【正文】 章小結(jié) 2結(jié)論 2致謝 2參考文獻(xiàn) 2附錄 2一、英語原文 2二、英文翻譯 2三、工程圖紙?jiān)O(shè)計 2四、程序源代碼 2IV前言LED點(diǎn)陣顯示屏是利用發(fā)光二極管點(diǎn)陣模塊或像素單元組成的平面式顯示幕。本次設(shè)計的廣告牌最大的優(yōu)點(diǎn)便是以無線的方式實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)的通信。本文介紹了無線電子廣告牌制作過程中的系統(tǒng)設(shè)計方案、芯片選擇、電路設(shè)計原理和軟件設(shè)計原理，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(jī)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(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）設(shè)計（論文）題目：基于單片機(jī)控制的無線電子廣告牌的設(shè)計學(xué)院名稱：學(xué)生姓名：專業(yè)：班級：學(xué)號：指導(dǎo)教師：答辯組負(fù)責(zé)人：填表時間： 年 月重慶郵電大學(xué)教務(wù)處制摘要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(xué)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(jī)以其控制功能強(qiáng)、集成度高、低功耗、低電壓、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)，被廣泛運(yùn)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(jī)為控制核心，以無線方式通過串口對數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)收，LED點(diǎn)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(diǎn)。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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。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(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)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(jī)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(jī)的調(diào)制和接收機(jī)的解調(diào)實(shí)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(diǎn)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(fèi)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(diǎn)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(diǎn)。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(jī)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(jī)控制系統(tǒng)來實(shí)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(fèi)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(jiān)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(yùn)輸。本系統(tǒng)采用的是16*32 LED點(diǎn)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(diǎn)。②較大的屏幕顯示系統(tǒng)一般都是由多個小的LED點(diǎn)陣模塊搭建組合而成的，每一個小模塊都擁有自己獨(dú)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(yùn)動會開幕。每塊LED風(fēng)帆屏寬達(dá)30米，安裝高度達(dá)86米，顯示面積達(dá)8000于平米，是當(dāng)今世界顯示面積最大的LED顯示屏?？蓱?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(yùn)輸、機(jī)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(diǎn)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(jī)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(jī)和接收機(jī)，建立PC機(jī)與單片機(jī)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(jī)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(jī)連接到PC機(jī)上，通過一定的軟甲設(shè)計，實(shí)現(xiàn)PC機(jī)對單片機(jī)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(dá)到了可實(shí)時更改LED 屏顯示內(nèi)容的目的。通過USB接口將無線模塊的發(fā)射機(jī)連接到PC機(jī)上面，將接收機(jī)連接到單片機(jī)的串口上面；在PC機(jī)里面利用上位機(jī)發(fā)送程序里面輸入需要發(fā)送的信息，通過上位機(jī)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(jī)將PC機(jī)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(jī)；接收機(jī)在接收到數(shù)據(jù)解調(diào)過后通過串口發(fā)送給單片機(jī)；單片機(jī)接收到信息過后通過內(nèi)部程序處理，單片機(jī)的相應(yīng)I/O口輸出對應(yīng)的輸出信息；到達(dá)控制LED屏顯示PC機(jī)里輸入的信息，實(shí)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(jī)PC機(jī)，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(rèn)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(jī)供電，需要設(shè)計一個適合給單片機(jī)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(fù)極分別接到單片機(jī)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(jī)工作條例，但是LED 點(diǎn)陣工作需要較大的電流，可能會達(dá)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(fù)電壓輸出，滿足單片機(jī)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(jī)的學(xué)習(xí)了解，作出三種方案：方案一：使用51系列單片機(jī)。51系列優(yōu)點(diǎn)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(jī)也具有位處理功能，但能進(jìn)行位邏輯運(yùn)算的實(shí)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(jī)。采用Haryard雙總線結(jié)構(gòu)，運(yùn)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(yùn)行的原因之一。該系列單片機(jī)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(jī)。它取消機(jī)器周期，以時鐘周期為指令周期，實(shí)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(jī)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(jī)比其它單片機(jī)更適合初學(xué)者操作，故本設(shè)計選用方案一，采用AT89C52單片機(jī)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(diǎn)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(diǎn)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(shí)現(xiàn)顯示功能，但是不夠醒目。方案二：采用LED點(diǎn)陣顯示屏。但是使用LED顯示屏?xí)r，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(diǎn)陣共有256個發(fā)光二極管，顯然單片機(jī)沒有這么多端口，如果我們采用鎖存器來擴(kuò)展端口，按8位的鎖存器來計算，16*16的點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)亮相同的時間，然后熄滅；第16行之后，又重新點(diǎn)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(diǎn)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(fù)責(zé)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(diǎn)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(jìn)行拓展成為4線16線的譯碼電路實(shí)現(xiàn)對點(diǎn)陣的16行引腳進(jìn)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(jī)通信，輸出端連接LED點(diǎn)陣的每一列，實(shí)現(xiàn)利用單片機(jī)給點(diǎn)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(diǎn)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?yàn)榇罱ㄍㄐ庞袃蓚€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?yàn)橛幸陨蟽蓚€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(xùn)切換，某一時刻主機(jī)只和其中一個從機(jī)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交流，各從節(jié)點(diǎn)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(diǎn)是無線接入、高速以及遠(yuǎn)距離傳輸，其中，提高到300Mbps甚至高達(dá)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(jìn)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(jī)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(dāng)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(jìn)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(jìn)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(fù)極)；l 就是我們需要的正5V輸出電壓。STC89C52單片機(jī)是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器