基于單片機的數(shù)碼相框的設計與仿真-畢業(yè)設計

畢業(yè)設計(論文)課題名稱基于單片機的簡易數(shù)碼相框設計與仿真學生姓名學號系、年級專業(yè)電氣工程指導教師職稱講師2023年5月20日摘要本設計首先闡述了數(shù)碼相框在現(xiàn)實生活中的意義以及重要。并介紹了數(shù)碼相框的應用領域以及應用前景。簡單的介紹了目前國內外數(shù)碼相框技術的水平。論文主要是介紹了針對論文的技術指標要求，對數(shù)碼相框設計設計的方案進行選擇與論證，主要包括了AT89C51單片機、LCD12864液晶顯示屏的選擇。接著介紹了數(shù)碼相框的硬件電路設計，包括系統(tǒng)總體硬件設計、單片機處理模塊、單片機最小系統(tǒng)設計液晶顯示模塊以及電源電路.然后介紹了數(shù)碼相框的軟件設計局部，主要包括軟件總體設計結構以及SPI數(shù)據傳輸。最后是介紹了仿真調試，包括用Protues繪制仿真圖，用Keil編輯程序，以及仿真結果及其分析。經過分析和比擬到達了本次設計的技術指標。正式了本次設計方案的正確性。關鍵詞：AT89C51單片機;LCD12864;Protues;KeilAbstractThisdesignfirstelaboratedthesignificanceandtheimportanceofdigitalphotoframesinreallife.Anddescribestheapplicationsofdigitalphotoframeandpotentialapplications.Simplydescribesthecurrentlevelofdomesticandforeigndigitalphotoframetechnology.Paperistointroducethetechnicalrequirementsforthepaper,thedesignofthedigitalphotoframedesignoftheprogramtoselectanddemonstration,includingtheAT89C51microcontroller,LCD12864LCDofchoice.Thenweintroducedthedigitalphotoframehardwarecircuitdesign,includingoverallsystemhardwaredesign,MCUprocessingmodule,smallestsingle-chipsystemdesignLCDmoduleandapowersupplycircuitandthenintroducedthesoftwaredesignofdigitalphotoframe,includingsoftwaredesigndatastructuresandSPItransmission.Finally,theintroductionofsimulationdebugging,includingsimulationmapdrawnbyProtues,withKeileditingprogram,andthesimulationresultsandanalysis.Achievedthroughanalysisandcomparisonofthisdesignspecification.Formalcorrectnessofthisdesign.Keywords:AT89C5SCM;LCD12864;Protues;Keil目錄中文摘要……………...……….I英文摘要……………..