基于GSM短消息的LED點陣廣告屏設計

1、梧 州 學 院畢 業(yè) 論 文論文題目 基于gsm短消息的led 點陣廣告屏設計 系 別 電子信息工程系 專 業(yè) 電子科學與技術(shù)班 級 08電科1班學 號 200800610101學生姓名 黃桂才指導教師（簽名） 完成時間 2011 年 12 月摘要本文介紹了一種基于gsm通信模塊及stc89c52單片機設計的led廣告屏的設計過程。該設計是由單片機主控芯片stc89c52、tc35i-gsm模塊、88led點陣、gt21l16s2y字庫芯片、ams1117、8位移位鎖存器74hc595、4-16位譯碼器74hc154等單元電路組成。該設計的主要工作原理是通過gsm模塊接收短信息，經(jīng)單片機進行解

2、碼，最終顯示到led點陣屏上。研究表明該設計使用廣泛、方便、安全、實用，具有可靠性高、使用壽命長、性能價格比高、使用成本低、環(huán)境適應能力強等特點，廣泛應用于金融市場、醫(yī)院、體育場館、機場、碼頭、車站、高速公路等公共場所的信息顯示和廣告宣傳。關(guān)鍵詞：stc89c52；led點陣屏；gsm模塊；gt21l16s2y based on gsm short message led advertising screenabstractthis passage introduces a design ,it designed from stc89s52 microcontroller led advert

3、ising screen base on gsm design. the design is made up of the master microcontroller chip stc89c52, tc35i-gsm modularized circuit, 8 x 8 led lattice, gt21l16s2y word stock chip, ams1117, eight bit shift latch 74hc595, 4-16code translator 74hc154. this designs principle of work is receive short messa

4、ge through the gsm, recoding the code by mcu, and final display to the led lattice screen. research shows that this design is widely used, convenient, safe, practical. it has high reliability, long service life, high cost performance, the use of low cost, strong ability to adapt the environment etc,

5、 widely used in the financial market, hospitals, sports venues, airports, docks, stations, the expressway and other public information display and advertising.key word : mcu(micro controller unit)；stc89c52；led lattice；gsm； gt21l16s2y 第一章 引 言11.1課題背景與來源11.2課題意義11.3課題設計內(nèi)容和方案2第二章 系統(tǒng)概述22.1系統(tǒng)組成22.2系統(tǒng)的功能介

6、紹及操作說明3第三章 硬件組成與設計43.1整體電路圖43.2電源電路53.2.1單片機電源53.2.2 led點陣屏電源63.2.3 字庫芯片電源63.3主控芯片單片機73.4單片機最小系統(tǒng)83.5led點陣顯示屏103.5.1 88led點陣塊103.5.2 74hc595引腳及其功能介紹113.5.3 74hc154譯碼器簡介123.6 點陣屏組成方案133.7 字符顯示方案153.7.1 unicode碼簡介153.7.2 gb2312漢字內(nèi)碼簡介153.7.3 gt21l16s2y字庫芯片簡介163.7.4 ams1117173.7.5 電平匹配方法173.8 gsm模塊18第四章

7、軟件設計194.1開發(fā)環(huán)境194.2 at指令194.2.1 簡介194.2.3 用法204.2.4 常用與gsm相關(guān)的at指令204.3總的程序流程圖214.4 led掃描顯示程序流程圖22第五章 設計的測試與分析235.1設計的過程235.2單個模塊的調(diào)試235.3系統(tǒng)測試達到的技術(shù)指標25結(jié)束語26參考文獻27致謝28附錄（一）29附錄（二）30第一章 引 言1.1課題背景與來源 現(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產(chǎn)品中都會集成有單片機。大到導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能ic卡，民用豪華轎車的安

8、全保障系統(tǒng)，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，小到程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領(lǐng)域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機械了。因此，單片機以其強大的易用性，可編程性獲得了極大的應用。而本設計就是采用型號為stc89c52的單片機。傳統(tǒng)電子顯示屏的內(nèi)容由電腦通過數(shù)據(jù)線發(fā)送,信息只能在固定的電腦上發(fā)送,只能固定地顯示所連接電腦一次發(fā)送的信息,且只能在短距離內(nèi)使用,一般只有數(shù)十米，所以它在實際使用中暴露出一定的問題及弊端。如脫機屏的方式,有信息管理不方便,更新信息需換芯片等問題,從而浪費大量的人力和財力。用連機屏方式的話,雖說可以實時監(jiān)控與管理,但如果信息顯示屏

9、離上位機很遠的話(如在高速公路上的顯示屏) ,僅僅通信線的費用就很大,這是個迫切需要解決的工程問題。短消息是gsm (全球移動通信系統(tǒng))中最簡便的數(shù)據(jù)通信方式之一。隨著短消息業(yè)務的日益完善,短消息已具備承載重要數(shù)據(jù)信息的能力。而運用短信來遠程控制led顯示屏內(nèi)容大大降低了成本，在實際工作中起到了事半功倍的作用，更具有科研性。1.2課題意義 步入信息化快速發(fā)展時代，各種宣傳手段日益多元化，設計一種方便實用的廣告顯示屏是非常有意義的而且可行的。該設計主要包括單片機主控模塊、led點陣模塊、tc35i-gsm通信模塊、字庫模塊等。這個設計大大地為人類提高了辦事效率，簡化了屏幕信息的更新方式，大大降低

