畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文） 題 目： 姓 名： 編 號(hào) ： 2014 年 11 月 15 日 摘 要 陣廣告牌在大街小巷隨處可見(jiàn)，它的應(yīng)用領(lǐng)域現(xiàn)在極其廣泛。像 證券交易、金融信息 的 顯示 ， 示屏需求量 都是非常 大 的。而這些 最基本單元都是 8*8的點(diǎn)陣，它是組成漢字及其其它圖形的基礎(chǔ)。 本次的設(shè)計(jì)就是采用單片機(jī)作為主要控制單元核心，來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的 陣漢字顯示系統(tǒng)。通過(guò)單 片機(jī)對(duì)行列掃描的控制，配合程序的運(yùn)用，來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示、滾動(dòng)。漢字的顯示就是字模以極快的速度在屏幕上循環(huán)，超過(guò)一定的速度，由于人眼的暫留效應(yīng)，就會(huì)認(rèn)為是完整地顯示了漢字。把字模按一定的速度依次調(diào)用顯示，在我們視線(xiàn)中就好像字體在滾動(dòng)。 在本次的設(shè)計(jì)中，主要用到了單片機(jī)的串口通信技術(shù)，這樣不僅節(jié)省了單片機(jī) 且使程序更加簡(jiǎn)潔。 示漢字技術(shù)相信在將來(lái)還會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用，它在我們?nèi)粘Ｉ钪姓嫉玫匚幌嘈乓矔?huì)愈來(lái)愈重要。 關(guān)鍵詞： 陣顯示 屏 ； 7474目 錄 第一章 緒論 . 1 題研究背景 . 1 究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) . 1 文主要內(nèi)容 . 2 第二章 方案論證與選擇 . 4 統(tǒng)硬件方案 . 4 示屏主控制器 . 4 信系統(tǒng) . 5 件設(shè)計(jì)方案 . 6 統(tǒng)軟件方案 . 6 片機(jī)編程語(yǔ)言 . 7 統(tǒng)軟件編譯器介紹 . 8 第三章 硬件設(shè)計(jì) . 9 件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) . 9 片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 9 介 . 9 片機(jī)引腳功能 . 10 位電路設(shè)計(jì) . 11 鐘電路 . 12 源電路 . 12 制單元設(shè)計(jì) . 12 動(dòng)電路設(shè)計(jì) . 14 驅(qū)動(dòng) . 14 驅(qū)動(dòng) . 16 陣屏分類(lèi) . 17 陣工作原理 . 18 統(tǒng)總電路圖 . 20 第四章 軟件設(shè)計(jì) . 21 程序設(shè)計(jì)思想及流程圖 . 21 示驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì) . 22 第五章 制作與調(diào)試 . 25 統(tǒng)硬件部分調(diào)試 . 25 路與虛焊檢測(cè) . 25 電測(cè)試 . 25 統(tǒng)軟件調(diào)試 . 25 結(jié) . 26 參考文獻(xiàn) . 28 致謝 . 29 第一章 緒論 題研究背景 示屏是八十年代后期在全球迅速發(fā)展起來(lái)的新型信息顯示媒體，顯示屏由幾萬(wàn) 到 幾十萬(wàn)個(gè) 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 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 開(kāi)發(fā)已經(jīng)達(dá)到了實(shí)用階段。 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)。 在短短的十來(lái)年中， 陣顯示屏就以亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長(zhǎng)、耐沖擊和性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)迅速成長(zhǎng)為平板顯示的主流產(chǎn)品，在信息顯示領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 前正朝著更高亮度、更 高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性、可靠性、全色化方向發(fā)展。 示屏的應(yīng)用涉及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域，主要包括證券交易、金融信息顯示 、 機(jī)場(chǎng)航班動(dòng)態(tài)信息顯示 、 港口、車(chē)站旅客引導(dǎo)信息顯示 、 體育場(chǎng)館信息顯示 、 道路交通信息顯示 、 調(diào)度指揮中心信息顯示 、 郵政、電信、商場(chǎng)購(gòu)物中心等服務(wù)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)宣傳及信息顯示 、 廣告媒體新產(chǎn)品等。 究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1. 我國(guó) 業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 經(jīng)歷了多年的發(fā)展 ,我國(guó) 業(yè)已從購(gòu)買(mǎi)芯片、外延片生產(chǎn)應(yīng)用產(chǎn)品，逐步發(fā)展到自主生產(chǎn)外延片和芯片的階段，并且已具備一定技術(shù)和產(chǎn) 業(yè)基礎(chǔ)。