【正文】 此，當(dāng)我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時，不要忘記Intel和Philips的歷史功績。隨著微電子技術(shù)、IC設(shè)計、EDA工具的發(fā)展，基于SOC的單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計會有較大的發(fā)展，因此，對單片機的理解可以從單片微型計算機，單片微控制器延伸到應(yīng)用系統(tǒng)。我們可以開發(fā)利用單片機系統(tǒng)以獲得更高的經(jīng)濟效益。以前采用硬件電路實現(xiàn)的大部分功能，正在用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)。 單片機的分類單片機可以從以下幾個方面分類。2 LED點陣顯示屏顯示原理及控制方式分析 LED點陣顯示屏（1）按顏色基色可以分 單基色顯示屏:單一顏色（紅色或綠色）。 全彩色顯示屏：紅、綠、藍(lán)三基色，256級灰度的全彩色顯示屏可以顯示一千六百多萬種顏色。 LED點陣圖文顯示屏：顯示器件是由許多均勻排列的發(fā)光二極管組成的點陣顯示模塊，適于播放文字、圖像信息。（3）按使用場合分類 室內(nèi)顯示屏：發(fā)光點較小，一般Φ3mmΦ8mm，顯示面積一般幾至十幾平方米。（4）按發(fā)光點直徑分類 室內(nèi)屏：Φ3mm、Φ5mm。 室外屏發(fā)光的基本單元為發(fā)光筒，發(fā)光筒的原理是將一組紅、綠、藍(lán)發(fā)光二極管封在一個塑料筒內(nèi)共同發(fā)。單塊模塊控制驅(qū)動12塊（最多可控制24塊）8X8點陣，共16X48點陣（或32X48點陣），是單塊MAX7219（或PS721HD727ZLG7289及8279等類似LED顯示驅(qū)動模塊）的12倍（或24倍）！可采用“級聯(lián)”的方式組成任意點陣大顯示屏。（6）LED顯示屏檢驗方法 ① 看屏體規(guī)格，外觀，平整度，屏內(nèi)的連線等。 LED點陣顯示屏動態(tài)顯示原理LED點陣顯示系統(tǒng)中各模塊的顯示方式： 有靜態(tài)和動態(tài)顯示兩種。點陣式LED漢字廣告屏絕大部分是采用動態(tài)掃描顯示方式，這種顯示方式巧妙地利用了人眼的視覺暫留特性。最典型的例子就是電影放映機。以88點陣模塊為例，說明一下其使用方法及控制過程。相鄰兩行線間絕緣。在這種形式的LED點陣模塊中，若在某行線上施加高電平（用“1”表示），在某列線上施加低電平（用“0”表示）。比如，Y7為1，X0為0，則右下角的LED點亮?，F(xiàn)描述一下用動態(tài)掃描顯示的方式，顯示字符“B”的過程。圖21 字符“B”的過程圖 LED點陣顯示屏常見的控制方式目前常見的是并行傳輸方式，通過8位鎖存器將8位總線上的列數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存顯示，各8位鎖存器的片選信號由譯碼器提供。[3]但是這種方案最大的缺點是不便于隨意擴展顯示單元的數(shù)目。再一個缺點是，每個單元的PCB隨著安放位置的不同，布線結(jié)構(gòu)也不相同，不利于廠家批量生產(chǎn)。成本有所下降，但可擴展性仍舊較差。隨著廣告屏顯示內(nèi)容的多媒體化，對控制器傳輸速度，運算能力的要求越來越高。不同功能檔次的廣告屏對應(yīng)著不同的處理器。因受到單片機運算速度及通信速率的限制，LED動態(tài)顯示的刷新率不可能做得太高。除此之外，傳統(tǒng)8051單片機的內(nèi)部資源貧乏，僅128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器，幾K字節(jié)的程序存儲器，無E2PROM，SPI。因此，8051控制的條屏只能用于顯示內(nèi)容及其簡單，不需要經(jīng)常更改顯示內(nèi)容的場合。因PIC單片機是RISC架構(gòu)的工業(yè)專用單片機，處理指令的速度有所增加，抗干擾能力優(yōu)秀，型號種類繁多。因此，以PIC單片機為控制器的條屏目前仍是單色條屏市場的主流。FPGA以高速、并行著稱。