10、了顯示成本，節(jié)省許多人力物力，顯示方式靈活多變，更新手段安全可靠。1.3課題設計內(nèi)容和方案主體功能：設計一個基于gsm短信顯示的led點陣屏，包含以下主要功能：1. 上電后，單片機對gsm等各模塊進行初始化，等待短信息的到來。2.gsm收到短信息后，通知單片機，單片機對gsm發(fā)出讀取短信的命令并讀出gsm的短信，分離提取短信息中表示短信內(nèi)容的unicode碼。3. 單片機利用讀到的unicode碼，通過訪問字庫芯片，將unicode碼轉(zhuǎn)換成為計算機系統(tǒng)中常用的標準漢字內(nèi)碼（gb2312），并存儲。4.在無短信息狀態(tài)時，單片機利用漢字內(nèi)碼，不斷訪問字庫芯片，將上一條短信內(nèi)容的內(nèi)碼轉(zhuǎn)換成可在led

11、點陣上顯示的字模，依次顯示到屏幕上。5.若字數(shù)超過屏幕可顯示的最大容量，則以移屏的方式依次顯示短信內(nèi)容。6.單片機通過對74hc154和74hc595兩塊芯片配合控制，以快速掃描的方式實現(xiàn)漢字和字符的顯示。7.單片機系統(tǒng)板上配有蜂鳴器，每接收到一條短信就發(fā)出“嘀”的一聲短鳴以表示短信更新。第二章 系統(tǒng)概述2.1系統(tǒng)組成本次設計主要包括單片機主控模塊、gsm通信模塊、字庫模塊、led點陣顯示模塊四個部分。單片機stc89c52芯片主要控制電路功能框圖如圖2-1電源提示ledstc89c52 io口外接插口rs232串行接口蜂鳴器usb電源接口圖2-1 設計的電路控制模塊框圖led點陣模塊其框圖如

12、圖2-2所示，該模塊的基本單元是88led點陣顯示塊，由于比較清楚地顯示一個漢字一般需要1616個點，故將88led點陣拼接起來組成能夠顯示漢字的點陣屏。在本設計中，設計1664的點陣，使用74hc154和74hc595聯(lián)合驅(qū)動控制。1664點陣 74hc15474hc595圖2-2 led點陣屏主控制電路模塊框圖2.2系統(tǒng)的功能介紹及操作說明本系統(tǒng)的特點和可實現(xiàn)的功能以及具體的操作說明主要有： 1.通電之前，先將sim卡放入gsm模塊中，打開gsm模塊，并長按數(shù)秒啟動鍵，直到gsm指示燈穩(wěn)定閃爍，表示gsm模塊已經(jīng)穩(wěn)定工作。2.接上電源并打開電路開關(guān)后，電源顯示燈亮，led點陣屏顯示狀態(tài)信息

13、。3.開始給插入gsm模塊中的sim卡的號碼發(fā)送短信。4.當gsm接收到短信息后，蜂鳴器發(fā)出短鳴，led屏上顯示短信內(nèi)容。5.若短信內(nèi)容長度大于四個漢字，則led屏以移屏的形式顯示。第三章 硬件組成與設計硬件設計是本系統(tǒng)的基礎(chǔ)，硬件設計的可靠性直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在敘述上，先介紹了整體的設計，再分模塊逐次細致的介紹，其中穿插一些芯片的介紹。3.1整體電路圖 整體電路分成三塊板，分別為stc89c52的系統(tǒng)板、led點陣屏驅(qū)動控制板及tc35i-gsm模塊，stc89c52系統(tǒng)板電路包括單片機stc89c52芯片、io口外接插口、rs232串行接口、蜂鳴器、usb電源接口。其電路如下圖圖3-1

14、-1所示。圖3-1-1 stc89c52主控制電路圖led點陣屏電路板主要包括16個88拼接成的1664點陣屏幕，以及用于控制led顯示的兩塊74hc595和四塊74hc154。另外，出于節(jié)約空間的考慮，我還將電路不是很復雜的用于取字模的字庫芯片gt21l16s2y一并做到該電路板上。因gt21l16s2y芯片所需的供電電壓為3.3v，所以電路中加入了5v-3.3v的穩(wěn)壓模塊ams1117以提供gt21l16s2y芯片正常工作的電壓。其電路原理圖如圖3-1-2所示圖3-1-2 led點陣屏模塊電路圖由于gsm模塊對電路設計及制作要求相當嚴格，一般手工制板的方式容易導致模塊工作不穩(wěn)定，而且市場上

