【正文】 主要特性如下[12]：l 增強(qiáng)型8051單片機(jī)，6時(shí)鐘/機(jī)器周期和12時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051。l 工作頻率范圍：0～40MHz，相當(dāng)于普通8051的0～80MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz。l 片上集成512字節(jié)RAM。l ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（RxD/,TxD/）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片。l 具有看門狗功能。即定時(shí)器T0、TT2。l 通用異步串行口（UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個UART。l PDIP封裝。與單片機(jī)RET引腳相連接，通過復(fù)位開關(guān)給RET引腳提供一個低電平信號，使單片機(jī)復(fù)位，恢復(fù)初始形態(tài)。是單片機(jī)最小系統(tǒng)必須的電路。這段時(shí)間內(nèi)讓CPU保持復(fù)位狀態(tài)，而不是一上電或剛復(fù)位完畢就工作，防止CPU發(fā)出錯誤的指令、執(zhí)行錯誤操作，也可以提高電磁兼容性能。而單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)的好壞直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性。二、電源電路單片機(jī)電源電路設(shè)計(jì)（），電源電路主要為插口P1接外部直流電源，負(fù)極接地，正極通過開關(guān)接lm7805輸入端，將7805 輸出端輸出5V穩(wěn)定電源，接到電路板上需要5V供電的地方。通電時(shí)指示燈將會發(fā)光。如果此時(shí)沒有輸出濾波電容，只要因負(fù)載變化帶來的電壓波動頻率恰好與穩(wěn)壓電路的調(diào)節(jié)速率相近時(shí)就會產(chǎn)生震蕩效應(yīng)，導(dǎo)致輸出失控，所以穩(wěn)壓輸出也必須加濾波電容，而且濾波電容也可以進(jìn)一步增加穩(wěn)壓輸出的穩(wěn)定性。在穩(wěn)壓芯片的輸出端接了一個大容量的電解電容C2和兩個瓷片電容CC5，他們都是并聯(lián)關(guān)系（）。三、晶振電路單片機(jī)晶振電路的設(shè)計(jì)（）。 晶振電路所有的單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，晶振在單片機(jī)系統(tǒng)里的作用十分大，全稱叫晶體振蕩器，他結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需要的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率越高，那么單片機(jī)的運(yùn)行速度就越快，單片機(jī)的一切指令執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率下的。高級的精度更高。四、I/O口連接電路單片機(jī)I/O口的連接電路設(shè)計(jì)（），主要使用I/O口為P0口（連接顯示模塊）和P2口（連接無線模塊），將P0口經(jīng)過1K排阻后接插針可以通過跳線很方便連接到顯示模塊。因?yàn)闊o線模塊工作電流較低所以連接無線模塊的電路較為復(fù)雜一些。 I/O連接電路單片機(jī)通過I/O口控制LED點(diǎn)陣顯示屏和無線模塊的工作情況，其中排阻的作用主要為上拉電流的作用。最小系統(tǒng)原理圖和PCB圖見附錄圖1和圖2.第二節(jié) 顯示模塊顯示模塊為電子廣告牌的顯示終端，用于顯示用戶所需要顯示的內(nèi)容，是本設(shè)計(jì)部可或缺的十分重要的部分。所以在顯示模塊的設(shè)計(jì)和選材都是需要十分認(rèn)真的。首先介紹8*8點(diǎn)陣（），它共由64個發(fā)光二極管組成，且每個發(fā)光二極管是放置在行線和列線的交叉點(diǎn)上，當(dāng)對應(yīng)的某一行置高電平，某一列置低電平，則相應(yīng)的二極管就亮；如要將第一個點(diǎn)點(diǎn)亮，則Y0腳接高電平X0腳接低電平，則第一個點(diǎn)就亮了；如果要將第一行點(diǎn)亮，則第Y0腳要接高電平，而（X0、XXXXXXX7）這些引腳接低電平，那么第一行就會點(diǎn)亮；如要將第一列點(diǎn)亮，則第X0腳接低電平，而（Y0、YYYYYYY7）接高電平，那么第一列就會點(diǎn)亮[16]。