基于STC單片機(jī)的電子相冊(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

寸TFTLCD彩色液晶顯示屏為終端顯示模塊，MCU采用16位數(shù)據(jù)通信方式與TFT冊(cè)薄只能靜態(tài)地顯示一張照片而言，電子相冊(cè)卻可以展示多張照片，甚至可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)照片的顯示。該設(shè)計(jì)方案制作成本低，硬件構(gòu)成簡(jiǎn)單，易于擴(kuò)展和升級(jí)，這樣screen.Comparedwiththetdisplayofphotographs.Thedesignschemeofproduct目錄 11.1題目背景 11.2研究意義 1.3國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究 1.4論文主要研究?jī)?nèi)容 2第2章系統(tǒng)方案與總體思路 32.1系統(tǒng)方案 32.2總體思路 4第3章電子相冊(cè)的硬件設(shè)計(jì) 53.1系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì) 53.2單片機(jī)處理器模塊 53.3SD卡模塊 63.4TFTLCD液晶彩屏顯示模塊 7 73.4.2觸摸屏控制芯片ADS7846 7第4章電子相冊(cè)軟件設(shè)計(jì) 94.1系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì) 94.2圖片數(shù)據(jù)讀取設(shè)計(jì) 94.2.1SD卡的初始化 4.2.2SPI數(shù)據(jù)傳輸 4.3圖片文件顯示設(shè)計(jì)及所用軟件介紹 4.3.1圖片取模軟件介紹 4.3.2漢字取模軟件介紹 4.3.3STC單片機(jī)燒寫(xiě)軟件介紹 4.3.4TFT彩屏初始化 4.3.5彩屏點(diǎn)陣顯示設(shè)置 4.4控制模塊 第5章成果及分析 5.1系統(tǒng)硬件制作成果及分析 V5.2圖片顯示及分析 總結(jié) 參考文獻(xiàn) 20 21 231一是因?yàn)檫@些照片的打印成本要高于傳統(tǒng)的照片腦上進(jìn)行修改和觀賞。但是隨著相片數(shù)量的增加以及對(duì)這些發(fā)現(xiàn)只能使用電腦工具處理這些照片變得十分局限。因此，為了能夠滿(mǎn)足人們更方便的保存并觀賞數(shù)碼相機(jī)拍攝和網(wǎng)絡(luò)下載的照片，與之環(huán)瀏覽電子相片等功能。與普通的傳統(tǒng)相比電子相冊(cè)顯得更靈活多變，也給現(xiàn)在日在數(shù)碼時(shí)代全面來(lái)襲的當(dāng)今社會(huì)，不論是專(zhuān)業(yè)的攝影師在建立自己的圖片檔案或是展示自己的攝影作品給別人，還是給自己的家庭生活攝影，都會(huì)需要用電子相冊(cè)來(lái)“保管”攝影作品，和傳統(tǒng)的照片薄相比，電子相冊(cè)既電子相冊(cè)已經(jīng)發(fā)展成為很流行的一種網(wǎng)絡(luò)元素，它的應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛，例如現(xiàn)在最流行的空間及博客就大量的應(yīng)用了這一管理技術(shù)，而且受到大多數(shù)網(wǎng)友的認(rèn)可和追捧，其以靜態(tài)照片為素材，配合個(gè)性化的背景制作和一些個(gè)性文字的介紹可以形成有自己特色的電子相冊(cè)。制作好的電子相冊(cè)會(huì)據(jù)年久遺失，各種有瀏覽器的網(wǎng)絡(luò)終端都可以查看，用戶(hù)對(duì)于自己不想公開(kāi)的私密相冊(cè)還可以設(shè)置相冊(cè)的瀏覽權(quán)限。這些都是電子相冊(cè)管理技術(shù)發(fā)展到今天的一個(gè)新我們保存的相片可以輕松實(shí)現(xiàn)與家人、朋友、客戶(hù)一同分享的目的，這樣既安全可1.3國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究2003年，國(guó)內(nèi)第一款自主研發(fā)的“捷碩電子相冊(cè)”2003年在上海面世。它具有電子相冊(cè)的面世，為人們帶來(lái)全新的數(shù)碼理念。隨著電字科技技術(shù)的進(jìn)步，電子相2(1)采用ARM+JPG硬件解碼器作為核心處理系統(tǒng)，解碼速度快，圖片顯示速度比較快捷，支持MPEG1,MPEG4;在USB接口方面，頻播放?？傮w來(lái)講其性能普遍比較全面，不論是在處理靜態(tài)圖片、動(dòng)態(tài)影像、音頻(2)采用嵌入式的構(gòu)架來(lái)做電子相冊(cè)，通過(guò)硬件操作來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的編輯，圖像處理速度快，支持圖像的像素也很高。