15、gsm模塊應用十分成熟而廣泛，性價比較高，因此本設計使用成品的tc35i模塊。3.2電源電路 本次電源設計中主要的問題是不同的電路模塊需要的電壓伏值不同。如何讓各個電源模塊獨立正常的工作尤為重要。因此對于不同的電壓值，分別設計不同的電源模塊，給單片機最小系統(tǒng)板電路、led點陣屏電路、gsm模塊提供穩(wěn)定的電壓。包括如何實現(xiàn)3.3v和5v的spi通信設計。3.2.1單片機電源因為單片機工作電壓為直流+5v，正負5% 。電路功耗不高。因此該部分對電源的要求不是很高。通常的電源設計利用的是7805穩(wěn)壓管做一個輸出為正5v的直流穩(wěn)壓電源電路，而本設計采用應用廣泛的usb接口，使用普通的手機充電器即可供電

16、，方便實用。其電路設計如圖3-2-1： 3-2-1單片機電源電路圖3.2.2 led點陣屏電源本設計的led點陣屏所使用的電壓亦是5v，故同樣用接口供電。3.2.3 字庫芯片電源gt21l16s2y字庫芯片需要3.3v的電源，故在led點陣屏的5v電源下，加上一塊5v-3.3v的穩(wěn)壓芯片ams1117獲取所需電壓值。單片機控制繼電器電路如下圖3-2-2： 3-2-3gt21l16s2y字庫芯片供電電源電路3.3主控芯片單片機stc89系列單片機是mcs-51系列單片機的派生產(chǎn)品。它們在指令系統(tǒng)、硬件結(jié)構(gòu)和片內(nèi)資源上與標準8052單片機完全兼容，dip40封裝系列與8051為pin-to-pin

17、兼容。stc89c52是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有 8k 在系統(tǒng)可編程flash 存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位cpu 和在系統(tǒng)可編程flash，使得stc89c52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標準功能： 8k字節(jié)flash，512字節(jié)ram， 32 位i/o 口線，看門狗定時器，內(nèi)置4kb eeprom，max810復位電路，2個16 位 定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外 stc89x52 可降至0hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，cpu 停止工作，允許ram、定時器/計數(shù)器、串口

18、、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，ram內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率35mhz，6t/12t可選。 3.4單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)是能使單片機工作起來的最簡單的外圍電路。一個單片機最小系統(tǒng)一般主要有時鐘電路和復位電路以及另外一些輔助部分。3.4.1復位電路設計復位電路圖如圖3-4-1所示。復位電路一般有2種復位操作方式：上電位復位方式和手動復位，兩種復位的操作電路形式不同。本設計采用上電復位和手動復位并聯(lián)的方式，既可一上電就復位，又可以手動來復位。上電自動復位：通過電容充電來實現(xiàn)的，vcc的上升時間不超過1ms，就可以實現(xiàn)上電位復位

19、。手動開關(guān)復位：手動開關(guān)復位在系統(tǒng)出現(xiàn)操作錯誤或程序運行出錯時使用。在單片機系統(tǒng)運行過程中，按下復位鍵，單片機被強制執(zhí)行復位操作，系統(tǒng)可以退出錯誤運行狀態(tài)，恢復正常工作。 圖3-4-1復位電路圖 3.4.2 時鐘電路時鐘是一切微處理器、微控制器內(nèi)部電路工作的基礎(chǔ)。單片機內(nèi)部有一個自激振蕩電路，它是定時控制部件中的一部分，可以通過內(nèi)部自激振蕩或外部提供振蕩源這兩種方式，驅(qū)動內(nèi)部時鐘電路產(chǎn)生系統(tǒng)時鐘信號。內(nèi)部方式：在xtal1、xtal2跨接定時元件和兩個電容就構(gòu)成了自激振蕩器，c1、c2取5-30pf，起微調(diào)和穩(wěn)定作用。晶振頻率：f=1.2-12mhz，常用頻率為6、12、11、0592mhz。

20、外部方式：外部振蕩脈沖信號直接由xalt1端輸入，此時，xalt2端懸浮。這種方式常用于多片單片機系統(tǒng)，以使相互的時鐘信號保持同步。晶振周期：為振蕩器輸出的時鐘脈沖頻率的倒數(shù)。是單片機中最小、最基本的時間單位。狀態(tài)周期：也叫時鐘周期，是振蕩頻率經(jīng)2分頻后獲得的信號周期，稱s，顯然，s為晶振周期的2倍。機器周期：12個晶振周期為一個機器周期，對應計算機執(zhí)行一個基本操作所需的時間。指令周期：執(zhí)行一條指令所需的時間，至少包含一個機器周期。指令字節(jié)：指令占用存儲空間的字節(jié)數(shù)，有單字節(jié)、雙字節(jié)、三字節(jié)三類。當時鐘頻率為12mhz和6mhz時，晶振周期分別為1/12s和1/16s，機器周期分別為1s和2s

21、。由于系統(tǒng)中要使用串行通信，為了便于計算波特率，這里使用22.1184mhz晶振和兩個電容就構(gòu)成的自激振蕩器。如圖3-4-2： 圖3-4-2時鐘電路3.5led點陣顯示屏本設計為一塊可同時顯示4個漢字的1664點的點陣屏，該屏由16塊88點陣拼成。點陣屏由兩塊74hc595和四塊74hc154共同控制，同時每列點陣用一個8550三極管驅(qū)動以保證led的亮度。具體設計如下。3.5.1 88led點陣塊點陣內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外形如下，8x8點陣共由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上，當對應的某一行置1電平，某一列置0電平，則相應的二極管就亮；如要將第一個點點亮，則9腳接高電