……=2\*ROMANII1緒論11.1選題背景11.2國內外研究現(xiàn)狀11.3論文主要研究內容22系統(tǒng)方案設計2.1單片機選型3硬件電路設計33.1系統(tǒng)總體硬件設計33.2單片機處理器模塊43.3液晶屏顯示模塊及其他模塊64軟件設計104.1軟件總體設計結構104.2使用的設計軟件程序114.3圖像文件解碼設計184.4圖像文件顯示設計205仿真調試265.1數(shù)碼相框硬件制作成果及分析265.2圖像顯示結果及分析26結論28參考文獻29附錄A30致謝36圖目錄TOC\h\z\t"圖標題"\c圖數(shù)碼相框系統(tǒng)的硬件設計結構3圖2.3單片機小系統(tǒng)時鐘電路設計結構6圖2.4單片機小系統(tǒng)復位電路設計7圖2.8液晶屏設計電路12圖2.9串口設計電路13圖2.10電源設計電路13圖3.1主程序流程圖11圖4.1數(shù)碼相框硬件制作成果圖31圖4.2解碼后BMP圖像321緒論1.1選題背景隨著近幾年來時代的開展，，擁有著使用簡單，不錯的拍攝效果，可以立馬觀看所拍攝照片，并在拍攝幾乎沒有本錢等優(yōu)點，數(shù)碼相機已經完全代替了傳統(tǒng)的相機。隨著數(shù)碼相機的日漸普遍出現(xiàn)，數(shù)碼相片的拍攝數(shù)目也隨之越來越大。大多數(shù)人都喜歡使用存儲設備的進行數(shù)碼照片保存，一是因為這些圖片的打印本錢比傳統(tǒng)照片的本錢要低，二是修改和欣賞這些圖片可以在任意時間和地點，例如在電腦上，上。但隨著在增加的數(shù)目和頻繁使用的這些照片中，人們發(fā)現(xiàn)僅使用計算機工具來處理這些圖片是非常局限。因此，為了更容易地保存和欣賞數(shù)字相機拍攝的照片，數(shù)碼相框就因此而生。數(shù)碼相框是一種不需要把照片放進去的就能展示相片的一種相框，而是通過讀取其他存儲設備中的照片，然后顯示在液晶顯示屏幕上，并且它具有相當多的功能，如循環(huán)播放照片，回放和自動保存照片等。它比常規(guī)變化框架更加靈活，同時對于使用的越來越頻繁的數(shù)碼相片來說片，數(shù)碼相框是一個新的展覽空間，專門用來分享和欣賞數(shù)碼照片的設備。數(shù)碼相框一般由CPU操作系統(tǒng)，解碼器，顯示器，微控制器以及存儲器構成。其工作原理由CPU操作系統(tǒng)對數(shù)碼相框自身存儲器或者外接存儲器中的數(shù)碼圖像進行解碼，解碼完成后由微控制器將圖像顯示在顯示器上。中國首次自行研制的數(shù)字式相框畫面顯示有標度，旋轉和其它功能時，顯示動態(tài)，和靜態(tài)圖片流轉。該數(shù)碼相框為我們帶來一個新的數(shù)碼概念。伴隨著數(shù)碼科技的愈來愈提高，數(shù)碼相框也擁有了更加成熟的技術。數(shù)碼相框體系設計的主要設計方案當前大概能夠分為三大類(1)核心處理系統(tǒng)選用的是以ARM+JPEG硬件解碼器，在解碼速度和圖片顯示方面比擬迅速，能夠支持MPEG1,MPEG4，；能支持多種音頻播放，如MP3等，支持USB2.0Slave、USB1.1Host。性能較全面，覆蓋了動態(tài)和靜態(tài)圖片，音頻處理，存儲卡，USB、擴展功能，圖像分辨率高，功耗低等優(yōu)點。(2)選用的是單芯片處理系統(tǒng)，選用簡便的PCB板結構，能夠符合JPEG，BMP，GIF和MP3、MP4的播放條件。這一類的數(shù)碼相框本錢低，但存在一定的問題就是通常不支持超過600萬像素的圖片。(3)選用嵌入式的結構來做數(shù)碼相框，簡單的通過硬件解碼JPEG，通過硬件來實現(xiàn)對圖像的所有編撰操作，處理圖像比照而言比擬迅速，像素也能支持比擬高。但是在擴展功能方面就比擬單一。國外追求數(shù)碼相框簡潔實用，而國內追求其功能的多樣性。由于人們對數(shù)碼相框喜愛與追捧，使得數(shù)碼相框的也一直在創(chuàng)新和進步。設計任務和根本要求設計任務：簡易數(shù)碼相框的設計與仿真根本要求：〔1〕了解已有或類似數(shù)碼相框商品及其工作原理；〔2〕分析系統(tǒng)需求并確定核心功能；〔3〕系統(tǒng)方案設計合理；〔4〕采用模塊化思想設計硬件系統(tǒng)；〔5〕數(shù)據結構及軟件算法設計合理，代碼可移植性好；〔6〕基于最簡原型〔最小系統(tǒng)〕逐步完善硬\軟件設計；〔7〕數(shù)碼相框模型可平安、穩(wěn)定運行；〔8〕模型系統(tǒng)設計力求簡潔標準、用戶體驗好、便于擴展升級和維護；〔9〕有完整標準的設計文檔，含系統(tǒng)硬件原理圖〔包括電源局部〕、系統(tǒng)軟件、功能仿真及驗證等。