基于STC89C52單片機(jī)的LED點(diǎn)陣字幕控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)目錄TOC\o"1-3"\h\u1209967882摘要 119811644121緒論 36963257491.1課題提出的背景及意義 415084709401.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 418266357451.3論文的研究?jī)?nèi)容 519882323502基于單片機(jī)的LED點(diǎn)陣流水字幕系統(tǒng)分析 713755591302.1系統(tǒng)功能分析 713608379552.2主控芯片的論證與選擇 89026691352.3顯示模塊的論證與選擇 1013356695372.4數(shù)據(jù)傳輸方式的論證 119513462682.5字模提取軟件的論證與選擇 1212609743613基于單片機(jī)的LED點(diǎn)陣流水字幕硬件設(shè)計(jì) 1318274567313.1系統(tǒng)硬件總體框架 137541585233.2單片機(jī)最小系統(tǒng)與說(shuō)明 146938114673.316×16點(diǎn)陣的組成及顯示原理 16531226593.4行列驅(qū)動(dòng)模塊 1816268163083.4.1列驅(qū)動(dòng)模塊74HC138 181398949523.4.2行驅(qū)動(dòng)模塊74HC595 1818673484463.5按鍵控制模塊 1911993146643.6紅外遙控模塊 206000471064基于單片機(jī)的LED點(diǎn)陣流水字幕軟件設(shè)計(jì) 224085042304.1系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境 222253741514.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖 2218496861964.3按鍵模塊設(shè)計(jì)流程圖 237026222004.4顯示模塊設(shè)計(jì)流程圖 2421062241945系統(tǒng)整體調(diào)試 261895914105.1系統(tǒng)仿真 2617445793695.2功能模塊調(diào)試 2715512222925.3本章小結(jié) 289415870646總結(jié) 301595103423參考文獻(xiàn) 331864864860附錄 35摘要隨著我國(guó)現(xiàn)代信息社會(huì)的進(jìn)步，針對(duì)目前技術(shù)研究的現(xiàn)狀和現(xiàn)階段普遍存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的LED點(diǎn)陣流水字幕系統(tǒng)。此次LED點(diǎn)陣模塊，它的體積較小，重量偏輕，且它的工作電壓和功耗都比較低，這正是其獨(dú)特性的優(yōu)點(diǎn)之處所在，它不僅能夠?qū)崟r(shí)顯示各種數(shù)字、文本或者字母，只要我們通過(guò)向單片機(jī)編程寫(xiě)入一定量的控制器文本并連接LED點(diǎn)陣模塊就可以完成。該設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)來(lái)控制的顯示系統(tǒng)，采用了STC89C52單片機(jī)為微控制器和兩個(gè)74HC138列驅(qū)動(dòng)以及兩個(gè)74HC595行驅(qū)動(dòng)來(lái)分別對(duì)行和列進(jìn)行掃描處理，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)由LED點(diǎn)陣模塊、按鍵模塊、紅外遙控模塊、行列驅(qū)動(dòng)模塊等構(gòu)成并且相互配合最終完成了本次基于單片機(jī)的LED點(diǎn)陣流水字幕設(shè)計(jì)，此次設(shè)計(jì)不僅能對(duì)顯示內(nèi)容進(jìn)行紅外遙控正反向的移動(dòng)，而且可以控制它的速率，并且可以預(yù)存三條顯示內(nèi)容，使用切換比傳統(tǒng)更為方便。