22、平13腳接低電平，則第一個點就亮了；如果要將第一行點亮，則第9腳要接高電平，而（13、3、4、10、6、11、15、16）這些引腳接低電平，那么第一行就會點亮；如要將第一列點亮，則第13腳接低電平，而（9、14、8、12、1、7、2、5）接高電平，那么第一列就會點亮。如圖3-5-1圖3-5-1 88點陣顯示塊內(nèi)部原理圖3.5.2 74hc595引腳及其功能介紹 74hc595芯片是一種串入并出的芯片,在電子顯示屏制作當中有廣泛的應用。它是8位串行輸入/輸出或者并行輸出移位寄存器，具有高阻、關(guān)、斷狀態(tài)三種狀態(tài)。移位寄存器和存儲器是分別的時鐘。數(shù)據(jù)在schcp的上升沿輸入，在stcp的上升沿進入的

23、存儲寄存器中去。如果兩個時鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲寄存器早一個脈沖。 移位寄存器有一個串行移位輸入（ds），和一個串行輸出（q7）,和一個異步的低電平復位，存儲寄存器有一個并行8位的，具備三態(tài)的總線輸出，當使能oe時（為低電平），存儲寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線。芯片引腳圖如圖3-5-2所示圖3-5-2 74hc595引腳圖其各個引腳功能如下：115：三態(tài)輸出管腳8：電源地9：串行數(shù)據(jù)輸出管腳10：移位寄存器清零端11：數(shù)據(jù)輸入時鐘線12：輸出存儲器鎖存時鐘線13：輸出使能14：數(shù)據(jù)線15：電源端74595的控制端說明：/srclr(10腳): 低點平時將移位寄存器的數(shù)據(jù)清零。本設計中我將

24、它接vcc。srck(11腳)：上升沿時數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)移位。qa-qb-qc-.-qh；下降沿移位寄存器數(shù)據(jù)不變。rck(12腳)：上升沿時移位寄存器的數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)存儲寄存器，下降沿時存儲寄存器數(shù)據(jù)不變。當移位結(jié)束后，在rck端產(chǎn)生一個正脈沖，更新顯示數(shù)據(jù)。/g(13腳): 高電平時禁止輸出（高阻態(tài)）。如果單片機的引腳不緊張，用一個引腳控制它，可以方便地產(chǎn)生閃爍和熄滅效果。比通過數(shù)據(jù)端移位控制要省時省力。3.5.3 74hc154譯碼器簡介74hc154是一款高速cmos器件，74hc154引腳兼容低功耗肖特基ttl（lsttl）系列。它可接受4位高有效二進制地址輸入，并提供16個互斥的低有

25、效輸出。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。該使能門電路包含兩個“邏輯與”輸入，必須置為低以便使能輸出端。任選一個使能輸入端作為數(shù)據(jù)輸入，74hc154可充當一個1-16的多路分配器。當其余的使能輸入端置低時，地址輸出將會跟隨應用的狀態(tài)。其引腳如圖3-5-3所示。 圖3-5-374hc154的引腳功能：y0 y15：輸出(active low)低電平g1, g2：使能輸入(低電平)ad：地址輸入gnd：接地vcc：電源正其真值表如下：inputs 輸入selected output 選定輸出(l)g1g2dcballlll

26、ly0lllllhy1llllhly2llllhhy3lllhlly4lllhlhy5lllhhly6lllhhhy7llhllly8llhllhy9llhlhly10llhlhhy11llhhlly12llhhlhy13llhhhly14llhhhhy15xhxxxxnonehxxxxxnone3.6 點陣屏組成方案本設計的點陣屏有1664點，即由16行，64列組成，因此采用行和列分別控制的方案。用兩個74hc595級聯(lián)起來控制16行（圖3-6-1），用四個74hc154級聯(lián)起來控制列（圖3-6-2）。單片機分別同時控制這六塊芯片即可實現(xiàn)對點陣屏上任一個點的控制，再通過快速掃描即可顯示圖案。

27、根據(jù)有關(guān)資料，當每個led的掃描頻率達到50hz時，人的肉眼就無法分辨其掃描狀態(tài)，換句話說，此時眼睛看到的便是一幅“靜止”的圖案。圖3-6-1 圖3-6-2注：在此四片154使用了兩個反相器來實現(xiàn)類似于存儲器擴展的方法，使得單片機控制154只需要6根線，即6根線控制64個口。3.7 字符顯示方案上述方法實現(xiàn)了點陣中任一點的控制后，如何顯示一個字符或漢字便成了關(guān)鍵。漢字在液晶上的顯示其實就是一些點的顯示與不顯示，這就相當于我們的筆一樣，有筆經(jīng)過的地方就畫出來，沒經(jīng)過的地方就不畫。每一個漢字或字符實際上就是一個圖案，只不過這些“圖案”的大小是規(guī)定好的。而在本設計中按常規(guī)要求使用1616個點的點陣描

