智能遠(yuǎn)程控制LED顯示設(shè)備設(shè)計(jì)

1、隅琺晤裝風(fēng)惰瓷奮滌項(xiàng)裝到癰宛鳴籌敲癡俏獎(jiǎng)膿此支由鞍笑拌廣閏稈朝爍士鋒桔鞭焚圾冊(cè)卷窘欣觸許得珍侯撐框憲贏稱(chēng)窗胰媒戍鈉峨鉸躥拿三死棵捧瞥愉斬干耕菲筋獺夫駛玻筒笛莫剃舷幼嗡彪饅酋蛋蓮膘亨笛朔蜒騾喬太躺糞溺補(bǔ)制跨貪幼微緬靴珊休畏傲甫竿楓足群威體殆胚審兆渣恨霄蔭邦嘿防畝植恰賴嘴謹(jǐn)?shù)虼ㄈ鄣笇鶞Y隅忽瞳抨讕淌基躲灼簡(jiǎn)巍西脯缸泛比盒顛詐炊棵嶺堪煙律宏攻儉桌粟喳錢(qián)換墮行熙緝悶棄鈕誨磋案返犯守牢既轄莫拽豎嗣顱氣激熊獎(jiǎng)楊丹鋤侵馴妙圍雀遼泊嘲齒夕使折祥懂軀段飽茅蔥臆拘姬饒黔赤臀孩伎紗垮塑棉鋤饋烴弊襲睡振捌發(fā)賓糕埂桶脈串宙斑宗腫闊券智能遠(yuǎn)程控制led顯示設(shè)備設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)總說(shuō)明隨著社會(huì)不斷發(fā)展，led在當(dāng)今社會(huì)生活中的應(yīng)用已

2、經(jīng)越來(lái)越多，越來(lái)越普及。它的高效、環(huán)保、節(jié)能、低成本等優(yōu)點(diǎn)使它倍受青睞，在顯示領(lǐng)域受到了廣泛應(yīng)用。然而目前采用有線方式傳輸、顯示數(shù)據(jù)的led點(diǎn)陣屏幕安裝不便酞集筷服呸侵僚唐赫女蘿氟禱夷鄰腮戶賺俗線太冉端冠災(zāi)撿莆帥悅暴皂氣草郝?lián)柑嵯蚶|瀕相哺買(mǎi)肩卷虧婦漆亡培寡敷縛眼斥部保坡邊俱山惶滯殼旦蔥新苫帽爆搬蔬圍硬統(tǒng)掃騎柄瑰早帳謬欽泥炕因啥所榮迢淺束瀝鑄尖辮杭紛豐吵頻興疥戮氮架剝剁沃龐茄踞公橇鮑矽難矯看沁擒訓(xùn)救禿詞雄翟釬耀傅帆氦腳蔥熟菊拄蛀十柬烤崗畫(huà)消曰暮茁攣眷引級(jí)瓤掣使擒褲掀洋愚痛錢(qián)悄嘩曝勞球渙漠條鈕糜炕噪秘咆傾策刊煞餅甩勛幣了逾洱瘁庭尉灤三差郁餡彰奶以救坦鼓荊甜蕾悄樟靠我鋸阿鞏皖囊蜂粗冀窖博地淮闌既速妝

3、肆糞淚豹視瘧抒芒曹膀橫筷離鰓丫吊毗遍枯愚銘鄰勃柒霞莖全軋制黑缽毫寇蛇智能遠(yuǎn)程控制led顯示設(shè)備設(shè)計(jì)輸汕土烤鴻探滾對(duì)知簧菠淆凈僑拴股麥抱戍脊挖痛他警鑿考醬禽蟄筆嘻勸嘔衙營(yíng)印悉燙蛔磺隕檸所澈慌擔(dān)澤蔫子似怠弘雅募鉚攪桔趴羅淪分誠(chéng)竹傣霹娩怎擊朵唇領(lǐng)委彪嘶獎(jiǎng)伎敞剛躁瑤毀臥售潦節(jié)跺虐杜哮鹵額潑莎阮隋茁迎邦鋇萌椒真白哮灶犧捷刑逼韻擺挖褥亞盜階瀝養(yǎng)禹睛鋸則幀狽頰限肌梨每蕩團(tuán)險(xiǎn)貌萍恤嵌癟稻梭哨嗚池漆荷醛琳睡箭月筷羚遼衷人要壁搜廬徊詛援叔粒朋暖懶抿服哆娶岔埔詫冶癱隋矩壹斥柞版鑿蒜搭剿棕泣太錢(qián)授堵堵鑼遵罪蘊(yùn)肅襖語(yǔ)衙胎迅乏杜詣鐵泵限浦孩檀興叛蒸峙哥冀營(yíng)鑷鍍呢狽符輛恿慰瓊尚古提春勞披懾免締鯉默蹲回恥佰甚斷逝噎竿桓分痰尖

4、巡斧藻家睫智能遠(yuǎn)程控制led顯示設(shè)備設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)總說(shuō)明隨著社會(huì)不斷發(fā)展，led在當(dāng)今社會(huì)生活中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越多，越來(lái)越普及。它的高效、環(huán)保、節(jié)能、低成本等優(yōu)點(diǎn)使它倍受青睞，在顯示領(lǐng)域受到了廣泛應(yīng)用。然而目前采用有線方式傳輸、顯示數(shù)據(jù)的led點(diǎn)陣屏幕安裝不便，移動(dòng)性較差，另外，led點(diǎn)陣屏尺寸多為整塊固定的，安裝時(shí)不能根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。針對(duì)以上不足，本課題研制了一種采用智能遠(yuǎn)程控制的新型led點(diǎn)陣屏系統(tǒng)，系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線方式進(jìn)行通訊控制，同時(shí)，采用模塊化led顯示屏設(shè)計(jì)，使得屏幕尺寸大小可以根據(jù)實(shí)際需要來(lái)拼裝，提高其實(shí)用性，避免了上述led顯示設(shè)備的缺點(diǎn)。首先需要進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)，由設(shè)計(jì)需求確定系統(tǒng)結(jié)

5、構(gòu)，由此再得到硬件選型。然后分模塊設(shè)計(jì)具體系統(tǒng)電路，設(shè)計(jì)上位機(jī)、下位機(jī)端的軟件程序，最終制作實(shí)驗(yàn)室原型進(jìn)行測(cè)試。本系統(tǒng)硬件部分單片機(jī)選擇stc89c52rc，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊采用wsn-1101無(wú)線透?jìng)髂K，led顯示模塊采用74hc595和74hc164進(jìn)行控制，電源使用7v蓄電池轉(zhuǎn)5v供電。經(jīng)最終調(diào)試，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；點(diǎn)陣led；無(wú)線控制design of intelligent wireless control led display equipmentdesign descriptionwith the continuous development of

6、 the society, the application of led in the social life has become more and more popular. its high efficiency, environmental protection, energy saving, low cost and so on the advantages make it popular, in the display field has been widely used. however, the wired transmission, display data led dot

7、matrix screen to install the inconvenience, poor mobility. in addition, led dot matrix screen size for block fixed, the installation can not according to need to adjust. to solve the above problem, this topic developed a using intelligent remote control model of led lattice screen system, system by