本論文是完成簡易數(shù)碼相框的設計方案選擇，原理及實驗分析等。在第2章將講述方案的論證和選擇；第3章講述數(shù)碼相框硬件電路的設計，涉及到數(shù)碼相框的工作原理及其電路的工作模式，各局部電路的設計。第4章講述數(shù)碼相框的軟件設計包括總體設計結構等。第5章是仿真調試。2系統(tǒng)方案的選擇本章主要是按照本課題設計的要求對整體系統(tǒng)方案進行選擇，對各方案進行比擬和論證。最終選取符合并且簡易的方案。單片機又叫作微控制器。它是把CPU，存儲器，計數(shù)器等集成到一塊電路芯片上。相當于一臺微型計算機。體積小，質量輕，價格廉價，便于學習和應用開發(fā)。根據我們現(xiàn)階段所學習的知識，可提供以下三種方案進行選擇。方案一：采用PIC系列。PIC系列單片機是采用RISC架構的CPU，分別33、35、38指令，是一個精簡指令集。使用哈佛雙總線結構，速度快，是指令流水線結構，在一個周期內指令執(zhí)行完成，取從程序存儲器中的下一條指令。優(yōu)點是低電壓工作，低功耗，驅動能力強。但是在編程過程中，要經常使用特殊存放器，重復選擇對應的存儲體，編程有一定的麻煩。方案二：采用51系列。Intel的51系列是應用最廣泛的8位單片機，指令系統(tǒng)標準，，硬件結構合理。其性能得到了許多芯片公司的加強，在更多的電子產品中得到應用。51系列單片機具有完整的位操作系統(tǒng)，功能齊全，使用位操作指令可以使復雜的程序運行操作變得簡單。同時51系列單片機的八位乘法和除法指令精度高，能滿足大多數(shù)的要求，應用廣泛。方案三：AVR系列。AVR單片機是一種比擬新的微控制器。特點是高速、高性能、低功耗。指令周期為時鐘周期，多數(shù)指令是單周期指令，時鐘頻率4-8MHz，因此最小指令執(zhí)行時間為250-125ms。AVR系列單片機主要有三種類型：AT90S2313〔平裝型〕，AT90S8515，AT90S8535〔帶A/D轉換〕。在使用AVR系列單片機進行邏輯運算可以在任意兩個存放器中進行，不用反復使用CPU.根據大學課程上學習的只是，以及對于低本錢的要求，綜合上述的觀點，我最終選擇51系列單片AT89C51.在本次設計中，要將圖片實時的顯示出來，所以需要顯示器，顯示器的設計方案有以下三種。方案一：采用TFT彩屏。TFT彩屏的顯示原理是利用匯點實現(xiàn)顯示，所以操作起來比擬靈活。但是因為每一個點的顯示都要對顏色嗯好位置進行定義，所以TFT彩屏對控制器的要求也比擬高，而且價格相比照擬貴。方案二：采用LCD12864顯示器顯示。LCD12864可以顯示圖片和文字，能夠滿足一般的顯示需要，編程容易實現(xiàn)。它可以采用并口控制也可以采用串口控制，操作靈活。方案三：采用LED七段數(shù)碼管，LED七段數(shù)碼管是利用七個發(fā)光二極管構成，能夠顯示小數(shù)點和0到9數(shù)字，但是它的管腳比擬多，因此用它時占用了太多的單片機的輸入輸出口，而且七段數(shù)碼管不能顯示漢字。而在本次設計中，不僅需要顯示圖片，而且有時還需要顯示漢字，考慮到顯示要求以及本錢原因，綜合考慮我選擇方案二，使用LCD12864。3硬件電路設計3.1系統(tǒng)總體硬件設計數(shù)碼相框系統(tǒng)的硬件構造如下圖。.圖3.1數(shù)碼相框系統(tǒng)的硬件構造在硬件規(guī)劃上，主要的重點是以MCS-51單片機為最小系統(tǒng)，具有電源電路，LCD液晶屏幕，時鐘電路和復位電路。MCS-51單片機最小系統(tǒng)的根本子系統(tǒng)和I/O接口，可以提供每個硬件設備實現(xiàn)數(shù)據傳輸功能和復位功能的時鐘信號。