初步形成從外延片生產(chǎn)、芯片制備到器件封裝、集成應(yīng)用等比較完整的產(chǎn)業(yè)鏈。我國(guó)上游產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，一是參與單位多，主要單位有中科院半導(dǎo)體所、中科院物理所、電子工業(yè)集團(tuán)第十三電子研究所、北京大學(xué)、清華大學(xué)、南昌大學(xué)和一些企業(yè)；但是這些參與單位都想建立自己產(chǎn)能，起始階段產(chǎn)能都不大，整個(gè)產(chǎn)業(yè)看起來(lái)資源分散，沒(méi)有規(guī)模；而且科研院所都想建立自己的產(chǎn)能，在技術(shù)輸出上排外，而實(shí)際上各科研單位某一時(shí)間突破的可能僅是產(chǎn)業(yè)技術(shù)鏈的某一環(huán)節(jié)，整體上產(chǎn)業(yè)化條件還不具備，這樣雖然每年看起來(lái)各個(gè)方面的技術(shù)都在突破，但產(chǎn)業(yè)化效率非常低； 二是與國(guó)際先進(jìn)水平比較 ,整體上一般芯片的亮度、發(fā)光效率、抗靜電能力、抗漏電能力以及品質(zhì)控制水平與國(guó)際廠(chǎng)家仍有差距。三是能滿(mǎn)足市場(chǎng)需要且規(guī)?；a(chǎn)的企業(yè)少，封裝所需芯片尤其高檔芯片主要靠進(jìn)口。 值得一提的是經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó) 示屏廠(chǎng)商已經(jīng)具有了很強(qiáng)的實(shí)力，雖然擁有 知名顯示屏廠(chǎng)商的競(jìng)爭(zhēng)，但國(guó)內(nèi) 示屏廠(chǎng)商還是占據(jù)了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的大部分份額，國(guó)內(nèi)已經(jīng)涌現(xiàn)了一批如上海三思、北京利亞德、西安 青松等優(yōu)秀企業(yè)，國(guó)內(nèi)顯示屏市場(chǎng)吸收了很大一部分芯片產(chǎn)能，對(duì)促進(jìn)國(guó)內(nèi)上中游發(fā)展壯 大起了重要作用。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的顯示屏、景觀(guān)照明燈具等 用產(chǎn)品已經(jīng)出口到美國(guó)、歐盟等國(guó)家和地區(qū)。 2. 示屏的發(fā)展 前景 從 業(yè)全球分工來(lái)看，在 游外延片、芯片生產(chǎn)上，美國(guó)、日本、歐盟仍擁有巨大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，中國(guó)臺(tái)灣已經(jīng)成為全球重要的 產(chǎn)基地。目前全球形成了以日、美、德為產(chǎn)業(yè)龍頭，中國(guó)臺(tái)灣、韓國(guó)緊跟其后，中國(guó)大陸、馬來(lái)西亞等國(guó)家和地區(qū)積極跟進(jìn)的梯隊(duì)分布。雖然中國(guó)在 延片、芯片的生產(chǎn)技術(shù)上距離國(guó)際先進(jìn)水平還有一定的差距，但是國(guó)內(nèi)龐大的應(yīng)用需求給 游廠(chǎng)商帶來(lái)巨大的發(fā)展機(jī)會(huì)，這為 我國(guó) 業(yè)的發(fā)展提供了良好的機(jī)遇。 現(xiàn)代信息社會(huì)中，作為人 入二十一世紀(jì)的顯示技術(shù)是平板顯示的時(shí)代， 示屏作為平板顯示的主導(dǎo)產(chǎn)品之一無(wú)疑會(huì)有更大的發(fā)展，并有可能成為二十一世紀(jì)平板顯示的代表性主流產(chǎn)品。高亮度、全彩化藍(lán)色及純綠色 品自出現(xiàn)以來(lái)，成本逐年快速降低，已具備成熟的商業(yè)化條件 、 基礎(chǔ)材料的產(chǎn)業(yè)化。使 彩色顯示產(chǎn)品成本下降，應(yīng)用加快。 品性能的提高，使全彩色顯示屏的亮度、色彩、白平衡均達(dá)到比較理想的效果，完全可以滿(mǎn)足戶(hù)外全天候的 環(huán)境條件要求，同時(shí)，由于全彩色顯示屏價(jià)格性能比的優(yōu)勢(shì)，預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年的發(fā)展中，全彩色 示屏在戶(hù)外廣告媒體中會(huì)越來(lái)越多地代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燈箱、霓紅燈、磁翻板等產(chǎn)品，體育場(chǎng)館的顯示方面全彩色 更會(huì)成為主流產(chǎn)品。全彩色 示屏的廣泛應(yīng)用會(huì)是 示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。 未來(lái) 示屏?xí)蛑鴺?biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化的方向發(fā)展。 3. 選題意義 該設(shè)計(jì)課題使我們能夠掌握 示屏的基本顯示原理和設(shè)計(jì)方法，對(duì) 示屏這個(gè)行業(yè)有了較為深刻的了解和認(rèn)識(shí)。并且對(duì)大學(xué)期間所學(xué)習(xí)的一些理論進(jìn)行了 實(shí)踐，使我們對(duì)所學(xué)過(guò)的理論知識(shí)有了新的認(rèn)識(shí)。并且通過(guò)該設(shè)計(jì)課題掌握了 51單片機(jī)的的軟硬件開(kāi)發(fā)工具的使用方法，為以后從事相關(guān)行業(yè)的工作積累了實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)。目前我國(guó)的信息行業(yè)發(fā)展迅速，作為主要平面顯示媒介的 示屏的作用也越練越廣泛，相關(guān)的從業(yè)人員也會(huì)越來(lái)越緊缺。