基于單片機(jī)的霓虹燈控制器設(shè)計(jì)

1、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)基于單片機(jī)的霓虹燈控制器設(shè)計(jì)學(xué)號(hào)：XXX姓名：XXX日期：2013年11月26日 目 錄 第1章 緒論11.1 選題的背景與意義1第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)22.1 方案的選擇22.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)22.2.1串行輸入并行輸出74HC595的介紹32.2.2 LED點(diǎn)陣的介紹4第3章 硬件設(shè)計(jì)63.1 硬件選型63.1.1主控電路的選擇與論證63.1.2 顯示設(shè)備的選擇與論證83.1.3控制器模塊選擇93.2 硬件電路設(shè)計(jì)103.2.1硬件部分103.2.2單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖113.2.4 點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)模塊單元電路設(shè)計(jì)123.2.5 點(diǎn)陣模塊單元電路設(shè)計(jì)123.2.6 紅外遙控模塊單元電

2、路設(shè)計(jì)143.2.7 紅外遙控接收模塊單元電路設(shè)計(jì)15第4章 軟件設(shè)計(jì)164.1 系統(tǒng)流程164.1.1主程序設(shè)計(jì)164.1.2單片機(jī)I/O口分配174.2 各模塊程序184.2.1 顯示程序設(shè)計(jì)184.2.2 紅外接收程序設(shè)計(jì)18第1章 緒論1.1 選題的背景與意義 霓虹燈是一種冷陰極輝光放電燈，直接將電能轉(zhuǎn)換成光能。自其問(wèn)世以來(lái)，歷經(jīng)了上百年的發(fā)展，現(xiàn)已成為重要的顯示、裝飾光源。霓虹燈由于其外形變幻多端、加工靈活、色彩豐富，在廣告業(yè)、商業(yè)、交通、建筑、室內(nèi)外裝飾、舞臺(tái)布景、家用電器、城市美化等領(lǐng)域發(fā)揮了特有的作用。單片機(jī)自問(wèn)世以來(lái)，迄今已有三十多年了，其產(chǎn)品琳瑯滿(mǎn)目，產(chǎn)家也眾多紛紜，功能也

3、是五花八門(mén)。單片機(jī)有著體積小、功耗低、功能強(qiáng)、性能價(jià)格比高、易于推廣應(yīng)用等顯著優(yōu)點(diǎn)，在自動(dòng)化裝置、智能儀器儀表、過(guò)程控制、通信、家用電器等許多領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用。在許多基于單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)中，通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)對(duì)外部硬件電路的控制。它給人們的生活帶來(lái)了很多便利。因此本文將單片機(jī)與芯片結(jié)合起來(lái)，設(shè)計(jì)了一款用單片機(jī)控制的霓虹燈控制系統(tǒng)，伴隨著霓虹燈圖像的變化有不同的效果。流水燈在現(xiàn)代社會(huì)就有廣泛的應(yīng)用，大型電子廣告牌、霓虹燈、指示牌和工業(yè)控制的控制面板等等都有流水燈的應(yīng)用。而且基于單片機(jī)的流水燈的控制系統(tǒng)利用了單片機(jī)的內(nèi)部資源，如定時(shí)器、I/O口和寄存器等，完成了單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的基本流程，因此具

4、有典型的代表意義，是學(xué)習(xí)和開(kāi)發(fā)單片機(jī)的基本實(shí)驗(yàn)之一。AT89C52單片機(jī)是可多次改寫(xiě)的可編程芯片，用這種芯片構(gòu)成的系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可靠，性?xún)r(jià)比相當(dāng)高，適合成為霓虹燈程序控制器的核心部件,結(jié)合鎖存器MC74HC373實(shí)現(xiàn)的控制器功能，時(shí)間常數(shù)易修改，使用靈活，電路易實(shí)現(xiàn)，成本低，控制芯片更換方便。控制器的花樣變化及速度調(diào)節(jié)能用軟件方法實(shí)現(xiàn)，這樣進(jìn)一步提高了性?xún)r(jià)比。第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1 方案的選擇本設(shè)計(jì)要求完成一個(gè)霓虹燈控制器，控制發(fā)光二極管點(diǎn)陣顯示，要求能形成多種圖案和字。實(shí)現(xiàn)圖案和字的左右移動(dòng)、暫停、繼續(xù)移動(dòng)、跳轉(zhuǎn)到指定字的操作。本設(shè)計(jì)是以STC89C52芯片的電路為基礎(chǔ)，通過(guò)軟件程序來(lái)控制單