但與第一類(lèi)方案相比，在擴(kuò)展功能方面比較單一。在國(guó)內(nèi)的用戶(hù)對(duì)電子相冊(cè)產(chǎn)品更多的是強(qiáng)調(diào)其多功能，3STC12C5A60S2系列STC12C5A60S2系列單片機(jī)本系統(tǒng)主要有兩部分構(gòu)成：第一部分是單片機(jī)最小系統(tǒng)，主要由STC12C5A60S2單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路、下載接口及電源接口組成；第二部分由TFTLCD彩由于對(duì)JPG等格式的圖片數(shù)據(jù)單片機(jī)不能直接進(jìn)行操作，只能通過(guò)圖片處理軟件Img2Lcd將圖片輸出類(lèi)型改為二進(jìn)制，所以圖片在TFTLCD彩屏上顯示先要經(jīng)過(guò)圖像處理軟件Img2Lcd進(jìn)行輸出類(lèi)型轉(zhuǎn)換，然后運(yùn)用編程軟件KeiluVision4軟件進(jìn)行程序編寫(xiě)，再將編寫(xiě)好的程序通過(guò)單片機(jī)燒寫(xiě)軟件STC_ISP_V483燒寫(xiě)到單片機(jī)STC12C5A60S2芯片中，最終圖像數(shù)據(jù)將在TFTLCD彩屏上顯示。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)原理如圖2.1下所示。該硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要以增強(qiáng)型單片機(jī)最小系統(tǒng)為核心，以MCU為主控制芯片，配備電源電路、SD卡接口電路、TFTLCD彩屏、時(shí)鐘電路以及復(fù)位電路。電源電路包含電源轉(zhuǎn)換電路，設(shè)計(jì)了與STC12C5A60S2單片機(jī)、SD卡以及TFTLCD彩屏的連接電路，并為其提供工作電壓。STC12C5A60S2單片機(jī)最小系統(tǒng)具有基本的晶振系統(tǒng)以及I/O接口，可為各個(gè)設(shè)備提供相應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)，來(lái)完成其復(fù)位功能彩屏板子上，同時(shí)設(shè)計(jì)了SD卡座與單片機(jī)的連接電路。觸摸控制主要完成彩屏對(duì)4軟件STC_ISP_V483下載到STC12C5A60S2單片機(jī)3、將程序通過(guò)燒寫(xiě)軟件STC_ISP_V483下載到STC12C5A60S2單片機(jī)最小系統(tǒng)5本系統(tǒng)電子相冊(cè)系統(tǒng)選用了STC12C5A60S2系列單片機(jī)作為核心處理模塊。鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，內(nèi)部集成MAX810專(zhuān)用復(fù)位電路，2路PWM,8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換，是高速度、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，其完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)的指令代碼，但速度比傳統(tǒng)8051快8-12倍。與一般的單片到本系統(tǒng)電子相冊(cè)系統(tǒng)核心處理要求。STC12C5A60S2單片機(jī)最小系統(tǒng)圖如圖3.1圖3.1STC12C5A60S2單片機(jī)引腳圖P0.0—P0.7(39—32):在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它是分時(shí)多路轉(zhuǎn)換的地址(6P1.0—P1.7(1-8):P1口是帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。在EPROM編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接收低8位地址。P2.0—P2.7(21-28):P2口是一個(gè)帶存儲(chǔ)器時(shí)，它送出高8位地址。對(duì)EFROM編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接收高8位地址。P3.0—P3.7(10-17):P3口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。本系統(tǒng)中就應(yīng)用了SPI總線模式：即使用4線制與單片機(jī)進(jìn)行通信。