但同時(shí)應(yīng)該清楚的認(rèn)識(shí)到我國(guó)的 術(shù)雖然發(fā)展迅速但和世界先進(jìn)水平還有一定的差距。因此此課題不論是對(duì)自己的就業(yè)還是對(duì)我國(guó)示技術(shù)的發(fā)展都有非常現(xiàn)實(shí)與積極的意義。 文主要內(nèi)容 針對(duì)設(shè)計(jì)題目的特點(diǎn)，作者對(duì)論文的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)將做如下安排： 1. 初步方案的論證和選擇 搜集題目的有關(guān)資料，并參照目前通用的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法擬定幾套設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析比較。最終選定了以單片機(jī)為核心控制器件，外 加行驅(qū)動(dòng) 電路和 列 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)方案。 2. 方案實(shí)現(xiàn) 以設(shè)計(jì)方案為指導(dǎo)思想選擇合適的器件來(lái)實(shí)現(xiàn)這一思想，選擇器件時(shí)要從功能和電氣特性?xún)煞矫鎭?lái)選擇和論證。經(jīng)過(guò)對(duì)比選擇選定 片機(jī)為核心控制器件，由 74驅(qū)動(dòng)電路 器件， 74 驅(qū)動(dòng)電路器件。論文列出了詳細(xì)的器件參數(shù)和在系統(tǒng)中的連接使用方法。 3. 軟件編寫(xiě) 根據(jù)硬件特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求，軟件選用 C 語(yǔ) 言編寫(xiě)。程序按功能分為靜態(tài)顯示、動(dòng)態(tài)顯示等幾個(gè)功能上相對(duì)獨(dú)立的模塊。然后按照所劃分的模塊逐個(gè)編寫(xiě)和調(diào)試，最后將獨(dú)立的模塊整合起來(lái)。 4. 結(jié)論 設(shè)計(jì)完成后對(duì)設(shè)計(jì)中所遇到的問(wèn)題、經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)、以及自己的想法進(jìn)行總結(jié)。 第二章 方案論證與選擇 統(tǒng)硬件方案 大多數(shù)的 示屏都在戶(hù)外，所以對(duì)硬件的質(zhì)量要求非常的高。為方便檢修和維護(hù)硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)常常采用模塊化的設(shè)計(jì)方法。硬件的設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，既要滿(mǎn)足模塊本身功能又要能夠和整個(gè)系統(tǒng)兼容。如圖 2據(jù)顯示系統(tǒng)的功能特點(diǎn)確定系統(tǒng)硬件由顯示屏部分，控制部分，通信系統(tǒng)三部分組成。單片機(jī)通過(guò)通信部分發(fā)送控制指令和顯示內(nèi)容代碼，執(zhí)行顯示指令并將顯示代碼處理后控制顯示部分的顯示內(nèi)容和顯示方式。 圖 2系統(tǒng)硬件組成框圖 示屏主控制器 控制部分是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，其功能為發(fā)送數(shù)據(jù)和控制指令處理后控制顯示部分顯示內(nèi)容。其常用的電子設(shè)計(jì)方法有單片機(jī)、 術(shù)。幾種設(shè)計(jì)方法比較各有其特點(diǎn)： 1. 單片機(jī) 單片機(jī)是集成了 I/ O 口的微型 計(jì)算機(jī)。它有很強(qiáng)的接口性能，非常適合于工業(yè)控制，因此又叫微控制器 (單片機(jī)品種齊全 ,型號(hào)多樣 8，16， 32到 64位，多采用 術(shù)，片上 I/O 非常豐富，有的單片機(jī)集成有 A/ D，“ 看門(mén)狗”， 示驅(qū)動(dòng)，函數(shù)發(fā)生器，鍵盤(pán)控制等。它們的價(jià)格也高低不等，這樣極大地滿(mǎn)足了開(kāi)發(fā)者的選擇自由。除此之外單片機(jī)還具有低電壓和低功耗的特點(diǎn)。隨著超大規(guī)模集成電路的發(fā)展， 藝單片機(jī)被 替，并開(kāi)始向 渡。供電電壓由 5V 降到 3V， 2V 甚至到 1V，工作電流由 至 A ， 這在便攜式產(chǎn)品中大有用武之地。 2. 片 叫數(shù)字信號(hào)處理器。顧名思義， 要用于數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域，非常適合高密度，重復(fù)運(yùn)算及大數(shù)據(jù)容量的信號(hào)處理?，F(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于通信、便攜式計(jì)算機(jī)和便攜式儀表、雷達(dá)、圖像、航空、家用電器、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域， 有修正的哈佛結(jié)構(gòu)，多總線(xiàn)技術(shù)以及流水線(xiàn)結(jié)構(gòu)。將程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開(kāi)，使用多總線(xiàn)，取指令和取數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行，以及流水線(xiàn)技術(shù)，這使得速度有了較大的提高。 別于一般微通信部分 控制部分 顯示部分 處理器的另一重要標(biāo)志是硬件乘法器以及特殊指令，一般微處理器用軟件實(shí)現(xiàn)乘法，逐條執(zhí)行 指令，速度慢。而 靠硬件乘法器單周期完成乘法運(yùn)算，而且還具有專(zhuān)門(mén)的信號(hào)處理指令，如 列的 令等。 