5、片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器來(lái)控制256×256的矩陣貼片發(fā)光二極管的明亮，顯示不同的圖案花樣，形成霓虹燈控制器。實(shí)物以STC89C52為主控芯片，紅外遙控模塊構(gòu)成電路，主要包括電源、控制電路、顯示電路。對(duì)于不同型號(hào)的單片機(jī)只需要相應(yīng)的改變一下地址即可。該軟、硬件系統(tǒng)具有很好的通用性和一定的實(shí)際使用價(jià)值。2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是基于STC89C52RC單片機(jī)為核心器件控制整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行工作的，系統(tǒng)控制框圖如圖2-1所示。紅外遙控單片機(jī)電源LED點(diǎn)陣圖2-1控制系統(tǒng)框圖如圖2-1所示，本方案具有紅外遙控模塊、單片機(jī)控制模塊、顯示模塊，共三個(gè)模塊。此外，通過(guò)主控單元電路的擴(kuò)展，可添加多種附加功能。

6、單片機(jī)控制霓虹燈的設(shè)計(jì)以單片機(jī)STC89C52RC控制為核心，通過(guò)紅外遙控器發(fā)出信號(hào)，接收頭接收信號(hào)，通過(guò)單片機(jī)的中斷處理，對(duì)圖案的顯示進(jìn)行控制；串口通信是為了幫助STC單片機(jī)實(shí)現(xiàn)程序的下載；點(diǎn)陣模塊有圖案顯示，也有文字顯示，對(duì)文字有左右滾動(dòng)、速度變化、暫停、播放等操作。根據(jù)系統(tǒng)框圖，對(duì)單元電路控制進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.2.1串行輸入并行輸出74HC595的介紹 74HC595引腳圖如圖2-2所示：圖2-274HC595引腳圖74HC595是硅結(jié)構(gòu)的CMOS器件， 兼容低電壓TTL電路，遵守JEDEC標(biāo)準(zhǔn)。 74HC595是具有8位移位寄存器和一個(gè)存儲(chǔ)器，三態(tài)輸出功能。 移位寄存器和存儲(chǔ)器是分別的時(shí)鐘

7、。 數(shù)據(jù)在SHcp（移位寄存器時(shí)鐘輸入）的上升沿輸入到移位寄存器中，在STcp（存儲(chǔ)器時(shí)鐘輸入）的上升沿輸入到存儲(chǔ)寄存器中去。如果兩個(gè)時(shí)鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲(chǔ)寄存器早一個(gè)脈沖。 移位寄存器有一個(gè)串行移位輸入（Ds），和一個(gè)串行輸出（Q7）,和一個(gè)異步的低電平復(fù)位，存儲(chǔ)寄存器有一個(gè)并行8位的，具備三態(tài)的總線(xiàn)輸出，當(dāng)使能OE時(shí)（為低電平），存儲(chǔ)寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線(xiàn)。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)。三態(tài)。其真值表表2-1所示。表2-174HC595功能表(真值表)輸入輸出功能SHCPSTCPOEMRDSQ7Qn××L×LNCMR

8、為低電平時(shí)僅僅影響移位寄存器×LL×LL空移位寄存器到輸出寄存器××HL×LZ清空移位寄存器，并行輸出為高阻狀態(tài)×LHHQ6NC邏輯高電平移入移位寄存器狀態(tài)0，包含所有的移位寄存器狀態(tài) 移入×LH×NCQn移位寄存器的內(nèi)容到達(dá)保持寄存器并從并口輸出LH×Q6Qn移位寄存器內(nèi)容移入，先前的移位寄存器的內(nèi)容到達(dá)保持寄存器并出2.2.2 LED點(diǎn)陣的介紹LED顯示器件種類(lèi)繁多, 從簡(jiǎn)單的單個(gè)LED到LED光柱顯示, 字符顯示再到大面積的平板顯示, 應(yīng)有盡有。LED 之所以受到廣泛重視與迅速發(fā)展, 是與它具有的優(yōu)

