電氣工程及其自動(dòng)化-基于單片機(jī)的LED顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言研究背景LED顯示屏控制系統(tǒng)，指根據(jù)使用者的要求，對(duì)LED大屏幕進(jìn)行正確的顯示，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接方式，可分為網(wǎng)絡(luò)版和單機(jī)版。該網(wǎng)絡(luò)版也被稱(chēng)作LED信息發(fā)布控制系統(tǒng)，它能夠通過(guò)云端系統(tǒng)對(duì)單個(gè)LED終端進(jìn)行控制。LED顯示屏控制器是LED顯示屏的核心部分，它的功能是把電視上的外部視頻信號(hào)或者是平面媒體的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成LED大屏幕上的數(shù)據(jù)，與家庭電腦中的圖形卡相似，不同的是，PC中的顯示器是CRT/LCD，而在這個(gè)系統(tǒng)中，顯示器是LED大屏幕。根據(jù)訪(fǎng)問(wèn)信號(hào)模式，可以將其劃分為同步和異步兩種。在短暫的十來(lái)年，LED點(diǎn)陣顯示器就已以亮度高、工作電壓低、耗電少、微小化、使用壽命長(zhǎng)、抗沖擊強(qiáng)和特點(diǎn)平滑等的優(yōu)勢(shì)，快速發(fā)展形成了平板顯示屏的主導(dǎo)商品，在電子信息展示領(lǐng)域也獲得了更廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用[3]。LED的前景十分寬廣，目前已朝著更高亮度、更高抗氣候特性、更大的感光密度、更大的感光勻凈度、穩(wěn)定性、全色化等方面蓬勃發(fā)展。LED顯示器的圖像色彩艷麗，立體感極強(qiáng)，靜似圖畫(huà)，動(dòng)似影院，應(yīng)用于地鐵站、港口、機(jī)場(chǎng)、商店、醫(yī)院、酒店、商業(yè)銀行、證券交易、建筑商場(chǎng)、拍賣(mài)行、工業(yè)企業(yè)管理部門(mén)以及其他公共場(chǎng)合，具有傳統(tǒng)投影機(jī)、有線(xiàn)電視墻、LCD顯示屏等所不能及的性能特點(diǎn)。因此，對(duì)其進(jìn)行研究是必不可少的，它的產(chǎn)生激勵(lì)著人們不斷地進(jìn)行創(chuàng)新、改進(jìn)，以滿(mǎn)足我們的需要。LED顯示屏的發(fā)展速度很快，技術(shù)也很獨(dú)特，我們現(xiàn)在還沒(méi)能做出什么高端的LED顯示屏，但是我們可以從一些細(xì)節(jié)入手，學(xué)習(xí)LED的基礎(chǔ)，并且通過(guò)不斷的實(shí)踐來(lái)提高自己的應(yīng)用能力。對(duì)于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我充滿(mǎn)了信心，與其說(shuō)是讓我們完成學(xué)校給我們的任務(wù)，還不如說(shuō)是給我們一次檢驗(yàn)自己，鍛煉自己的機(jī)會(huì)。科技是第一生產(chǎn)力，為了明天，我一定會(huì)高質(zhì)量地完成本次電子作品的制作。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀LED顯示屏，是八十年代后期以來(lái)在國(guó)內(nèi)外快速發(fā)展起來(lái)的新型電子信息展示媒介，它采用由發(fā)光二極管所形成的點(diǎn)陣模塊或圖像單元形成電子顯示器畫(huà)面，以安全性高、使用壽命長(zhǎng)、對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)、報(bào)價(jià)性能比高、運(yùn)行成本小等優(yōu)點(diǎn)，在短短的十來(lái)年中，就快速發(fā)展為平板顯示器的主流產(chǎn)品，在電子信息展示領(lǐng)域也獲得了更廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用[7]。通過(guò)十多年的發(fā)展，中國(guó)LED顯示器產(chǎn)業(yè)基本建立了若干具備相當(dāng)規(guī)模的骨干企業(yè)。根據(jù)中國(guó)行業(yè)協(xié)會(huì)的不完全統(tǒng)計(jì)資料，自一九九八年開(kāi)始，中國(guó)LED顯示器產(chǎn)業(yè)始終處于較高速度成長(zhǎng)，且行業(yè)規(guī)模在持續(xù)擴(kuò)張[9]。目前國(guó)內(nèi)外的主流LED顯卡生產(chǎn)廠家，基本上聚集于華東、華北、華南地區(qū)，主流廠家的市場(chǎng)區(qū)域也基本涵蓋了整個(gè)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)。