旋轉(zhuǎn)led顯示屏

陜西國防工業(yè)職業(yè)技術學院機電工程分院畢業(yè)論文 陜西國防工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計論文題 目 旋轉(zhuǎn)LED顯示屏 專 業(yè) 電氣自動化 班 級 自控3122 姓 名 帥 基 誠 學 號 25312236 指導教師 韓碩 二 一四 年題目:旋轉(zhuǎn)LED顯示屏專業(yè):電氣自動化班級:自控3122作者: 帥基誠指導教師:韓碩旋轉(zhuǎn)LED顯示屏的設計摘要LED顯示屏已廣泛應用于廣告、車站、銀行、商場等公共場所，它具有功耗小、壽命長、色彩好等優(yōu)點?，F(xiàn)在的 LED 顯示屏的發(fā)光器件主要采用 LED 平板模塊，這種類型的顯示屏主要有兩個問題有待改進：首先是整個顯示屏全由LED 模塊組成，器件數(shù)量多，成本高；另外，由于顯示屏是一個平面，同時 LED 象素點有一定視角限制，使顯示屏的可視范圍被局限到正面某個范圍之內(nèi)，在應用中使顯示屏的信息發(fā)布受到了一定的空間限制。本文給出了一種基于單片機控制的新型的十字旋轉(zhuǎn)LED顯示屏，以旋轉(zhuǎn)掃描方式代替逐行掃描，可視范圍達到了360 度，成本大大降低，克服了LED平板顯示屏的不足。本文在簡要介紹旋轉(zhuǎn)LED顯示屏工作原理的基礎上，詳細說明了旋轉(zhuǎn)顯示屏的方案選擇和系統(tǒng)結(jié)構設計，以及具體硬件電路和軟件設計流程。在此基礎上，本文還討論了旋轉(zhuǎn)LED顯示屏設計中需要注意的一些關鍵問題，給出了相應的解決方案，并提出了一些改進和完善本系統(tǒng)的思路和設想。實際制作的LED旋轉(zhuǎn)顯示屏技術參數(shù)的測試結(jié)果，以及實際的運行效果表明，本文設計和制作的旋轉(zhuǎn)顯示屏符合設計要求，具有一定的創(chuàng)新性和實際應用價值。關鍵字： 單片機、LED, 視覺暫留，直流電機，橋式整流,旋轉(zhuǎn)。 目陜西國防工業(yè)職業(yè)技術學院機電工程分院畢業(yè)論文第一章 旋轉(zhuǎn)LED顯示屏的課題背景LED的特點非常明顯，壽命長、光效高、無輻射與低功耗。LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，其發(fā)光效率可達8090%。將LED與普通白熾燈、螺旋節(jié)能燈及T5三基色熒光燈進行對比，結(jié)果顯示：普通白熾燈的光效為12lmW，壽命小于2000小時，螺旋節(jié)能燈的光效為60lmW，壽命小于8000小時，T5熒光燈則為96lmW，壽命大約為10000小時，而直徑為5毫米的白光LED為2028lmW，壽命可大于100000小時。有人還預測，未來的LED壽命上限將無窮大。由于LED的種種優(yōu)勢，使得其在現(xiàn)在的各個領域里運用越來越廣泛，我們設計的旋轉(zhuǎn)LED顯示屏幕，具有結(jié)構新穎，節(jié)約材料的特點，一列16個LED燈旋轉(zhuǎn)顯示之后，可以代替顯示近似于16x180像素的顯示寬度和內(nèi)容，我想以后不斷完善和改進之后應該可以在燈箱廣告和兒童玩具方面有一定的發(fā)展空間。第二章 旋轉(zhuǎn)LED顯示屏顯示原理LED顯示器具有功耗低，接口控制方便等優(yōu)點，而且模塊的接口信號和操作指令具有廣泛的兼容性，并能直接與單片機接口，可方便地實現(xiàn)各種不同的操作，在各類測量及控制儀表中被廣泛的應用。