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，點(diǎn)陣，LED，行列驅(qū)動(dòng)，紅外遙控1緒論本設(shè)計(jì)主要是以16×16點(diǎn)陣陣列LED點(diǎn)陣顯示屏為主要工藝控制動(dòng)態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以一個(gè)STC89C52單片機(jī)為主要設(shè)計(jì)工藝控制內(nèi)容和設(shè)計(jì)核心，介紹以它的工作為主要設(shè)計(jì)工藝流程控制動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的點(diǎn)陣LED，以及點(diǎn)陣微型電子顯示屏的主要工藝控制動(dòng)態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其技術(shù)研究設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作流程。自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用程序語(yǔ)言需要選擇采用先進(jìn)的匯編語(yǔ)言，采用匯編語(yǔ)言的操作方式對(duì)應(yīng)用程序語(yǔ)言進(jìn)行代碼編輯，通過(guò)一種基于自動(dòng)化的應(yīng)用程序語(yǔ)言編輯器軟件即可來(lái)精確地地控制各開(kāi)關(guān)顯示器節(jié)點(diǎn)，或?qū)?yīng)的各個(gè)LED開(kāi)關(guān)陽(yáng)極和LED陰極端在工作時(shí)的電壓水平，這樣我們就可以非常有效地精確地來(lái)控制各個(gè)開(kāi)關(guān)顯示器節(jié)點(diǎn)的開(kāi)關(guān)燈光電平亮度明滅。對(duì)需要進(jìn)行顯示字符的每個(gè)點(diǎn)陣芯片數(shù)據(jù)不僅可以直接進(jìn)行自己的手動(dòng)編寫(xiě)，又甚至可以在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)陣字庫(kù)中直接進(jìn)行自動(dòng)提取，通過(guò)這個(gè)點(diǎn)陣芯片用戶可以分別通過(guò)控制兩個(gè)系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)器74HC138和兩個(gè)系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)器74HC595等方式來(lái)直接進(jìn)行點(diǎn)陣的顯示。想要既顯示單個(gè)的文字信息或者想要顯示不同種類的圖形圖案的話就可以用到這種電子文字點(diǎn)陣顯示屏幕，但是需要注意的一點(diǎn)就是現(xiàn)在只能同時(shí)顯示單一的文字，而且本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是16×16點(diǎn)陣流水字幕是使用了四塊8×8漢字點(diǎn)陣LED屏幕顯示電路模塊合并后實(shí)現(xiàn)的。本次的數(shù)字動(dòng)態(tài)顯示全部都是在顯示屏的使用，可以輕松地自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)各種圖形或者其他文字的自動(dòng)靜止、移入和自動(dòng)轉(zhuǎn)換、前進(jìn)和后退。本片論文主要描述的是LED點(diǎn)陣流水字幕中顯示屏設(shè)計(jì)的硬件電路、軟硬件設(shè)計(jì)思路以及其余各個(gè)電路組成部分的使用工作原理、使用到的電路軟件應(yīng)用程序設(shè)計(jì)和使用說(shuō)明方法。LED點(diǎn)陣顯示屏因?yàn)楫a(chǎn)品具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活、功耗低、使用壽命長(zhǎng)、技術(shù)成熟、造價(jià)低廉等五大特征，被廣泛應(yīng)用于各種大型社會(huì)公共信息、公開(kāi)新聞發(fā)布、公益活動(dòng)宣傳、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)參數(shù)、各種重大節(jié)慶活動(dòng)倒計(jì)時(shí)等室內(nèi)外廣播設(shè)備和電視顯示屏等場(chǎng)合，如車站、證券公司、體育場(chǎng)館、公交主干道等。1.1課題提出的背景及意義根據(jù)時(shí)代的發(fā)展進(jìn)步，目前大量的大型數(shù)字電路LED顯示器件被廣泛的運(yùn)用到各個(gè)場(chǎng)景，如：廣告顯示屏、數(shù)字化產(chǎn)品、可視化產(chǎn)品等等已經(jīng)被愈來(lái)愈多的國(guó)家、公司、個(gè)人使用到這些顯示技術(shù)的應(yīng)用。