用他作為LED顯示屏的控制器，能夠高速的處理色階PWM信號、高速的完成動態(tài)掃描邏輯、高速的完成字符移動算法。但是其成本較高，開發(fā)難度較大。ARM有著極高的指令效率，極高的時鐘頻率。在條屏的運用中，能用ARM來實現(xiàn)花樣繁多的顯示方式，以及高色階，多像素的全彩屏驅(qū)動。因此，以ARM為控制器的顯示屏常為視頻全彩屏。方案二：采用AT89S51單片機做主控芯片，AT89S51單片機具有價格低、編程靈活和布線簡單等特點，降低了整個系統(tǒng)的成本，而且支持在線編程，縮短了開發(fā)周期。 顯示模塊的選擇方案一:采用列掃描，3*16*16的點陣模塊要掃描96次。方案二：采用行掃描，3*16*16的點陣模塊，只需掃描16次就可以顯示完一次所需要的時間比較少，故采用此方案。方案二：列驅(qū)動利用74HC595移位寄存器采用串入并出的方法，行驅(qū)動利用74HC154四線十六線譯碼器提供行選通信號，74HC245驅(qū)動即可滿足要求。根據(jù)本設(shè)計任務(wù)所規(guī)定的功能要求，該設(shè)計以AT89S51單片機為控制核心，顯示電路采用動態(tài)掃描方式進(jìn)行顯示時，每行有一個行驅(qū)動器，各行的同名列共用一個列驅(qū)動器。另一方面，根據(jù)各列鎖存的數(shù)據(jù)，確定相應(yīng)的列驅(qū)動器是否將該列與電源的另一端接通。當(dāng)一行的掃描持續(xù)時間結(jié)束后，下一行又以同樣的方法進(jìn)行顯示。只要一個掃描周期的時間比人眼1／25秒的暫留時間短，就不容易感覺出閃爍現(xiàn)象，就可以在顯示屏上得到穩(wěn)定的圖形或文字。顯示數(shù)據(jù)傳輸采用串行傳輸?shù)姆绞?，控制電路可以只用一根信號線，將列數(shù)據(jù)一位一位傳往列驅(qū)動器，在硬件方面無疑是十分經(jīng)濟的。對于串行傳輸方式來說，列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時間可能相當(dāng)長，在行掃描周期確定的情況下，留給行顯示的時間就太少了，以致于影響到LED的亮度。即在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時，傳輸下一列的數(shù)據(jù)。對于列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備來說，它應(yīng)能實現(xiàn)串入并出的移位功能。系統(tǒng)框圖如圖31所示。 單片機系統(tǒng)及外圍電路單片機采用AT89S51和更高的頻率的晶振，以獲得較高的刷新頻率，使得顯示更穩(wěn)定。單片機的P0、PP3口空著，在有必要的時候，可以擴展系統(tǒng)的ROM和RAM。圖41 單片機系統(tǒng)及外圍電路圖 列驅(qū)動電路列驅(qū)動電路有集成電路74HC595構(gòu)成。74HC595的外形及引腳如圖42所示。引腳SI是串行數(shù)據(jù)的輸入端。移位后的各位信號出現(xiàn)在各移位寄存器的輸出端，也就是輸出鎖存器的輸入端。引腳OE是輸出三態(tài)門的開放信號，只有當(dāng)其為低電平時輸出鎖存器才開放，否則三態(tài)門為高阻態(tài)。由于SCK和RCK兩個信號是相互獨立的，所以能夠做到輸入串行移位和輸出鎖存器互不干擾。但因QH受輸出鎖存器打入控制，所以還從輸出鎖存器前引出了QH39。其引腳說明如表41所示。表42 真值表其時序圖如圖43所示。圖44 列驅(qū)動器圖 行驅(qū)動電路單片機的P2口的低四位輸出的信號經(jīng)四線十六線譯碼器74HC154譯碼后生成16條行選通信號線，再經(jīng)過驅(qū)動器驅(qū)動對應(yīng)的行信號線。 四線十六線譯碼器74HC15474HC154是一款高速CMOS器件，74HC154引腳兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。[6]74HC154的兩個輸入使能門電路可用于譯碼器選通，以消除輸出端上的通常譯碼“假信號”，也可用于譯碼器擴展。任選一個使能輸入端作為數(shù)據(jù)輸入，74HC154可充當(dāng)一個116的多路分配器。