當在LED上顯示漢字時，應先取得漢字的點陣構成數(shù)據(jù)，然后將其寫入顯示存儲器中進行顯示。物體在快速運動時, 當人眼所看到的影像消失后，人眼仍能繼續(xù)保留其影像0.1-0.4秒左右的圖像，這種現(xiàn)象被稱為視覺暫留現(xiàn)象。是人眼具有的一種性質(zhì)。人眼觀看物體時，成像于視網(wǎng)膜上，并由視神經(jīng)輸入人腦，感覺到物體的像。但當物體移去時，視神經(jīng)對物體的印象不會立即消失，而要延續(xù)0.1 -0.4秒的時間，人眼的這種性質(zhì)被稱為“眼睛的視覺暫留”。假設我們設定我們的眼睛的暫留時間是0.4秒，如果我們的16個LED旋轉(zhuǎn)一周的時間快過0.4秒，那么我們看到的圖像就是這一列LED在各個位置顯示的圖像的疊加，如右圖，如果我們用定時器把LED旋轉(zhuǎn)一周的各個位置分割出180分，讓它在相應的位置顯示相應的圖像，那么我們就可以得到一個累加的圖像效果了。 圖2-1圖列分析第三章 旋轉(zhuǎn)LED顯示屏系統(tǒng)硬件簡介3.1系統(tǒng)硬件框圖系統(tǒng)各部分和各環(huán)節(jié)之間關系的圖示如下：12V電源5V電源直流電機單片機STC12C5A60S2LED顯示 圖3-1 系統(tǒng)硬件框圖3.2 旋轉(zhuǎn)LED顯示屏主機系統(tǒng)3.2.1 主機系統(tǒng)連接如圖所示圖3-2主控機管腳圖本次設計主機系統(tǒng)分為單片機、LED燈、電磁耦合供電電路，都焊接在主控板上，其次是在底座上的電動機，和電磁初級線圈。3.2.2旋轉(zhuǎn)LED顯示屏主機芯片簡介本次畢業(yè)設計采用的STC12C5A60S2單片機，以下是對其的介紹：STC12C5A60S2簡介：STC12C5A60S2是STC生產(chǎn)的單時鐘/機器周期（1T）的單片機，是高速、低功耗、超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換，針對電機控制，強干擾場合。1、增強型8051CPU，1T（1024G），單時鐘/機器周期2、工作電壓5.5-3.5V3、1280字節(jié)RAM4、通用I/O口，復位后為：準雙向口/弱上拉可設置成四種模式：準雙向口/弱上拉，強推挽/強上拉，僅為輸入/高阻，開漏每個I/O口驅(qū)動能力均可達到20mA，但整個芯片最大不要超過120mA5、有EEPROM功能6、看門狗7、內(nèi)部集成MAX810專用復位電路8、外部掉電檢測電路9、時鐘源：外部高精度晶體/時鐘，內(nèi)部R/C振蕩器常溫下內(nèi)部R/C振蕩器頻率為：5.0V單片機為：1117MHz 3.3V單片機為：812MHz10、4個16位定時器兩個與傳統(tǒng)8051兼容的定時器/計數(shù)器，16位定時器T0和T1 11、3個時鐘輸出口，可由T0的溢出在P3.4/T0輸出時鐘，可由T1的溢出在P3.5/T1輸出時鐘，獨立波特率發(fā)生器可以在P1.0口輸出時鐘12、外部中斷I/O口7路，傳統(tǒng)的下降沿中斷或電平觸發(fā)中斷，并新增支持上升沿中斷的PCA模塊，PowerDown模式可由外部中斷喚醒，INT0/P3.2，INT1/P3.3，T0/P3.4，T1/P3.5，RxD/P3.0，CCP0/P1.3，CCP0/P1.313、PWM2路14、A/D轉(zhuǎn)換，10位精度ADC，共8路，轉(zhuǎn)換速度可達250K/S15、通用全雙工異步串行口（UART）16、雙串口，RxD2/P1.2，TxD2/P1.317、工作范圍：-408518、封裝：LQFP-48，LQFP-44，PDIP-40，PLCC管腳說明P0.0P0.7P0：P0口既可以作為輸入/輸出口，也可以作為地址/數(shù)據(jù)復用總線使用。