另外在如今的時(shí)代，相較于每個(gè)領(lǐng)域業(yè)界的要求那些老套的數(shù)碼管LED顯示技術(shù)早就不能達(dá)到現(xiàn)在的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?；赟TC89C52單片機(jī)的LED點(diǎn)陣流水字幕設(shè)計(jì)就是依靠單片機(jī)獨(dú)有的特性，LED點(diǎn)陣的流水字幕顯示模塊系統(tǒng)就是靠著單片機(jī)的文本輸出程序，因?yàn)檫@種單片機(jī)不單單使用起來(lái)非常的容易上手，而且只要通過(guò)簡(jiǎn)單的源代碼編譯與調(diào)試就能夠直接使用。不但能輸出數(shù)字、文本，而且還可以有效的顯示出各式各樣的圖案，控制流水字幕的顯示只需要我們通過(guò)單片機(jī)的代碼輸出程序，就可以直接通過(guò)程序代碼非?？焖贌o(wú)誤的控制顯示屏的顯示，各行各業(yè)的要求通過(guò)程序代碼操作的不同都是可以達(dá)到相應(yīng)的效果而滿足要求。隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展技術(shù)越來(lái)越成熟，相較于那些體積偏大、重量也偏大并且輸出電壓和功耗都很高的顯示模塊相比，此次研究的LED點(diǎn)陣流水字幕顯示模塊就顯得更像是現(xiàn)代的產(chǎn)物，而這方面特別突出的就是本文所講述的LED點(diǎn)陣流水字幕顯示模塊，而且對(duì)于現(xiàn)階段來(lái)說(shuō)，由于我們已經(jīng)對(duì)這類模塊的功能有了大致的認(rèn)知，所以未來(lái)這方面的發(fā)展方向可以是使用到各種電子設(shè)備、儀盤(pán)儀表以及智能時(shí)代的微小化，因?yàn)轱@示模塊與其他設(shè)備組合利用才能發(fā)揮出最大的效果，也就是我們常說(shuō)的這類所具備的特點(diǎn)與功能都是在與其他的設(shè)備、儀盤(pán)儀表相組合才能讓其的顯示效果得以最好的發(fā)揮出來(lái)。而且目前的階段來(lái)說(shuō)大量的顯示設(shè)備已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚囊徊糠郑瑹o(wú)論是學(xué)習(xí)和生活中都經(jīng)常使用到這些顯示器件來(lái)幫助我們，所以此次設(shè)計(jì)對(duì)于研究點(diǎn)陣顯示這方面的鉆研、創(chuàng)新和增加日常使用的體驗(yàn)上的意義都非常重大。1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀LED點(diǎn)陣流水字幕設(shè)計(jì)中顯示系統(tǒng)主要含義指的就它是在數(shù)字顯示屏上的一種設(shè)計(jì)應(yīng)用，因?yàn)橄鄬?duì)于其他的產(chǎn)品整體發(fā)光散熱效率低、使用壽命短、僵硬單一、顏色單一、對(duì)室內(nèi)外光環(huán)境的變化適應(yīng)性較差相比此次研究的產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)就顯而易見(jiàn)了，而且此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)成的流水字幕顯示使用到的點(diǎn)陣字幕系統(tǒng)設(shè)計(jì)大致指的就是通過(guò)許多發(fā)光二極管晶體原件作為一個(gè)LED點(diǎn)陣像素模塊甚至多個(gè)LED點(diǎn)陣像素模塊為單位所組合而成的。在1980年之后，LED顯示屏技術(shù)是在世界范圍飛速崛起的新型顯示技術(shù)。而在上世紀(jì)末尾之前則是它的成長(zhǎng)階段，這時(shí)期還沒(méi)有發(fā)展起來(lái)。直到1990年左右才是LED顯示屏技術(shù)快速崛起的時(shí)候，主要是由于全球信息產(chǎn)業(yè)需求較大，并且由于信息技術(shù)不同領(lǐng)域不斷地突破原有的技術(shù)，因此LED原材料以及顯示屏技術(shù)方面也不斷地突破進(jìn)展有了新的成果。二十一世紀(jì)以來(lái)，LED顯示屏技術(shù)總體的發(fā)展來(lái)到了一個(gè)基于總體進(jìn)步穩(wěn)定提高的并且各個(gè)產(chǎn)業(yè)都比較完善的時(shí)期。而中國(guó)1980年之后才正式開(kāi)始，隨著LED電子裝備制造工藝和技術(shù)的不斷完善，在國(guó)外也得到了廣泛的研究和應(yīng)用，在中國(guó)的改革和開(kāi)放之后，特別重要的是由于我國(guó)進(jìn)入90年代后，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速成長(zhǎng)，公眾場(chǎng)所需要發(fā)布的信息也越來(lái)越頻繁，所以此時(shí)期就需要一種顯示器件來(lái)適應(yīng)和過(guò)度此階段的需求，所以在這方面的創(chuàng)新與鉆研與各種方面應(yīng)用層面上均有快速地得到提升。