3. 即電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化，它是以計(jì)算機(jī)為工具，在 件平臺(tái)上，對(duì)用硬件描述語(yǔ)言 成的設(shè)計(jì)文件自動(dòng)地邏輯編譯、邏輯化簡(jiǎn)、邏輯分割、邏輯綜合及優(yōu)化、邏輯布局布線(xiàn)、邏輯仿真，直至對(duì)于特定目標(biāo)芯片進(jìn)行適配編譯、邏輯影射和編程下載等。設(shè)計(jì)者只需用 言完成系統(tǒng)功能的描述，借助 具 就可得到設(shè)計(jì)結(jié)果，將編譯后的代碼下載到目標(biāo)芯片就可在硬件上實(shí)現(xiàn)。由于 以通過(guò)軟件編程對(duì)該硬件的結(jié)構(gòu)和工作方式進(jìn)行重構(gòu)，修改軟件程序就相當(dāng)于改變了硬件，軟件編寫(xiě)可以采用自頂向下的設(shè)計(jì)方案，而且可以多個(gè)人分工并行工作這樣便縮短了開(kāi)發(fā)周期和上市時(shí)間，有利于在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中搶占先機(jī)。而且 是通過(guò)串行執(zhí)行指令來(lái)實(shí)現(xiàn)特定功能，不可避免低速，而 實(shí)時(shí)測(cè)控和高速應(yīng)用領(lǐng)域前景廣闊；另一方面，件在功能開(kāi)發(fā)上是軟件實(shí)現(xiàn)的，但物理機(jī)制 卻和純硬件電路一樣，十分可靠。 三種設(shè)計(jì)方式相比較各有優(yōu)點(diǎn)且都能夠?qū)崿F(xiàn)控制功能，但單片機(jī)的技術(shù)門(mén)檻較低開(kāi)發(fā)成本也較低非常適合初學(xué)者進(jìn)行學(xué)習(xí)和鍛煉使用?，F(xiàn)在市場(chǎng)上常用的單片機(jī)主要有。其中應(yīng)用最廣泛的單片機(jī)首推 51系列，由于產(chǎn)品硬件結(jié)構(gòu)合理，指令系統(tǒng)規(guī)范，加之生產(chǎn)歷史“悠久”，有先入為主的優(yōu)勢(shì)常作為單片機(jī)學(xué)習(xí)的教材。且 51系列的 I/O 腳的設(shè)置和使用非常簡(jiǎn)單，當(dāng)該腳作輸入腳使用時(shí)，只須將該腳設(shè)置為高電平（復(fù)位時(shí)，各 I/O 口均置高電平）。當(dāng)該腳作輸出腳使用時(shí)，則為高 電平或低電平均可。所以在控制部分方案的選擇中選定 51系列單片機(jī)作為控制部分的核心器件。 信系統(tǒng) 通信部分要滿(mǎn)足的設(shè)計(jì)要求就是穩(wěn)定、快速、簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信主要采用并行通信和串行通信兩種方式。 1. 并行通信 并行通信時(shí)數(shù)據(jù)的各個(gè)位同時(shí)傳送，可以字或字節(jié)為單位并行進(jìn)行。并行通信速度快，但用的通信線(xiàn)多、成本高，故不宜進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。 2. 串行通信 串行通信數(shù)據(jù)是一位一位順序傳送，只用很少幾根通信線(xiàn)，串行傳送的速度低，但傳送的距離長(zhǎng)，因此串行適用于長(zhǎng)距離而速度要求不高的場(chǎng)合。在串行發(fā)送時(shí)，數(shù)據(jù)是一位一 位按順序進(jìn)行的，而計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)是并行的。因此，當(dāng)計(jì)算機(jī)向外發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，必須將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)再發(fā)送。反之，又必須將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)中。這種轉(zhuǎn)換即可以用硬件實(shí)現(xiàn)也可以用軟件實(shí)現(xiàn)。單由軟件實(shí)現(xiàn)會(huì)增加擔(dān)，降低其利用率，故目前常采用硬件實(shí)現(xiàn)。通用的通用異步接收 /發(fā)送器，簡(jiǎn)稱(chēng) 完成這一功能的硬件電路。在單片機(jī)芯片中， 為其組成部分，構(gòu)成一個(gè)串行口。 綜上所述，題 目設(shè)計(jì)已經(jīng)選定了單片機(jī)為開(kāi)發(fā)方式而單片機(jī)的 為了硬件焊接上的方便 所以通信系統(tǒng)選擇 模擬 串行通信為通信方式。 件設(shè)計(jì)方案 最終方案如圖 2單片機(jī)機(jī)作為核心控制器件存儲(chǔ)和處理顯示內(nèi)容，用串行通信的方式將顯示內(nèi)容和控制指令傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)根據(jù)傳輸來(lái)的內(nèi)容和指令通過(guò)端口譯碼擴(kuò)展后驅(qū)動(dòng) 16塊 8 8陣模塊構(gòu)成的 16 64的 陣顯示屏。題目將以此方案為指導(dǎo)思想展開(kāi)具體的硬件電路設(shè)計(jì)。 圖 2硬件設(shè)計(jì)方案 統(tǒng)軟件方案 軟件的設(shè)計(jì)除了滿(mǎn)足設(shè)計(jì)功能外還必須要滿(mǎn)足易讀寫(xiě)，方便下載和編譯。設(shè)計(jì)目標(biāo)和硬件總體結(jié)構(gòu)確定的情況下，軟件可以分為主程序，顯示子程序，各種特效顯示子程序，通信程序三個(gè)主要部分組成。具體結(jié)構(gòu)如圖 2 串行通信 單片機(jī) 譯碼電路 顯示驅(qū)動(dòng)電路 16 64示屏 圖 2軟件功能結(jié)構(gòu)框圖 軟件的編寫(xiě)需要借助軟件編輯器和編譯軟件，編譯完成后還需要下載到單片機(jī)中執(zhí)行。