也就是說得用四個8*8點(diǎn)陣組合成一個16*16的點(diǎn)陣。再送第二行要顯示的數(shù)據(jù)（13~16腳）送(1111011101111111，0xF7，0x7F)，而第二行（14腳）送1信號。同樣以“你”字來說明，16行（115）上送（0000000000000000，0x00，0x00）而第一列（13腳）送、“0”。當(dāng)行線上送了16次數(shù)據(jù)而列線掃描了16次后一個“你”字也就顯示出來了[17]。[18]。 74HC595974HC595是8位串行輸入，8位串行或并行輸出?？梢詫⑿盘栞斔偷絃ED，類似流水燈。l 10號角：移位寄存器清零端，低電平有效。l 12號引腳：存儲寄存器時(shí)鐘脈沖，高電平有效。l 14號角傳送串行信號，信號源可以來單片機(jī)。一、LED點(diǎn)陣模塊顯示模塊中的顯示器使用的是16*16 LED點(diǎn)陣。首先，我們來分析一下16*16 LED點(diǎn)陣行控線，列控線。l 把A1，A2相同的行線相連接。l 把A1，A3相同的列線相連接。l 最后，A1，A2的列就作為16*16 LED點(diǎn)陣的列控線。 16*16 LED點(diǎn)陣模塊LED顯示模塊的主要功能為顯示用戶需要顯示的內(nèi)容。二、行驅(qū)動模塊顯示模塊的行驅(qū)動模塊（）主要為兩片74ls138拓展而成。現(xiàn)在將兩片74ls138的A、B、C連接在一起，起到控制74ls138的八位輸出的作用。當(dāng)D線輸入高電平時(shí)，片二通，片一關(guān)閉，片一全部輸出高電平，片二選通，對A、B、C的輸入進(jìn)行2進(jìn)制譯碼輸出。 74ls138拓展電路通過74ls138譯碼器作為行驅(qū)動，輸出電流很小。74ls138譯碼器為8位互斥的低電平輸出。當(dāng)74ls138譯碼器的16條輸出某一條輸出低電平時(shí)，對應(yīng)三極管集電極與射極導(dǎo)通，輸出足夠點(diǎn)亮LED 燈的電流。列驅(qū)動模塊采用的是74HC595 移位寄存器。這里主要使用移位寄存器功能。將兩片74HC595的/MR接在一起直接接到高電平讓它失能，兩片芯片的/OE接在一起直接接地，讓它們直接選通。達(dá)到16位并行輸出的效果[19]。兩片74HC595串行轉(zhuǎn)并行8位移位寄存器拓展為16位移位寄存器，分別將16個引腳接到16*16 LED顯示屏的共陰極的16列上面，分別為16列提供低電平。顯示模塊原理圖見附錄圖3。在對無線模塊的電路設(shè)計(jì)是考慮到UTC1212無線數(shù)傳模塊的特殊性，設(shè)計(jì)了給無線模塊供電的電源電路，以及與I/O口的連接電路。所以在設(shè)計(jì)無線模塊的電源不能用單片機(jī)電源直接供電，需要設(shè)計(jì)一個3V左右的電源。 無線模塊電源電路AMS11117是一個低漏失電壓調(diào)整器，它的穩(wěn)壓管是由一個PNP驅(qū)動的NPN管組成，漏失電壓定義為：VDROP=VBE+VSAT。片內(nèi)過熱切斷電路提供過載和過熱保護(hù)[20]。對于固定電壓版本，可采用更小的電容，具體可以據(jù)實(shí)際應(yīng)用確定。二、無線控制核心UTC1212模塊是高度集成超低功耗半雙工微功率無線數(shù)據(jù)傳輸模塊（），片上集成嵌入高性能低功耗STM8L101處理器，采用最新一代高性能射頻芯片SX1212。在1SEC周期輪詢喚醒省電模式(Polling mode)下，接收僅僅消耗不到20uA，距離也很遠(yuǎn)，,實(shí)測500米以內(nèi)穩(wěn)定傳輸，700米仍有信號，如配更高增益天線1000米不是傳說，而其他無線芯片如NRF90CC1101的通信距離在200米左右，而且接收電流都在20mA左右[22]。l ，喚醒時(shí)間軟件可設(shè)，最短50ms，最長5S，滿足低功耗設(shè)備要求；l ，最大+，八檔連續(xù)可軟件設(shè)置選擇；l FSK調(diào)制，靈敏度高，并采用CRC高效糾錯編碼,抗干擾能力強(qiáng)；l 大容量數(shù)據(jù)緩沖,FIFO最大支持一次收發(fā)384字節(jié)；l 標(biāo)準(zhǔn)DIP間距接口，最常見接口，便于嵌入式應(yīng)用；第四節(jié) 本章小結(jié)本章主要介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)原理，指出了各單元接線方法。