就整個(gè)產(chǎn)業(yè)而言，有很大的發(fā)展?jié)摿Α＞驼wLED顯示屏系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在國(guó)內(nèi)和全球都處于同等水平，因?yàn)閲?guó)產(chǎn)產(chǎn)品的價(jià)格比其他國(guó)家要高，市場(chǎng)占有率高達(dá)九成以上，所以在中國(guó)的市場(chǎng)，國(guó)外的產(chǎn)品想要打入市斷增長(zhǎng)，年均增長(zhǎng)率在40%左右，從市場(chǎng)增長(zhǎng)率來(lái)看，中國(guó)LED顯示器市場(chǎng)占有率的年均增長(zhǎng)率在1996、1997、1999、2000、二零零一年均在百分之四十以下，只有在一九場(chǎng)，幾乎是不可能的事情。自一九九三年以來(lái)，LED顯示屏在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)份額不九八年為百分之三十。屬于成長(zhǎng)迅速、發(fā)展速度較快的全新市場(chǎng)范疇。二零零三年中國(guó)LED顯示器產(chǎn)業(yè)的總體發(fā)展速度較快，規(guī)模型公司數(shù)量有所增加，行業(yè)也逐漸成熟。而按照國(guó)際發(fā)光二極體顯示器分會(huì)的數(shù)據(jù)，二零零三年銷(xiāo)量過(guò)億的公司有西安青松、上海三思、惠州深圳市德賽電池科技股份有限公司、北京利亞的等四家公司。每年銷(xiāo)量在一千億元以上的公司數(shù)量已經(jīng)達(dá)到了五十余家，市場(chǎng)銷(xiāo)售總額大約為二十二億元，占到國(guó)內(nèi)市場(chǎng)銷(xiāo)量的三十億元的百分之七十三。其中，排名前面的六七家公司的市場(chǎng)銷(xiāo)量之和，將近國(guó)內(nèi)的一/3。全年銷(xiāo)量在五千億元以上的單位有十二家，其銷(xiāo)量之總和為十二億多元，約占我國(guó)年度市場(chǎng)銷(xiāo)量的百分之四十以上。從二零零四年到二零零七年，由于北京奧運(yùn)會(huì)的臨近，以及近年來(lái)中國(guó)各地方城市化改造進(jìn)度的加速，我國(guó)LED顯示器市場(chǎng)增量仍然巨大，年平均增長(zhǎng)率約為百分之三十五左右。國(guó)外的藍(lán)和純綠LED產(chǎn)品從問(wèn)世至今，生產(chǎn)成本逐年迅速下降，已達(dá)到完善的商品化要求。提高了LED全彩色顯示器的生產(chǎn)成本，擴(kuò)大了其應(yīng)用領(lǐng)域。目前，全彩LED顯示器的亮度、顏色和白光的均衡性能非常好，能夠很好的適應(yīng)戶(hù)外環(huán)境的要求，并且因?yàn)槠渚哂行詢(xún)r(jià)比的優(yōu)勢(shì)，未來(lái)數(shù)年，全彩LED顯示屏將取代傳統(tǒng)的燈箱、霓虹燈、磁翻板等新型產(chǎn)品，而在體育場(chǎng)所的展示中，LED全彩顯示屏將成為主要的商品。LED全彩顯示技術(shù)有望成為L(zhǎng)ED行業(yè)新的發(fā)展增長(zhǎng)點(diǎn)。與許多應(yīng)用科技術(shù)語(yǔ)相比，我國(guó)的LED漢字顯示屏并不是一種公認(rèn)的規(guī)范概念，人們通常都將表示漢字的LED顯示器叫做漢字顯示屏。漢字顯示屏的主要特點(diǎn)就是只監(jiān)控整個(gè)LED點(diǎn)陣中各發(fā)光元件的通斷（發(fā)亮或熄滅），而并不監(jiān)控整個(gè)LED的感光能力。而LED元件的色彩也可能是單色彩的、雙色彩的，或者還可能是復(fù)色彩的。LED漢字顯示器的外形既可做成條狀，也稱(chēng)之為條形漢字顯示器，又稱(chēng)條屏；也可按規(guī)定高寬比率做成矩形的平面漢字顯示器。但其實(shí)，條屏僅僅是其長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于寬度的平面顯示器，在顯示和操控的原理上并無(wú)區(qū)別差異。無(wú)論是顯示圖像或者文本，通常都是通過(guò)控制與構(gòu)成這個(gè)圖像或者文本的不同節(jié)點(diǎn)所在位置，相應(yīng)的LED器件發(fā)光。一般情況下，我們會(huì)把要顯示的文字轉(zhuǎn)化為點(diǎn)陣圖，然后按照畫(huà)面的顯示控制要求，用對(duì)應(yīng)的格式來(lái)表達(dá)。對(duì)于僅能控制開(kāi)/關(guān)的漢字顯示，LED燈的每個(gè)數(shù)字，必須在對(duì)應(yīng)位置填1或0。當(dāng)然，根據(jù)控制線(xiàn)路的要求，這個(gè)逆向定律也是適用的。這樣，按照所要表達(dá)的漢字?jǐn)?shù)目，按照屏幕上的每一行一點(diǎn)來(lái)表示統(tǒng)計(jì)就能夠形成了一種表示數(shù)據(jù)文件，漢字的個(gè)陣形式也更為標(biāo)準(zhǔn)化，可使用于目前計(jì)算機(jī)上常見(jiàn)的字庫(kù)詞模。