當P0口作為輸入/輸出口時，P0是一個8位準雙向口，內(nèi)部有弱上拉電阻，無需外接上拉電阻。當P0作為地址/數(shù)據(jù)復用總線使用時，是低8位地址線A0A7，數(shù)據(jù)線D0D7P1.0/ADC0/CLKOUT2標準IO口、ADC輸入通道0、獨立波特率發(fā)生器的時鐘輸出P1.1/ADC1P1.2/ADC2/ECI/RxD2標準IO口、ADC輸入通道2、PCA計數(shù)器的外部脈沖輸入腳，第二串口數(shù)據(jù)接收端P1.3/ADC3/CCP0/TxD2外部信號捕獲，高速脈沖輸出及脈寬調(diào)制輸出、第二串口數(shù)據(jù)發(fā)送端P1.4/ADC4/CCP1/SS非SPI同步串行接口的從機選擇信號P1.5/ADC5/MOSISPI同步串行接口的主出從入(主器件的輸入和從器件的輸出)P1.6/ADC7/SCLKSPI同步串行接口的主入從出P2.0P2.7P2口內(nèi)部有上拉電阻，既可作為輸入輸出口（8位準雙向口），也可作為高8位地址總線使用。P3.0/RxD標準IO口、串口1數(shù)據(jù)接收端P3.1/INT0非外部中斷0，下降沿中斷或低電平中斷P3.3/INT1P3.4/T0/INT非/CLKOUT0定時器計數(shù)器0外部輸入、定時器0下降沿中斷、定時計數(shù)器0的時鐘輸出A/D轉(zhuǎn)換器的結(jié)構STC12C5A60AD/S2系列帶A/D轉(zhuǎn)換的單片機的A/D轉(zhuǎn)換口在P1口，有8路10位高速A/D轉(zhuǎn)換器，速度可達到250KHz（25萬次/秒）。8路電壓輸入型A/D，可做溫度檢測、電池電壓檢測、按鍵掃描、頻譜檢測等。上電復位后P1口為弱上拉型IO口，用戶可以通過軟件設置將8路中的任何一路設置為A/D轉(zhuǎn)換，不須作為A/D使用的口可繼續(xù)作為IO口使用。單片機ADC由多路開關、比較器、逐次比較寄存器、10位DAC、轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器以及ADC_CONTER構成。該單片機的ADC是逐次比較型ADC。主次比較型ADC由一個比較器和D/A轉(zhuǎn)換器構成，通過逐次比較邏輯，從最高位（MSB）開始，順序地對每一輸入電壓與內(nèi)置D/A轉(zhuǎn)換器輸出進行比較，經(jīng)過多次比較，使轉(zhuǎn)換所得的數(shù)字量逐次逼近輸入模擬量對應值。逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器具有速度高，功耗低等優(yōu)點。需作為AD使用的口先將P1ASF特殊功能寄存器中的相應位置為1，將相應的口設置為模擬功能。3.3 LED以及LED顯示模塊原理3.3.1 顯示模塊工作原理旋轉(zhuǎn)掃描的原理：由于人眼具有視覺暫留的特性，當畫面以一定速率刷新時，我們看到的就是連續(xù)的圖像，電視機顯示采用逐點掃描方式，每秒鐘要刷新畫面 50 場(25 幀),而在人眼中則是一幅完整的畫面，傳統(tǒng) LED 顯示屏一般采用 1/16 掃描，16 行進行逐行循環(huán)點亮，由于刷新速率足夠大，看到的也是一幅穩(wěn)定的畫面。