編寫(xiě)軟件之前得首先選擇一種合適的語(yǔ)言以及配套的編輯器和編譯軟件。最后還要選擇一款與所選單片機(jī)的下 載器或下載軟件來(lái)把編寫(xiě)的程序下載到單片機(jī)中執(zhí)行。 片機(jī)編程語(yǔ)言 現(xiàn)在主要運(yùn)用的單片機(jī)編程語(yǔ)言為匯編語(yǔ)言和 C 語(yǔ)言。兩種語(yǔ)言相比較各有優(yōu)點(diǎn)。 匯編語(yǔ)言 (面向機(jī)器的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，是一種功能很強(qiáng)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，也是利用計(jì)算機(jī)所有硬件特性并能直接控制硬件的語(yǔ)言。其具有執(zhí)行速度快，占內(nèi)存空間少等優(yōu)點(diǎn)，但在編寫(xiě)復(fù)雜程序時(shí)具有明顯的局限性，匯編語(yǔ)言依賴(lài)于具體的機(jī)型，不能通用，也不能在不同機(jī)型之間移植。 C 語(yǔ)言是一種源于編寫(xiě) 作系統(tǒng)的語(yǔ)言，它是一種結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言，可產(chǎn)生 壓縮代碼。 C 語(yǔ)言結(jié)構(gòu)是以括號(hào) 而不是子和特殊符號(hào)的語(yǔ)言。 C 可以進(jìn)行許多機(jī)器級(jí)函數(shù)控制而不用匯編語(yǔ)言。與匯編相比，有如下優(yōu)點(diǎn)：對(duì)單片機(jī)的指令系統(tǒng)不要求了解，僅要求對(duì) 51的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)有初步了解；寄存器分配、不同存儲(chǔ)器的尋址及數(shù)據(jù)類(lèi)型等細(xì)節(jié)可由編譯器管理；程序有規(guī)范的結(jié)構(gòu)，可分為不同的函數(shù)。這種方式可使程序結(jié)構(gòu)化；將可變的選擇與特殊操作組合在一起的能力，改善了程序的可讀性；編程及程序調(diào)試時(shí)間顯著縮短，從而提高效率；提供的庫(kù)包含許多標(biāo)準(zhǔn)子程序，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力；已編好程序可容易的植入新程序，因?yàn)樗哂蟹奖?的模塊化編程技術(shù)。 C 語(yǔ)言作為一種非常方便的語(yǔ)言而得到廣泛的支持， C 語(yǔ)言程序本身并不依賴(lài)于機(jī)器硬件系統(tǒng)，基本上不做修改就可根據(jù)單片機(jī)的不同較快地移植過(guò)來(lái)。 基于以上理由決定采用 C 語(yǔ)言為該顯示系統(tǒng)的編程語(yǔ)言 。 靜態(tài)顯示程序 主程序 控制程序 特效顯示程序 通信程序 統(tǒng)軟件編譯器介紹 C 語(yǔ)言編寫(xiě)的程序并不能被單片機(jī)直接執(zhí)行還需要編譯為單片機(jī)可執(zhí)行的機(jī)器語(yǔ)言。因此在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，編譯器必不可少。支持 51用 C 語(yǔ)言編程的編譯器主要有兩種： 51編譯器和 前在單片機(jī)開(kāi)發(fā)中普遍都是使用 51來(lái)進(jìn)行編譯。 第三章 硬件設(shè)計(jì) 件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用 片機(jī)為核心控制器件，用 16塊 8*8點(diǎn)陣相連組成 16*64點(diǎn)陣屏，作為顯示部分。用 74制點(diǎn)陣屏的行控制信號(hào)，兩個(gè)138芯片有十六根數(shù)據(jù)線(xiàn)接在點(diǎn)陣屏的十六個(gè)行控制信號(hào)端上，用 74制點(diǎn)陣屏的列控制信號(hào)，同樣有三根數(shù)據(jù)線(xiàn)接在點(diǎn)陣屏的十六個(gè)列控制信號(hào)端。系統(tǒng)方框圖如圖 3 圖 3系統(tǒng)方框圖 片 機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 介 本設(shè)計(jì)使用的是 片機(jī)，原因是此款單片機(jī)具有眾多優(yōu)點(diǎn)。 加密性強(qiáng)，難解密 超強(qiáng)抗干擾 超低功耗 掉電模式： 降沿移位寄存器數(shù)據(jù)不變。引腳 29， 部訪(fǎng)問(wèn)允許。欲使 訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為 0000H 必須保持低電平（接地）。因?yàn)闆](méi)有擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器所以 將 為高電平。 C 9控制部分電路圖 動(dòng) 電路設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng) 列驅(qū)動(dòng)電路由集成電路 74具有一個(gè) 8位串入并出的移位寄存器和一個(gè) 8位輸出鎖存器的結(jié)構(gòu)，而且移位寄存器和輸出鎖存器的控制是各自獨(dú)立的，可以實(shí)現(xiàn)在顯示本行列數(shù)據(jù)的同時(shí)，傳送下一行的列數(shù)據(jù)，既達(dá)到重疊處理的目的。 圖 374構(gòu)圖表 74的輸入側(cè)有 8個(gè)串行移位寄存器，每個(gè)移位寄存器的輸出都連接一個(gè)輸出鎖存器。引腳 串行數(shù)據(jù)的輸入端。引腳 移位寄存器的移位時(shí)鐘脈沖，在其上升沿發(fā)生移位，并將 下一個(gè)數(shù)據(jù)打入最低位。 