電源電路包括一個功率轉換電路，MCS-51單片機和LCD液晶屏的連接電路，并提供根本的工作電壓。3.2單片機處理器模塊數(shù)碼相框系統(tǒng)的主體處理模塊選用的是AT89C51系列單片機。AT89C51單片具有低電壓、高性能的特點，內含ROM和RAM，制作器件的生產技術具有不容易喪失、高密度的特點，能夠和通用的51指令系統(tǒng)兼容，內含普遍使用的8位CPU與FlashROM，相對于其他單片機在電子業(yè)內的使用程度來說AT89C51單片機使用比擬廣泛。其主要功能特性有以下幾點：〔1〕兼容MCS51指令系統(tǒng)〔2〕8k能重復擦寫的FlashROM；〔3〕三十二個雙向I/O口；〔4〕256x8bitRAM；〔5〕內含三個16位的可以進行編程的定時器和計數(shù)器中斷；〔6〕時鐘頻率0-24MHz；〔7〕該芯片內部具有兩個串行中斷，并且可以對內部進行串口通訊〔8〕共八個中斷源，其中兩個外部中斷源；〔9〕兩個讀取撰寫的中斷口線，三級加密碼位；〔10〕封裝包含有PDIP、等多種形式，能滿足不同產品的要求。AT89C51處理器內部具有強大的處理數(shù)據功能，內部具有多種存放器、控制器、其主要的做用是用來對內部和外部的數(shù)據進行處理和存儲。并且還可以通過接口初始化外圍器件。紅外遙控信號的接收和解碼以及CPU通信板等。它的引腳圖如下圖。AT89C51引腳圖P0口：屬于漏極開路型，它是雙向輸入輸出。在對外進行通訊時需要外接上拉電阻，如果需要隊單片機內部進行寫入時，需要向該端口進行寫“1〞指令，才能寫入。P0口屬于地址線和數(shù)據線通用的I/O口。并且P0口還有第二功能。P1口：P1口和P2口的功能區(qū)別不大，但因為P1口有自帶的上拉電阻。P1口是一個準雙向口?？梢詫λM行輸入和輸出的使用。當需要P1口作為輸出時，只需要在相應的I/O進行“1〞指令的寫入，寫入“1〞指令時會使輸出的驅動器無法工作。P1口與P0一樣也具有第二功能腳。和的第二功能引腳號功能特性T2，時鐘輸出T2EX〔定時/計數(shù)器2〕P2口：P2是具有內部自帶上拉電阻的，在對內寫數(shù)據時需要對該端口進行寫“1〞指令。P2口也是能夠進行雙向的輸入輸出。P2口的輸出緩沖級可以到達驅動4個TTL邏輯門電路的能力。在對外進行數(shù)據的寫出時，P2口先送出高8位的地址數(shù)據。在對外訪問8位數(shù)據存放器時，P2口將需要輸出的數(shù)據內容通過P2口數(shù)據存放器輸出。在程序檢測和校驗時，P2口也可以進行接受一些控制信號和一些地址信號。P3口：P3口與P2口相似，自帶上拉電阻，能夠進行雙向的8位輸入輸出。P3的輸出換成級可以到達驅動4個TTL邏輯門電路的能力。當P3口作為輸入端口時，需要對相應的I/O口進行“1〞指令的寫入，經過內部上拉電阻拉高。這時，P3口由外部拉低之后通過上拉電阻輸出電流。P3口不僅可以當作輸入輸出口，還能用來接收Flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器運行時，RST引腳出現(xiàn)超過兩個機械周期高電平將致使單片機復位。ALE/PROG：在系統(tǒng)讀取或寫人外部程序存儲器或外部數(shù)據存儲器時，ALE信號位輸出脈沖是鎖存低8位字節(jié)地址。在通常的時候，ALE是由時鐘電路提供其時鐘頻率的六分之一，以這個頻率輸出不變的脈沖信號。每次對外進行數(shù)據存放器的訪問時都會有一個脈沖。在Flash編程時，該腳還必須有編程脈沖的輸入，而且在對外部進行程序操作時，需要將該腳進行禁用。PSEN：該腳的主要作用是用來決定外部程序存儲器的輸出，當單片機從外部進行取指令時，那么該腳在每個周期時間內有兩個脈沖波的輸出。如果這段時間內訪問外部存儲器那么將會有跳過PENS的脈沖信號。EA/VPP：該腳的作用是用來進行外部程序存儲器的訪問，所以在使用外部程序存儲器時該腳的電平必須為低電平。如果需要對內部程序存儲器進行訪問那么需要將該腳接高電平。在進行加密處理時該腳會被鎖存。