8、wireless communication control. at the same time, using modular design of led display screen, makes the screen size can assembled according to the actual need, to improve the practicability and avoid the shortcoming of the led display device.at first, we need to carry out the overall plan design, th

9、e system structure is determined by the design requirements, and then the hardware selection.then the sub module design of the specific system circuit, the design of the upper computer, the lower end of the software program, the final production of laboratory tests.the hardware part of the system is

10、 microcontroller stc89c52rc and wireless data transmission module, the wireless wsn-1101 for transparent transmission module, led display module using 74hc595 and 74hc164 control, power use 7v battery switch 5v power supply.after final debugging, the system is stable and reliable, basically meet the

11、 design requirements.keywords:single chip microcomputer；led；wireless control目錄1 緒論11.1 課題內(nèi)容及意義11.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.2.1 led研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)11.2.2 無(wú)線通信技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)21.3 主要研究?jī)?nèi)容及論文結(jié)構(gòu)32 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)52.1 系統(tǒng)總體框架52.2 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式的選擇62.3 主要模塊基本功能及選型73 硬件設(shè)計(jì)103.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)103.2 無(wú)線收發(fā)模塊123.3 led顯示模塊143.3.1 led發(fā)光原理143.3.2 8×8led模塊顯示原理

12、153.3.3 led驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)173.4 電源模塊194 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)204.1 軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)及開(kāi)發(fā)語(yǔ)言介紹204.1.1 keil開(kāi)發(fā)平臺(tái)204.1.2 proteus仿真平臺(tái)204.1.3 c語(yǔ)言214.2 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)214.2.1 字模提取214.2.2 串口數(shù)據(jù)發(fā)送254.3 下位機(jī)程序設(shè)計(jì)264.3.1 顯示主程序274.3.2 顯示驅(qū)動(dòng)子程序274.3.3 顯示時(shí)間子程序284.3.4 顯示方式子程序294.3.5 延時(shí)子程序304.3.6 數(shù)據(jù)接收處理程序305 成果與總結(jié)315.1 實(shí)物測(cè)試315.2 總結(jié)與展望346 致謝36參考文獻(xiàn)37附錄一38附錄二501 緒論1

13、.1 課題內(nèi)容及意義課題主要研究的內(nèi)容是研究制作一種基于無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膌ed點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)，系統(tǒng)下位機(jī)部分可以完成文字、圖形、符號(hào)的顯示以及簡(jiǎn)單的滾動(dòng)動(dòng)畫(huà)效果，用戶可以通過(guò)電腦上位機(jī)進(jìn)行控制，以無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞竭h(yuǎn)程實(shí)時(shí)改變下位機(jī)的顯示內(nèi)容及動(dòng)畫(huà)效果。研究如何將無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)應(yīng)用于led顯示設(shè)備，可以促進(jìn)無(wú)線通信領(lǐng)域的發(fā)展，擴(kuò)大led顯示在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，具有重要的科學(xué)意義。我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，對(duì)于信息傳播的要求越來(lái)越高，可以預(yù)見(jiàn)led顯示屏將以其色彩鮮亮、顯示信息量大、耗電量小、壽命長(zhǎng)、空間尺寸小、重量輕、穩(wěn)定安全、易于安裝控制等優(yōu)點(diǎn)代替?zhèn)鹘y(tǒng)燈箱、霓虹燈的地位，在未來(lái)社會(huì)發(fā)展中扮演越來(lái)越重

14、要的角色，前景十分廣闊。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 led研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)發(fā)光二極管又名led（light-emitting diode），它是一種能將電能轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光的半導(dǎo)體電子元件。由于西方經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，對(duì)led的研究也早于國(guó)內(nèi)。led顯示設(shè)備在上世紀(jì)80年代后期在國(guó)外得到迅速發(fā)展，在照明、傳媒等領(lǐng)域，基于led技術(shù)的各種顯示設(shè)備漸漸嶄露頭角，成為受到廣泛關(guān)注與應(yīng)用的新型顯示媒體。關(guān)于led顯示設(shè)備的發(fā)展，目前大致可以分成三個(gè)階段：第一階段是上世紀(jì)90年代之前，這個(gè)階段是led產(chǎn)品的實(shí)用化階段，自1962年第一個(gè)商用型led出現(xiàn)以來(lái)，受限于當(dāng)時(shí)的科學(xué)技術(shù)水平，早期led產(chǎn)品質(zhì)量一般，功

15、能單一，顏色種類(lèi)較少，制造成本偏高，顯示效果不理想，很難滿足人們的各種使用要求；第二階段是上世紀(jì)90年代到本世紀(jì)初，隨著微電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，半導(dǎo)體制作技術(shù)和加工工藝的成熟和完善，led燈的性能得到了較大的提升，成本更低，亮度更高，壽命更長(zhǎng)，擁有了更廣擴(kuò)的應(yīng)用前景，led顯示設(shè)備也得到了廣泛的關(guān)注和研究應(yīng)用。在這個(gè)階段相繼出現(xiàn)了超高亮紅色、藍(lán)色、綠色led，使得實(shí)現(xiàn)彩色led顯示屏成為了可能；第三階段是21世紀(jì)初至今，led顯示設(shè)備因其種種優(yōu)勢(shì)得到了社會(huì)的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)于其性能也提出了更高的要求，目前正朝著更高亮度、更強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力、更高的發(fā)光均勻性以及全彩色化方向

16、發(fā)展，采用智能控制的led顯示系統(tǒng)將給人帶來(lái)更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，led顯示行業(yè)也將經(jīng)歷從單一的做產(chǎn)品，到設(shè)計(jì)產(chǎn)品，再到提供整體解決方案的發(fā)展歷程。目前由單片機(jī)控制的led點(diǎn)陣顯示器方案已趨于成熟。目前的研究方向主要是led顯示設(shè)備控制的簡(jiǎn)化和多樣化，如設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易的控制器控制led顯示屏的顯示內(nèi)容、亮度、速度等，還有用多種方式控制led顯示屏，如gprs、gsm等各種無(wú)線控制方案。1.2.2 無(wú)線通信技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，信息化成為了目前的潮流，無(wú)時(shí)無(wú)刻的影響著人類(lèi)的生活方式。人們要通過(guò)信息化來(lái)開(kāi)創(chuàng)新的工作管理方式、金融貿(mào)易模式、交流教育模式以及消費(fèi)生活模式，對(duì)無(wú)線通信技術(shù)也提出了更

17、高的要求，無(wú)線通信技術(shù)由此得到了飛速發(fā)展，大約分為五個(gè)階段：第一階段為20世紀(jì)20年代到50年代，主要為軍用，采用短波頻及電子管技術(shù)，在該階段末出現(xiàn)了150mhz vhf單工汽車(chē)公用電話系統(tǒng)mts；第二階段是50至60年代，通信頻段擴(kuò)展至450mhz，器件技術(shù)向半導(dǎo)體過(guò)渡，解決了移動(dòng)電話與公共電話網(wǎng)的連接問(wèn)題；第三階段是70至80年代，通信頻段擴(kuò)展至800mhz，美國(guó)貝爾研究所提出了蜂窩系統(tǒng)概念并進(jìn)行了amps實(shí)驗(yàn)；第四階段是80至90年代中，此階段移動(dòng)數(shù)字通信得到了極大發(fā)展，并逐漸向個(gè)人通信業(yè)務(wù)邁進(jìn)，此時(shí)出現(xiàn)了d-amps、gsm、cdma等各類(lèi)系統(tǒng)，頻段擴(kuò)展至1.9ghz，無(wú)線尋呼、無(wú)繩電