74驅(qū)動(dòng)電路見(jiàn)圖 3 表 34腳說(shuō)明 符號(hào) 引腳 描述 7 17 并行數(shù)據(jù)輸出 地 9 串行數(shù)據(jù)輸出 0 主復(fù)位（低電平） 1 移位寄存時(shí)鐘輸入 2 存儲(chǔ)寄存時(shí)鐘輸入 3 輸出有效（低電平） 4 串行數(shù)據(jù)輸入 6 電源 移位后的各位信號(hào)出現(xiàn)在各移位寄存器 的輸出端，也就是輸出鎖存器的輸入端。輸出鎖存器的打入信號(hào)，其上升沿將移位寄存器的輸出打入輸出鎖存器。引腳 G 是輸出三態(tài)門(mén)的開(kāi)放信號(hào)，只有當(dāng)其為低時(shí)鎖存器的輸出才開(kāi)放，否則為高組態(tài)。 其為低時(shí)移位寄存器的輸出全部為零。由于 個(gè)信號(hào)是互相獨(dú)立的，所以能夠做到輸入串行移位與輸出鎖存互不干擾。芯片的輸出端為 高位 4上一級(jí)的級(jí)聯(lián)輸出。但因?yàn)?輸出鎖存器的打入控制，所以還從輸出鎖存器前引出 為與移位寄存 器完全同步的級(jí)聯(lián)輸出。 圖 3驅(qū)動(dòng)電路 將 8片 74共用一個(gè)移位時(shí)鐘 數(shù)據(jù)鎖存信號(hào) 樣，當(dāng)?shù)谝恍行枰@示的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò) 84個(gè) 鐘后便可將其全 部移入 74時(shí)還將產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)鎖存信號(hào) 數(shù)據(jù)鎖存在 74在使能信號(hào) G 的作用下，使串入數(shù)據(jù)并行輸出，從而使與各輸 出位對(duì)應(yīng)的場(chǎng)驅(qū)動(dòng)管處于放大或截止?fàn)顟B(tài)；同時(shí)由行掃描控制電路產(chǎn)生信號(hào)使第一行掃描管導(dǎo)通，相當(dāng)于第一行 正端都接高，顯然，第一行 的亮滅 就取決于 74外，在第一行 在 74后將其鎖存，同時(shí)由行 掃描控 制電路將第一行掃描管關(guān)閉而接通第二行，使第二行 點(diǎn)亮，以此類(lèi)推，當(dāng)?shù)谑袙呙柽^(guò)后再回到第一行，這樣，只要掃描速度足夠高，就可形成一幅完整 的文字或圖像。 驅(qū)動(dòng) 本設(shè)計(jì)采用 74為 154可以輸出 16位的控制信號(hào)，所以只要掃描頻率可以，點(diǎn)陣屏就可以看成是穩(wěn)定平滑過(guò)渡，沒(méi)有閃爍的感覺(jué)，給人以正常的視覺(jué)效果。 74 圖 3744 個(gè)二進(jìn)制編碼輸入譯成 8 個(gè)彼獨(dú)立的輸出之一，還可以將數(shù)據(jù)從一個(gè)輸入線(xiàn)分配到 8 個(gè)輸出的任意一個(gè)而實(shí)現(xiàn)解調(diào)功能。 74線(xiàn) 8線(xiàn)譯碼器，可以實(shí)現(xiàn)地址的擴(kuò)展。 該譯碼器采用先進(jìn)的硅結(jié)構(gòu) 術(shù)，并適合內(nèi)存地址譯碼和數(shù)據(jù)路由應(yīng)用。它抗噪聲能力強(qiáng)，低功耗，并與低電壓 路兼容。 功能特性：傳輸延遲： 12源提供靜態(tài)電流： +源電壓范圍： 2 6V 低電平輸入電流：最大 1A 引腳功能說(shuō)明： 1、 7、 9出端。（ 8： 源地 （ 0 V)） 4能輸入端 ( 1址輸入端 ( 24： 源正 (地址 /全能輸入對(duì)應(yīng)輸出表 功能真值表注意： H = 高電平（ L = 低電平（ X = 任意電平（ t 只要控制端 A、 B、 C 任意電平輸入都無(wú)效。 74本，其功耗更小，功能一樣。譯碼器在單片機(jī)系統(tǒng)中一般起擴(kuò)展 I/O 的作用，當(dāng)外設(shè)比較多，單片機(jī)的引腳不夠用的時(shí)候，就可以由74個(gè)單片機(jī) I/O 口擴(kuò)展為 8個(gè)。增強(qiáng)了單片機(jī)控制外設(shè)的能力。 這種單片 3 線(xiàn) 8 線(xiàn)譯碼器非常適合用于高性能存儲(chǔ)器的譯碼器。當(dāng)兩個(gè)選通輸入 低時(shí) , 它可將 3 個(gè)二進(jìn)制編碼的輸入譯成 8 個(gè)互相獨(dú)立的輸出之一。實(shí)現(xiàn)解調(diào)功能的辦法是：用 3 個(gè)輸入線(xiàn) (A、 B、 C)寫(xiě)出輸出線(xiàn)的地址，使得在一個(gè)選通輸入為低時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)另一個(gè)選通輸入。當(dāng)任何一個(gè)選通輸入是高時(shí)，所有輸出都為高。 陣屏分類(lèi) 1. 按顏色基色分 ： 單基色顯示屏 :單一顏色（紅色或綠色）。 雙基色顯示屏：紅和綠雙基色， 256級(jí)灰度、可以顯示 65536種顏色。 全彩色顯示屏：紅、綠、藍(lán)三基色， 256級(jí)灰度的全彩色顯示屏可以顯 示一千六百多萬(wàn)種色。 2. 按顯示器件分 ： 碼顯示屏：顯示器件為 7段碼數(shù)碼管，適于制作時(shí)鐘屏、利率屏等，顯示數(shù)字的電子顯示屏。 陣圖文顯示屏：顯示器件是由許多 均勻排列的發(fā)光二極管組成的點(diǎn)陣顯示模塊，適于播放文字、圖像信息。 頻顯示屏：顯示器件是由許多發(fā)光二極管組成，可以顯示視頻、動(dòng)畫(huà)等各種視頻文件。 3. 按使用場(chǎng)合分類(lèi) 室內(nèi)顯示屏：發(fā)光點(diǎn)較小，一般 3示面積一般幾至十幾平方米。 室外顯示屏：面積一般幾十平方米至幾百平方米，亮度高，可在陽(yáng)光下工作，具有防風(fēng)、防雨、防水功能。 4. 按發(fā)光點(diǎn)直徑及間距分類(lèi) 室內(nèi)屏（按直徑分）： 35 室外屏（按間距分）： . 陣工作原理 圖 3*8點(diǎn)陣 效電路，只要其對(duì)應(yīng)的 X、 Y 軸順向偏壓，即可使 亮。例如如果想使左上角 亮，則 ， 即可。應(yīng)用時(shí)限流電阻可以放在 軸。 