SD卡接口嵌入式系統(tǒng)由于數(shù)據(jù)采集或者讀取參數(shù)文件，往往需要通過(guò)串口或者其他的方特別是隨著SD卡及U盤(pán)在生活中的普及，嵌入式系統(tǒng)把讀寫(xiě)SD卡/U盤(pán)功73.4TFTLCD液晶彩屏顯示模塊本系統(tǒng)采用的TFT-LCD液晶彩屏顯示模塊同時(shí)自帶了控制器(觸摸屏控制芯片ADS7846)并且背面集成了SD卡座，單片機(jī)與TFT-LCD液晶彩屏之間用12864液晶接口連接。TFT-LCD液晶顯示屏是薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管LCD,也就是“真彩”(TFT)。TFT液晶為每個(gè)像素都設(shè)有一個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，每個(gè)像素都可以通過(guò)點(diǎn)脈沖直接控制，因而每個(gè)節(jié)點(diǎn)都相對(duì)獨(dú)立，并可以連續(xù)控制，不僅提高了顯示屏的反應(yīng)速度，同時(shí)可以精確控制顯示色階，所以TFT液晶的色彩更真。本系統(tǒng)中顯示接口為12864液晶接口，支持在絕大多數(shù)開(kāi)發(fā)板中直接使用，要求開(kāi)發(fā)板接口為孔型座，顯示20腳，如果用觸摸，需多6個(gè)管腳，如果用SD卡，還需多4個(gè)管腳，轉(zhuǎn)接板背面集成SD卡座，并有插針引出控制管腳，可與單片機(jī)連接，接口類(lèi)型為SPI連接方式，需要4個(gè)IO口連接。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)所采用的TFT-LCD液晶顯示屏自帶了控制器，因此在硬件設(shè)計(jì)中的工作量相應(yīng)減少，僅需將控制線和數(shù)據(jù)線與單片機(jī)相連，并在中間加入限流電阻，同時(shí)接電源和接地的引腳分別接3.3V和接地。液晶彩屏電路設(shè)計(jì)如圖3.1所示。三三觸摸屏控制芯片ADS7846是一個(gè)內(nèi)置12位模數(shù)轉(zhuǎn)換、低導(dǎo)通電阻模擬開(kāi)關(guān)的串行接口芯片。供電電壓2.7~5V,參考電壓VREF為1V~+VCC,轉(zhuǎn)換電壓的輸入8范圍為0~VREF,最高轉(zhuǎn)換速率為125kHz。觸摸屏控制芯片ADS7846的引腳配置如圖3.4所示。X-Y-23456789引腳號(hào)引腳名功能描述X—,Y—6電源地9中斷輸出，須接外拉電阻(10KΩ或100KΩ)片選9本系統(tǒng)中，電子相冊(cè)的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)由圖片文件讀取、圖片文件解碼、圖片文件顯示及控制模塊組成，具體工作過(guò)程流程圖如圖4.1所示：件顯示及控制模塊組成，具體工作過(guò)程流程圖如圖4.1所示：否是√掃描鍵盤(pán)判斷是4.2圖片數(shù)據(jù)讀取設(shè)計(jì)圖片數(shù)據(jù)讀取設(shè)計(jì)主要包括：SD卡的初始化、SPI數(shù)據(jù)傳輸以及FAT文件系統(tǒng)移植。STC單片機(jī)運(yùn)用FAT文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)SD卡內(nèi)的圖片偏數(shù)據(jù)的讀取，同時(shí)采用SPI數(shù)據(jù)傳輸圖片數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)中SD卡初始化的過(guò)程中設(shè)置SD卡工作在SPI總線模式，工作流程如圖4.2圖所示。開(kāi)始接收SD卡響應(yīng)響應(yīng)是否為0否單片機(jī)在收到SD卡響應(yīng)后，先給SD卡發(fā)送74個(gè)時(shí)鐘周期，以完成SD卡的上電過(guò)程，之后再發(fā)送復(fù)位命令(CMDO)。若片選信號(hào)CS此時(shí)為低電平，那么SD卡將進(jìn)入SPI總線模式的多塊讀操作模式，SD卡進(jìn)入SPI總線模式后，單片機(jī)就會(huì)立即發(fā)送激活命令(CMD1)給SD卡；若此時(shí)片選信號(hào)CS為高電平，那么SD卡將保持SD卡的總線模式不變。如果收到的響應(yīng)是0,表示SD卡已經(jīng)完成了初始化過(guò)程，現(xiàn)處于空置狀況，需等待單片機(jī)的下一個(gè)命令，否則將繼續(xù)發(fā)送命令直到響應(yīng)為0為止。STC12C5A60S2單片機(jī)提供了一種高速的串行通信接口，即SPI接口。由于固定為512個(gè)字節(jié)；選擇SD卡在SPI模式文件的讀取，是文件系統(tǒng)的管理功能。因此首先就要在單片機(jī)中植入一種SD字節(jié)，而創(chuàng)建文件時(shí)，每一個(gè)文件，操作系統(tǒng)也會(huì)分配一個(gè)最小單元給它，即一個(gè)簇。