74154這種單片4 線—16 線譯碼器非常適合用于 高性能存儲器的譯碼器。其外形及引腳圖45所示。表43真值表 三態(tài)門74HC245總線驅(qū)動器，典型的TTL型三態(tài)緩沖門電路。三態(tài)門74HC245引腳圖如圖46所示。 第29腳“A”信號輸入輸出端，A1=B、A8=B8，A1與B1是一組，如果DIR=“1”O(jiān)E=“0”則A1輸入B1輸出，其它類同。 第1118腳“B”信號輸入輸出端，功能與“A”端一樣，不再描述。 第10腳GND，電源地。其真值表如表44所示。圖47 行驅(qū)動器電路 LED點陣塊結(jié)構(gòu)及點陣屏LED點陣顯示屏是由半導(dǎo)體發(fā)光二極管像素點均勻排列組成。圖48 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖引腳分布圖如圖49所示。圖410 點陣塊實物圖圖411圖411 系統(tǒng)整體電路圖系統(tǒng)整體電路圖如圖411所示。需要顯示漢字時，根據(jù)漢字內(nèi)碼向字模庫檢索出該漢字的字形信息，然后輸出，再從輸出設(shè)備得到漢字。漢字點陣字模有16*16點、24*24點、32*32點，48*48點幾種，每個漢字字模分別需要3712288個字節(jié)存放，點數(shù)愈多，輸出的漢字愈美觀。 字模生成原理本設(shè)計中因為使用漢字的點陣顯示，需要提取漢字字模，因此我們首先來了解漢字點陣字模的提取方法。例如常用的1616點陣HZK16文件，1212點陣HZK12文件等等，這些文件包括了GB 2312字符集中的所有漢字。下面以HZK16文件為例，分析取得漢字點陣字模的方法。[7]國標(biāo)碼分為 94 個區(qū)(Section)，每個區(qū) 94 個位(Position），所以也稱為區(qū)位碼。而 10～15 區(qū)、88～94 區(qū)是空白區(qū)域。其中第一個字節(jié)的值為區(qū)號加上32(20H)，第二個字節(jié)的值為位號加上32(20H)。這樣，通過漢字的內(nèi)碼，就可以計算出漢字的區(qū)位碼。根據(jù)區(qū)號和位號可以得到漢字字模在文件中的位置：location=(94*(qh－1)+(wh－1))*一個點陣字模的字節(jié)數(shù)。例如下圖51中顯示的“漢”字，使用1616點陣。這樣，一個1616點陣的漢字總共需要16*16/8=32個字節(jié)表示。 圖51“漢”對于其它點陣字庫文件，則也是使用類似的方法進(jìn)行顯示。因為字庫設(shè)計者為了使用的方便，字模每行的位數(shù)均補齊為8的整數(shù)倍，于是實際該字庫的位長度是16*12，每個字模大小為24字節(jié)，雖然每行都多出了4位，但這4位都是0（不顯示），并不影響顯示效果。這樣我們就完全清楚了如何得到漢字的點陣字模，這樣就可以在程序中隨意的顯示漢字了。這樣可以事先將所需要顯示的漢字字模提取出來，放在另一個文件里，按照自己的順序讀取文件就可以了。 includeinclude /* x,y為顯示坐標(biāo)，s為顯示字符串，colour為顏色 */void hanzi16(int x,int y,char *s,int colour){FILE *fp。 /* 32字節(jié)的字模緩沖區(qū) */register i,j,k。unsigned long location。t open hzk16!)。exit(0)。wh=*(s+1)0xa0。 /* 計算漢字字模在文件中的位置 */fseek(fp,location,SEEK_SET)。for(i=0。i++)for(j=0。j++)for(k=0。k++)if(((buffer[i*2+j](7k))amp。s+=2。 /* 漢字間距 */}fclose(fp)。initgraph(amp。gm,)。getch()。}在TC ，就在屏幕上打印出你想要顯示的漢字，例如該程序運行后會在屏幕上顯示：鄭州科技學(xué)院08通信一班劉德添！程序中每次將一個漢字的點陣字模存儲于buffer[32]緩沖數(shù)組里面，因此我們可以編程從該緩沖數(shù)據(jù)組里面取出對應(yīng)漢字的點陣模存儲于另的一個數(shù)組里面，然后可以通過燒寫器寫入單片機的ROM，最后顯示在LED點陣顯示屏上。