一般我們使用點(diǎn)陣顯示漢字是用的 16*16的點(diǎn)陣宋體字庫(kù)，所謂 16*16，是每一個(gè)漢字在縱、橫各 16點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)顯示的。也就是說(shuō)得用四個(gè) 8*8點(diǎn)陣組合成一個(gè) 16*16的點(diǎn)陣。 圖 3點(diǎn)陣原理 圖 示屏是由一個(gè)一個(gè)的發(fā)光二極管點(diǎn)陣構(gòu)成的，要構(gòu)成大屏幕的 示屏就需要多個(gè)發(fā)光二極管。構(gòu)成 幕的方法有兩種，一是由單個(gè)的發(fā)光二極管逐點(diǎn)連接起來(lái)，如圖 3是選用一些由單個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成的 陣子模塊構(gòu)成大的 陣模塊。目前市場(chǎng)上普遍采用的點(diǎn)陣模塊有 88、 1616幾種；這兩種屏幕構(gòu)成方法各有有缺點(diǎn)，單個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成顯示屏優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)單個(gè)的發(fā)光二極管出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)只需更換一個(gè)二極管即可，檢修的成本較低，缺點(diǎn)在于連接線(xiàn)路復(fù)雜；而點(diǎn)陣模塊構(gòu)成的方法卻正好與之相反，模塊構(gòu)成省約了 大量的連線(xiàn)，不過(guò)當(dāng)一個(gè) 現(xiàn)問(wèn)題時(shí)同在一個(gè)模塊的所有 必須被更換。這就加大了維修的成本。 兩種方法相比較，決定采取模塊構(gòu)成的方法來(lái)制作一個(gè) 陣顯示屏。為了避免模塊的缺點(diǎn)，選擇點(diǎn)陣數(shù)較小的模塊來(lái)減小出現(xiàn)這一問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)。所以構(gòu)建一個(gè) 1664的 陣屏選用塊 88點(diǎn)陣模塊。 如圖 3設(shè)計(jì)采用了 16個(gè) 8*8的點(diǎn)陣發(fā)光二級(jí)管模塊，組成了 16*64的 動(dòng)顯示采用的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)掃描方法，動(dòng)態(tài)掃描方式是逐行輪流點(diǎn)亮，把所有同一行的發(fā)光管的陽(yáng)極連在一起，把所有同一列的發(fā)光 管的陰極連在一起，先送出對(duì)應(yīng)第一行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第一行使其點(diǎn)亮一定的時(shí)間，然后熄滅；再送出第二行的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第二行使其點(diǎn)亮相同的時(shí)間，然后熄滅； 第十六行之后，又重新點(diǎn)亮第一行，反復(fù)輪回。當(dāng)這樣的輪回速度足夠快（每秒 24次以上），由于人眼的視覺(jué)暫留現(xiàn)象，就能看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形。該方法能驅(qū)動(dòng)較多的制方式較靈活，而且節(jié)省單片機(jī)的資源。 圖 3陣顯示電路 統(tǒng)總電路圖 第四 章 軟件設(shè)計(jì) 如果說(shuō)硬件是一個(gè)人的身體軀干，那么，軟件就是一個(gè)人的靈魂、思想。只有合理并且完美的程序才能使指導(dǎo)一個(gè)人成功地去完成一項(xiàng)任務(wù)。對(duì)于單片機(jī)來(lái)說(shuō)更是如此，基礎(chǔ)的硬件電路焊接好后，就需要從軟件設(shè)計(jì)來(lái)下手，想要實(shí)現(xiàn)硬件電路的正常工作，往往需要對(duì)軟件進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的思想、設(shè)計(jì)的目標(biāo)、設(shè)計(jì)方案、代碼的編寫(xiě)、軟件的測(cè)試等對(duì)軟件設(shè)計(jì)的成功有著非同一般的指導(dǎo)意義。 程序設(shè)計(jì)思想及流程圖 顯示屏軟件的主要功能是向屏體提供顯示數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生各種控制信號(hào)，使屏幕按設(shè)計(jì)的要求顯示。根據(jù)軟件分層次設(shè)計(jì)的原理， 可以把顯示屏的軟件系統(tǒng)分為兩層；第一層是底層的顯示驅(qū)動(dòng)程序，第二層是上層的系統(tǒng)應(yīng)用程序。顯示驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)向屏體送顯示數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)產(chǎn)生行掃描信號(hào)和其他控制信號(hào)，配合完成 示屏的掃描顯示工作。顯示驅(qū)動(dòng)器程序由定時(shí)器 統(tǒng)應(yīng)用程序完成系統(tǒng)環(huán)境設(shè)置（初始化）、顯示效果處理等工作，由主程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。 本設(shè)計(jì)從單片機(jī)上電開(kāi)始，先進(jìn)行初始化操作，單片機(jī)執(zhí)行顯示程序后，點(diǎn)陣屏可以輸出顯示結(jié)果，此過(guò)程單片機(jī)要對(duì) 74下一次重新執(zhí)行做好準(zhǔn)備工作；數(shù)據(jù)在 上升沿把單片機(jī)端 口輸出的 8位串行數(shù)據(jù)輸入移位寄存器中，在 上升沿到來(lái)后再把數(shù)據(jù)輸送到到存儲(chǔ)寄存器中去。