9、點(diǎn)分不開(kāi)的, 這些優(yōu)點(diǎn)概括起來(lái)是: 工作電壓低, 功耗小, 小型化, 易與集成電路匹配, 驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單, 壽命長(zhǎng), 耐沖擊, 性能穩(wěn)定。近年來(lái), 由于半導(dǎo)體材料的制備和工藝逐步成熟和完善, 超高亮度R、G、B LED的商品化, 全色LED平板顯示可以適用于室內(nèi)外各種目的的應(yīng)用。1、逐行掃描原理LED顯示屏兩組等距平行排列的電極分別稱(chēng)為行電極(掃描電極Xi )和列電極(信號(hào)電極Yj ) , 行與列電極相互垂直, 在交叉點(diǎn)形成發(fā)光單元LED。點(diǎn)矩陣的驅(qū)動(dòng)一般采取逐行掃描方式尋址, 這種方式是一次對(duì)Xi 行上所有的單元點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行尋址, 在Xi 行上單元點(diǎn)被尋址之后, 再移向Xi + 1行尋址, 即掃描電

10、極是從頭到尾順序地選取, 而信號(hào)電極可同時(shí)選取一個(gè)或多個(gè)以顯示需要的圖像?；蛘哒f(shuō), 在某一時(shí)刻給某一行電極施加掃描脈沖, 其他行電極施加非掃描脈沖, 同時(shí)所有列電極給出顯示或非顯示驅(qū)動(dòng)脈沖。接著把掃描脈沖施加到下一行電極, 再給所有列電極施加顯示或非顯示驅(qū)動(dòng)脈沖。當(dāng)掃描頻率足夠快時(shí), 由于人眼的視覺(jué)暫留現(xiàn)象, 就可以在顯示屏上呈現(xiàn)穩(wěn)定的圖像效果。2、256×256點(diǎn)陣內(nèi)部結(jié)構(gòu)256×256單色點(diǎn)陣共需要256個(gè)發(fā)光二極管組成，且每個(gè)二極管是放置在行線(xiàn)與列線(xiàn)的叉點(diǎn)上。本設(shè)計(jì)是一種實(shí)用的漢字顯示屏的制作，制作的是單色點(diǎn)陣?？紤]到元器件的布線(xiàn)的難易程度，直接采用256×

11、256的點(diǎn)陣模塊。對(duì)比下面的256×256單色點(diǎn)陣和256×256雙色點(diǎn)陣可以看出，其實(shí)256×256雙色點(diǎn)陣就是兩塊256×256單色點(diǎn)陣組合在一起的。要實(shí)現(xiàn)用兩種顏色顯示，只要在電路的設(shè)計(jì)中適當(dāng)?shù)倪B線(xiàn)就可以了。 256×256單色和雙色點(diǎn)陣LED結(jié)構(gòu)分別如下圖2-3和圖2-4所示。圖2-3256×256單色點(diǎn)陣圖2-4256×256雙色點(diǎn)陣第3章 硬件設(shè)計(jì)3.1 硬件選型3.1.1主控電路的選擇與論證在本設(shè)計(jì)中，主控電路有三種實(shí)現(xiàn)方式。1、采用89C51單片機(jī)作為CPU。89C51單片機(jī)是8位單片機(jī)，4k字節(jié)Flash閃

12、速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線(xiàn)，兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串口通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。其指令是采用的被稱(chēng)為“CISC”的復(fù)雜指令集，工具有111條指令，與其他高位單片機(jī)相比而言，指令周期較長(zhǎng)，運(yùn)算速度太慢，而且由于其內(nèi)部總線(xiàn)是8位的，其內(nèi)部功能模塊也基本上都是8位的；89C51單片機(jī)本身的電源電壓是5伏，89C51有兩種低功耗方式：待機(jī)方式和掉電方式。2、采用LCP2138單片機(jī)作為CPU該芯片其本身自帶A/D轉(zhuǎn)換功能，帶大容量的32KRAM和512KFLASH ,內(nèi)部資源豐富且系統(tǒng)穩(wěn)定，芯片價(jià)格昂貴。3、采用STC89C52R

13、C單片機(jī)作為CPUSTC89C52RC是一款低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫(xiě)1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用宏晶公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的STC89C52RC可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性?xún)r(jià)比的解決方案。STC89C52RC主要功能特性如表1所示，其引腳圖如圖3-1所示。表3-1 STC89C52RC的功能特點(diǎn)STC89C52RC主要功能特性:

