【正文】 of munication between the microcontroller 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(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)將是 品牌價(jià)值 、 客戶管理 和專業(yè)品質(zhì)的較量，于是， LED 開始浮出水面。 LED顯示屏是 20世紀(jì) 90年代出現(xiàn)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(lǐng)域一枝獨(dú)秀，因此市場(chǎng)空間巨大。隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展 ,已被廣泛應(yīng)用于車站、賓館、銀行、醫(yī)院等公共場(chǎng)合。為簡(jiǎn)單起見，通常采用由一小功率電源帶 3到 4 個(gè)顯示驅(qū)動(dòng)板的供電方案。該設(shè)計(jì)存在以下的缺點(diǎn)。 2）電源冗余度差在大多數(shù)情況下，屏體顯示內(nèi)容為文字、動(dòng)畫、圖片，每個(gè)顯示驅(qū)動(dòng)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(shí)消耗的電流隨畫面的內(nèi)容、顏色、亮度而變化，大部分時(shí)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(shí)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(diǎn)陣顯示屏按照顯示的內(nèi)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(chǔ)的顯示控制原理都是相似的。用于顯示文字和簡(jiǎn)單圖片，主要用在車站、金融證券、銀行、郵局等公共場(chǎng)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(xiàn)了 64 級(jí)、 256 級(jí)灰度的雙基色視頻屏。 第三階段從 1999年開始，紅、純綠、純藍(lán) LED管大量涌入中國，同時(shí)國內(nèi)企業(yè)進(jìn)行了深入的研發(fā)工作，使用紅、綠、藍(lán)三原色 LED生產(chǎn)的全彩色顯示屏被廣泛應(yīng)用，大量進(jìn)入體育場(chǎng)館、會(huì)展中心、廣場(chǎng)等公共場(chǎng)所，從而將國內(nèi)的大屏幕帶入全彩時(shí)代。 LED 數(shù)碼顯示屏的顯示器件為 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。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 。 LED 顯示屏根據(jù)使用場(chǎng)所又可分為室內(nèi)顯示屏與室外顯示屏。 實(shí)際上，從 2022 年起， LED 草坪燈、交通信號(hào)燈、手電筒、地板燈、景觀燈等開始進(jìn)入市場(chǎng)，經(jīng)過近幾年的發(fā)展 ，規(guī)模上有較大增長(zhǎng)。 2022 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(yīng)用產(chǎn)品。 現(xiàn)在隨著電子技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品的技術(shù)含量越來越高，使得芯片的復(fù)雜程度越來越高，人們對(duì)數(shù)萬門乃至數(shù)百萬門設(shè)計(jì)的需求也越來越多， 信息時(shí)代， LED 市場(chǎng)展現(xiàn)了美好的前景 。Barco一直引 著 LED顯示領(lǐng)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(dú)特視覺感受的同時(shí)也帶來 無與倫比 的心理體驗(yàn)，也提供了 更多的廣告和互動(dòng)機(jī)會(huì)。這些有 Barco LED的地方更已成為當(dāng)?shù)胤降臉?biāo)志性建筑之一。由于它具有發(fā)光效率高、使用壽命長(zhǎng)、組態(tài)靈活、色彩豐富以及對(duì)室內(nèi)室外環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，自 20 世紀(jì) 80 年代后期開始，隨著 LED 制造技術(shù)的不斷完善，在國內(nèi)外得到廣泛的應(yīng)用。且 我國 LED 產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 較為良好，具有很大的市場(chǎng)發(fā)展?jié)撡|(zhì)， 據(jù) 有關(guān)部門 統(tǒng)計(jì)，近幾年，半導(dǎo)體顯示器產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，全球產(chǎn)值年增長(zhǎng)率保持在 20%以上，被公認(rèn)為是 21 世紀(jì)最具有發(fā)展前景的高技術(shù)領(lǐng)域。 所以，選擇此設(shè)計(jì)課題不僅能讓我們對(duì) LED 點(diǎn)陣屏這一行業(yè)有一個(gè)更加全面和深入的了解，掌 握51 單片機(jī)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(jì)工作經(jīng)驗(yàn)，更能從中掌握其基本顯示原理和設(shè)計(jì)方法。 論文的整體構(gòu)架 第一章引言部分對(duì)選題背景和應(yīng)用及前景作了詳細(xì)的闡述，明確了本課程設(shè)計(jì)的目的與意義。 4 第 3章通過對(duì)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(gè)功能模塊。對(duì)系統(tǒng)的結(jié)果作出調(diào)試和分析。 5 第 2 章 開發(fā)工具簡(jiǎn)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(jìn)行編程設(shè)置，是因?yàn)?C語言在功能上、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。 