目前的社會(huì)上我們所能見(jiàn)到的圖像顯示技術(shù)都是通過(guò)時(shí)代的發(fā)展逐步演變過(guò)來(lái)的，我們都是到最開(kāi)始只有非常單調(diào)的一種顏色的顯示屏，然后再慢慢發(fā)展為可以使用到兩種顏色的顯示屏，最終發(fā)展為現(xiàn)在我們所熟知的多種多樣的圖形文字顯示屏技術(shù)。自從我國(guó)第一代民用LED液晶電視顯示產(chǎn)品誕生的這二十余年以來(lái)，在我們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ髦幸呀?jīng)能隨處可見(jiàn)那些原來(lái)在我們看來(lái)只能是那些傳說(shuō)中的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室才能研發(fā)制造的LED電子顯示相關(guān)產(chǎn)品，現(xiàn)在逐漸演變發(fā)展為一些個(gè)人的公司或者部分都可以輕松的進(jìn)行學(xué)習(xí)研發(fā)并制造出令人滿意的產(chǎn)品，已經(jīng)不需要很強(qiáng)的專業(yè)技能就可以進(jìn)軍這個(gè)以前很神秘的領(lǐng)域。現(xiàn)如今隨著對(duì)LED液晶顯示的深入研發(fā)學(xué)習(xí)之后，絕大多數(shù)的獨(dú)立LED顯示產(chǎn)業(yè)工業(yè)大量的研發(fā)與生產(chǎn)已經(jīng)和我們的生活密不可分了，再加上時(shí)代不斷地變化，這些產(chǎn)業(yè)也在與時(shí)俱進(jìn)。1.3論文的研究?jī)?nèi)容一般對(duì)于LED點(diǎn)陣流水字幕的設(shè)計(jì)都是通過(guò)編程代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)漢字或圖案的顯示，而且往往顯示的內(nèi)容都是固定的，如需修改顯示內(nèi)容的話就要通過(guò)代碼來(lái)一對(duì)一修改，實(shí)在是不方便，而本次流水字幕設(shè)計(jì)充分的解決了這一點(diǎn)，通過(guò)在編程與設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的改進(jìn)使得可以預(yù)存三組字幕或圖案，只需通過(guò)按鍵或紅外遙控的點(diǎn)按就可以輕松切換。而且在正常平移顯示的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，可以自由控制速度，通過(guò)按鍵的點(diǎn)按可以使得顯示內(nèi)容速度的加快與減緩，并且可以正反方向的流動(dòng)，最后的改進(jìn)是可以使得顯示內(nèi)容閃爍。本文所需要研究的模塊正是STC89C52單片機(jī)系統(tǒng)基本模塊的一部分，即利用單片機(jī)STC89C52來(lái)驅(qū)動(dòng)顯示屏的工作。其中點(diǎn)陣行掃描由一個(gè)單片機(jī)直接進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，需要點(diǎn)陣行所顯示的文件或內(nèi)容字幕或者圖案都是用戶自行修改的，也就是用戶在標(biāo)準(zhǔn)的字庫(kù)中進(jìn)行提取，通過(guò)這個(gè)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)74HC138和兩個(gè)74HC595的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行顯示，利用代碼的編譯與改寫(xiě)可以對(duì)點(diǎn)陣顯示內(nèi)容的修改。我們知道單片機(jī)的具體操作應(yīng)用和這部分的電子電路是密不可分的，我們不但需要了解74HC138的列掃描和74HC595的行掃描都是什么樣的工作原理，更應(yīng)當(dāng)熟悉并完全了解點(diǎn)陣顯示屏的電路顯示工作原理，還應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)牧私饩唧w是利用什么來(lái)驅(qū)動(dòng)74HC138列掃描和74HC595行掃描的，相較于此類的點(diǎn)陣流水字幕顯示屏及其余各式各樣的電子顯示屏我們都應(yīng)當(dāng)有更詳細(xì)的認(rèn)知。