它的原理示意如圖3. 1 所示，其中(a) (b) (c) (d) (e) 分別是不同時刻的顯示狀態(tài)，(f)為人眼看到的完整畫面“3”。在這種LED顯示屏中，采用的是逐行換位下移點亮器件的掃描方式，每一行都必須有LED顯示器件，這就使顯示屏的成本偏大。圖3.3 傳統(tǒng)LED顯示屏的顯示原理圖旋轉(zhuǎn)掃描方式顯示器只有一列，由電機帶動它進行旋轉(zhuǎn)，運行到某一位置時就顯示該位置的狀態(tài)，到下一位置后又顯示下一位置的狀態(tài)，即一列顯示器件要完成全部圖像的顯示，掃描過程由機械轉(zhuǎn)動更換位置來實現(xiàn).其顯示原理如圖3.2所示。圖中a)b)c)是 圖3.4 旋轉(zhuǎn)柱式顯示屏的顯示原理圖不同時刻的顯示狀態(tài)，d)是人眼看到的完整畫面“3”。由于旋轉(zhuǎn)掃描成像不是平面，而是一個柱面，所以稱之為旋轉(zhuǎn)柱式顯示屏，其觀看視角是360，利用人眼的“視覺暫留效應”顯示文字及圖案。圖3-4 LED連接引腳圖3.3.2 LED應用簡介LED(lightemittingdiode)是發(fā)光二極管的英文縮寫，它是一種電致發(fā)光器件。目前，LED產(chǎn)業(yè)已經(jīng)走過了它的發(fā)展初期和中期，普通LED的應用已經(jīng)成為過去，高亮度LED的使用也已無需著力推廣。另外，中小功率超高亮LDE亦已誕生，并正在以極快的速度走向應用。顯示方面，LED被廣泛應用于電子電器、工業(yè)設備等各類產(chǎn)品的狀態(tài)性能顯(指)示，也被越來越多地制作成多媒體平板顯示屏、交通信號燈等等。LED的應用雖然已經(jīng)具有了很廣的范圍、很大的規(guī)模，但是,由于LED擁有很多社會應用所需的優(yōu)點、相關技術也有很大的發(fā)展空間，因此，LED有著更為美好的前景。目前技術條件下，LED已經(jīng)顯示出了眾多的優(yōu)點與傳統(tǒng)的顯示媒介相比，有以下特點：（1）是壽命超長，業(yè)內(nèi)公認的平均值達10萬小時，可期望目標將會達到25萬小時；（2）是色彩豐富，LED已經(jīng)實現(xiàn)了多個波長的單基色，有紅、琥珀黃、黃、綠、藍等，基本滿足了應用領域?qū)ED色彩的要求，隨著更多新材料的開發(fā)，還會實現(xiàn)更多的基色及至全彩色；（3）穩(wěn)定可靠，在LED的壽命期內(nèi)，LED差不多都能穩(wěn)定的工作，維護工作量極??；（4）電氣安全性高，LED一般工作在低電壓(6-24V)、小電流(10-20mA)情況下，屬弱電級工作器件，有較好的電氣安全性能；（5）節(jié)能環(huán)保效率高，在同等亮度下，LED的耗電僅為普通白熾燈的1/10，而且不存在有害金屬汞污染等問題，符合社會發(fā)展趨勢；（6）應用靈活性好，LED可進行低壓供電，也可110V/220V電源供電，加上單粒LED的體積小(芯片更小)，只用3-5平方毫米，大大方便了工程應（7）受控制能力強，現(xiàn)有的技術已經(jīng)可以實現(xiàn)LED的亮度、灰度、動態(tài)顯示，分布控制等，是其它發(fā)光裝置無可比擬的；（8）抗震性能優(yōu)越，LED的堅固、耐震、耐沖擊性能，超過了目前所有其它類型的電光源產(chǎn)品；（9）響應速度快，LED的響應速度在毫秒級，可以自如有效地應用于顯示屏、汽車剎車燈、相機閃光燈等；10）顯色性能良好，白色LED目前的顯色指數(shù)Ra達到了70以上，色溫范圍從3600K到11000K(隨熒光粉不同而變)，而且已經(jīng)獲得了實驗室提高的方案；另外還有亮度高、無干擾、方向性好等等也是十分有用的優(yōu)點，當然LED產(chǎn)業(yè)內(nèi)還有不少問題需要從根本加以解決?