28、述一個“圖案”，因此一個漢字需要32個字節(jié)的編碼來“描繪”。中國的漢字成千上萬，再加上標點符號，小小的單片機是放不下的。事實上漢字在計算機中的存儲也并不是每個都存放這樣的點陣數(shù)據(jù)，而是使用內(nèi)碼，gb2312就是其中一種。把漢字的點陣數(shù)據(jù)編成一個字庫，每個字有自己的“地址”，用這種方法，存儲的時候只需要存儲漢字的內(nèi)碼（一個漢字內(nèi)碼為兩個字節(jié)），顯示的時候再按這個字的內(nèi)碼去查詢字庫即可。在本設計中也是使用這樣的方法，但字庫相對單片機來說是個非常大的數(shù)據(jù)庫，想要存放在單片機的內(nèi)存或flash中顯示是不可能的。幸運的是，人類使用語言已經(jīng)幾千年了，早在很久以前已經(jīng)有人把字庫編好，gb2312就是一種可以

29、表示幾千個簡體漢字的字庫，并且市場上有專門存放這些字庫的芯片，我們只要使用漢字的gb2312內(nèi)碼去查詢芯片即可獲得所需要顯示的漢字點陣碼。3.7.1 unicode碼簡介雖然gb2312可代表數(shù)千種漢字，但世界上并不是只有漢語一種語言，當然就不僅僅有漢字一種字符。為了能盡可能地表示所有字符，一般gsm模塊返回的信息是以另一種編碼表示的，這就是unicode碼。unicode 是基于通用字符集（universal character set）的標準來發(fā)展，定義了大到足以代表人類所有可讀字符的字符集。所幸本設計中我使用的字庫芯片中帶有由unicode碼到gb2312的對應表。3.7.2 gb231

30、2漢字內(nèi)碼簡介gb2312碼是中華人民共和國國家漢字信息交換用編碼，全稱信息交換用漢字編碼字符集基本集，由國家標準總局發(fā)布，1981年5月1日實施，通行于大陸。新加坡等地也使用此編碼。gb2312標準共收錄6763個漢字，其中一級漢字3755個，二級漢字3008個；同時，gb 2312收錄了包括拉丁字母、希臘字母、日文平假名及片假名字母、俄語西里爾字母在內(nèi)的682個全角字符。3.7.3 gt21l16s2y字庫芯片簡介gt21l16s2y是一款內(nèi)含11x12點陣和15x16點陣的漢字庫芯片，支持gb2312國標簡體漢字（含有國家信標委合法授權(quán)）、ascii字符及gb2312與unicode編碼

31、互轉(zhuǎn)表。排列格式為豎置橫排。用戶通過字符內(nèi)碼，可計算出該字符點陣在芯片中的地址，可從該地址連續(xù)讀出字符點陣信息。以下圖3-7-1是該芯片的引腳圖 圖3-7-1 gt21l16s2y的引腳圖圖3-7-2是該芯片的引腳描述圖3-7-2 gt21l16s2y的引腳圖引腳描述：串行數(shù)據(jù)輸出（ so ）：該信號用來把數(shù)據(jù)從芯片串行輸出，數(shù)據(jù)在時鐘的下降沿移出。 串行數(shù)據(jù)輸入（ si ）：該信號用來把數(shù)據(jù)從串行輸入芯片，數(shù)據(jù)在時鐘的上升沿移入。 串行時鐘輸入（ sclk ）：數(shù)據(jù)在時鐘上升沿移入，在下降沿移出。 片選輸入（ cs# ）：所有串行數(shù)據(jù)傳輸開始于ce#下降沿，ce#在傳輸期間必須保持為低電平，

32、在兩條指令之間保持為高電平。 總線掛起輸入（ hold# ）： 該信號用于片選信號有效期間暫停數(shù)據(jù)傳輸，在總線掛起期間，串行數(shù)據(jù)輸出信號處于高阻態(tài)，芯片不對串行數(shù)據(jù)輸入信號和串行時鐘信號進行響應。 當hold#信號變?yōu)榈筒⑶掖袝r鐘信號（sclk）處于低電平時，進入總線掛起狀態(tài)。 當hold#信號變?yōu)楦卟r串行時鐘信號（sclk）處于低電平時，結(jié)束總線掛起狀態(tài)。 3.7.4 ams1117ams1117是一種低壓降壓穩(wěn)壓器。ams1117有兩個版本固定輸出版本和可調(diào)版本固定輸出電壓為1.5v、1.8v、2.5v、2.85v、3.0v、3.3v、5.0v,具有1%的精度；固定輸出電壓為1.2的精