14、兼容MCS-51指令系統(tǒng)8k可反復(fù)擦寫(xiě)(>1000次)ISP Flash ROM32個(gè)雙向I/O口4.5-5.5V工作電壓3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器時(shí)鐘頻率0-33MHz全雙工UART串行中斷口線(xiàn)256x8bit內(nèi)部RAM2個(gè)外部中斷源低功耗空閑和省電模式中斷喚醒省電模式3級(jí)加密位看門(mén)狗(WDT)電路軟件設(shè)置空閑和省電功能靈活的ISP字節(jié)和分頁(yè)編程雙數(shù)據(jù)寄存器指針圖3-1 STC89C52RC引腳圖STC89C52RC具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出(I/O)口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，8k Bytes Fla

15、sh片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器，看門(mén)狗(WDT)電路。此外，STC89C52RC設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。由于52單片機(jī)的低功耗、高性能、高性?xún)r(jià)比、對(duì)51單片機(jī)的良好兼容等優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)選擇此方案。3.1.2 顯示設(shè)備的選擇與論證1、使用65536個(gè)貼片發(fā)光二極管顯示圖3-2貼

16、片發(fā)光二極管貼片發(fā)光二極管：顏色有紅、黃、綠、藍(lán)等。特點(diǎn)：體積小、耗電量低、使用壽命長(zhǎng)、高亮度、環(huán)保、堅(jiān)固耐用牢靠、適合量產(chǎn)、反應(yīng)快、防震、節(jié)能、高解析度、耐震、可設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn) 。但在布線(xiàn)和焊接方面較為復(fù)雜。2、LED電子顯示屏圖3-3256*256點(diǎn)陣屏LED電子顯示屏是半導(dǎo)體發(fā)光二極管像素點(diǎn)均勻排列組成。利用不同的材料可以制造不同色彩的LED像素點(diǎn)。目前應(yīng)用最廣的是紅色、綠色、黃色。而藍(lán)色和純綠色LED的開(kāi)發(fā)已經(jīng)達(dá)到了實(shí)用階段。 LED顯示屏（LED panel）：LED就是light emitting diode ，發(fā)光二極管的英文縮寫(xiě)，簡(jiǎn)稱(chēng)LED。它是一種通過(guò)控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方

17、式，用來(lái)顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)、行情、視頻、錄像信號(hào)等各種信息的顯示屏幕。 LED顯示屏分為圖文顯示屏和視頻顯示屏，均由LED矩陣塊組成。圖文顯示屏可與計(jì)算機(jī)同步顯示漢字、英文文本和圖形；視頻顯示屏采用微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，圖文、圖像并茂，以實(shí)時(shí)、同步、清晰的信息傳播方式播放各種信息，還可顯示二維、三維動(dòng)畫(huà)、錄像、電視、VCD節(jié)目以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況。LED顯示屏顯示畫(huà)面色彩鮮艷，立體感強(qiáng)，靜如油畫(huà)，動(dòng)如電影，廣泛應(yīng)用于車(chē)站、碼頭、機(jī)場(chǎng)、商場(chǎng)、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場(chǎng)、建筑市場(chǎng)、拍賣(mài)行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場(chǎng)所。 它的抗靜電性能優(yōu)勢(shì)超強(qiáng)：制作環(huán)境有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)還有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的絕緣設(shè)計(jì)。LED顯示屏

18、可以顯示變化的數(shù)字、文字、圖形圖像；不僅可以用于室內(nèi)環(huán)境還可以用于室外環(huán)境，具有投影儀、電視墻、液晶顯示屏無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。 3.1.3控制器模塊選擇1、按鍵控制圖3-4按鍵開(kāi)關(guān)用按鍵控制顯示屏圖案的切換，簡(jiǎn)單、方便、經(jīng)濟(jì)。但占用的單片機(jī)外圍接口較多，并且不能遠(yuǎn)距離控制。2、紅外遙控控制遠(yuǎn)程遙控技術(shù)又稱(chēng)為遙控技術(shù)，是指實(shí)現(xiàn)對(duì)被控目標(biāo)的遙遠(yuǎn)控制，在工業(yè)控制、航空航天、家電領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。紅外遙控是一種無(wú)線(xiàn)、非接觸控制技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)，信息傳輸可靠，功耗低，成本低，易實(shí)現(xiàn)等顯著優(yōu)點(diǎn)，被諸多電子設(shè)備特別是家用電器廣泛采用，并越來(lái)越多的應(yīng)用到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。紅外線(xiàn)又稱(chēng)紅外光波，在電磁波譜中，光波的波長(zhǎng)