如果構(gòu)成了一種漢字的個(gè)陣形式，其尺寸就可能有16×16、24×24、32×32、48×48等各種尺寸。用點(diǎn)陣方法構(gòu)成字符，是非常靈活的，可以按照要求自由組合和改變，如果設(shè)定好正確的數(shù)據(jù)信息文本，就能夠獲得令人滿(mǎn)意的表示效率。所以，通過(guò)點(diǎn)陣型漢字顯示屏呈現(xiàn)經(jīng)常需要變化的文字信息，是十分合理的。條屏適用于簡(jiǎn)單明顯的訊息，比如顯示在地鐵站、飛機(jī)場(chǎng)上的車(chē)次、航班信息，或是商廈的歡迎辭，或是在寫(xiě)字樓的辦公室的簡(jiǎn)短信息等。平面顯示器多用于屏幕上顯示比較復(fù)雜的信息內(nèi)容，如站臺(tái)屏幕上顯示各列火車(chē)的到開(kāi)時(shí)間、飛機(jī)場(chǎng)屏幕顯示各航線(xiàn)運(yùn)營(yíng)狀況以及證券交易場(chǎng)所屏幕上顯示股票行情等。漢字顯示器的色彩豐富，有單色、斗彩、以及復(fù)色等多種。最常見(jiàn)的是單色漢字顯示器。單色屏多采用了大紅或橙紅色或黃橙色的LED點(diǎn)陣單元。而斗彩顯示器則是復(fù)色顯示器，在LED點(diǎn)陣的每一點(diǎn)上都設(shè)置了兩種或多種不同色彩的LED發(fā)光元件。也就是說(shuō)，相對(duì)的每個(gè)色彩都有自己的表示矩陣。在屏幕上顯示的同時(shí)，各個(gè)色彩的顯示點(diǎn)陣也是可以分別控制的。預(yù)先設(shè)定好不同色彩的表示數(shù)據(jù)，在屏幕顯示后再分別送到相應(yīng)的表示點(diǎn)陣，就可以達(dá)到預(yù)期效果。由于每一個(gè)色彩的控制方式都與單色的基本相同，所以把握了單色漢字顯示器的基本原理，雙色顯示屏和多色顯示屏也就不難理解了。系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)顯示屏方案設(shè)計(jì)圖2.1是模塊式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，它包括復(fù)位模塊、晶振模塊、電源模塊、驅(qū)動(dòng)模塊和顯示模塊。AT89S5AT89S5216×16點(diǎn)陣LED驅(qū)動(dòng)電路晶振電路電源電路復(fù)位電路驅(qū)動(dòng)電路圖2.1系統(tǒng)原理框圖LED點(diǎn)陣顯示屏介紹LED點(diǎn)陣顯示器是以光電二極管為核心的圖形，由高亮度的光電二極管核心陣列組成，采用聚砜環(huán)氧樹(shù)脂與塑料模具進(jìn)行密封。它的優(yōu)點(diǎn)是：亮度高、功耗低、針尖小、角度大、使用壽命長(zhǎng)、抗潮濕、抗冷熱、抗腐蝕。點(diǎn)陣顯示有兩種類(lèi)型，分為單色和雙色，可輸出全紅色、黃色、綠色、橙色等多種顏色。LED點(diǎn)陣有4×4,4×8,5×7,5×8,8×8,16×16,24×24,40×40等；根據(jù)像素的數(shù)目，雙基色、三基色等，根據(jù)像素的色調(diào)不同，顯示的文字、圖片等信息的色調(diào)也會(huì)發(fā)生變化。而雙基色和三基色點(diǎn)陣所顯示信息內(nèi)容的色調(diào)可以依據(jù)像素內(nèi)各種彩色感光二極管點(diǎn)亮的組合方法確定，如紅綠都點(diǎn)亮后可呈現(xiàn)出黃色，若采用光脈沖方法調(diào)節(jié)二極管的點(diǎn)亮?xí)r刻，則可以達(dá)到二百五十六或更高灰度的表現(xiàn)，甚至可以達(dá)到真彩色顯示。LED點(diǎn)陣顯示器在單一的應(yīng)用中，不僅可以代替數(shù)碼，還可以代表各種中西漢字及符號(hào)。例如5x7點(diǎn)陣顯示器用于中西文，5x8陣列顯示中西文，八x8點(diǎn)陣用于中文漢字，并能同時(shí)顯示圖像。通過(guò)多個(gè)點(diǎn)陣顯示屏的結(jié)合，也能構(gòu)成大尺寸的顯示屏，但通常都是由微型計(jì)算機(jī)或單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)[15]。顯示屏的工作原理漢字顯示器應(yīng)用于汽車(chē)報(bào)站儀，廣告屏等。本章主要講述了一個(gè)實(shí)用的漢字顯示器的制作方法，由于充分考慮到電路元器件的易購(gòu)性，所以并未選用八*八的高點(diǎn)陣發(fā)光管模組，但是直接選用了二百五十六個(gè)高亮度的感光管，構(gòu)成了16行16列的發(fā)光顯示點(diǎn)陣。并且為減少制造困難，制作了一個(gè)漢字的輪流顯示器，在實(shí)際應(yīng)用中可以按照這種原理自動(dòng)增加顯示器的字?jǐn)?shù)。1、漢字顯示的原理：本文以UCDOS中文宋體字庫(kù)為例，將每個(gè)字按16行16列點(diǎn)陣進(jìn)行了綜合表達(dá)。也就是在國(guó)際漢字庫(kù)中，每個(gè)字都用二百五十六個(gè)點(diǎn)陣表示。每個(gè)細(xì)節(jié)都可以理解為一幅圖片，或者理解每個(gè)單詞的形狀。