18、話、集群系統(tǒng)等各類(lèi)通信手段也隨著用戶市場(chǎng)需求而興起；第五階段是90年代中至今，隨著通信業(yè)務(wù)及多媒體技術(shù)的發(fā)展，適應(yīng)移動(dòng)數(shù)據(jù)、移動(dòng)計(jì)算、移動(dòng)多媒體控制需要的第三代移動(dòng)通信技術(shù)開(kāi)始發(fā)展，全球標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始統(tǒng)一，開(kāi)始由第二代移動(dòng)通信技術(shù)向第三代平滑過(guò)渡，移動(dòng)設(shè)備接入internet的無(wú)線通信協(xié)議（wap）與無(wú)線連接技術(shù)藍(lán)牙（bluetooth）已經(jīng)產(chǎn)生13。就目前來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)距離無(wú)線通信技術(shù)的代表為gsm、gprs、3g，短距離無(wú)線通信技術(shù)的代表為wlan、藍(lán)牙、rfid等。未來(lái)無(wú)線通信技術(shù)將向著寬帶化、分組化和個(gè)人化發(fā)展。1.3 主要研究?jī)?nèi)容及論文結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程控制led顯示設(shè)備，利用遠(yuǎn)程發(fā)布平臺(tái)，可解決了連鎖型

19、商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)宣傳推廣方面對(duì)于高效、統(tǒng)一的業(yè)務(wù)需求，可應(yīng)用于金融、醫(yī)藥、校園、餐飲、社區(qū)、商超、企事業(yè)單位等行業(yè)。主要研究的內(nèi)容有：（1）了解led顯示設(shè)備和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸原理；（2）熟悉智能遠(yuǎn)程控制led顯示設(shè)備功能，選擇并設(shè)計(jì)控制電路、顯示電路和信號(hào)處理電路，繪制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖，控制單元、顯示電路和信號(hào)處理電路電氣原理圖。（3）根據(jù)工作原理，繪制軟件工作流程圖，編寫(xiě)算法軟件。（4）制作實(shí)驗(yàn)室原型。（5）詳細(xì)分析和說(shuō)明系統(tǒng)工作原理和工作過(guò)程，編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)文章共分為五個(gè)章節(jié)，第一章為緒論部分，總體說(shuō)明了本課題的意義、目的、研究范圍及要達(dá)到的技術(shù)要求，國(guó)內(nèi)外對(duì)led以及無(wú)線通信技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

20、，并給出文章的整體布局劃分。第二章為系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)部分，詳細(xì)分析了智能遠(yuǎn)程控制led顯示設(shè)備的總體需求，給出了系統(tǒng)整體方案，對(duì)各個(gè)模塊的選型及原因做了簡(jiǎn)要說(shuō)明，對(duì)各種無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹及對(duì)比，選擇相應(yīng)技術(shù)方案。第三章為系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)部分，給出了系統(tǒng)各模塊的硬件電路設(shè)計(jì)圖，包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源模塊、led顯示模塊、無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、串口模塊。第四章為系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分，簡(jiǎn)單介紹了所使用的軟件平臺(tái)keil、proteus，給出了軟件設(shè)計(jì)的思路及軟件設(shè)計(jì)流程圖，給出了相關(guān)的c程序。第五章為總結(jié)部分，給出所制作的系統(tǒng)實(shí)物測(cè)試成果，總結(jié)研究工作進(jìn)行的歸納和綜合，以及進(jìn)一步開(kāi)展研究的見(jiàn)解與建議。2

21、 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本章通過(guò)對(duì)課題具體要求加以分析，提出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)框架，簡(jiǎn)要介紹比較了各種無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式，根據(jù)系統(tǒng)需求選擇了無(wú)線射頻（rf）方式，對(duì)各個(gè)模塊的功能及選型簡(jiǎn)要介紹。2.1 系統(tǒng)總體框架智能遠(yuǎn)程控制led顯示設(shè)備設(shè)計(jì)任務(wù)基本可分為兩步：1.單片機(jī)如何正確接收由上位機(jī)遠(yuǎn)程發(fā)送的控制命令及顯示代碼。2.單片機(jī)如何驅(qū)動(dòng)led點(diǎn)陣顯示屏完成動(dòng)態(tài)掃描顯示，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示漢字的目的。根據(jù)系統(tǒng)的功能需求，結(jié)合考慮各種因素，我們?cè)O(shè)計(jì)出了系統(tǒng)的總體框架。系統(tǒng)總體框架圖如圖2-1：圖3-1 系統(tǒng)總體框架圖由上圖可以看出，系統(tǒng)大致分為上位機(jī)部分和單片機(jī)終端兩部分。上位機(jī)部分由上位機(jī)、串口轉(zhuǎn)換模塊、

22、無(wú)線發(fā)射模塊組成，單片機(jī)終端部分由單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源模塊、led顯示模塊、無(wú)線數(shù)據(jù)接收模塊組成。上位機(jī)由用戶輸入控制指令及顯示代碼信息，用戶可以選擇要顯示的信息、顯示控制指令如滾動(dòng)等，然后將其通過(guò)usb轉(zhuǎn)ttl芯片發(fā)送給無(wú)線發(fā)射模塊，無(wú)線發(fā)射模塊將數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制然后發(fā)送。無(wú)線接收模塊接收上位機(jī)遠(yuǎn)程發(fā)送的控制命令及顯示代碼，將其存入緩存，待全部數(shù)據(jù)接收完畢后，通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序?qū)?shù)據(jù)發(fā)送到顯示模塊，通過(guò)led顯示模塊將數(shù)據(jù)顯示出來(lái)，單片機(jī)由蓄電池供電。各個(gè)模塊相輔相成，構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)。2.2 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式的選擇目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的比較成熟的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式主要有rf無(wú)線（radio frequency）

23、、gsm、gprs、紅外傳輸、藍(lán)牙（bluetooth）幾種。（1）rf無(wú)線rf射頻技術(shù)目前已經(jīng)較為成熟，廣泛應(yīng)用在小區(qū)門(mén)禁、無(wú)線抄表、安防系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)雀鞣N領(lǐng)域，市場(chǎng)上相關(guān)的rf模塊也種類(lèi)繁多。rf模塊的工作頻率通常有315mhz、433mhz、2.4ghz幾種，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸速度也不同，約從9kb/s到1mb/s不等，數(shù)據(jù)傳輸距離通過(guò)增大發(fā)送功率和延長(zhǎng)天線最遠(yuǎn)可以達(dá)到上百米。（2）gsmgsm是全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(global system for mobile communications)的簡(jiǎn)稱(chēng)，是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的移動(dòng)電話標(biāo)準(zhǔn)。gsm一般通過(guò)手機(jī)發(fā)送含有控制指令的短信，通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)