19、范圍為0.01m1000m。根據(jù)波長(zhǎng)的不同可分為可見(jiàn)光和不可見(jiàn)光，波長(zhǎng)為0.38m0.76m的光波可為可見(jiàn)光，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種顏色。光波為0.01m0.38m的光波為紫外光(線(xiàn))，波長(zhǎng)為0.76m1000m的光波為紅外光(線(xiàn))。紅外光按波長(zhǎng)范圍分為近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外、極紅外4類(lèi)。紅外線(xiàn)遙控是利用近紅外光傳送遙控指令的，波長(zhǎng)為0.76m1.5m。用近紅外作為遙控光源，是因?yàn)槟壳凹t外發(fā)射器件(紅外發(fā)光管)與紅外接收器件(光敏二極管、三極管及光電池)的發(fā)光與受光峰值波長(zhǎng)一般為0.8m0.94m，在近紅外光波段內(nèi)，二者的光譜正好重合，能夠很好地匹配，可以獲得較高的傳輸效率及較高

20、的可靠性。紅外遙控的發(fā)射電路是采用紅外發(fā)光二極管來(lái)發(fā)出經(jīng)過(guò)調(diào)制的紅外光波；它們將紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外光轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，再送后置放大器。發(fā)射機(jī)一般由指令鍵(或操作桿)、指令編碼系統(tǒng)、調(diào)制電路、驅(qū)動(dòng)電路、發(fā)射電路等幾部分組成。當(dāng)按下指令鍵或推動(dòng)操作桿時(shí)，指令編碼電路產(chǎn)生所需的指令編碼信號(hào)，指令編碼信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，再由驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行功率放大后由發(fā)射電路向外發(fā)射經(jīng)調(diào)制定的指令編碼信號(hào)。接收電路一般由接收電路、放大電路、調(diào)制電路、指令譯碼電路、驅(qū)動(dòng)電路、執(zhí)行電路(機(jī)構(gòu))等幾部分組成。接收電路將發(fā)射器發(fā)出的已調(diào)制的編碼指令信號(hào)接收下來(lái)，并進(jìn)行放大后送解調(diào)電路，解調(diào)電路將已調(diào)制的指令編碼信號(hào)解調(diào)出來(lái)，

21、即還原為編碼信號(hào)。指令譯碼器將編碼指令信號(hào)進(jìn)行譯碼，最后由驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路實(shí)現(xiàn)各種指令的操作控制（機(jī)構(gòu)）。由于紅外線(xiàn)遙控不具有像無(wú)線(xiàn)電遙控那樣穿過(guò)障礙物去控制被控對(duì)象的能力，所以，在設(shè)計(jì)家用電器的紅外線(xiàn)遙控器時(shí)，不必要像無(wú)線(xiàn)電遙控器那樣，每套(發(fā)射器和接收器)要有不同的遙控頻率或編碼(否則，就會(huì)隔墻控制或干擾鄰居的家用電器)，所以同類(lèi)產(chǎn)品的紅外線(xiàn)遙控器，可以有相同的遙控頻率或編碼，而不會(huì)出現(xiàn)遙控信號(hào)“串門(mén)”的情況。這對(duì)于大批量生產(chǎn)以及在家用電器上普及紅外線(xiàn)遙控提供了極大的方便。由于紅外線(xiàn)為不可見(jiàn)光，因此對(duì)環(huán)境影響很小，再由紅外光波動(dòng)波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于無(wú)線(xiàn)電波的波長(zhǎng)，所以紅外線(xiàn)遙控不會(huì)影響其他家用

22、電器，也不會(huì)影響臨近的無(wú)線(xiàn)電設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制以及減少對(duì)單片機(jī)IO口的負(fù)擔(dān)，故選擇紅外遙控方案。3.2 硬件電路設(shè)計(jì)3.2.1硬件部分 系統(tǒng)的硬件框圖如圖3-5所示：?jiǎn)纹瑱C(jī)USB電源點(diǎn)陣顯示示紅外遙控圖3-5 硬件框圖本設(shè)計(jì)硬件部分分為四個(gè)模塊。（1）單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊，采用經(jīng)典配置。（2）為實(shí)現(xiàn)程序下載需要串口模塊。（3）為實(shí)現(xiàn)圖像的顯示，由256×256的點(diǎn)陣模塊，由點(diǎn)陣模塊顯示不同的圖形。（4）為實(shí)現(xiàn)給單片機(jī)供電，需要電源模塊。3.2.2單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖單片機(jī)最小系統(tǒng)部分電路圖如圖3-6所示：圖3-6 單片機(jī)最小系統(tǒng)部分電路圖如圖3-6所示，單片機(jī)單元模塊電路采用上電復(fù)