實(shí)際上，這臺(tái)漢字顯示屏不僅可以顯示漢字，還可以將256幅畫(huà)面中的所有畫(huà)面都顯示出來(lái)。圖2.2顯示漢字“大”的點(diǎn)陣圖形本文以漢字“大”為例，闡述了它的掃描原理：UCDOS中文宋體字庫(kù)中，每個(gè)漢字均采用16行16列的格子排列形式。而若是用在八位數(shù)的AT89S52單片或微型算法中，則因?yàn)閱纹瑱C(jī)的總線(xiàn)通道是八位數(shù)，所以一個(gè)漢字也可以拆分成二個(gè)部分。通常可以將它拆分成上部與下部，上部由八*十六點(diǎn)陣構(gòu)成，而下部則由八*十六點(diǎn)陣構(gòu)成。在此例中，單片機(jī)通常我們所看到的是左上角的第一縱隊(duì)的上零點(diǎn)五部分，為第零列的P00-P07口。順序?yàn)閺腜零至P07，當(dāng)表示漢字為大時(shí)，將P五口點(diǎn)亮，然后從上至下排列，即P00滅，P01滅，P02滅P03滅，P04滅，P05亮，P06滅，P07滅。即二進(jìn)制00000100，在轉(zhuǎn)變?yōu)槭M(jìn)制后是04H。上零點(diǎn)五部第一列結(jié)束后，接著直接掃描下零點(diǎn)五部的第一縱隊(duì)，但出于接線(xiàn)的便利，我們?nèi)栽O(shè)定了從上向下的掃描方式，即由P二十七向P二十方向掃描，由上圖便可看出，這一排全為不亮字，即為00000000，而十六進(jìn)制的則是零時(shí)H。接著單片機(jī)再轉(zhuǎn)到上零點(diǎn)五部門(mén)第二列，結(jié)果仍是P五點(diǎn)亮，為00000100，即16進(jìn)制04H.這一列結(jié)束后接著開(kāi)始下零點(diǎn)五部門(mén)的掃描，結(jié)果P二十一點(diǎn)亮，為二進(jìn)制00000010，即16進(jìn)制02H.再按照這種方式，接著結(jié)束下的掃描，一共掃描了32個(gè)8位，即可得到漢字大的掃描代號(hào)為：04H、00H、04H、02H、04H、02H、04H、04H04H、08H、04H、30H、05H、0C0H、0FEH、00H05H、80H、04H、60H、04H、10H、04H、08H04H、04H、0CH、06H、04H、04H、00H、00H從這個(gè)理論上，我們可以看出，無(wú)論是文字還是圖片，都可以通過(guò)這種技術(shù)，將其解析出來(lái)，然后將其呈現(xiàn)在屏幕上。不過(guò)，現(xiàn)在有很多漢字模型生成軟件，我們不必再自己動(dòng)手繪制表格計(jì)算了。軟件開(kāi)機(jī)后，輸入漢字，按下檢查鍵，十六進(jìn)制漢字編碼會(huì)自動(dòng)生成，你需要的豎排號(hào)碼可以直接拷貝到我們的程序中。我們把行列總線(xiàn)與單片機(jī)的I/O接口連接起來(lái)，然后把上面的分析代碼輸入到總線(xiàn)中，就可以得到正確的漢字。但在這種情況下，因?yàn)榭偣灿?6條線(xiàn)，也就是16條線(xiàn)，如果把這些線(xiàn)都連接到89S52單片機(jī)上，總共需要32個(gè)I/O端口，這樣就會(huì)占用更多的I/O資源，使得系統(tǒng)無(wú)法繼續(xù)擴(kuò)充[17]。實(shí)際使用中我們可以通過(guò)4-16條譯碼器74ls154線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)列方向的顯示。而行方向十六條線(xiàn)則連接在P零口和P2口。通過(guò)P零口和P二端口對(duì)電路的中間行進(jìn)行掃描，由于P零口沒(méi)有上拉電阻器，因此加了4.7K*8的排阻。如果沒(méi)有阻力，8個(gè)普通的4.7K/8W的電阻也可以。或由于負(fù)載容量增大，可接2n5551NPN充氣三極管16個(gè)。列方向則是由4-16譯碼管74LS154執(zhí)行的，并由八十九S五十二的P1.0-P1.3控制。類(lèi)似地，該傳動(dòng)部件還通過(guò)16個(gè)2N5401充氣三極管來(lái)完成。電路的輸出采用LM七千八百零五的三端電壓調(diào)節(jié)器，功率大約在100毫安。6圖2.7關(guān)節(jié)角度配置圖[090°90°0]系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)的選型單片機(jī)選擇在整個(gè)系統(tǒng)中有著至關(guān)重要的作用，這里要選擇一款低成本、高運(yùn)算速度、內(nèi)存大等特點(diǎn)的單片機(jī)，經(jīng)過(guò)不斷的查找資料，最后我們選擇了AT89S52作為主控芯片。AT八十九S五十二是一種低功率，高效能CMOS8位機(jī)械手，其芯片尺寸為4kBytesISP，可反復(fù)擦寫(xiě)上千次的Flash只讀存儲(chǔ)器[5]。