在進行Flash編程時，需要在該腳加上12v的電壓。XTAL1：振蕩器反相放大器的及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。3.2.1單片機最小系統(tǒng)設計除了前面所選用的單片機核心處理模塊外，在系統(tǒng)所在的硬件電路上還需要設計一些單片機小系統(tǒng)，用來啟動單片機。這寫小系統(tǒng)主要包括一下電路設計:(1)時鐘電路AT89C51系列單片機既能夠用外部時鐘，同時也能夠靠自身的振蕩器來提供時鐘信號。時鐘電路是由24MHz晶振加2個22pF的瓷片電容搭建的外部振蕩電路，與單片機時鐘信號端口XTAL1和XTAL2連接，如圖2.3所示。圖2.3單片機最小系統(tǒng)時鐘電路設計結構(2)復位電路本系統(tǒng)采用外部按鈕手動復位，具體結構如圖2.4所示。圖2.4單片機最小系統(tǒng)復位電路設計液晶屏顯示模塊12864液晶是具備4位/8位并行、2或3線串行接口，包含在GB級，二次簡化漢字點陣圖形液晶顯示模塊；根據本本機需要顯示當前電源和當前電流所以采用液晶12864顯示，12864的主要參數(shù)性能如下：MD12864C-1漢字圖形點陣液晶顯示模塊，不僅可以顯示漢字而且可以顯示圖片，根據設計的要求，這款液晶顯示完全到達本次設計的要求。由該模塊組成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊比擬，不但硬件電路構造或顯示程序都要簡單很多，且該模塊的價錢也比相同點陣的圖形液晶模塊低一些?！?〕根底特征:低電源電壓〔VDD:+3.0--+5.5V〕電源：VDD3.3V~+5V(內置升壓電路，無需負壓)；顯示內容：128列×64行顯示顏色：灰膜顯示角度：6：00鐘直視LCD類型：STN與MCU接口：8位或4位并行/3位串行配置LED背光多種軟件功能：光標顯示、畫面移位、自定義字符、睡眠模式等〔2〕內部結構LCD12864液晶的里面的構造控制如下圖。圖液晶內部結構圖〔3〕模塊接口說明12864管腳說明管腳號管腳名稱電平管腳功能描述1VSS0V電源地2VCC3.0+5V電源正3V0-比照度〔亮度〕調整4RS〔CS〕H/LRS=“H〞，表示DB7—DB0為顯示數(shù)據RS=“L〞，表示DB7—DB0為顯示指令數(shù)據5R/W〔SID〕H/LR/W=“H〞，E=“H〞，數(shù)據被讀到DB7—DB0R/W=“L〞，E=“H→L〞，DB7—DB0的數(shù)據被寫到IR或DR6E〔SCLK〕H/L使能信號7—14DB0—DB7H/L三態(tài)數(shù)據線15PSBH/LH：8位或4位并口方式，L：串口方式16NC-空腳17/RESETH/L復位端，低電平有效18VOUT-LCD驅動電壓輸出端19AVDD背光源正端〔+5V〕20KVSS背光源負端〔4〕模塊主要硬件結構說明表3.2.2RS，R/W4模型與決策控制接口RSR/W功能說明LLl微處理器寫指令到指令存放器LH讀出忙標記〔BF〕與地址計數(shù)器〔AC〕的狀態(tài)HLMPU寫入數(shù)據到數(shù)據暫存器HHMPU從數(shù)據暫存器〔DR〕中讀出數(shù)據表3.2.3E信號E狀態(tài)執(zhí)行動作結果高——>低I/O緩沖——>DR配合/W進行寫數(shù)據或指令高DR——>I/O緩沖配合R驚醒讀數(shù)據或指令低/低——>高無動作A.忙標志:BFBF標志提供內部的工作情況.BF=1意思是模塊內正在操作中,這時候模塊不接受外部指令以及數(shù)據.BF=0時,模塊已經準備好了，準備好接受命令和數(shù)據.通過控制STATUSRD的信號指令把BF里面的值讀取傳送到DB7總線上用來檢驗模塊當前的工作狀態(tài)B.字型產生ROM(CGROM)控制LCD屏幕顯示的開啟和關閉是由字型ROM里面的8192個觸發(fā)器決定的。