33、度為2%。ams1117內(nèi)部集成過熱保護和限流電路，是電池供電和便攜式計算機的最佳選擇。本設計中使用的是固定3.3v的型號。 3.7.5 電平匹配方法單片機芯片使用的是5v的ttl電平，而gt21l16s2y芯片電平為3.3v左右，因此需要將單片機的工作電平與gt21l16s2y的電平相匹配。stc89c52的io口中，p0口屬于開漏輸出，將單片機與gt21l16s2y控制引腳電平匹配的方法如圖3-7-3所示：圖3-7-33.8 gsm模塊本設計采用的gsm模塊是tc35i。tc35i新版西門子工業(yè)gsm模塊是一個支持中文短信息的工業(yè)級gsm模塊,工作在egsm900和gsm1800雙頻段,電

34、源范圍為直流3.34.8v ,電流消耗休眠狀態(tài)為3.5ma，空閑狀態(tài)為25ma，發(fā)射狀態(tài)為300ma(平均)，2.5a峰值；可傳輸語音和數(shù)據(jù)信號, 功耗在egsm900(4類)和gsm1800(1類)分別為2w和1w ,通過接口連接器和天線連接器分別連接sim卡讀卡器和天線。sim電壓為3v/1.8v，tc35i的數(shù)據(jù)接口(cmos電平)通過at命令可雙向傳輸指令和數(shù)據(jù),可選波特率為300b/s115kb/s , 自動波特率為1.2kb/s115kb/s。它支持text和pdu格式的sms(short message service,短消息),可通過at命令或關(guān)斷信號實現(xiàn)重啟和故障恢復. 3.

35、9 led驅(qū)動電路本設計點陣屏的led比較多，而數(shù)字芯片的驅(qū)動能力有限，要保證足夠的亮度，就要加驅(qū)動電路。本設計的led功耗不算太高，因此簡單地使用8550三極管即可。具體電路圖如圖3-9-1所示：圖3-9-1第四章 軟件設計軟件設計全部采用c語言編寫，具有移植性強，可讀性高的優(yōu)點。本設計的軟件程序包括主程序、定時器中斷子程序、串口中斷服務子程序、led掃描程序、短信讀取程序、字模處理程序等等。 4.1開發(fā)環(huán)境c語言是一種計算機程序設計語言，它既具有高級語言的特點，又具有匯編語言的特點。它由美國貝爾研究所的d.m.ritchie于1972年推出，1978年后，c語言已先后被移植到大、中、小及微

36、型機上，它可以作為工作系統(tǒng)設計語言，編寫系統(tǒng)應用程序，也可以作為應用程序設計語言，編寫不依賴計算機硬件的應用程序。它的應用范圍廣泛，具備很強的數(shù)據(jù)處理能力，不僅僅是在軟件開發(fā)上，而且各類科研都需要用到c語言，適于編寫系統(tǒng)軟件，三維，二維圖形和動畫，具體應用比如單片機以及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。本次編程軟件采用keil c。keil c51是美國keil software公司出品的51系列兼容單片機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、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。keil提供了包括c編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個

37、集成開發(fā)環(huán)境（uvision）將這些部分組合在一起。運行keil軟件需要win98、nt、win2000、winxp等操作系統(tǒng)。如果你使用c語言編程，那么keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用c語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。4.2 at指令4.2.1 簡介at 即attention,at指令一般應用于終端設備與pc應用之間的連接與通信。at指令集是從終端設備（terminal equipment，te)或數(shù)據(jù)終端設備（data terminal equipment，dte)向終端適配器(terminal adapter，ta)或數(shù)據(jù)電路

38、終端設備(data circuit terminal equipment，dce)發(fā)送的。其對所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包大小有定義：即對于at指令的發(fā)送，除at兩個字符外，最多可以接收1056個字符的長度（包括最后的空字符）。每個at命令行中只能包含一條at指令；對于由終端設備主動向pc端報告的urc指示或者response響應，也要求一行最多有一個，不允許上報的一行中有多條指示或者響應。at指令以回車作為結(jié)尾，響應或上報以回車換行為結(jié)尾。單片機與gsm模塊通信是通過串行口用at指令來實現(xiàn)的。4.2.3 用法at指令是以at作首，字符結(jié)束的字符串，at指令的響應數(shù)據(jù)包在 中。每個指令執(zhí)行成功與否都有相應的

39、返回。其他的一些非預期的信息(如有人撥號進來、線路無信號等)，模塊將有對應的一些信息提示，接收端可做相應的處理。4.2.4 常用與gsm相關(guān)的at指令at+cmgcsend an sms command（發(fā)出一條短消息命令）at+cmgddelete sms message（刪除sim卡內(nèi)存的短消息）at+cmgfselect sms message formate（選擇短消息信息格式：0-pdu;1-文本）at+cmgllist sms message from preferred store（列出sim卡中的短消息pdu/text: 0/“rec unread”-未讀，1/“rec rea

40、d”-已讀，2/“sto unsent”-待發(fā)，3/“sto sent”-已發(fā)，4/“all”-全部的） at+cmgrread sms message（讀短消息）at+cmgssend sms message（發(fā)送短消息）at+cmgwwrite sms message to memory（向sim內(nèi)存中寫入待發(fā)的短消息）at+cmsssend sms message from storage（從sin|m內(nèi)存中發(fā)送短消息）at+cnminew sms message indications（顯示新收到的短消息）at+cpmspreferred sms message storage（選擇短