同時(shí)因?yàn)槭褂玫氖?6*16LED顯示屏，所以選擇使用兩片74ls138和兩片74HC595分別拓展為行驅(qū)動和列驅(qū)動控制LED顯示信息。第四章 軟件設(shè)計(jì)第一節(jié) 開發(fā)軟件介紹一、Keil C51開發(fā)系統(tǒng)概述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)，與匯編相比，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，因而易學(xué)易用。運(yùn)行Keil軟件需要WIN9NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)［23］。二、Keil C51開發(fā)系統(tǒng)整體構(gòu)架C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，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、仿真等整個開發(fā)流程。然后分別由C51及C51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)行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。⑵仿真器上的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真芯片，不復(fù)位目標(biāo)系統(tǒng)。三、取字模軟件的介紹點(diǎn)陣取模軟件是一款對字符進(jìn)行處理的軟件，支持對所有NOTEPAD中可見的字符取模，支持使用指定字體、指定取點(diǎn)模式及字節(jié)排列模式，支持使用系統(tǒng)中任意字體對字符進(jìn)行取模，字形清晰；支持字體加粗、斜體、刪除線、下劃線等設(shè)置等[25]。第二節(jié) 軟件流程一、主程序設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的單片機(jī)里面的程序比較簡單，主要給一個主程序和一個中斷程序。初始化完成后，打開串口中斷，等待中斷返回?cái)?shù)據(jù)，通過一個無限循環(huán)函數(shù)提取顯示緩存里的數(shù)據(jù)通過顯示函數(shù)顯示數(shù)據(jù)。 主程序流程圖二、串口中斷程序本設(shè)計(jì)要求用電腦將字符數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過解碼然后顯示出來，所以本設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與電腦通信。單片機(jī)在用串口接收數(shù)據(jù)前需要對串口就行初始化操作。波特率及調(diào)制速率，只有當(dāng)單片機(jī)的接收波特率和電腦串口發(fā)送程序的波特率相同時(shí)，才能完成計(jì)算機(jī)與單片機(jī)通信。方式1的波特率計(jì)算公式為：波特率=2SMOD32定時(shí)器1溢出率，又溢出速率＝（計(jì)數(shù)速率）/(256－TH1初值)。由于本次波特率設(shè)計(jì)為9600，所以TH1=0xFD。 串口接收程序三、LED驅(qū)動程序本設(shè)計(jì)采用兩片74ls138譯碼器拓展為4線16線譯碼器來控制行地址的選擇，通過兩片74HC595實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)并行輸出，控制16列數(shù)據(jù)的輸入。這樣快速循環(huán)16次，則整個屏幕應(yīng)該亮的燈都被點(diǎn)亮過了一次。當(dāng)循環(huán)16次之后重新提取顯示緩存，如果沒有更新，則顯示信息不變，如果更新了，則顯示新的信息。在本次設(shè)計(jì)中單片機(jī)采用用串口中斷處理接收的數(shù)據(jù)，利用掃描的方法控制LED點(diǎn)陣顯示屏顯示。硬件調(diào)試一般在板子制作的過程中就開始進(jìn)行了，最開始通常使用仿真對電路進(jìn)行測試，看能不能夠運(yùn)行，然后才開始硬件的制作。所以在硬件制作過程中也需要做一步調(diào)試一步。焊接的時(shí)候我是按功能劃分的器件進(jìn)行焊接的，順序是功能部件的焊接到調(diào)試好后再焊其他的部件，這樣一步一步來容易找到問題的所在。還出現(xiàn)了電解電容反接等情況。