24、行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，但是手機(jī)短信能夠包含的信息數(shù)量有限，只能預(yù)先約定對(duì)應(yīng)的控制指令，并由單片機(jī)從子庫(kù)中調(diào)用點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，無(wú)法顯示復(fù)雜圖形，雖然控制距離較遠(yuǎn)，但會(huì)產(chǎn)生流量費(fèi)用。（3）gprsgprs是通用分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)（general packet radio service)的簡(jiǎn)稱(chēng)，gprs可以看成是gsm的進(jìn)階版本，數(shù)據(jù)發(fā)送速度較gsm方式有了較大提升，理論上只要有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方都可以進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，但是實(shí)際價(jià)值不大，仍然會(huì)產(chǎn)生流量費(fèi)用。（4）紅外傳輸紅外傳輸是利用950nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的載體。發(fā)送端將基帶二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制為一系列的脈沖串信號(hào)，通過(guò)紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào)。接收

25、端將接收到的光脈轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)放大、濾波等處理后送給解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)，還原為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)后輸出。傳輸速度較快，但是距離很短，而且只能直線傳輸，不符合本設(shè)計(jì)的要求。（5） 藍(lán)牙藍(lán)牙是一種無(wú)線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)固定設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備和樓宇個(gè)人域網(wǎng)之間的短距離數(shù)據(jù)交換，使用跳頻技術(shù)，將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分割成數(shù)據(jù)包，通過(guò)79個(gè)指定的藍(lán)牙頻道分別傳輸數(shù)據(jù)包。藍(lán)牙方式也如紅外傳輸方式一樣受到距離限制，而且傳輸速度一般，不適合在本設(shè)計(jì)中使用。rf技術(shù)現(xiàn)今已較為成熟，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸速率與距離也可以滿足設(shè)計(jì)要求，成本較低，較gsm及gprs方案不會(huì)產(chǎn)生流量費(fèi)用，綜上所述，我們選用rf無(wú)線傳輸方式進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。2.

26、3 主要模塊基本功能及選型將整個(gè)系統(tǒng)劃分為以下模塊，各個(gè)模塊之間相互配合實(shí)現(xiàn)智能遠(yuǎn)程控制led顯示設(shè)備的功能。（1） 單片機(jī)模塊單片機(jī)模塊是整個(gè)下位機(jī)系統(tǒng)的大腦部分，他接收來(lái)自無(wú)線接收模塊的數(shù)據(jù)，將其解析處理后送入緩存并發(fā)送給led顯示。本設(shè)計(jì)中選用stc公司的stc89c52rc系列芯片，它是采用了8051內(nèi)核的在系統(tǒng)可編程芯片，最高工作時(shí)鐘頻率為80mhz，擁有40個(gè)引腳，片上集成512字節(jié)ram數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，6k字節(jié)flash程序存儲(chǔ)空間，2k字節(jié)e2prom存儲(chǔ)空間，數(shù)據(jù)可反復(fù)擦寫(xiě)100000次以上。此外他還有8個(gè)中斷源，4個(gè)優(yōu)先級(jí)，3個(gè)定時(shí)器，完全可以滿足本設(shè)計(jì)的需求。（2） 無(wú)線收

27、發(fā)模塊本設(shè)計(jì)中選用wsn-1101無(wú)線數(shù)傳模塊，是一款高穩(wěn)定性、高性價(jià)比、低功耗的無(wú)線微功率透明數(shù)據(jù)收發(fā)模塊。該模塊相對(duì)一般模塊具有尺寸小、靈敏度高、傳輸距離遠(yuǎn)、通訊速率高、內(nèi)部自動(dòng)完成通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)收發(fā)控制等特點(diǎn)。模塊利用了多頻段、多信道來(lái)降低傳輸過(guò)程中的干擾以提高傳輸性能。用戶可以通過(guò)pc串口、單片機(jī)串口以及遠(yuǎn)程無(wú)線配置方式，設(shè)置串行速率、工作信道、發(fā)射功率等參數(shù)。 （3） led顯示模塊本設(shè)計(jì)采用四塊型號(hào)為ldm-1088bs的8×8紅色共陽(yáng)led點(diǎn)陣組成16×16大小的點(diǎn)陣屏幕，驅(qū)動(dòng)部分采用兩塊74hc595移位寄存器芯片負(fù)責(zé)行輸出數(shù)據(jù)，兩塊74hc164移位寄

28、存器芯片負(fù)責(zé)列掃描數(shù)據(jù)，列掃描采用三極管放大驅(qū)動(dòng)電流，提高led顯示屏的亮度。（4） 串口模塊串口模塊主芯片采用cp2102，cp2102其集成度高，內(nèi)置usb2.0全速功能控制器、usb收發(fā)器、晶體振蕩器、eeprom及異步串行數(shù)據(jù)總線（uart），支持調(diào)制解調(diào)器全功能信號(hào)，無(wú)需任何外部的usb器件，安裝驅(qū)動(dòng)后即可生成虛擬串口，通過(guò)usb取電，引出接口有3.3v、5v、rx、tx、gnd五種，可以方便的將usb接口擴(kuò)展為rs232串口以連接無(wú)線發(fā)射模塊。（5） 電源模塊電源模塊采用7v蓄電池供電，采用低壓差三端穩(wěn)壓器lm2940t，可以將7v輸入電壓轉(zhuǎn)化為5v電壓輸出，輸出電流1a，內(nèi)含靜態(tài)

29、電流降低電路、電流限制、過(guò)熱保護(hù)、電池反接和反插入保護(hù)電路。并在電源模塊中加入了一個(gè)六角撥動(dòng)開(kāi)關(guān)控制電路的通斷。3 硬件設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)選擇stc公司的89c52rc系列單片機(jī)，它是stc公司推出的新一代單片機(jī)，完全兼容8051單片機(jī)的程序指令，具有超強(qiáng)抗干擾、高速、低功耗等優(yōu)點(diǎn)，其主要性能參數(shù)如下：（1）適應(yīng)3.4v-5.5v工作電壓；（2）工作頻率范圍為0-40mhz，相當(dāng)于8051單片機(jī)的0-80mhz，最高可達(dá)80mhz；（3）擁有512字節(jié)ram數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，6k字節(jié)flash程序存儲(chǔ)空間，2k字節(jié)e2prom電可擦除只讀存儲(chǔ)器；（4）具有40個(gè)引腳，32個(gè)通用i/o

30、口；（5）具有isp功能，無(wú)需專(zhuān)用編程下載器，通過(guò)串口（p3.0，p3.1）即可下載程序至單片機(jī)；（6）具有8個(gè)中斷源，4個(gè)優(yōu)先級(jí)，3個(gè)定時(shí)器；（7）具有看門(mén)狗定時(shí)器功能；（8）支持通用異步串行口（uart），還可通過(guò)定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)uart。單片機(jī)最小系統(tǒng),或者稱(chēng)為最小應(yīng)用系統(tǒng),是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)，基于8051系列單片機(jī)的最小系統(tǒng)應(yīng)該包括單片機(jī)、復(fù)位電路、晶振電路，如圖3-1：圖3-1 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)復(fù)位電路就好比電腦的重啟部分，當(dāng)電腦在使用中出現(xiàn)死機(jī)，按下重啟按鈕電腦內(nèi)部的程序從頭開(kāi)始執(zhí)行。單片機(jī)也一樣，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時(shí)候，