相容于標(biāo)準(zhǔn)MCS-五十二指令控制器架構(gòu)和八十C五十二指針架構(gòu)，在晶片內(nèi)部還整合了普通的八個(gè)核心處理器和ISPFlaSh存儲(chǔ)器單位，在功能更強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)中的AT八十九S五十二可以為多種嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提出高性?xún)r(jià)比的解決對(duì)策。AT八十九S五十二芯片具備了下列特征：1、指令與8051完全兼容；2、8KB的Flash內(nèi)存；3、0-33兆赫的時(shí)鐘頻率；4、128字節(jié)的RAM(RAM)；5、32個(gè)程序輸入/輸出插針；6、3個(gè)16比特的計(jì)時(shí)/計(jì)數(shù)裝置；7、2個(gè)外部中斷，1個(gè)串行，3個(gè)計(jì)時(shí)器AT89S52具有32個(gè)可編程IO、1個(gè)VCC、1個(gè)GND、1個(gè)重置管腳、2個(gè)晶體振蕩器。下面顯示了特定的管腳函數(shù)：VCC：電源電壓.GND：地面.P0為一種8位的開(kāi)路雙向輸入/輸出端口，每根引腳能接收8個(gè)TTL門(mén)的電流。P1為一個(gè)8位的雙向I/O口，其有一個(gè)向上的電阻器，可以接收4個(gè)TTL門(mén)的電流。P2端口是8位上拉輸入/輸出接口，可以接收P2端口的緩沖，能夠輸出4個(gè)TTL門(mén)的電流。P3端口是8位帶上拉電阻的雙向輸入/輸出端口，可以輸出4TTL門(mén)的電流。P3端口還可以用作AT89S51的某些特定的接口，也就是下面所述的第2個(gè)插針的功能：P3.0RXD（串行輸入）P3.1TXD（串行輸出）P3.2/INT0（0）P3.3/INT1（1）P3.4T0（從外部輸入計(jì)時(shí)/計(jì)數(shù)器0）P3.5T1（從外部輸入計(jì)時(shí)/計(jì)數(shù)器1）P3.6/WR（外部存儲(chǔ)寫(xiě)入選擇）P3.7/RD（外存儲(chǔ)器讀?。㏄3端口接受特定的控制信號(hào)，以進(jìn)行閃爍和程式檢查。重置訊號(hào)。在對(duì)裝置進(jìn)行耦合振動(dòng)器的重置時(shí)，必須保證RST管腳的兩次機(jī)械周期均達(dá)到最大值。在使用外存儲(chǔ)器時(shí)，可以允許的輸出電平被用來(lái)鎖住地址里的位元。PSEN：一種門(mén)禁，一種外來(lái)的程序登記.在所有的電腦周期/PSEN中，手指從外部程序存儲(chǔ)器中移除時(shí)都是有效的。/VPP：不論是否由內(nèi)部程序存儲(chǔ)，在保證外部過(guò)程（0000H-FFFFFH）的低電平狀態(tài)下。在注意到了密碼模式時(shí)，將它鎖在RESET中；在終端機(jī)維持高電平后，此為程式的記憶體。在FLASH編程期間，這個(gè)插頭還被用于添加12V的程序功率。XTAL1：輸入逆變器和內(nèi)設(shè)時(shí)鐘工作回路。XTAL2：逆變器的輸出。圖3.1顯示了AT89S51的插針，而實(shí)際的視圖則顯示在圖3.2中。圖3.1單片機(jī)引腳圖圖3.2單片機(jī)實(shí)物圖系統(tǒng)各硬件電路設(shè)計(jì)LED電源電路的設(shè)計(jì)圖3.3是LED文字顯示點(diǎn)陣的電源電路，用的是六腳開(kāi)關(guān)控制電源開(kāi)關(guān)通斷，并且同時(shí)監(jiān)控了開(kāi)關(guān)電源中的正負(fù)極，同時(shí)還在開(kāi)關(guān)與電源二端加了一個(gè)濾波處理的電容，能夠避免了電源一致突變，從而很好地保障了系統(tǒng)的安全，同時(shí)還有一個(gè)電源指明燈，在上面加有一個(gè)一K的限流電阻[2]。該電路完成了整個(gè)系統(tǒng)的電源管理，并且指示了電路的工作狀態(tài)，以便于用來(lái)使用。圖3.3文字顯示電源電路LED復(fù)位電路的設(shè)計(jì)圖3.4為系統(tǒng)復(fù)位電路，對(duì)于確保控制系統(tǒng)中單片機(jī)電路平穩(wěn)安全地上班，恢復(fù)電路管理工作是至關(guān)重要的部分，而恢復(fù)電路管理工作的主要功用便是上電復(fù)位。而通常單片機(jī)集成電路通常運(yùn)行時(shí)要求供電電源的5V±百分之五，即4.75~5.25V。但因?yàn)閱纹瑱C(jī)集成電路是時(shí)序數(shù)字電路，所以它必須保持穩(wěn)定的時(shí)鐘信息，所以當(dāng)電源上電時(shí)，只有在VCC高于四點(diǎn)七五V小于五點(diǎn)二五V而晶體振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，恢復(fù)信息才被撤除，從而單片機(jī)集成電路才重新開(kāi)機(jī)運(yùn)作。而這個(gè)恢復(fù)集成電路的工作機(jī)理為：在VCC上時(shí)，為C一充電，在十K電流上產(chǎn)生電流，從而使單片或微型計(jì)算機(jī)恢復(fù)；數(shù)毫秒之后，C1再次充滿(mǎn)，10K的電阻處，電流變?yōu)?