41、消息內(nèi)存）at+cscasms service center address（短消息中心地址）at+cscbselect cell broadcast messages（選擇蜂窩廣播消息）at+csmpset sms text mode parameters（設置短消息文本模式參數(shù)）at+csmsselect message service（選擇短消息服務）對短消息的控制共有三種模式：block mode、基于at命令的pdu mode、基于at命令的text mode 4.3總的程序流程圖總的程序主要完成設計參數(shù)的初始化、鍵值處理、溫度采樣、電路加熱、聲光報警等，其主程序流程圖如圖圖4-1開

42、始初始化gsm模塊、定時器、串口等，標志位flag=0否是否有短信否是flag=1是截取短信里面的unicode碼將unicode碼發(fā)給字庫芯片轉(zhuǎn)換成gb2312碼將gb2312碼發(fā)給字庫芯片，得到點陣二進制數(shù)據(jù)循環(huán)掃面顯示點陣數(shù)據(jù)標志位置為flag=1圖4-1 主程序流4.4 led掃描顯示程序流程圖led掃描顯示程序的流程圖如圖4-2：開始讀取當前列指針，根據(jù)列指針從顯示緩存區(qū)中找出列數(shù)據(jù)。將列數(shù)據(jù)寫入74hc595，并顯示列指針自增列指針大于或等于64列指針清零結(jié)束本次掃描是否 圖4-2報警電路流程圖第五章 設計的測試與分析 5.1設計的過程 剛拿到設計題目的時候，首先要做的就是有一個總

43、體的設計方案，然后對整個設計做一個計劃，把時間和工作都合理的安排好。最后再考慮分析解決具體的襲擊問題。這次畢業(yè)設計讓我更加熟悉了從理論到實踐的跨越。從當初的查閱圖書，到現(xiàn)在的電路板調(diào)試運行成功，這中間有很多值得回味的地方。逐漸了解到了一些主要芯片的技術(shù)資料和用法。這次的設計，從選題到實現(xiàn)，幾乎都是自己獨立完成的。第一步使用電路制圖軟件protel dxp來設計原理圖，然后制作成電路板，最后使用keil c調(diào)試軟件的運行。其中有很多細節(jié)要考慮周到，比如在通常條件下,所有的元件均應布置在印制電路的同一面上，只有在頂層元件過密時，才能將一些高度有限并且發(fā)熱量小 的器件，如貼片電阻、貼片電容、貼ic等

44、放在底層。在保證電氣性能的前提下，元件應放置在柵格上且相互平行或垂直排列，以求整齊、美觀，一般情況下不允許元件重疊；元件排列要緊湊，輸入和輸出元件盡量遠離。某元器件或?qū)Ь€之間可能存在較高的電位差，應加大它們的距離，以免因放電、擊穿而引起意外短路。大部分都是關(guān)于pcb布線方面要注意的問題。在軟件調(diào)試部分，如何考慮串口和定時器的終端優(yōu)先級，字庫芯片資料中的地址說明，最重要的是int和char的長度，經(jīng)常在很細小的地方出錯，導致程序運行不正常。在整個設計過程中，通過自己學習、探討、而從中學習了很多關(guān)于單片機和相關(guān)程序等各方面的知識，通過對電路的設計、布局、在這過程中還出現(xiàn)了很多問 題。自己不懂的就要

45、虛心向別人學習，取人之長，補己之短，一步一個腳印，這樣的學習過程，使自己受益匪淺，得到很好的鍛煉。 5.2單個模塊的調(diào)試 制作好硬件之后，就進行軟件編程，把兩者結(jié)合起來對每一個模塊進行調(diào)試。各個模塊包括led點陣屏的控制，單片機與gsm模塊的通信，短信信息的辨認和解譯，漢字字庫的轉(zhuǎn)換和讀取，led亮度的調(diào)試，led掃描速度的調(diào)試。led點陣的控制實際上就是對74hc154和74hc595這兩種芯片的控制。其中154是譯碼器，電路中采用級聯(lián)的方式，將點陣屏的64列編碼成地址，64個點需要6位二進制代碼表示，四塊154接起來以后只需6根線，接到單片機的p2口，程序里對p2口賦相應的值就可以選擇64

46、列中的一列，實際調(diào)試過程十分簡單。而74hc595是串行spi口輸入的移位寄存鎖存器，可以串接，本設計使用兩片74hc595串聯(lián)以控制16行l(wèi)ed，它的控制引腳只有四個，接到p1口的四個引腳即可。單片機與gsm是通過串行通信接口進行通信的，剛開始的時候由于對gsm的用法不太熟悉，一般是通過gsm模塊上自帶的rs232串行接口db9與pc機連接，利用pc機對其進行調(diào)試。按照資料上一步一步地輸入相應的at指令后，逐漸熟悉了常用at指令的用法，并了解了gsm模塊在pdu模式下對短信內(nèi)容的編碼格式。因為中文短信只有在pdu模式下才可讀出，經(jīng)過用pc的串口對gsm模塊的調(diào)試之后，就知道使用單片機怎么與g