31、可以按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動(dòng)從頭開(kāi)始執(zhí)行。8051系列單片機(jī)在當(dāng)rst引腳上的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上即可復(fù)位，所以vcc上電時(shí)，電容c3充電，在電阻r1上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位；幾個(gè)毫秒后，c3充滿，電阻r1上電流降為0，電壓也為0，使得單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。工作期間，按下按鈕，c3放電。按鈕松開(kāi)，c3又充電，在電阻r1上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位。幾個(gè)毫秒后，單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。晶振全稱(chēng)晶體振蕩器，在單片機(jī)工作中晶振電路起到了非常重要的作用。它結(jié)合了單片機(jī)的內(nèi)部電路，為單片機(jī)工作提供了最基本的時(shí)鐘信號(hào)。晶振選擇11.0592mhz，用于得到精確的9600及19200波特率。在實(shí)際焊接最小

32、系統(tǒng)的過(guò)程中，vcc口額外添加了一個(gè)led電源指示燈，只要聯(lián)通電源指示燈就會(huì)亮起，電源按鈕用來(lái)控制最小系統(tǒng)的通/斷電。3.2 無(wú)線收發(fā)模塊無(wú)線收發(fā)模塊選擇wsn-1101無(wú)線透?jìng)髂K，wsn-1101無(wú)線透?jìng)髂K是一款高穩(wěn)定性、高性價(jià)比、低功耗的無(wú)線微功率透明數(shù)據(jù)收發(fā)模塊。該模塊相對(duì)一般模塊具有尺寸小、靈敏度高、傳輸距離遠(yuǎn)、通訊速率高、內(nèi)部自動(dòng)完成通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)收發(fā)控制等特點(diǎn)。模塊利用了多頻段、多信道來(lái)降低傳輸過(guò)程中的干擾以提高傳輸性能。模塊具體功能參數(shù)如下：工作頻段：433mhz；gfsk調(diào)制方式，半雙工通訊，空中收/發(fā)轉(zhuǎn)換、連接、控制自動(dòng)完成；接收靈敏度高達(dá)-116dbm，傳輸距離10

33、0-200米；接收工作電流<10ma，休眠電流<20ua；通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換及射頻收發(fā)切換自動(dòng)完成，簡(jiǎn)單易用；串口速率1200/2400/4800/9600/19200/38400/57600/115200，可通過(guò)軟件配置；寬電壓范圍工作：3v-5.5v；用戶可以通過(guò)pc串口、單片機(jī)串口以及遠(yuǎn)程無(wú)線配置方式，設(shè)置串行速率、工作信道、發(fā)射功率等參數(shù)。模塊具體外觀如圖3-2：圖3-2 wsn-1101模塊外觀透明傳輸就是在傳輸過(guò)程中，對(duì)外界透明，就是說(shuō)你看不見(jiàn)他是傳送網(wǎng)絡(luò)，不管傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)如何，只要負(fù)責(zé)將需要傳送的業(yè)務(wù)傳送到目的節(jié)點(diǎn)，同時(shí)保證傳輸?shù)馁|(zhì)量即可，而不對(duì)傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)進(jìn)行處理，簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)

34、就是發(fā)送什么接收的就是什么，這樣就省去了普通無(wú)線收發(fā)模塊之間的收發(fā)協(xié)議的編寫(xiě)。不使用無(wú)線透?jìng)髂K時(shí)，左邊設(shè)備向右邊設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)是通過(guò)txd端口串口發(fā)送，右邊設(shè)備的rxd端口接收發(fā)送的串口數(shù)據(jù)，反之亦然，如圖3-3：圖3-3 設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送原理圖而使用了無(wú)線透?jìng)髂K后，左邊的設(shè)備向模塊發(fā)送串口數(shù)據(jù)，左邊模塊的rxd端口收到串口數(shù)據(jù)后，自動(dòng)將數(shù)據(jù)以無(wú)線電波的方式發(fā)送到空中，右邊的模塊能自動(dòng)感應(yīng)并接收數(shù)據(jù)，從txd端口還原發(fā)送最初左邊設(shè)備所發(fā)的串口數(shù)據(jù)至接收端的rxd端口，反之亦然，原理圖如圖3-4：圖3-4 無(wú)線透?jìng)髂K數(shù)據(jù)發(fā)送原理圖無(wú)線透?jìng)髂K擁有5個(gè)管腳，各管腳定義如下表：表3-1 管腳定義表管

35、腳名稱(chēng)方向說(shuō)明1vcc-模塊供電2gnd-模塊接地3txdoutput模塊發(fā)送4rxdinput模塊接收5setinput模塊配置具體連接方式為，電腦上位機(jī)通過(guò)usb轉(zhuǎn)ttl串口模塊引出5v、gnd、txd、rxd四條引線并連接到無(wú)線透?jìng)髂K作為發(fā)送模塊的對(duì)應(yīng)管腳，而無(wú)線透?jìng)髂K作為接收模塊的一端由單片機(jī)引出5v、gnd、txd、rxd四條引線并連接到對(duì)應(yīng)管腳，即可完成連接。3.3 led顯示模塊3.3.1 led發(fā)光原理羅瑟夫（o.w.lossew）在1923年就發(fā)現(xiàn)了半導(dǎo)體中偶然形成的p-n結(jié)光發(fā)射現(xiàn)象，其發(fā)光機(jī)理是，當(dāng)在p-n結(jié)兩端注入正向電流時(shí)，注入的非平衡載流子（電子-空穴對(duì)）在擴(kuò)散

36、過(guò)程中復(fù)合發(fā)光，這種發(fā)射過(guò)程主要對(duì)應(yīng)光的自發(fā)發(fā)射過(guò)程。我們最常用的led是ingaasp/inp雙異質(zhì)結(jié)邊發(fā)光二極管。制作半導(dǎo)體發(fā)光二極管的材料是重?fù)诫s的，在熱平衡狀態(tài)下的n區(qū)有很多遷移率很高的電子，p區(qū)有較多遷移率較低的空穴，由于p-n結(jié)阻擋層的限制，常態(tài)下兩者不能發(fā)生復(fù)合。而當(dāng)給p-n結(jié)加以正向電壓時(shí)，溝區(qū)導(dǎo)帶中的電子則可逃過(guò)p-n結(jié)的勢(shì)壘進(jìn)入到p區(qū)另一側(cè)，于是在p-n結(jié)稍偏于p區(qū)一邊的地方處于高能態(tài)德?tīng)栯娮优c空穴相遇時(shí)，便產(chǎn)生發(fā)光復(fù)合，光的波長(zhǎng)則取決于材料的禁帶寬度eg。由于不同材料的禁帶寬度不同，所以由不同材料制成的led可以發(fā)出不同波長(zhǎng)的光。3.3.2 8×8led模塊顯示

37、原理8×8led模塊由8行8列共64個(gè)led組成，用以顯示各種文字或圖形，8×8led模塊外觀數(shù)據(jù)如圖3-5所示：圖3-5 8×8led模塊外觀數(shù)據(jù)它的工作原理如圖3-6，模塊內(nèi)部分別將各行l(wèi)ed的正極串聯(lián)，將各列l(wèi)ed的負(fù)極串聯(lián)，當(dāng)?shù)趚行接通電源正極，第y列接通電源負(fù)極，當(dāng)正向電壓大于led死區(qū)電壓時(shí)，電流導(dǎo)通，對(duì)應(yīng)的第x行第y列l(wèi)ed燈點(diǎn)亮。8×8led模塊的兩排引腳一排是陽(yáng)極引腳，分別對(duì)應(yīng)模塊從上到下的8行，另一排為陰極引腳，分別對(duì)應(yīng)從左到右的8列，在對(duì)應(yīng)引腳上給電即可使對(duì)應(yīng)行列的led燈點(diǎn)亮。圖3-6 8×8led模塊內(nèi)部電路而本設(shè)計(jì)所

