (MR)輸入端如果是低電平，則其他輸入端或者輸出也是低電平或者無效。 I N 11I N 22I N 33I N 44I N 55I N 66I N 77G N D815O U T 113O U T 314O U T 212O U T 411O U T 510O U T 69O U T 716C O MU7U L N 2 0 0 3I N 11I N 22I N 33I N 44I N 55I N 66I N 77G N D815O U T 113O U T 314O U T 212O U T 411O U T 510O U T 69O U T 716C O MU8U L N 2 0 0 3L E D 顯示模塊 QA3QB4QC5QD6QE10QF11QG12QH139CLR8CLK1A2BU3S N 7 4 H C 1 6 4QA3QB4QC5QD6QE10QF11QG12QH139CLR8CLK1A2BU2S N 7 4 H C 1 6 4V C CV C C 圖 33 LED 顯示驅(qū)動(dòng)電路 紅外串行 技術(shù) 本系統(tǒng)采用能夠節(jié)省成本的紅外串行通信，它取代了設(shè)備之間的傳統(tǒng)線纜連接 ,對于不同的平臺(tái)設(shè)備連接時(shí)需要特制接口的要求也比較低。 CH340 的功能如下：CH340 芯片本身內(nèi)置 USB 上拉電阻， UD+及 UD應(yīng)直接連接在 USB總線上。 USB轉(zhuǎn)紅外電路設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖 34 所示。最后驅(qū)動(dòng)紅外線發(fā)射元件（如紅外發(fā)光二極管）發(fā)射紅外信號(hào)。這種通信方式非常簡單，實(shí)現(xiàn)串行通信，只要一根 USB 轉(zhuǎn)紅外的通信數(shù)據(jù)線，將 PC 機(jī)發(fā)送的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)經(jīng)過 USB 以紅外線的方式傳輸給芯片，接收采用 PT1921C。專業(yè)人員可以用 Visual Basic 實(shí)現(xiàn)其它任何 Windows 編輯語言的功能，而初學(xué)者只要掌握幾個(gè)關(guān)鍵詞就可以建立實(shí)用的應(yīng)用程序 [10]。 VB 具有如下特點(diǎn)： 1）面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)的基本概念 對象 將 代碼 及其數(shù)據(jù)整合在一起 ， 看 作 是 1個(gè)單位。 2）事件 驅(qū)動(dòng) 的概念 此驅(qū)動(dòng)在工作的時(shí)候 ，代碼 的工作不按一定的規(guī)律執(zhí)行 ， 它是根據(jù) 不 一樣 的驅(qū)動(dòng) 事件 去執(zhí)行其相應(yīng)的 的代碼。 該系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇應(yīng)用 MSm控件，它的處理方式及其屬性見表 41和 42。 SetTing 對串行輸入或者輸出進(jìn)行特定的 設(shè) 置 。 13 Input 該 屬 性 表 示 從 接 收 緩 沖 區(qū) 移 走 一 串 字 符 Output 向 發(fā) 送 緩 沖 區(qū) 傳 送 一 字 符 串。 ② 設(shè)置通信協(xié)議及其他傳輸特性。 ④ 數(shù)據(jù)的輸入和輸出，利 用 Input 及 Output 實(shí)現(xiàn)。 PC 機(jī)控制界面 PC 機(jī)主控界需要完成的是命令的輸入。其他的控制設(shè)置也 能夠 通過 看 圖 得出 。 圖 41 上位 機(jī)控制 系統(tǒng) 界面 14 顯示 內(nèi)容的 提取 PC 機(jī)軟件部分控制系統(tǒng)的核心是將進(jìn)行顯示的漢字轉(zhuǎn)化為點(diǎn)陣數(shù) 據(jù)。漢字 采用什么樣 的格式， 就會(huì)采用相應(yīng)的 漢字字庫 ,為了 能夠使消 耗 的功率 最少 ,此次 設(shè)計(jì) 將 采用 HZK12 字庫 ,它的點(diǎn)陣數(shù)量最少，需要點(diǎn)亮的漢字點(diǎn)陣數(shù)量就會(huì)減少。假如是漢字 ,那么依據(jù)漢字的區(qū)位碼就能計(jì)算出漢字在字庫中的相應(yīng)位置 ,然后提取該漢字的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)（ 24字節(jié)） ,將其存入等待串口發(fā)送的動(dòng)態(tài)數(shù)組。 程序流程圖如下 : 15 打開H Z K 1 2 字庫判斷輸入是否漢字轉(zhuǎn)換為A S C 碼轉(zhuǎn)換出區(qū)位碼計(jì)算在字庫中的位置取出2 4 字節(jié)數(shù)據(jù)完成字模計(jì)算位置取出點(diǎn)陣數(shù)據(jù)（1 6 字節(jié)）是否 圖 42 提取漢字點(diǎn)陣數(shù)據(jù)的流程圖 下位機(jī)軟件 設(shè)計(jì) 部分 LPC922 是 下位機(jī) 設(shè)計(jì) 的主 要 部分 ,LPC922 程序設(shè)計(jì) 的工作是接收 由 PC 機(jī) 傳輸 的數(shù)據(jù) ,并對 LED 顯示屏 進(jìn)行控制 。 主程序設(shè)計(jì) 主程序需要完成初始化程序的各個(gè)模塊以及按照要求調(diào)用 相對應(yīng)的 子程序。其程序流程圖如圖 43