DFF等于1時是開啟顯示〔DISPLAYON),DDRAM里面保存的顯示內容就通過觸發(fā)器控制顯示在LCD屏幕上，DFF等于0時是關閉顯示〔DISPLAYOFF)。DFF的當前狀態(tài)可以由DISPLAYON/OFF和RST信號指令來控制置一或清零的。C顯示數(shù)據RAM(DDRAM)RAM是12864的內部存儲器，其主要的作用是用來存儲需要顯示的數(shù)據，它可以顯示4行16個中文漢字。它可以進行三種字型的寫入，當對它寫入不同的字型時，相應的編碼就會對其編譯，從而顯示出不同的字型來。每一種字型都有它特定的存放空間，輸入不同字型時都會對找到其相應的編碼。D.字型中產生RAM()CGRAM提供的圖像清晰度功能〔在私人定義〕提供4個16×16點的自定義圖像空間，用戶可以通過內部字體不提供形象塑造的定義界定和確認通知，CGROM由DDRAM顯示在屏幕上。E.地址計數(shù)器AC地址計數(shù)器是可以儲存包括DDRAM/CGRAM中任意一個的地址,是可以由設定指令緩存器來進行更改，在進行讀取和寫入DDRAM/CGRAM里面的值時，地址計數(shù)器里面的值自動的進行加一，當RS的值是“0〞時并且R/W變成“1〞時，地址計數(shù)器里面的值會保存到DB6——DB0地址中。F.光標/閃爍控制電路這個模塊提供硬體光標和閃爍控制電路，由地址計數(shù)器的值來指必RAM中的光標或閃爍位置?！?〕主要指令說明根本指令說明表指指令碼功能令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0

去除顯示

0000000001地址歸位000000001X顯示狀態(tài)開/關0000001DCBD=1:整體顯示ONC=1:游標ONB=1:游標位置反白允許進入點設定00000001I/DS指定在數(shù)據的讀取與寫入時,設定游標的移動方向及指定顯示的移位游標或顯示移位控制000001S/CR/LXX設定游標的移動與顯示的移位控制位;本指令不改變驅動器的內容功能設定00001DLXREXXDL=0/1：4/8位數(shù)據RE=1:擴充指令操作RE=0:根本指令操作設定CGRAM地址0001AC5AC4AC3AC2AC1AC0設定CGRAM地址設定DDRAM地址0010AC5AC4AC3AC2AC1AC0設定DDRAM地址〔顯示位址〕第一行：80H－87H第二行：90H－97H讀取忙標志和地址01BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0讀取忙標志(BF)能夠確認內部動作是否完成,同時還能讀出地址計數(shù)器(AC)的值寫數(shù)據到RAM10數(shù)據將數(shù)據D7——D0寫入到內部的RAM(DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM)讀出RAM的值11數(shù)據從內部RAM讀取數(shù)據D7——D0(DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM)擴展指令說明表指指令碼功能令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0

待命模式

0000000001進入待命模式,執(zhí)行其他指令都棵終止待命模式000000001SR反白選擇00000001R1R0選擇2行中的任合一行作反白顯示，并能決定反白與否。初始值R1R0＝00，第一次設定成反白顯示，第二次設定變回正常睡眠模式0000001SLXXSL=0：進入睡眠模式SL=1：脫離睡眠模式擴充功能設定00001CLXREG0CL=0/1：4/8位數(shù)據RE=1:擴充指令操作RE=0:根本指令操作G=1/0：繪圖開關設定繪圖RAM地址0010AC60AC50AC4AC3AC3AC2AC2AC1AC1AC0AC0設定繪圖RAM先設定垂直(列)地址AC6AC5…AC0再設定水平(行)地址AC3AC2AC1AC0將以上16位地址連續(xù)寫入即可〔6〕讀寫時序圖圖2.6寫數(shù)據時序圖讀數(shù)據時序圖圖液晶屏設計電路此系統(tǒng)內，因為各個硬件局部的工作電壓各不相同，比方說單片機及液晶屏需要5v工作電壓，因此在主系統(tǒng)中還需要設計統(tǒng)一的電源電路，方便給各局部硬件提供工作電壓。