FAT文件系統(tǒng)本身具有各種文件操作功能，比如打開(kāi)/關(guān)閉文件、讀取文件以及寫(xiě)文件等，并且其操作對(duì)象僅限本身文件而已，所以文件系統(tǒng)移植的方法主要是將文件系統(tǒng)操作對(duì)象設(shè)置為SD卡內(nèi)的文件并對(duì)其嵌入到低成本的微控制器中，如AVR,8051,PIC,ARM等等，而不需要做任何修改，并且它完全用C語(yǔ)言編寫(xiě)，很適合移植到單片機(jī)上。在移植過(guò)程中，只需要在//讀指定扇區(qū)FRESULTpf_open(constFRESULTpf_read(void*,WORDFRESULTpf_write(constvoid*,WO//打開(kāi)文件//讀操作//寫(xiě)操作FRESULTpf_lseek(DWORD);//按指定地址讀取文件數(shù)據(jù)文件。掃描方式選擇水平掃描方式；對(duì)每個(gè)像素點(diǎn)取16位真彩色數(shù)據(jù)，遵循TFTLCD彩屏驅(qū)動(dòng)中數(shù)據(jù)讀取函數(shù)的讀取方法，因此輸出灰度選擇16位真彩色；最大寬度和高度為240*320;最后將有這些圖片文件轉(zhuǎn)換而來(lái)的bin文件以不同的名字輸出圖像調(diào)整256色4096色16位彩色18位彩色24位彩色32位彩色注用團(tuán)/ZL4.3.2漢字取模軟件介紹此軟件將將要顯示的漢字取模后放入程序，然后根據(jù)所輸出格式從左到右從上到下從左到右從上到下C橫向8點(diǎn)右高位級(jí)向8點(diǎn)上高位字庫(kù)選擇□黑白取反要把在Kell中編譯好的程序燒寫(xiě)到STC12C5A60S2單片機(jī)里，就要用到STC單片機(jī)燒寫(xiě)軟件，具體步驟如下：第一步：打開(kāi)STC單片機(jī)燒寫(xiě)軟件STC_ISP_V483.exe如圖4.5所示，選擇要用第二步：選擇打開(kāi)程序文件，找到Kell中編譯好的.HEX文件；第三步：選擇串行口，最高波特率，其他不動(dòng)；第四部：先點(diǎn)擊下載按鈕，再給MCU上電復(fù)位一冷啟動(dòng)；燒寫(xiě)完成。EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up2(0),0)EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up2(0),0)EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up2(4),4EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up2(0),0)EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up2(0),0)EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up2(4),4)EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up2(4),4)EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up2(9),A)EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up2(0),D)4C85444D0000026EEQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up1(8R),FC)EQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up1(0?),25)程序文件|xRPROW文件|串口助手|工程文件|ProgmFileC:Wsert\aall\Dasktopl板Da程序\biosStepl/步驟!:SaleetWCuType選擇單片機(jī)型號(hào)p—一打開(kāi)文作的中中 Step3/步驟3:SelectCOWPort,MxBaud/選擇串行口，最高波技率一一Step5/步驟5:Downloaa/下載先點(diǎn)下載按團(tuán)再C上電夏位-冷啟動(dòng) Step/停止拉市劃「每次下載前重新調(diào)入已打開(kāi)在纜沖區(qū)的文件，方便確式使用成功計(jì)數(shù)34Clearl責(zé)關(guān)注ww.STCBCU.con網(wǎng)貼，及時(shí)升級(jí)選項(xiàng)|自定義下載|脫機(jī)下載|檢查WCU選項(xiàng)|自動(dòng)增里|ISPDEK時(shí)鐘頻率>L2H,請(qǐng)選擇P4.6/RESET2用作BESET2下數(shù)成功聲音提示：CYESCN重復(fù)下載間隔時(shí)間(秒)5圖4.5STC單片機(jī)燒寫(xiě)軟件窗口示窗口設(shè)置和清屏等函數(shù)組成。