模擬屏顯示控制系統(tǒng)之所以利用 Protel 軟件進(jìn)行原理圖繪制以及 PCB 板繪制，是因?yàn)?Protel 軟件 是基于 Win95/Win NT/Win98/Win2022 的純 32 位電路設(shè)計(jì)制版系統(tǒng)。 KEIL C51 軟 件簡(jiǎn)介 Keil C51是美國 Keil Software 公司出品的 51系列兼容單片機(jī) C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，其 提供豐富的庫函數(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)語言的優(yōu)勢(shì) Keil C51 單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) C51 工具包的整體結(jié)構(gòu)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(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。然后分別由 C51及 A51 編譯器編譯生成目標(biāo)文件 (.OBJ)。 ABS文件由 OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 Hex文件，以供調(diào)試器 dScope51或 tScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如 EPROM 中。該軟件功能強(qiáng)大，人機(jī)界面友好，易學(xué)易用，仍然是 各大機(jī)電院校 電學(xué)專業(yè)必學(xué)課程，同時(shí)也是業(yè)界人士首選的電路板設(shè)計(jì)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(shù)據(jù)庫的管理方式。所有 Protel 軟件 設(shè)計(jì)文件都被存儲(chǔ)在唯一的綜合設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫中，并顯示在唯一的綜合設(shè)計(jì)編輯窗口。 7 第 3 章 設(shè)計(jì)方案 本章通過對(duì)比論證的方式詳細(xì)介紹了系統(tǒng)所采用的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)也就采用本方案設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和意義做了說明。 2 設(shè)計(jì)思想 圖 31 總體設(shè)計(jì)框架圖 利用傳感器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)由計(jì)算機(jī)處理后通過 RS232傳輸 給計(jì)算機(jī)，再由計(jì)算機(jī)傳給 51單片機(jī)， 51單片機(jī)將數(shù)據(jù)輸出給 74HC573 進(jìn)行鎖存，同時(shí)在單片機(jī)上擴(kuò)展一個(gè) 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(jì)算機(jī) RS232 計(jì)算機(jī) 51單片機(jī) 74HC573 RAM 74HC165 74HC595 燈陣 控制顯示系統(tǒng) 8 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬顯示屏的顯示控制， RAM 與 74HC165 相連，利用 74HC165 完成并串轉(zhuǎn)換，再經(jīng)由 74HC595完成串并轉(zhuǎn)換，而 74HC595與燈陣相連。 方案論證 方案一 無 MCU 設(shè)計(jì)方案 其設(shè)計(jì)框架圖如圖 33所示。 方案二 無 74HC595 設(shè)計(jì)方案 圖 33 無 74HC595設(shè)計(jì)方案框架圖 傳感器 計(jì)算機(jī) RS232 計(jì)算機(jī) 51 單片機(jī) 74HC573 RAM 74HC165 燈陣 控制顯示系統(tǒng) 傳感器 計(jì)算機(jī) RS232 計(jì)算機(jī) 74HC573 74HC165 74HC595 燈陣 RS485 9 方案二的設(shè)計(jì)框架圖如圖 34所示。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸量較大時(shí)，由于數(shù)據(jù)的傳輸是串行的，容易造成丟包，不能有效地對(duì)突發(fā)事件進(jìn)行預(yù)警，從而進(jìn)行相應(yīng)的處理，降低了系統(tǒng)的可靠性。 74HC595芯片的應(yīng)用，提高了數(shù)據(jù)的傳輸速率，增強(qiáng)了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和有效性，大大提高了系統(tǒng)的性價(jià)比。 單片機(jī)進(jìn)行顯示控制，增強(qiáng)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(shí)用價(jià)值。我們知道，單片機(jī)具有 經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，成本相對(duì)較低 ， 速度快 ， 片上資源豐富 ，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng) ， 功耗低 ， 可選擇型號(hào)種類多 ， 性價(jià)比高 ， 保密性好 等優(yōu)點(diǎn)。 在數(shù)據(jù)傳輸過程中，一般情況下，并行傳輸是最快的，但 74HC165 傳來的數(shù)據(jù)卻是串行的，為了實(shí)現(xiàn)串并轉(zhuǎn)換，從而高速有效的傳輸數(shù)據(jù)，使得模擬顯示屏能實(shí)時(shí)有 效的起到預(yù)警作用，而 74HC595的應(yīng)用其恰好解決了這些問題。因此， 74HC595的應(yīng)用大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的吞吐量和可靠性。我們知道，單片機(jī)技術(shù)和 74 系列芯片正是當(dāng)今技術(shù)發(fā)展的潮流，而單片機(jī)技術(shù)以及 74 系列芯片的應(yīng)用恰好符合了技術(shù)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(jìn)行設(shè)計(jì)。 （ 2）建立元件庫。 圖 41 電路設(shè)計(jì)原理圖 11 系統(tǒng)原理構(gòu)架圖如圖 42所示。單片機(jī)的 和 T1 口以及 RD 口與另一片 74HC139 相連，用于控制時(shí)序信號(hào)的產(chǎn)生以及作為 161 和 165 的使能端。當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)滿 16 個(gè)脈沖溢出時(shí)，其 TC 口產(chǎn)生一個(gè)上升沿信號(hào)，將此信號(hào)送給 74HC74 的CLK管腳，此時(shí) 74HC74Q 端 0， 74HC161的 CEP 為低電平，其停止計(jì)數(shù)。 PCB 板制圖 （ 1）根據(jù)原理圖，進(jìn)行元器件導(dǎo)入。 （ 3）生成 PCB 圖，如圖 43所示。 當(dāng)鎖存使能端 LE 為高時(shí)，這些器件的鎖存對(duì)于數(shù)據(jù)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(jī)的 P0 口用作時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)線和地址線，而 74HC573 起地址鎖存的作用。 時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生模塊 （ 1）利用晶振電路的輸出產(chǎn)生移位時(shí)鐘； （ 2）從存貯器讀出顯示數(shù)據(jù)時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)發(fā)送； （ 3）發(fā)送完一個(gè)字節(jié)后停止； （ 4） 74HC595與 74HC165 的時(shí)鐘信號(hào)反相。 時(shí)序產(chǎn)生原理圖如圖 46所示。 圖 46 時(shí)序產(chǎn)生原理圖 表 47 計(jì)數(shù)時(shí)序狀態(tài)真值表 信號(hào) 狀態(tài) PE CEP Q0 CLK 計(jì)數(shù)時(shí) 0 1 0 未知 計(jì)數(shù)后 1 0 0 上升沿 15 圖 47 時(shí)序波形圖 時(shí)序波形圖說明：當(dāng)單片機(jī)的 DISP為高電平與 CSM為低電平且 RD 信號(hào)有效時(shí)時(shí)， PE信號(hào)有效為低電平，使得 74HC74置位， CEP變?yōu)楦唠娖?，從而啟?dòng)了 74HC161，讓其開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)由 Q0 口輸出，共計(jì)數(shù)十六個(gè)脈沖，這樣就產(chǎn)生了 8 個(gè)上升沿和 8 個(gè)下降沿，在這 8個(gè)上升沿中，每個(gè)上升沿使得 165傳一個(gè)數(shù)，而每個(gè)下降沿，使得 595取一個(gè)數(shù)。 組合邏輯應(yīng)用 組合邏輯應(yīng)用圖如圖 48所示。同時(shí)，由單片機(jī)的 RD信號(hào)， DISP信號(hào)控制時(shí)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(shù)據(jù)時(shí)，定時(shí)器工作，由其輸出端不斷產(chǎn)生上升沿和下降沿信號(hào)，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(gè)燈和相應(yīng)的區(qū)域?qū)?yīng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域的監(jiān)控。 18 第 6 章 結(jié) 論 設(shè)計(jì)結(jié)論 到了繪制原理圖時(shí)，對(duì)軟件不熟而造成的種種失誤；對(duì)芯片的了解不夠深入，不能合理的選用芯片型號(hào)和利用其管腳；在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)上，對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力太差，造成了電路冗余；對(duì)單片機(jī)匯編語言不熟悉程序編寫困難等問題。 ，各時(shí)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(duì)對(duì)應(yīng)的引腳上的燈和區(qū)域進(jìn)行編 號(hào)，增加 單片機(jī)軟件程序智能的對(duì)進(jìn)制進(jìn)行轉(zhuǎn)換，除去繁冗的進(jìn)制計(jì)算。結(jié)果還算可以接受，雖然說與預(yù)期的有不少出入，但鍛煉自己這個(gè)主要目標(biāo)算是達(dá)成了。通過這次課程設(shè)計(jì)，我想下學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)會(huì)少點(diǎn)困難，以后在工作中也能夠有更多的經(jīng)驗(yàn)好借鑒。或 許大學(xué)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(shè)計(jì)的日子相信仍會(huì)是記憶深刻，它作為我們走向社會(huì)的第一步，承載了即將面對(duì)現(xiàn)實(shí)和挑戰(zhàn)的心情，必將難忘。 =’ \f\b’ 為協(xié)議中各個(gè)字段之間的分隔符。 =’ \f\v’ 為協(xié)議報(bào)文的結(jié)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(shù)據(jù)包（ ConnectAck） ConnectAck=\b\fLED\f\bCIA\f\b’ (’ \f\b1\f\b’ )’ \f\b0\f\v 和校驗(yàn) 系統(tǒng)狀態(tài)號(hào)：“ 0”表示系統(tǒng)正常，即服務(wù)端已就需，并開始服務(wù)。由于無系統(tǒng)劃分依據(jù)，我方將“ LED 編號(hào)”暫定為：某個(gè) LED燈在整個(gè)模擬屏系統(tǒng)中的編號(hào)。 Unsubscribe=08 0c 4C 45 44 0c 08 55 53 4E 0c 08 30 0c 0b 4E 2. 服務(wù)返回客戶端取消訂閱模擬顯示屏 LED 點(diǎn)狀態(tài) 、警情請(qǐng)求協(xié)議 Unsu