，同時(shí)電壓也是0，單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)[8]。在操作過(guò)程中，按壓S1并釋放C1。S1松手，C1再填滿(mǎn)，在十K阻力上重新產(chǎn)生電流，使該系統(tǒng)恢復(fù)正常[20]。幾毫秒后，該系統(tǒng)走入狀態(tài)。圖3.4復(fù)位電路LED晶振電路的設(shè)計(jì)圖3.5是振蕩控制系統(tǒng)，在單片機(jī)控制系統(tǒng)里也有晶體振蕩器，全稱(chēng)叫晶體振動(dòng)儀，在單片機(jī)控制系統(tǒng)里晶振的功能特別大，可以直接通過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)里面的集成電路，直接提供給機(jī)器人控制系統(tǒng)所要求的時(shí)刻信息，而單片機(jī)系統(tǒng)的所有指令的實(shí)現(xiàn)也都是構(gòu)建在這基礎(chǔ)上的，如果晶體振蕩器地給出的時(shí)鐘速率越高，那么機(jī)器人的工作速率也就越快，具體如下圖，在晶體振蕩器二邊加上了兩個(gè)30pF(27-33pF）的電容器，從而使得振蕩速度更加平穩(wěn)。振蕩電路連接到AT八十九S五十二單片機(jī)的18、19兩個(gè)接口上，為該系統(tǒng)輸出振蕩電路。圖3.5晶振電路LED顯示電路的設(shè)計(jì)圖3.6的1602顯示電路中，該12864的數(shù)據(jù)口用的AT八十九S五十二的P0口，但因?yàn)樵赑零口內(nèi)沒(méi)加上下拉電阻，所以需要再外接十K的上拉電阻，才能確保資料的正常傳送。1602的三腳都是背光調(diào)節(jié)的雙接腳結(jié)構(gòu)，在三腳的壓力不同時(shí)背光電源的亮度也有所不同，在此處設(shè)想了一種集成電路來(lái)調(diào)整三腳的壓力，即用一種滑動(dòng)變阻器一只腳接電源電壓，一只腳接電，調(diào)整滑動(dòng)變阻器就能夠調(diào)整其中那一個(gè)插針的壓力，我們只需要把其中的那一個(gè)插針與1602的三腳連接起來(lái)就行了。圖3.6顯示電路LED下載接口電路的設(shè)計(jì)圖3.7是一個(gè)軟件下載的接口電路，只要有了它，我們就可以輕松地在單片機(jī)中編寫(xiě)編碼，讓單片機(jī)可以根據(jù)編程順序進(jìn)行。圖3.7下載接口電路系統(tǒng)總原理圖設(shè)計(jì)圖3.8為電路設(shè)計(jì)的總原理圖，該電路設(shè)計(jì)主要由單片機(jī)，電源電路，下載接口電路，晶振電路，按鍵等組成。圖3.8電路設(shè)計(jì)總原理圖系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件編程環(huán)境介紹系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了C語(yǔ)句程序設(shè)計(jì)，編譯工作環(huán)境是keilUV4。KeilC51是美國(guó)KeilSoftware公司開(kāi)發(fā)的51系列C語(yǔ)言程序。易于學(xué)習(xí)，易于使用。KeilC51軟件提供豐富多彩的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)勁的集成編程調(diào)試應(yīng)用軟件，全Windows界面。還有關(guān)鍵的地方，要看一下匯編后得到的匯編代碼，就能體會(huì)到keilC51產(chǎn)生的目標(biāo)程序利用率十分之高，多數(shù)語(yǔ)言產(chǎn)生的匯編程序比較緊湊，易于掌握。在編寫(xiě)大規(guī)模程序中最能體現(xiàn)高級(jí)編程語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)。KeilC51能夠?qū)崿F(xiàn)完整的編寫(xiě)，翻譯，鏈接，測(cè)試，模擬等功能。開(kāi)發(fā)人員使用IDE或其它編輯器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，并與C51和A51編輯器進(jìn)行編譯，生成所有在這個(gè)系統(tǒng)中可以執(zhí)行的二進(jìn)制（HEX）。系統(tǒng)軟件包含以下三個(gè)方面：一是初始化操作系統(tǒng)；二是按鍵功能；三是將數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理和加以顯示。這三幾個(gè)方面的作業(yè)都分別在主程序中來(lái)完成。程序一般使用模塊化的架構(gòu)，因?yàn)檫@樣程序結(jié)構(gòu)比較清楚，易于編寫(xiě)和易讀性比較好，而且易于調(diào)試和修改。軟件使用標(biāo)準(zhǔn)匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，用Keil的編寫(xiě)環(huán)境完成了匯編，設(shè)計(jì)分為主程式與外中斷服務(wù)過(guò)程二個(gè)組成部分。