23、位電路，上電復(fù)位就是接通電源后，單片機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。上電復(fù)位電路由C18、S1、R35構(gòu)成，上電瞬間9腳獲得高電平，隨著電容C18的充電，9腳的高電平逐漸下降。9腳的高電平只要能保持足夠的時(shí)間（2個(gè)機(jī)器周期），單片機(jī)就能進(jìn)行復(fù)位操作。Y4、C19、和C20構(gòu)成內(nèi)部時(shí)鐘振蕩電路，C19和C20的作用主要是穩(wěn)定頻率和快速起振容值為5-30pF,典型值為30pF。為方便與計(jì)算機(jī)通信晶振的頻率選用11.0592MHz。3.2.4 點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)模塊單元電路設(shè)計(jì) 點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)模塊單元電路如圖3-7所示：圖3-7 4線(xiàn)-16線(xiàn)譯碼器電路圖由于單片機(jī)的外圍接口有限，為了增加單片機(jī)的外圍接口，故采用74HC595做

24、驅(qū)動(dòng)。芯片的串行輸入端接到單片機(jī)P0口的前四位。由于單片機(jī)的P0口沒(méi)有內(nèi)置上拉電阻，于是外接上拉排阻。譯碼器的使能控制端G1、G2低電平有效，故直接接地。3.2.5 點(diǎn)陣模塊單元電路設(shè)計(jì)點(diǎn)陣模塊單元電路如圖3-8所示：圖3-8點(diǎn)陣電路圖圖3-9字模提取如圖3-9，字模提取軟件能方便地提取出想要的圖案和字。當(dāng)編輯好想要的圖案或輸入相應(yīng)的字后，按一下提取字模按鈕，就會(huì)在下方提取出代碼。字模提取的順序還可以通過(guò)右上方自行選擇。3.2.6 紅外遙控模塊單元電路設(shè)計(jì)圖3-10紅外遙控器 該遙控器的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射距離為8米，配國(guó)產(chǎn)1838接收頭。夜晚戶(hù)外測(cè)試，在黑暗環(huán)境無(wú)任何阻擋物的情況下，遙控有效距離大于8米

25、。應(yīng)用時(shí)實(shí)際距離還完全取決于遙控接收頭的靈敏度、電路設(shè)計(jì)可靠性、中間阻擋物(如隔膜或玻璃或透明材料)以及使用的環(huán)境因素。圖3-11遙控器鍵位碼每個(gè)按鍵都有對(duì)應(yīng)的用戶(hù)碼和鍵位碼，每個(gè)遙控板的用戶(hù)碼是固定的，本設(shè)計(jì)用的遙控器的用戶(hù)碼是00FF。每個(gè)按鍵的鍵位碼是不同的，按下按鍵后發(fā)射的紅外光波也是不同的，單片機(jī)接收到不同的鍵位碼，顯示不同的圖案和字。發(fā)射的一幀碼含有一個(gè)引導(dǎo)碼，16位的用戶(hù)編碼和8位的鍵數(shù)據(jù)碼、鍵數(shù)據(jù)碼的反碼也同時(shí)被傳送。碼型結(jié)構(gòu)如下：圖3-12編碼方式引導(dǎo)碼由一個(gè)9ms的載波波形和4.5ms的關(guān)斷時(shí)間構(gòu)成，它作為隨后發(fā)射的碼的引，這樣當(dāng)接收系統(tǒng)是由微處理器構(gòu)成的時(shí)候，能更有效地處理碼的接收與檢測(cè)及其它各項(xiàng)控制之間的時(shí)序關(guān)系。編碼采用脈沖位置調(diào)制方式（PPM）。利用脈沖之間的時(shí)間間隔來(lái)區(qū)分“0”和“1”。每次8位的碼被傳送之后，它們的反碼也被傳送，減少了系統(tǒng)的誤碼率。3.2.7 紅外遙控接收模塊單元電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用IRM38AT，如圖3-13所示。圖3-13紅外接收頭1、描述： IRM38A