；胁皇重S富，理想的是可見光波段實現(xiàn)全覆蓋，最好能達到自然光的水平；顯色性仍顯不高，理想水平是黑體相達到Ra=100；亮度需要有效地提高，包括發(fā)光效率的兩個方面(內(nèi)量子效率和光輸出效率)和功率的提高；另外還有體積、成本、專用集成電路、驅(qū)動器、“冷光”感等問題?？v觀LED的發(fā)展，我們不難發(fā)現(xiàn)，LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展極大地緣于技術的進步，而技術進步的動力則是來自于應用的需求，亮度的提高、基色的豐富、功率的增加等等無不如此。可以推想，未來的LED產(chǎn)業(yè)，一定會根據(jù)應用的要求，在亮度、功率、基色等技術方面進一步突破，使不同類型的LED更加廣泛地被使用，并且還會逐步地建立起各自相對獨立的應用領域，從而步入LED細分時代，我們有理由相信，亮飾、照明、顯示將會首先獨立出來，形成LED應用的專門領域。當然,從技術關聯(lián)角度看，未來的LED產(chǎn)業(yè)會像一棵樹，細分出來的專門領域，其源頭仍會統(tǒng)一在芯片材料的生產(chǎn)上，不同領域的LED應用會得到不同技術支持。3.4電源的選擇與分析供電方式主要有3種：第一種，直接用電池給主板供電，電池裝在主板上隨主板轉(zhuǎn)動，缺點是成本高，壽命短，且電池增加了主板的重量，影響主板的平衡性和給步進電機過重的負擔。第二種方案是采用電刷供電，電刷對于接觸面的磨損很大，對主板造成損傷，且增加了結(jié)構的復雜度。第三種方案是采用無線供電技術，利用電磁耦合原理，用磁線圈對主板進行供電，此方案對主板沒有任何損耗。電磁耦合對很多人來說，再也熟悉不過了，變壓器就是利用這個原理來傳遞能量。如果把變壓器的兩個繞組分開，就是某種意義上的無線供電。但是用電磁耦合的方式有很大的缺點，沒有高磁導率的磁芯作為介質(zhì)，磁力線會嚴重發(fā)散到空氣中，傳遞效率下降非常厲害。所以不適合大功率，遠距離的無線供電。本設計所需的功率很小，供電距離很小，所以是較理想的方案。其結(jié)構如圖8所示，其中L1為給主板部分供電的磁線圈。圖3-5 無線供電結(jié)構圖綜合上述3種方案，本設計采用方案3圖3-6 PCB電路板上的供電電路圖3-7 電機部分供電模塊供電電路圖實際原理分析：(1) 為了使系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定的工作，必須解決系統(tǒng)的供電問題。通過無線供電的方式，并通過整流、濾波、穩(wěn)壓得到系統(tǒng)供電電源。 （2）通過電磁感應的原理，在PCB板下方固定一個線圈同時固定在電機的轉(zhuǎn)子上，在外圍接入一個通電的線圈。由此可得到一個簡易發(fā)電機裝置，當電機轉(zhuǎn)動時，里面線圈隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，進行發(fā)電，再由整流、濾波、穩(wěn)壓可為PCB板子上的系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源。