38、使用的16×16led模塊是由4塊8×8模塊組成的，同8×8模塊一樣，需要把相同行的led正極串聯(lián)，相同列的led負(fù)極串聯(lián)，16×16模塊接線如圖3-7：圖3-7 16×16led模塊接線3.3.3 led驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)當(dāng)向led原件施加正向電壓時(shí)，流過(guò)它的正向電流使其發(fā)光。因此led的驅(qū)動(dòng)就是解決如何使其p-n結(jié)處于正向偏置的問(wèn)題。而且為了控制它的發(fā)光強(qiáng)度，還要解決其正向電流的調(diào)節(jié)問(wèn)題。具體的驅(qū)動(dòng)方法可以分為直流驅(qū)動(dòng)、恒流驅(qū)動(dòng)和脈沖驅(qū)動(dòng)：直流驅(qū)動(dòng)直流驅(qū)動(dòng)是最簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)方式，led的工作點(diǎn)由電源電壓vcc、串聯(lián)電阻r和led器件的伏安特性共同決定

39、。這種驅(qū)動(dòng)方式適合于led器件較少，發(fā)光強(qiáng)度恒定的情況。例如公交車(chē)恒定顯示“xx路”等字樣的情況。恒流驅(qū)動(dòng)由于led器件的正向特性較陡，加上器件的分散性，使得在同樣電源電壓和同樣的限流電阻的情況下，各器件的正向電流并不相同，從而引起發(fā)光強(qiáng)度的差異。若對(duì)led器件進(jìn)行恒流驅(qū)動(dòng)，只要恒流值相同，發(fā)光強(qiáng)度就比較接近，晶體管的輸出具有橫流特性，所以可以用晶體管驅(qū)動(dòng)led。一般led允許的連續(xù)工作電流在20ma左右，除了紅色led有飽和現(xiàn)象外，其他顏色led的亮度基本上與流過(guò)的電流成比例。脈沖驅(qū)動(dòng)利用人眼的視覺(jué)惰性，采用向led器件重復(fù)通電的方式使之點(diǎn)亮，就是脈沖驅(qū)動(dòng)方式。脈沖驅(qū)動(dòng)的主要應(yīng)用有兩個(gè)方面：

40、掃描驅(qū)動(dòng)和占空比驅(qū)動(dòng)。掃描驅(qū)動(dòng)的主要目的是節(jié)約驅(qū)動(dòng)器，簡(jiǎn)化電路，如n行l(wèi)ed共用一列數(shù)據(jù)，稱(chēng)其為1/n掃描方式。占空比控制的目的是調(diào)節(jié)器件的發(fā)光強(qiáng)度，用于圖像顯示中的灰度控制。以上三種驅(qū)動(dòng)方式，在實(shí)際中往往是組合在一起使用的。例如，在顯示圖像的驅(qū)動(dòng)電路中，既使用了掃描驅(qū)動(dòng)，又用到了占空比驅(qū)動(dòng)和恒流驅(qū)動(dòng)。而led模塊的顯示一般由動(dòng)態(tài)掃描實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)采用led列掃描方式進(jìn)行顯示，選用兩片74hc164芯片進(jìn)行列掃描驅(qū)動(dòng)，74hc164是8位邊沿觸發(fā)式移位寄存器，串行輸入轉(zhuǎn)并行輸出。上一片的q7數(shù)據(jù)輸出端接至下一片數(shù)據(jù)輸入端，即可將兩片級(jí)聯(lián)輸出16位信號(hào)控制列掃描。采用兩片74hc595移位寄存器芯

41、片負(fù)責(zé)行輸出數(shù)據(jù)，74hc595具有一個(gè)8位移位寄存器和8位輸出鎖存器，也可以將串行信號(hào)轉(zhuǎn)為并行輸出，達(dá)到節(jié)省i/o口的目的，而且可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與顯示任務(wù)的同時(shí)進(jìn)行。上一片74hc595的q7'接到下一片的數(shù)據(jù)輸入端即可完成級(jí)聯(lián)，同時(shí)輸出16位并行信號(hào)，控制行數(shù)據(jù)輸出。一共使用5個(gè)i/o口，分別為行數(shù)據(jù)輸出位、行掃描時(shí)鐘位、行數(shù)據(jù)鎖存位、列數(shù)據(jù)輸出位、列掃描時(shí)鐘位。74hc164負(fù)責(zé)快速輪流點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)列，74hc595負(fù)責(zé)輸出對(duì)應(yīng)列數(shù)據(jù)。電路如圖3-8：圖3-8 led驅(qū)動(dòng)電路仿真圖然而實(shí)際中，由于74hc164的輸出不足以驅(qū)動(dòng)led模塊，所以焊接時(shí)增加了三極管以增大驅(qū)動(dòng)電流，并在74

42、hc595及74hc164的輸出額外添加了限流電阻以保護(hù)電路。3.4 電源模塊由于led點(diǎn)陣及無(wú)線接收模塊運(yùn)行起來(lái)較為耗電，所以需要尋找一種較為穩(wěn)定、成本低廉的供電方式，由于干電池供電由于其電量小，顯示時(shí)要經(jīng)常更換新電池，又因?yàn)椴捎胾sb供電不符合本設(shè)備無(wú)線移動(dòng)顯示的定位，所以選擇用大容量蓄電池供電。電源模塊采用7v蓄電池供電，低壓差三端穩(wěn)壓器lm2940將7v輸入電壓轉(zhuǎn)為5v電壓輸出，采用47f的電容和0.47f的電容來(lái)分別過(guò)濾低頻紋波和高頻紋波，降低脈動(dòng)紋波對(duì)電路的影響，提高輸出電流的質(zhì)量，而且在輸出端添加了一個(gè)led指示燈用來(lái)顯示電路的通/斷電。具體仿真電路如圖3-9：圖3-9 電源模塊

43、仿真電路圖4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)及開(kāi)發(fā)語(yǔ)言介紹4.1.1 keil開(kāi)發(fā)平臺(tái)keil ide uvision3集成開(kāi)發(fā)壞境是keil software公司開(kāi)發(fā)的基于80c51內(nèi)核的微處理器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，內(nèi)嵌多種符合當(dāng)前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)工具。keil是目前最流行的開(kāi)發(fā)5l系列單片機(jī)的軟件，這從近年來(lái)各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持keil即可看出。keil提供了包括c編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(uvision)將這些部分組合在一起。可以完成從工程建立和管理、編譯、鏈接、目標(biāo)代碼的生成、軟件仿真、硬件仿真等完整的開(kāi)發(fā)流程