圖2.10電源設計電路由于穩(wěn)定性好等優(yōu)點，輸出電壓精度高和低漏電壓，該L7805系列電源適配器通常是由一般的單片機外圍電路的選擇.。在本設計中，采用5V的電源適配器，可簡化電源電路設計，解決了非均勻工作電壓的問題。3相框的軟件設計軟件總體設計結構整個數(shù)碼相框的軟件系統(tǒng)按功能可以分為3個模塊：圖像文件讀取、圖像信息解碼、圖像文件顯示。主函數(shù)調用了各個模塊程序，實現(xiàn)了各個模塊的初始化過程以及接口配置，同時也規(guī)劃了程序的流程安排，如下圖。3.2SPI數(shù)據傳輸AT89C51系列單片機具備一種高速、串聯(lián)運行通信接口，即SPI接口。通信總線的特點是高速，全雙工同步，在它內部有幾個重要的存放器，分別對其工作狀態(tài)進行控制以及數(shù)據的處理和狀態(tài)的查詢。(1)：作為SPI的控制信號輸入端的SPCTL能夠明確單片機是主機還是副機，決定上下字節(jié)數(shù)據傳輸優(yōu)先順序以及選擇SPI時鐘頻率。(2)狀態(tài)存放器用來判斷是否spstatSPI數(shù)據傳輸測試數(shù)據是否spdat存放器進行寫操作。(3)數(shù)據存放器SPDAT具有Bit7~Bit0的傳輸數(shù)據位。要想到達SPI的初始化的效果，利用SPI通信接口時首先要對三個存放器設置相應的初值：sfrSPCTL=0xCE;//驅動/SPI傳輸，指定的單片機為主機，優(yōu)先傳輸?shù)母咦止?jié)數(shù)據，SPI時鐘頻率設置為主機的1/64sfrSPSTAT=0xCD;//默認標志位為“1〞sfrSPDAT=0xCF;//默認傳輸數(shù)據位為0xcf5仿真調試〔1〕選用Protues軟件繪制仿真圖Proteus是由英國公司設計，是一款強大的EDA工具軟件。其功能模塊分為智能原理圖設計〔ISIS〕、完善的電路仿真功能〔Prospice〕、獨特的單片機協(xié)同仿真功能〔VSM〕和實用的PCB設計平臺。Proteus資源豐富：〔1〕Proteus能提供成千上萬的組件，如模擬和仿真，直流和交流，與30多個元件庫?！?〕Protues內部具有很多的仿真的儀器儀表，能夠比擬真實的測量出仿真的數(shù)據，內部有電源模塊、顯示模塊、通訊模塊、以及各種分析儀等等。該儀器可以在調用相應電路?！?〕除已有的儀器外，Proteus可以顯示圖形，通過圖形的形式及時將線路上的變化信號地展示出來，近似于示波器，但是它所具備的功能相對更多一些。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標，比方極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都能在很大程度上減少儀器對對測量結果帶來的影響?！?〕Proteus能供應相對多點的測試信號來做電路調試。這些測試信號包含了模擬信號與數(shù)字信號。(2)選用keiluvision4C語言開發(fā)環(huán)境，在編程環(huán)境中編寫好程序代碼。Keil軟件是一款功能齊全開發(fā)環(huán)境很好的軟件，其內部具有很強大的集成開發(fā)調試工具，并且該軟件在生成源代碼和匯編語言方面也有很大的優(yōu)勢。能夠很快和有效率的將所需的源代碼進行生成。AT89C51和LCD12864液晶顯示器需要在5V的電壓下正常運行。供應一個5V的電壓啟動單片機，將程序寫入單片機之后，先將12864液晶顯示屏復位，然后進行單片機I\O和存放器的初始化，最后圖像程序經過編譯后顯示在12864液晶屏上。