K!L;Vi 圖3-8系統(tǒng)供電效果展示3.5重心調(diào)節(jié)重心調(diào)節(jié)是最困難的一個技術環(huán)節(jié)。旋轉(zhuǎn)的重心直接關系到系統(tǒng)的穩(wěn)定的運行，以及安全性問題。旋轉(zhuǎn)的重心如果不在轉(zhuǎn)軸上的話，在高速的旋轉(zhuǎn)中，會產(chǎn)生劇烈的抖動，在巨大的離心力下，會使整個系統(tǒng)分解，產(chǎn)生安全隱患。所以，重心調(diào)節(jié)是必須解決的問題。下面介紹重心調(diào)節(jié)的方法。首先是電路板的外觀設置。根據(jù)物理質(zhì)心計算方法，可知道，均勻的圓盤的重心就在圓盤的中心。但是，由于電子器件的封裝，重量都是不同的，圓盤電路板的重心是不均勻分布的，比較難調(diào)節(jié)，故不采用這種方法。根據(jù)杠桿原理，當支點兩端的物體的質(zhì)量與力距乘積相等時，杠桿就處于平衡。因此我采用了長條方型的電路板結(jié)構。M2M1L2L1圖3-9 杠桿原理示意圖如上圖4.1所示，只要M1*L1 = M2*L2時，在布PCB的同時，只要通過簡單的測量和計算便可以使得杠桿處于平衡 壓器集成電路，屬于線性穩(wěn)壓器件3.6 PCB電路板上元件的焊接由于美觀原因本次設計使用的元件都為貼片元件。貼片元件的焊接方式和注意事項如下。3.6.1貼片元件的焊接方式：1、在焊接之前先在焊盤上涂上助焊劑，用烙鐵處理一遍，以免焊盤鍍錫不良或被氧化，造成不好焊，芯片則一般不需處理。2、用鑷子小心地將貼片元件放到PCB板上，注意不要損壞引腳。使其與焊盤對齊，要保證芯片的放置方向正確。把烙鐵的溫度調(diào)到300多攝氏度，將烙鐵頭尖沾上少量的焊錫，用工具向下按住已對準位置的芯片，在兩個對角位置的引腳上加少量的焊錫，仍然向下按住芯片，焊接兩個對角位置上的引腳，使芯片固定而不能移動。在焊完對角后重新檢查芯片的位置是否對準。如有必要可進行調(diào)整或拆除并重新在PCB板上對準位置。3、開始焊接所有的引腳時，應在烙鐵尖上加上焊錫，將所有的引腳涂上焊錫使引腳保持濕潤。用烙鐵尖接觸芯片每個引腳的末端，直到看見焊錫流入引腳。在焊接時要保持烙鐵尖與被焊引腳并行，防止因焊錫過量發(fā)生搭接。4、焊完所有的引腳后，用助焊劑浸濕所有引腳以便清洗焊錫。在需要的地方吸掉多余的焊錫，以消除任何可能的短路和搭接。最后用鑷子檢查是否有虛焊，檢查完成后，從電路板上清除助焊劑，將硬毛刷浸上酒精沿引腳方向仔細擦拭，直到焊劑消失為止。5、貼片阻容元件則相對容易焊一些，可以先在一個焊點上點上錫，然后放上元件的一頭，用鑷子夾住元件，焊上一頭之后，再看看是否放正了;如果已放正，就再焊上另外一頭。如果管腳很細在第2步時可以先對芯片管腳加錫，然后用鑷子夾好芯，在桌邊輕磕，墩除多余焊錫，第3步電烙鐵不用上錫，用烙鐵直接焊接。當我們完成一塊電路板的焊接工作后，就要對電路板上的焊點質(zhì)量的檢查，修理，補焊。符合下面標準的焊點我們認為是合格的焊點:（1）焊點成內(nèi)弧形(圓錐形)。（2）焊點整體要圓滿、光滑、無針孔、無松香漬。（3）如果有引線，引腳，它們的露出引腳長度要在1-1.2MM之間。（4）零件腳外形可見錫的流散性好。（5）焊錫將整個上錫位置及零件腳包圍。不符合上面標準的焊點我們認為是不合格的焊點，需要進行二次修理。