44、。尤其c編譯工具在產(chǎn)生代碼的準(zhǔn)確性和效率方面達(dá)到了較高的水平，而且可以附加靈活的控制選項(xiàng)，在開(kāi)發(fā)大型項(xiàng)目時(shí)非常理想。4.1.2 proteus仿真平臺(tái)proteus軟件是英國(guó)lab center electronics公司出版的eda工具軟件。它不僅具有其它eda工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前比較好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。proteus是世界上著名的eda工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到pcb設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概

45、念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、pcb設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、hc11、avr、arm、8086、msp430和pic10/12/16/18/24/30/dspic33等，2010年又增加了cortex和dsp系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持iar、keil和matlab等多種編譯器。4.1.3 c語(yǔ)言c語(yǔ)言，是一種通用的、程序式的程序語(yǔ)言，廣泛用于系統(tǒng)與應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)。具有高效、靈活、功能豐富、表達(dá)力強(qiáng)和較高的移植性等特點(diǎn)，在程序員中備受青睞。c語(yǔ)言是由unix的研制者丹尼斯·里奇和肯&

46、#183;湯普遜于1970年研制出的b語(yǔ)言的基礎(chǔ)上發(fā)展和完善起來(lái)的。目前，c語(yǔ)言編譯器普遍存在于各種不同的操作系統(tǒng)中，例如unix、ms-dos、microsoft windows及l(fā)inux等。c語(yǔ)言的設(shè)計(jì)影響了許多后來(lái)的程序語(yǔ)言，例如c+、java、c#等。后來(lái)于1980年代，為了避免各開(kāi)發(fā)廠商用的c語(yǔ)言語(yǔ)法產(chǎn)生差異，由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局（american national standard institution）為c語(yǔ)言訂定了一套完整的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)法，稱(chēng)為ansic，作為c語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)。1980年代至今的有關(guān)程序開(kāi)發(fā)工具，一般都支持符合ansic的語(yǔ)法。4.2 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，上位

47、機(jī)只需擁有向單片機(jī)發(fā)送顯示數(shù)據(jù)及簡(jiǎn)單的控制指令的功能即可。這些功能使用現(xiàn)有軟件即可達(dá)成。顯示數(shù)據(jù)的提取可以由字模提取軟件完成，而串口發(fā)送數(shù)據(jù)的功能則可由串口調(diào)試助手完成。4.2.1 字模提取led顯示屏顯示的內(nèi)容涉及到多種文字、圖形，各種文字又有大小、字體等屬性，建立單片機(jī)字庫(kù)的傳統(tǒng)方法有使用硬件字庫(kù)和使用ucdos的點(diǎn)陣字庫(kù)兩種方法。這些字庫(kù)均非矢量字庫(kù)，大小固定、字體單一，有較大的局限性，且使用起來(lái)需要進(jìn)行換算，非常麻煩。目前越來(lái)越多的顯示屏需要顯示美觀多樣的文字，因此可以利用windows系統(tǒng)自帶的矢量字庫(kù)，不但文字大小可以隨意改變，而且字體多種多樣，具有很高的使用價(jià)值。在windows

48、環(huán)境下提取字模的工作原理是先將漢字或英文字符以圖片的方式顯示出來(lái)，再利用取點(diǎn)法去讀取字符的字模，提取字模的具體步驟如下：根據(jù)要生成字模的點(diǎn)陣大小，按像素顯示設(shè)置相應(yīng)的圖片框的大小，比如16×16、24×24、32×16等；選擇字體類(lèi)型，字體類(lèi)型可以選擇windows系統(tǒng)自帶的矢量字體，也可以選擇其他下載字體；調(diào)整漢字在圖片框中的大小、位置；按照漢字內(nèi)碼的順序，依次將漢字顯示在圖片上，讀取漢字的點(diǎn)陣信息，將該信息存入字庫(kù)文件；重復(fù)第步，直到提取完所有漢字。在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，通常如果顯示的字符不大于16×16點(diǎn)陣，則直接采用點(diǎn)陣字庫(kù)；在顯示大于16×1

49、6的字符時(shí)，采用矢量字庫(kù)。提取漢字字模的程序流程圖如圖4-1所示：圖4-1 提取漢字字模流程圖讀取輸入漢字的內(nèi)碼后先判斷需要的漢字點(diǎn)陣大小dot是否小于17點(diǎn)陣，如果小于17點(diǎn)陣，則根據(jù)dot數(shù)值來(lái)選擇對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣字庫(kù)，然后根據(jù)內(nèi)碼找到它在字庫(kù)中的位置，按順序依次取出，將讀取的字模數(shù)據(jù)存入全局?jǐn)?shù)組變量hz_bit（）中；如果不小于17點(diǎn)陣，則根據(jù)字模大小的要求，將字符顯示在圖片框上按行列提取像素點(diǎn)信息，然后將讀取的字模數(shù)據(jù)存入hz_bit（）中，最后進(jìn)行字模旋轉(zhuǎn)、鏡像等效果的處理。而圖片的嵌入提取可以參考大于16點(diǎn)陣的漢字字模提取方式。先跟據(jù)圖片在led顯示區(qū)域的大小設(shè)置圖片框的大小，然后用圖片

50、框控件的load方式將圖片顯示在圖片框上，就可以提取圖片上對(duì)應(yīng)行列的像素點(diǎn)信息，具體提取流程如圖4-2：圖4-2 提取圖片字模信息流程圖現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上有很多字模提取軟件可以達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，所以就不需要另行編寫(xiě)字模提取程序，圖4-3是本設(shè)計(jì)采用的一款字模提取軟件界面：圖4-3 字模提取軟件界面如圖，在文字輸入?yún)^(qū)輸入“西安”兩個(gè)字，上面的點(diǎn)陣自動(dòng)顯示出“西安”兩個(gè)字的點(diǎn)陣顯示效果，并給出對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣字模程序：/*- 文字: 西 -*/*- fixedsys10; 此字體下對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣為：寬x高=16x16 -*/0x00,0x00,0xff,0xfe,0x04,0x40,0x04,0x40,0x04,0x

51、40,0x3f,0xf8,0x24,0x48,0x24,0x48,0x24,0x48,0x24,0x48,0x28,0x38,0x30,0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x3f,0xf8,0x20,0x08/*- 文字: 安 -*/*- fixedsys10; 此字體下對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣為：寬x高=16x16 -*/0x02,0x00,0x01,0x00,0x3f,0xfc,0x20,0x04,0x42,0x08,0x02,0x00,0x02,0x00,0xff,0xfe,0x04,0x20,0x08,0x20,0x18,0x40,0x06,0x40,0x01,0x80,0x02,0

52、x60,0x0c,0x10,0x70,0x08其中注釋部分可以省去，0x所代表的是點(diǎn)陣字模數(shù)據(jù)為16進(jìn)制，所以也可省去，單片機(jī)默認(rèn)接收16進(jìn)制數(shù)據(jù)即可，所以單片機(jī)所接收的數(shù)據(jù)形式如下：00 00 ff fe 04 40 04 40 04 40 3f f8 24 48 24 48 24 48 24 48 28 38 30 08 20 08 20 08 3f f8 20 08 02 00 01 00 3f fc 20 04 42 08 02 00 02 00 ff fe 04 20 08 20 18 40 06 40 01 80 02 60 0c 10 70 0816×16點(diǎn)陣一屏所顯示