47、sm通信了。對于短信息的辨認和解譯，前提是了解gsm模塊在pdu模式下的的編碼格式，因為gsm發(fā)回來給單片機的信息并不是全是短信內(nèi)容，只有了解其格式后，才能從其返回的一堆數(shù)據(jù)中正解地提取出短信的內(nèi)容。從gsm模塊到單片機的短信息內(nèi)容是以unicode碼的形式表示的，本設計用的字庫芯片沒法直接從unicode碼得到字模，因此只能先將unicode碼轉(zhuǎn)換成gb2312漢字內(nèi)碼。得到表示短信內(nèi)容的內(nèi)碼后，將漢字內(nèi)碼一個一個地查詢字庫芯片，字庫芯片的控制方法也是用串行的spi協(xié)議，十分簡單。程序把內(nèi)碼一個一個地發(fā)給字庫芯片，然后從字庫芯片中讀回所要顯示的漢字的字模，經(jīng)整理后，存放到用于顯示的緩存數(shù)組中

48、即可。單片機開的定時器0每當定時溢出就調(diào)用一次led掃描函數(shù)，把緩存數(shù)組中的數(shù)據(jù)掃到led上，調(diào)整定時時間，讓掃描速度足夠快，即可完成字符的顯示。led的亮度由流過led的電流決定，當采用掃描的方式顯示時，隨著掃描的速度加快，led的亮度會降低。這是因為掃描顯示使每個led在每次掃描中得到點亮的時間減小了，因此為了提高led的亮度，我把led的限流電阻改小，讓led的亮度達到令人滿意的程度即可。 5.3系統(tǒng)測試達到的技術(shù)指標1、led點陣屏正常顯示2、gsm模塊正常接收到短信3、單片機正確讀出短信4、短信內(nèi)容正確地顯示在led點陣屏上5、led點陣屏可自動移屏顯示大于四個漢字的內(nèi)容第6章 結(jié)束

49、語讀書生活在這個季節(jié)即將劃上一個句號，回首這三年以來，有成功也有失敗，就這樣在跌跌撞撞中不斷成長起來，而于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次征程的開始。三年的求學生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。在老師的耐心指導下，以及同學的熱心幫助下，我終于按期完成了我的畢業(yè)設計。通過這次富有意義而又深刻的畢業(yè)設計，我掌握了一些實踐性質(zhì)的設計的基本步驟。首先就是確定自己的設計，明確設計的要求，然后制定一個合理的計劃去完成設計。從查找資料到用protel畫圖，再到印板、洗板、焊板，最后到調(diào)試，讓該設計達到設計預期的要求。本設計采用stc89

50、c52為主控芯片，通過gsm模塊接收短信息，然后經(jīng)過stc89c52芯片處理，讀出短信內(nèi)容，查詢字庫芯片，翻譯成字模的二進制代碼，按一定的算法賦給控制led點陣屏的六塊芯片，從而在led點陣屏上顯示短信內(nèi)容。在這次設計的過程中，我也能夠再一次深度學習了電路pcb板的設計與制作，并且能夠更加熟練的運用protel軟件，不但鞏固了我們所學的專業(yè)知識，而且還讓我增長了許多課外的知識，使我受益匪淺。也使我更加深入的了解到了溫度傳感器，液晶顯示，語音芯片，以及52單片機的結(jié)構(gòu)功能和具體應用，讓我對電子知識也變得更加的渴望與喜歡。雖然在制作設計的過程中，我遇到了很多困難，但是經(jīng)過老師和同學的幫助，還有自己

51、的努力，一切的問題都迎刃而解。我也明白了，很多事情要去嘗試了才知道自己到底有沒有那個能力，想與做相差真的很大。相信在今后的生活中，我會更加的努力學期各方面的知識，發(fā)揚這種樂學上進的精神。本設計經(jīng)過多次嚴格測試，已經(jīng)能很好的實現(xiàn)該設計的基本要求。該設計的硬件設計簡單,軟件也不是很復雜，易于開發(fā),成本較低,方便實用，操作方便等特點。總之,本設計采用了stc89c52單片機作為系統(tǒng)的中央控制單元,并結(jié)合c語言編程,實現(xiàn)了在led點陣屏上顯示短信息內(nèi)容的目標,完成了設計要求。參考文獻1 康華光 電子技術(shù)基礎(chǔ)(模擬部分) m.北京:高等教育出版社,2006年；2 閻石 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)(第五版) m.北京:高等教育出版社,2006年；3 譚浩強.c程序設計.北京:清華大學出版社.2005年4 胡壽松 自動控制原理（第二版）.北京:科學出版社，2008年；5 劉海成 avr單片機原理及測控工程應用. 北京航空航天大學出版社，2008年6 周興華 avr單片機c語言高級程序設計.北京：中國電力出版社，20087 謝維成，楊加國.單片機原理與應用及c51程序設計（第2版）m.北京：清華大學出版社,2009. 8 何立民.單片機應用系統(tǒng)設計.北京航空航天大學出版社.1990年.9 王福瑞等.單片機測控系統(tǒng)設計大全.北京航空航天大學出版社