（1）虛焊：看似焊住其實沒有焊住，主要原因是焊盤和引腳臟，助焊劑不足或加熱時間不夠。（2）短路：有腳零件在腳與腳之間被多余的焊錫所連接短路，亦包括殘余錫渣使腳與腳短路。（3）偏位：由于器件在焊前定位不準，或在焊接時造成失誤導致引腳不在規(guī)定的焊盤區(qū)域內(nèi)。（4）少錫：少錫是指錫點太薄，不能將零件銅皮充分覆蓋，影響連接固定作用。（5）多錫：零件腳完全被錫覆蓋，即形成外弧形，使零件外形及焊盤位不能見到,不能確定零件及焊盤是否上錫良好.。（6）錫球、錫渣：PCB板表面附著多余的焊錫球、錫渣，會導致細小管腳短路。注意事項：焊接時不允許直接加熱元件的焊端和元器件引腳的腳跟以上部位，焊接時間不超過3s/次，同一焊點不超過2次；以免受熱沖擊損壞元器件圖3-10 焊接結(jié)果展示第四章 軟件的設計與分析4.1 系統(tǒng)編程語言和編程工具在單片機的開發(fā)應用系統(tǒng)中，匯編語言作為傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)的編程語言，己經(jīng)不能滿足實際需要，高級語言被逐漸引入，C語言就是其中之一。C語言是一種通用的計算機程序設計語言，它既有高級語言的各種特征，又能直接操作系統(tǒng)硬件。對于大多數(shù)S系列單片機，使用C語言與使用匯編語言相比具有如下優(yōu)點：(1) 不需要了解處理器的指令集，也不必了解存儲器結(jié)構。(2) 寄存器分配和尋址方式由編譯器進行管理。(3) 指定操作的變量選擇組合提高了程序的可讀性。(4) 可使用與人的思維更相近的關鍵字和操作函數(shù)。(5) 程序的開發(fā)和調(diào)試時間大大縮短。(6) C語言中的庫文件提供了許多標準的例程。(7) 可實現(xiàn)模塊化編程技術，從而可將己編制好的程序加入到新程序中。(8) C語言可移植性好且非常普及。 系統(tǒng)軟件設計采用模塊化設計的方法，它是把一個功能完整的較大的程序分解為若干個功能相對獨立的較小的程序模塊，對各個程序模塊分別進行設計、編程和調(diào)試，最后把各個調(diào)試好的程序模塊聯(lián)成一個大的程序。模塊化程序設計的優(yōu)點是單個功能明確設計和調(diào)試比較方便、容易完成。一個模塊可以為多個程序所共享。4.2旋轉(zhuǎn)LED顯示的軟件原理分析我們知道16*16取模是一列一列取的了，一列有2個字節(jié)，一共16列，所以一個16*16的漢字就有32個字節(jié)，需要占用單片機的Code空間 32個字節(jié)。然后再結(jié)合硬件來分析，如下圖：圖4-1 硬件連接管腳圖P2.2P2.1P5.3P2.0一列燈16個 剛好對應16*16一個漢字的一列：2個字節(jié)，所以把取模到的數(shù)據(jù)依次送到P2口 和P4 P5口，這里硬件中P4 P5組成一個字節(jié)，所以顯示程序如下：for(i=0;i4;/這里行和列 都是IO口獨立驅(qū)動的LED DelayUs(200);/延時讓LED亮起來 每列延時的時間 P2=0XFF; P4=P5=0XFF; 在什么時候送顯示呢？當單片機IO判斷到 紅外接收管接收到起點信號，就開始顯示，顯示完16列后等待下一次的起點信號。這樣只要電機的速度夠快就會穩(wěn)定的把字顯示字空中了。平面的文字顯示同理。如何讓一組文字不斷的移動？