在電路焊接工作完成過后，進(jìn)行整體的性能能調(diào)試。發(fā)現(xiàn)LED 燈被點(diǎn)亮了，但是出現(xiàn)亂碼的情況，發(fā)現(xiàn)排阻使用不對，將10K上拉排阻改為1K上拉排阻后問題唄解決了。開始發(fā)現(xiàn)無線模塊不能工作，后來發(fā)現(xiàn)無線模塊的RXD和TXD需要接到單片機(jī)的TXD和RXD引腳才能夠通訊。第二節(jié) 軟件調(diào)試軟件調(diào)試一般包括分塊調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試兩個階段。這時(shí)該 程序功能塊已調(diào)試完畢，可去掉附加程序段。程序聯(lián)機(jī)調(diào)試就是將已調(diào)試好的各程序功能塊按總體結(jié)構(gòu)聯(lián)成一個完整程序，在所研制的硬件電路上運(yùn)行。在軟件調(diào)試過程中主要遇到問題：軟件調(diào)試的開始遇到了程序無法下載的情況，主要為單片機(jī)型號沒有選擇對，選擇對的型號過后便解決了這個問題。然后調(diào)試串口發(fā)送程序和接收程序，開始使用有線串口發(fā)送和接收測試程序可用。然后用無線串口調(diào)試，發(fā)現(xiàn)LED 點(diǎn)陣沒有反應(yīng)，經(jīng)過反復(fù)檢查，發(fā)現(xiàn)無線模塊的有幾個引腳需要設(shè)為低電平才能工作，就在軟件中將對應(yīng)引腳通過I/O口置為低電平，然后就能正常工作了。首先需要做的是連接好電路，檢查電路對應(yīng)接口是否連接正確。運(yùn)用專用的程序下載軟件STCISP，將程序下載到STC89C52單片機(jī)中；便可以開始測試系統(tǒng)的運(yùn)行性能了。表明系統(tǒng)運(yùn)行正常。在短時(shí)間內(nèi)連續(xù)發(fā)送信息，LED顯示屏能夠?qū)?yīng)及時(shí)顯示正確信息。結(jié) 論將近一學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)就快結(jié)束了，本次設(shè)計(jì)幾乎把大學(xué)四年所學(xué)知識都結(jié)合運(yùn)用到實(shí)踐中，是對我們所學(xué)知識的重要考核，同時(shí)也是我們面向工作的期末考試。當(dāng)然通過自己的努力及老師和同學(xué)的幫助最終完成了本次設(shè)計(jì)。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我也學(xué)到了不少課本上面沒有的知識，也鍛煉了自己的動手能力，同時(shí)也克服了不少困難：首先，之前學(xué)習(xí)與使用的是Protel99作為畫圖軟件，本次設(shè)計(jì)中在同學(xué)及自己的努力下學(xué)會了使用Altium Designer畫圖，并且最后能夠比較熟練的獨(dú)立使用Altium Designer畫出原理圖，最重要的是學(xué)會了利用Altium Designer自動生成PCB圖。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我感到自己對以前學(xué)習(xí)到的知識還沒有比較深刻的理解，有的東西以前覺得學(xué)得差不多了，但是在使用的時(shí)候老是遇到很多細(xì)節(jié)上面的問題。致 謝為期一學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了，在此我要感謝我的指導(dǎo)老師王大軍老師，他在我整個畢業(yè)設(shè)計(jì)完成過程中給了我很大的幫助。在之后的時(shí)間里，王大軍老師有規(guī)律地給我們安排了指導(dǎo)時(shí)間，在指導(dǎo)中給了我許多寶貴的意見，并且王大軍老師在指導(dǎo)中平易近人、幽默風(fēng)趣，這讓我也自如地和他交流。光陰似箭，歲月如梭。此刻我激動的心情難以平復(fù)。同時(shí)，我還要感謝我的輔導(dǎo)員老師陸文穎，感謝她對我生活和學(xué)習(xí)上面的幫助。所以在此我也謝謝你們，我可愛的同學(xué)們。參考文獻(xiàn)[1] 劉寶亮．LED將成為未來電視發(fā)展趨勢[N]．中國經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報(bào)．20090430[2] Wang C，Sohraby K，Li B, et al. 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