剛開始由于單片機和液晶屏的接口接錯，導致圖片無法正常顯示，經過一番修改之后，屢次調試，液晶顯示屏上正常的顯示出圖片，圖片能夠正常的自動更換瀏覽。仿真顯示結果如圖5.3所示。圖仿真結果圖此設計主要是對BMP圖像進行解碼展示。如圖上面的一兩張BMP圖像顯示，24位LCD，與分辨率128x64，在譯碼顯示BMP圖像在LCD屏幕。相比之下，液晶屏顯示畫面清晰，不失真，實現(xiàn)圖像質量的根本標準。圖解碼后BMP圖像當然，除了圖像畫面的效果顯示，速度也是圖片顯示的一個重要標準。由于受到該系統(tǒng)自身特性的限制，比方讀取大文件時，因為受到單片機自身RAM容量的限制，讀取內容每次只能是一個扇區(qū)包含的信息，因而頻繁讀取過程，導致了圖像顯示速度的降低。不過從結果上來看，畫面的顯示速度相對而言比擬適中，處在人眼所能夠接受的范圍以內，大約每隔5秒鐘就能夠顯示一幅完整的滿屏圖片。從全部顯示的結果來分析，此次設計總體上已能夠完成數(shù)碼相框的圖象顯示功用，然而因為受到51單片機自身的少許性能制約，特別是關于乘除法的運算速率相對較慢，無法到達所需解碼JPEG和GIF文件的速度，圖像顯示受到影響，所以對于大的圖像文件，如JPG，GIF解碼等有相當大的局限性。結論通過這一次的設計，所要求的數(shù)碼相框系統(tǒng)功能已經根本上能夠實現(xiàn)。同時該系統(tǒng)已經能夠成功地播放大多數(shù)未壓縮的BMP圖像，在液晶屏幕上一個適當?shù)乃俣蕊@示，畫面也根本到達了圖像顯示的標準效果。相框能夠自動進行圖片切換，循環(huán)播放。當然，在功能上，該數(shù)碼相框還存在著很一些缺乏之處：(1)此設計的數(shù)碼相框只能夠支持一種圖象文件格式的播放，而另外格式文件比方JPG、GIF等都不能夠實現(xiàn)解碼顯示，所以此設計還需要優(yōu)化。(2)數(shù)碼相框無法實現(xiàn)大尺寸圖像解碼播放，只支持LCD128x64的小尺寸的大小以下。(3)由于采用的是單片機數(shù)據存儲，存儲容量有限，所以導致液晶屏顯示圖片的速度減慢，這也是這款數(shù)碼相框有待優(yōu)化的一個缺乏之處?？偟膩碚f，對數(shù)碼相框的研制還是成功的，無論硬件還是軟件都到達了設計的根本要求，實現(xiàn)了制作簡單，本錢低，容易實現(xiàn)的數(shù)碼相框設計。參考文獻[1]現(xiàn)有主流數(shù)碼相框方案解析及比照[EB/OL].://liangteng/，2023.[2]KeilSoftwareInc.Cx51Compiler[Z].Germany:KeilSoftwareInc,2001.[3]趙亮.單片機最小系統(tǒng)及I/O應用[J/OL].電子制作,2023,2.[4]MatsushitaElectricIndustrial,SanDiskCorporationInc.SDMemoryCardSpecifications[Z].Physicallayerspecification,2000.[5]張彬杰.數(shù)碼相框也能自己做[J/OL].無線電,2023.[6]徐君毅.單片微型機原理與應用[M].上海：上?？萍汲霭嫔?1995[3][7]李廣弟，朱月秀等.單片機根底[M].北京：北京航空航天大學出版社,2003.[8]何立民.MCS51單片機應用系統(tǒng)設計[M].北京：北京航空航天大學出版社,2003.[9]洪岳煒,王百鳴,謝超英.一種易于移植和使用的文件系統(tǒng)FatFsModule[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應用,2023(5).[10]沈紅衛(wèi).基于單片機的智能系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[M].北京：電子工業(yè)出版社, 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