這就需要一個字幕計數(shù)器，旋轉(zhuǎn)LED每旋轉(zhuǎn)一圈，這個字幕計數(shù)器就加一，指向下一列，這樣不斷的刷新，感覺文字就在移動了，程序如下：j就是字幕計數(shù)器，每轉(zhuǎn)一圈j就會加1；if(KEY=0) /紅外接收管 判斷起始位 j+; if(j672) /根據(jù)顯示的字數(shù)定義改數(shù)值672/16=42個字 顯示完42個字后 重新開始 j=0 ; for(i=j;i4;/這里行和列 都是IO口獨立驅(qū)動的LED DelayUs(200);/延時讓LED亮起來 每列延時的時間P2=0XFF;P4=P5=0XFF;第五章 系統(tǒng)調(diào)試5.1 系統(tǒng)測試分類(1) 整板測試整板測試是在元件焊接完成但未加電前對電路板進行的檢查。該過程是系統(tǒng)上電前的檢查工作，需要對每個器件逐個引腳進行檢查，一方面是檢查有沒有引腳虛焊或與其他信號線短路，另一方面是對器件引腳功能的再檢查，查看設計是否正確。整板測試可以按照先電源和地，再逐個器件引腳的順序測試。(2) 上電功能測試上電測試是調(diào)試的關鍵部分，按照系統(tǒng)方案設計的模塊化思想，應該分模塊測試系統(tǒng)。首先還是應該測試電源部分，系統(tǒng)上電以后，測試各個電源端口和器件的電源部分是否工作正常，同時應注意系統(tǒng)中有無器件過熱情況，如果有的話，可能是相應的器件損壞或電路中有短路，需要處理之后再加電。如果沒有問題，則可以進行功能的檢測。5.2 系統(tǒng)硬件調(diào)試由于系統(tǒng)硬件較復雜，硬件電路裝配、焊接完成后，可能不能正常工作。為了方便調(diào)圖5-1 PCB電路板結(jié)果圖試，采用分塊調(diào)試的方法。電路由多個模塊組成，電源模塊、復位電路、輸入輸出接口電路、下載接口電路等。單片機處理器是系統(tǒng)的靈魂，所以先對單片機進行檢測調(diào)試。首先，利用下載口檢測單片機，如果檢測不到，問題一般是單片機的復位電路、下載口、以及晶振。分別對這三個端口進行檢測，基本都可以解決問題。5.3 調(diào)試結(jié)果與分析經(jīng)過最后的系統(tǒng)聯(lián)調(diào)最后，便是系統(tǒng)整體調(diào)試了。系統(tǒng)上電后，并沒有看到正確的文字顯示。文字顯示歪歪斜斜的，過了很長一段時間，還是這樣。分析可能是定時器的初始值可能太大或太小所至。通過修改程序，從進入中斷開始計時到進入下次中斷，把時間發(fā)送出去。液晶顯示的數(shù)據(jù)和預先設想的數(shù)據(jù)相差甚遠。通過修改定時器的初始值后，上測試，LED能夠顯示出文字。顯示效果如圖5-2 圖5-2 調(diào)試結(jié)果圖5.4 總結(jié)通過幾個月的努力，掌握了旋轉(zhuǎn)LED顯示屏的工作原理，并且成功的實現(xiàn)了設計的基本要求。同時也提高了利用高級語言編寫單片機程序的能力，以及查閱資料和解決問題的能力。系統(tǒng)主要實現(xiàn)的功能有：(1)通過單片機控制LED掃描顯示的時間，能夠穩(wěn)定的顯示數(shù)字或文字，軸向分辨率為16位。(2)能夠控制顯示數(shù)字或文字。(3)通過電磁感應，解決了系統(tǒng)供電問題，使系統(tǒng)能夠長期工作。不過這次畢業(yè)設計仍然存在不足的地方。比如重心偏移，電機旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生抖動，應該在設計時對PCB布局進行科學的分析，調(diào)整重心；軸向分辨率只有16位，只能顯示簡單的圖