這些函數(shù)主要是為T(mén)FT驅(qū)彩屏點(diǎn)陣顯示原理就是將像素點(diǎn)送到指定區(qū)域，依當(dāng)彩屏收到單片機(jī)發(fā)送的圖像基本信息之后，開(kāi)始進(jìn)行清屏并設(shè)定圖像顯示區(qū)域；在接收原始圖像數(shù)據(jù)時(shí)，邊接受邊進(jìn)行24位色系到16位的轉(zhuǎn)化，每成功轉(zhuǎn)化立否是本系統(tǒng)所用單片機(jī)STC12C5A60S2系列單片內(nèi)部設(shè)置也有定時(shí)器0跟1兩個(gè)16位定時(shí)器。定時(shí)器有定時(shí)方式和計(jì)數(shù)方式兩種工作的方式。根據(jù)計(jì)數(shù)脈沖的來(lái)源不同可加以區(qū)分，如果計(jì)數(shù)脈沖來(lái)源于外部引腳，則定時(shí)器工作方式為為計(jì)數(shù)方式，此時(shí)每來(lái)一個(gè)脈沖加1;如果計(jì)數(shù)脈沖來(lái)源于系統(tǒng)時(shí)鐘，則定時(shí)器工作方式為定時(shí)方式，此時(shí)每一個(gè)時(shí)鐘得到一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)值加1;在本系統(tǒng)中，采用了定時(shí)方式，由內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘提供脈沖，啟用定時(shí)器0,具體設(shè)置如下：//選擇定時(shí)器0//關(guān)閉定時(shí)器0中斷//設(shè)置定時(shí)器0的初值//啟動(dòng)定時(shí)器0//設(shè)置定時(shí)器0中斷控制位為低優(yōu)先值//啟動(dòng)定時(shí)器0中斷第5章成果及分析基于STC12C5A60S2系列單片機(jī)圖5.1系統(tǒng)硬件制作成果圖如圖5.1所示，基于STC12C5A60S2系列單片機(jī)的電子相冊(cè)系統(tǒng)硬件器材相對(duì)來(lái)說(shuō)比較少，因?yàn)橛玫杰浖獯a圖片文件，因此縮減了解碼器，同時(shí)所用硬件模塊示的圖片畫(huà)面清晰可見(jiàn)，基本無(wú)失真，達(dá)到所需的標(biāo)準(zhǔn)從整體效果顯示看，總體上能實(shí)現(xiàn)所要展示的基本功能，但是由于單片機(jī)本身快樂(lè)的時(shí)光總是流失的飛快，轉(zhuǎn)眼間我們即將離開(kāi)我通過(guò)對(duì)本系統(tǒng)的研究，從找資料構(gòu)思，設(shè)計(jì)電路，焊接電氣元件到老師耐心指導(dǎo)，幫助修改調(diào)試，基于STC12C5A60S2系列單片機(jī)的電模，將所得圖片數(shù)據(jù)下發(fā)到轉(zhuǎn)接板上的SD卡芯片里，然后將程序通過(guò)燒寫(xiě)軟件無(wú)論是軟件還是硬件都已達(dá)到系統(tǒng)要求的基本標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了制作簡(jiǎn)單，成本低廉的[1]徐愛(ài)鈞.智能化測(cè)量控制儀表原理與設(shè)計(jì)[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2004.[3]李光飛.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2004,1-12.[4]余永權(quán).ATMEL系列單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2002,[5]楊文龍.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].西安電子科技大學(xué)出版社，1998,62-80.[6]黃繼昌.電子元器件應(yīng)用手冊(cè)[M].人民郵電出版社，2004,165-204.[7]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京高等教育出版社，1998,475-490.[8]李響初.數(shù)字電路基礎(chǔ)與應(yīng)用.北京機(jī)械工業(yè)出版社，2008.[9]吳丙申.模擬電路基礎(chǔ).北京：北京理工大學(xué)出版社，2007.[10]胡漢才.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.[11]張彬杰.數(shù)碼相框也能自己做[J/OL]無(wú)線電，2009.[13]李葉紫，王喜斌，胡輝，孫東輝.單片機(jī)應(yīng)用教程清華大學(xué)出版社.2008.[14]康華光.電子