系統(tǒng)軟件主程序?qū)崿F(xiàn)了控制系統(tǒng)初始化、顯示程序和前端程序，外中斷服務(wù)過(guò)程則實(shí)現(xiàn)了按鍵控制和管理功能。系統(tǒng)程序流程圖設(shè)計(jì)圖4.1系統(tǒng)軟件流程圖系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)#include<reg51.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#definedata1P0#definedata2P2sbits1=P3^6;sbits2=P3^7;bitfangxiang;uintalt=0,net=0,sl=32*5; bitmode;#include<reg51.h>ucharcodetab[]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"",0*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"",1*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x0F,0xF0,0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x20,0xFF,0xFF,0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x20,0x0F,0xF0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"",2*/0x00,0x04,0x04,0x06,0x04,0x04,0x04,0x08,0x04,0x08,0xFF,0xFF,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF,0xFC,0x02,0x02,0x04,0x02,0x08,0x02,0x10,0x02,0x00,0x1E,0x00,0x00,/*"",3*/0x04,0x01,0x04,0x01,0x04,0x02,0x04,0x04,0x04,0x08,0x04,0x30,0x04,0xC0,0xFF,0x00,0x04,0xC0,0x04,0x30,0x04,0x08,0x04,0x04,0x04,0x02,0x04,0x01,0x04,0x01,0x00,0x00,/*"",4*/0x02,0x20,0x0C,0x20,0x88,0x20,0x69,0x20,0x09,0x20,0x09,0x22,0x89,0x21,0x69,0x7E,0x09,0x60,0x09,0xA0,0x19,0x20,0x28,0x20,0xC8,0x20,0x0A,0x20,0x0C,0x20,0x00,0x00,/*"",5*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"",6*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"",7*/};voiddelay(uintz) //延時(shí)子函數(shù){ucharx;for(;z>0;z--)for(x=110;x>0;x--);}voidxianshi() //顯示{ucharaa,i;for(i=0;i<16;i++){P1=i;//列掃描data1=tab[net+aa];//取出上8行數(shù)據(jù)輸出aa++;data2=tab[net+aa];//取出下8行數(shù)據(jù)輸?aa++;delay(5); //延時(shí)data1=0;//清屏data2=0;//清屏P1=0x00;//消除余輝if(aa>30)aa=0;//字模地址} }voidmain() //主函數(shù){ET1=1; //使能定時(shí)器0EA=1; //開(kāi)啟總中斷TR1=1; //開(kāi)始計(jì)數(shù)while(1) //無(wú)限循環(huán){xianshi();//顯示if(s1==0)//檢測(cè)按鍵{delay(30);//延時(shí)消抖TR1=~TR1; //按下暫停，暫按繼續(xù)while(!s1)xianshi();delay(30);}if(s2==0) //檢測(cè)按鍵{delay(30); //延時(shí)消抖fangxiang=~fangxiang;//方向取反while(!s2)xianshi();delay(30);}}}voidtimer1()interrupt3{alt++;if(alt==10) //到一定的時(shí)間加以實(shí)現(xiàn)左移{alt=0;if(fangxiang==0) //如果是正向正向移動(dòng){net=net+2;if(net>sl)//字移動(dòng)數(shù)量net=0;}else //否則反向移動(dòng){net=net-2;if(net<2)net=sl; //字移動(dòng)數(shù)量}}}系統(tǒng)的調(diào)試與仿真元器件清單表5.1元器件清單名稱(chēng)數(shù)量規(guī)格4.7k1/8w32電阻4.7k*8排阻2電阻排LED2563mm白發(fā)紅高亮度22P2瓷片電容10uf/50v1電解電容100uf/25v2電解電容AT89S521AT89S5240pinIc座1插89c51用12M1晶體74LS1381或74HC138LM78051穩(wěn)壓IC電源插座1穩(wěn)壓電源19-12V/200Ma穩(wěn)壓電源萬(wàn)用電路板112*20(cm)系統(tǒng)的仿真圖5.1系統(tǒng)仿真結(jié)果圖5.2系統(tǒng)仿真結(jié)果結(jié)論本文是指應(yīng)用AT89S52單片機(jī)計(jì)控制LED點(diǎn)陣顯示屏的作品，不論是在測(cè)量準(zhǔn)確度，還是穩(wěn)定性上均符合的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，并有較好的標(biāo)定與校正方式，故特性比較穩(wěn)定，使用簡(jiǎn)便，且價(jià)格較為便宜。下面就設(shè)計(jì)LED點(diǎn)陣顯示屏展望一下它的發(fā)展：在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我對(duì)中北大學(xué)高校前四年學(xué)習(xí)的理論知識(shí)有了一次較系統(tǒng)的認(rèn)知與掌握，尤其是對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用和相關(guān)的理論知識(shí)有了更多的了解，通過(guò)Keil系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，使我對(duì)該系統(tǒng)的研究及實(shí)際問(wèn)題的解決有了更多的認(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)踐中，我們可以通過(guò)學(xué)習(xí)來(lái)提高自己的認(rèn)識(shí)，豐富自己的經(jīng)驗(yàn)，提高自己的解決問(wèn)題的能力。而對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)，是一種對(duì)學(xué)習(xí)的總結(jié)，是一種不斷學(xué)習(xí)、不斷探索的過(guò)程。系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)是一個(gè)十分復(fù)雜的工程過(guò)程，要嚴(yán)格按照研究分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行和調(diào)試等工作程序來(lái)完成。系統(tǒng)的研發(fā)和設(shè)計(jì)既是一項(xiàng)艱巨的工作，也是一種有趣的工作，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，你可以一邊學(xué)習(xí)，一邊練習(xí)，一旦有新的問(wèn)題，就會(huì)不斷地去探索和試驗(yàn)，即可使難題得以克服。理論與實(shí)踐之間要求緊密聯(lián)系，在工程設(shè)計(jì)中必須按照截然不同的體系或依據(jù)理論知識(shí)給予截然不同的設(shè)計(jì)方法，并充分考慮各相關(guān)方面的影響與要求，以篩選出最優(yōu)化的設(shè)計(jì)方法和結(jié)果。該課程軟件與硬件相結(jié)合，雖然有著比較大的難度，但卻有著較大的實(shí)用性?xún)r(jià)值。在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的課堂教學(xué)中，我的理論知識(shí)與實(shí)際水平均有了很大的提升。在該課程的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我已經(jīng)熟練掌握了微機(jī)控制器的基本使用與接口技術(shù)，并對(duì)LED點(diǎn)陣顯示屏的基本原理和使用方法有了一定的認(rèn)識(shí)，也熟悉了各種控制電路和有關(guān)元器件的實(shí)際應(yīng)用。經(jīng)過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不但懂得了怎樣把所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)生活中，還懂得了怎樣解決未知的問(wèn)題，克服困難的辦法。設(shè)計(jì)工作已經(jīng)完成了，這也意味著我的大學(xué)生活中最后一個(gè)任務(wù)也完成了，在這個(gè)設(shè)計(jì)中，我將自己四年來(lái)學(xué)到的一切，尤其是在C語(yǔ)言編程的基礎(chǔ)上，通過(guò)這一次的學(xué)習(xí)，我對(duì)Keil的C語(yǔ)言編程和Prote