若顯示程序成功執(zhí)行一個(gè)周期，則重新跳回到初始化狀態(tài)進(jìn)行下一周期的顯示，若沒(méi)有顯示完全，則一直在顯示程序內(nèi)執(zhí)行，直到本次顯示完全實(shí)現(xiàn)。流程圖如圖 4 圖 4程序流程圖 示驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì) 顯示程序分為靜態(tài)顯示程序、左移顯示 2種種顯示方式。其中左移動(dòng)程序調(diào)用了靜態(tài)顯示程序?yàn)樽映绦颉?對(duì)靜態(tài)顯示來(lái)說(shuō)，每一個(gè)發(fā)光二極 管都需要一套驅(qū)動(dòng)電路，一幀畫(huà)面輸入以后便可一勞永逸地顯示，除非我們改變了顯示內(nèi)容，需要重新輸出新的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)這種方式系統(tǒng)原理相對(duì)簡(jiǎn)單一些，但所需的譯碼驅(qū)動(dòng)裝量很多，引線(xiàn)多而繁雜，不便于大屏幕的制造，成本高，其可靠性也較低 。 另一種動(dòng)態(tài)掃描顯示是把整個(gè) 幕分成若干部分，每一幅畫(huà)面的顯示是顯示完一部分后，又顯示第二部分 直到顯示完最后一部分又重新開(kāi)始顯示第一部分，重復(fù)循環(huán)進(jìn)行在重復(fù)掃描速度足夠快的情況下，我們看到的就是一幅穩(wěn)定的畫(huà)面也就是說(shuō)采用動(dòng)態(tài)掃描顯示需要不斷進(jìn)行畫(huà)面的刷新在這種方式下其顯示驅(qū) 動(dòng)電路可重復(fù)利用，引線(xiàn)也大大減少，從而使硬件成本降低，且屏幕上的發(fā)光二極管輪流發(fā)光，使用時(shí)的耗電量大大降低大屏幕的制造、維護(hù)要容易許多，可靠性也增加了 兩種顯示方式的比較再結(jié)合 51單片機(jī) 數(shù)量有限的原因決定采用動(dòng)態(tài)掃描的方式進(jìn)行顯示。 動(dòng)態(tài)掃描分為行掃描和列掃描兩種方式區(qū)別在于選通端和數(shù)據(jù)輸入端分別是行還是列。在該顯示系統(tǒng)中掃描顯示的工作原理如圖 4選通列然后再?gòu)男兴腿雽?duì)系統(tǒng)初始化 調(diào)用顯示程序 調(diào)整數(shù)據(jù)指針 是否顯示完？ N Y 開(kāi)始 應(yīng)列的數(shù)據(jù)，這樣從第 1列到第 16列循環(huán)往復(fù)，只要切換的速度足夠的快利用人眼的延時(shí)特性就可以看見(jiàn)一幅穩(wěn)定的畫(huà)面。 從 數(shù) 據(jù) 中 讀 取第 1 列 對(duì) 應(yīng) 的行 數(shù) 據(jù)選 通 第 2 列讀 取 所 需 要 顯示 的 數(shù) 據(jù) 至 顯示 寄 存 器選 通 第 1 列 選 通 第 1 6 列從 數(shù) 據(jù) 中 讀 取第 2 列 對(duì) 應(yīng) 的行 數(shù) 據(jù)從 數(shù) 據(jù) 中 讀 取第 1 6 列 對(duì) 應(yīng) 的行 數(shù) 據(jù)1 6 1 6 L E D 1 6 1 6 L E D 1 6 1 6 L E L E D 第1 6 列選 通 L E D 第1 列選 通 L E D 第2 列按 數(shù) 據(jù) 導(dǎo) 通相 應(yīng) 行按 數(shù) 據(jù) 導(dǎo) 通相 應(yīng) 行按 數(shù) 據(jù) 導(dǎo) 通相 應(yīng) 行圖 4描顯示程序原理圖 顯示采用的是列掃描的顯示方式，選通一列后按照列與數(shù)據(jù)元素的對(duì)應(yīng)關(guān)系第 i+16個(gè)元素。將對(duì)應(yīng)元素的由低至高位依次從端口輸出具體做法為將元素向右邏輯移位后再與 0得結(jié)果通過(guò)單片機(jī)端口輸出到串并轉(zhuǎn)換器的 A 端，鎖存在鎖存器里完成一列數(shù)據(jù)移位后再將其輸出。如此依次循環(huán)選通各列來(lái)顯示所需畫(huà)面。 圖 4移程序流程圖 動(dòng)態(tài)顯示程序流程如圖 4據(jù)顯示數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)原理通過(guò)改變實(shí)際 與數(shù)據(jù)邏輯列的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)程序的左移。顯示數(shù)據(jù)與列的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：第 i 和第 2i 個(gè)數(shù)據(jù) 。 顯示數(shù)組中，第 1至 16個(gè)元素的第 8至第 1位 示屏中的第 1至第 8行。同理第 17至 32個(gè)元素的第 8至第 1位 示屏中的第 9至第 16行。所以將元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行邏輯位移便能產(chǎn)生 左 移動(dòng)的效果。 開(kāi)始 讀入顯示數(shù)組 顯示 顯示數(shù)組元素邏輯左移一位 移位次數(shù)是否為 16 N Y 第五章 制作與調(diào)試 軟件硬件完成后開(kāi)始進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試可分為硬件調(diào)試，軟件調(diào)試和系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試。 統(tǒng)硬件部分調(diào)試 硬件調(diào)試主要是調(diào)試各部分的焊接是否 合格和各芯片的輸出輸入電壓是否符合設(shè)計(jì)要求，最后測(cè)試各硬件部分能否完成設(shè)計(jì)功能。因此把硬件調(diào)試按照以下四部分分步來(lái)進(jìn)行： 1. 測(cè)試所有焊點(diǎn)是否有短路和虛焊的現(xiàn)象存在； 2.