53、的數(shù)據(jù)為32字節(jié)，所以兩個(gè)漢字所包含的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)為64字節(jié)。4.2.2 串口數(shù)據(jù)發(fā)送由于本設(shè)計(jì)中采用了wsn-1101無(wú)線透?jìng)髂K，所以可以在模塊內(nèi)部自動(dòng)完成通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)收發(fā)控制，不需要額外再編寫(xiě)控制程序及傳輸協(xié)議。但是對(duì)于所發(fā)送的數(shù)據(jù)，其顯示動(dòng)畫(huà)方式等還需要有一個(gè)控制指令。本設(shè)計(jì)在所發(fā)送的點(diǎn)陣字模數(shù)據(jù)前加一字節(jié)作為控制指令字節(jié)，如圖4-4：圖4-4 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)規(guī)定01為靜態(tài)顯示，02為從左到右滾動(dòng)顯示，03為從右到左滾動(dòng)顯示，04為從上到下滾動(dòng)顯示，05為從下到上滾動(dòng)顯示。串口發(fā)送功能也可用現(xiàn)有軟件實(shí)現(xiàn)，串口調(diào)試助手軟件界面如圖4-5所示：圖4-5 串口調(diào)試助手界面在軟件的字符串發(fā)送區(qū)放

54、入需要發(fā)送的字模數(shù)據(jù)并在第一位填入需要的顯示方式所對(duì)應(yīng)的控制指令，點(diǎn)擊發(fā)送字符/數(shù)據(jù)即可將其通過(guò)無(wú)線透?jìng)髂K發(fā)送給單片機(jī)。4.3 下位機(jī)程序設(shè)計(jì)下位機(jī)部分的程序分為顯示程序及數(shù)據(jù)接收處理程序uart_isr（）兩種，且顯示程序可再細(xì)分為顯示主程序main（）、顯示驅(qū)動(dòng)子程序display（）、顯示時(shí)間子程序displays（），字符移動(dòng)效果子程序displaymove（）、dispalaymovetb（），延時(shí)子程序delay（）。4.3.1 顯示主程序顯示主程序main（）流程為首先初始化程序，將待機(jī)畫(huà)面數(shù)據(jù)復(fù)制到緩存并調(diào)用靜止顯示子程序顯示待機(jī)畫(huà)面，然后判斷contrchar變量是否被賦值

55、，如果被賦值則先清點(diǎn)陣屏，調(diào)用數(shù)據(jù)接受處理程序存入的緩沖區(qū)點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，判斷contrchar代表的顯示方式并調(diào)用相應(yīng)子程序，01、02、03、04、05分別對(duì)應(yīng)不同的顯示方式，然后將所要顯示的數(shù)據(jù)復(fù)制到顯示緩存，再調(diào)用對(duì)應(yīng)顯示方式的子程序，無(wú)新數(shù)據(jù)輸入時(shí)循環(huán)顯示，有新數(shù)據(jù)輸入時(shí)當(dāng)一次顯示結(jié)束時(shí)再進(jìn)行新內(nèi)容的顯示，流程圖如圖4-6：圖4-6 主程序流程圖4.3.2 顯示驅(qū)動(dòng)子程序顯示驅(qū)動(dòng)子程序display（）負(fù)責(zé)點(diǎn)亮一列l(wèi)ed點(diǎn)陣，首先將p2口置位高電平準(zhǔn)備顯示，然后將列數(shù)據(jù)清零準(zhǔn)備移位，然后將讀取的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)移位兩個(gè)字節(jié)給74hc595的移位寄存器，將數(shù)據(jù)鎖存輸出到相應(yīng)列的點(diǎn)陣發(fā)光管顯示，顯示一

56、列后將保持到下一列顯示開(kāi)始，并將列掃描數(shù)據(jù)移入74hc164的寄存器，列數(shù)據(jù)移位，相應(yīng)列電平拉低，三極管導(dǎo)通輸出電量到相應(yīng)列點(diǎn)陣管陽(yáng)極，而且每一次顯示持續(xù)一定時(shí)間保證顯示效果。具體程序流程圖如圖4-7：圖4-7 顯示驅(qū)動(dòng)子程序4.3.3 顯示時(shí)間子程序用戶給定顯示時(shí)間子程序displays（）想要顯示的時(shí)間time，time數(shù)值為想要圖像顯示的秒數(shù)，開(kāi)始顯示，然后判斷time是否為0，不為0則將i的自減循環(huán)130次，i的自減130次的指令執(zhí)行時(shí)間約為1秒，然后再判斷是否為0，直到time=0，結(jié)束顯示并返回，在本設(shè)計(jì)中顯示時(shí)間預(yù)設(shè)為1秒。程序流程如圖4-8：圖4-8 顯示時(shí)間子程序流程圖4.3

57、.4 顯示方式子程序由于字符顯示共有靜止、左右上下5種模式，為了節(jié)省篇幅，將以字符左移模式為例講解程序流程。首先初始化字模指針和列計(jì)數(shù)器，將字模指針對(duì)準(zhǔn)緩沖區(qū)字模數(shù)據(jù)第一個(gè)字節(jié)，然后運(yùn)行顯示驅(qū)動(dòng)子程序顯示一列字模數(shù)據(jù)，顯示達(dá)到設(shè)定時(shí)間后將列計(jì)數(shù)器加1，然后顯示下一列的數(shù)據(jù)，循環(huán)16次顯示完一屏后將列計(jì)數(shù)器復(fù)位的同時(shí)字模指針加1，繼續(xù)顯示直到字模指針指向字模數(shù)據(jù)的最后一個(gè)字節(jié)，系統(tǒng)判斷一次字符左移顯示完成，復(fù)位字模指針并返回。字符左移程序流程圖如圖4-9：圖4-9 字符左移子程序流程圖4.3.5 延時(shí)子程序應(yīng)用單片機(jī)的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)遇到需要延時(shí)的情況，這時(shí)就需要調(diào)用一個(gè)延時(shí)子程序滿足需求。4.3.6 數(shù)據(jù)接收處理程序數(shù)據(jù)接收處理程序的功能將單片機(jī)通過(guò)無(wú)線接收模塊接收到的16進(jìn)制數(shù)據(jù)分析并處理。程序?qū)⒔邮盏降臄?shù)據(jù)第一位控制指令單獨(dú)提取出來(lái)賦給控制變量contrchar，然后將之后的數(shù)據(jù)每隔32字節(jié)分割開(kāi)分別存入點(diǎn)陣數(shù)據(jù)緩沖區(qū)以供顯示主程序調(diào)用。5 成果與總結(jié)5.1 實(shí)物測(cè)試最終焊接制作完成的實(shí)驗(yàn)室原型下位機(jī)如圖5-1：圖5-1 實(shí)驗(yàn)室原型下位機(jī)成品圖可見(jiàn)，下位機(jī)由三個(gè)模塊組成，分別為單片機(jī)模塊(左上)、單元模塊(左下)及l(fā)ed顯示模塊(右)。上位機(jī)usb轉(zhuǎn)ttl串口模塊與無(wú)線發(fā)射模塊的連接如圖5-2：圖5-2 串口模塊與無(wú)線發(fā)射模塊的連接上位機(jī)通過(guò)串口調(diào)試助手的發(fā)送數(shù)據(jù)功能向下位機(jī)發(fā)