點陣字模提取軟件界面如圖52所示。根據(jù)軟件分層次設(shè)計的原理，可以把顯示屏的軟件系統(tǒng)分為兩層:第一層是底層的顯示驅(qū)動程序，第二層是上層的系統(tǒng)應(yīng)用程序。軟件系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，包括主程序、顯示子程序。程序各部分的功能，由各個模塊分別實現(xiàn)。開始系統(tǒng)初始化黑屏顯示準(zhǔn)備逐排顯示結(jié)束圖61流程圖7 電路電子仿真與測試 Proteus軟件簡介Proteus軟件是英國Labcenter它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學(xué)的教師、致力于單片機開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器模型支持805HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。 點陣顯示屏的仿真與程序調(diào)試，許多仿真實例與實際電路非常相似。對點陣顯示的處理與相應(yīng)程序設(shè)計，配合使用Proteus與wave行仿真，旨在改善提高整機系統(tǒng)的硬件與軟件方案，提高系統(tǒng)運行效率與穩(wěn)定性。[10]經(jīng)過分析，決定試用并行方式顯示，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種方式電路不算復(fù)雜，并且給程序設(shè)計帶來很多便利，特別是便于實現(xiàn)字幕的左移動與移動速度的設(shè)定。圖71 仿真效果圖 整機測試把編譯器生成的代碼HEX文件下載到單片機Flash中，連接好各個模塊，將LED點陣顯示屏的功能逐一測試實現(xiàn)。在設(shè)計中由于連線過多加至板面有限，布線時線布的過于密，因此要防止相鄰的兩條線之間短路，所以要一條線一條線的檢查，把短路的給分離開，把斷路的給補上。 軟件調(diào)試軟件部分需要調(diào)試的部分主要有顯示屏的刷新率及顯示效果部分。顯示驅(qū)動程序在進(jìn)入中斷后首先要對定時器T0重新賦初值，以保證顯示屏的刷新率的穩(wěn)定。顯示效果處理程序的內(nèi)容及方法非常廣泛，采用的是左移。結(jié)束語 通過分析LED 顯示屏的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，根據(jù)實際應(yīng)用需求，完整的設(shè)計了LED顯示屏控制系統(tǒng)?；痉项A(yù)期設(shè)想，并在實際中得到應(yīng)用。但是由于LED顯示屏的分析、設(shè)計與實際應(yīng)用環(huán)境及應(yīng)用目的有很大關(guān)系，所以對其控制系統(tǒng)的要求也是不同的。本系統(tǒng)設(shè)計著重于對單色屏的研究，對于灰度不同的真彩色LED顯示屏的設(shè)計以及設(shè)備的驅(qū)動，有待于進(jìn)一步的學(xué)習(xí)探討。08級通信一班是一個有著積極奮進(jìn)，充分活力的集體。借此機會，我要衷心感謝我的老師趙明冬對我的教誨、關(guān)心和幫助。本論文是在趙明冬老師的精心指導(dǎo)下完成的。在學(xué)習(xí)中，給我提供了一個寬松的學(xué)習(xí)環(huán)境，使我能充分發(fā)揮自己的思維和創(chuàng)造能力。在研究過程中，開闊了我的視野，為以后的學(xué)習(xí)、工作打下了堅實的基礎(chǔ)。同時還要感謝大學(xué)三年來所有的老師，為我們打下電子專業(yè)知識的基礎(chǔ)；然后還要感謝所有的同學(xué)們，正是因為有了大家的支持和鼓勵，此次畢業(yè)設(shè)計才會順利完成。最后，衷心的感謝通信技術(shù)專業(yè)的各位老師幾年來對我諄諄不諱的教導(dǎo)與培養(yǎng)，使得我順利完成學(xué)業(yè)。 16*48點陣屏左滾動顯示90個漢字程序。第一個顯