查閱文獻(xiàn)，了解基于單片機(jī)的LED點(diǎn)陣流水字幕設(shè)計(jì)發(fā)展概況及趨勢(shì)，目前主要采用的技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方法，明確本設(shè)計(jì)的目的和意義，了解STC89C52單片機(jī)與LED顯示的相關(guān)知識(shí)。基于單片機(jī)的顯示軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，其中主要內(nèi)容包括了單片機(jī)、點(diǎn)陣屏幕顯示、按鍵遙控和紅外遙控控制模塊及其微控制器集成電路的整套總體設(shè)計(jì)等一些基于系統(tǒng)相關(guān)硬件的整套總體設(shè)計(jì)框架。而系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，包括主要模塊的程序流程、程序?qū)崿F(xiàn)、調(diào)試等。2基于單片機(jī)的LED點(diǎn)陣流水字幕系統(tǒng)分析基于單片機(jī)的LED點(diǎn)陣流水字幕設(shè)計(jì)是隨著社會(huì)需求發(fā)展而出現(xiàn)的一種顯示模塊，該系統(tǒng)實(shí)用性高、操作簡(jiǎn)便、功能強(qiáng)大、具有良好的穩(wěn)定性的同時(shí)也兼顧到了價(jià)格。參考了國(guó)內(nèi)外的LED點(diǎn)陣流水字幕設(shè)計(jì)的現(xiàn)階段發(fā)展前景，于是就有了本次設(shè)計(jì)的流水字幕系統(tǒng)。本次的設(shè)計(jì)可以非常優(yōu)秀的滿足現(xiàn)階段人們對(duì)點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)方便、快捷、便宜、性能的要求。2.1系統(tǒng)功能分析隨著現(xiàn)代信息社會(huì)的進(jìn)步，傳統(tǒng)數(shù)碼管式液晶顯示器已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足各種工業(yè)的需要，所以針對(duì)目前技術(shù)研究的現(xiàn)狀和現(xiàn)階段普遍存在問(wèn)題，設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的LED點(diǎn)陣流水字幕系統(tǒng)。而且越來(lái)越多的國(guó)家和地方都需要使用應(yīng)用中的顯示功能。系統(tǒng)方框圖如圖2.1所示。圖2.1系統(tǒng)方框圖嚴(yán)格某種意義上來(lái)說(shuō)，對(duì)于此次的流水字幕設(shè)計(jì)，想要實(shí)現(xiàn)內(nèi)容的顯示就只需要對(duì)那些需要發(fā)光的顯示節(jié)點(diǎn)進(jìn)行同時(shí)控制圖案或者文字的每一顯示節(jié)點(diǎn)，讓其器件所處理的位置相同而適合的LED發(fā)光器件就能進(jìn)行靜態(tài)發(fā)光，這時(shí)就一定會(huì)自動(dòng)呈現(xiàn)出我們可以預(yù)期的顯示效果，這種器件能夠同時(shí)自動(dòng)控制各個(gè)顯示節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)發(fā)光指示燈的點(diǎn)亮和熄滅的顯示方式，則為靜態(tài)發(fā)光驅(qū)動(dòng)期間顯示的一種方式。此次設(shè)計(jì)的16×16點(diǎn)陣顯示屏實(shí)際上是由四個(gè)8×8的點(diǎn)陣構(gòu)成的，雖然單片機(jī)的鎖存器和輸出端口也夠用，但是在實(shí)際生活中我們往往見(jiàn)到的都是非常龐大的點(diǎn)陣顯示屏，尺寸甚至是鎖存器的上百上千倍，如果還是這樣設(shè)計(jì)使用鎖存器的話就會(huì)花費(fèi)非常龐大的成本，這是非常不劃算的。因此目前在實(shí)踐中人們使用的數(shù)字顯示屏幾乎都不是直接采用該處理技術(shù)直接進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)，而是直接采用了另外一種被人們稱之為用于動(dòng)態(tài)圖像掃描的數(shù)字顯示處理技術(shù)。如果想要很多行和列都同時(shí)共用一套驅(qū)動(dòng)器的話，動(dòng)態(tài)掃描就可以很好的實(shí)現(xiàn)這樣的功能，這樣的動(dòng)態(tài)掃描可以很好的實(shí)現(xiàn)逐行燃亮。對(duì)于16×16的LED點(diǎn)陣模塊來(lái)看，對(duì)所處同一行與所處同一列的各行各列的發(fā)光管的控制的方法，就是把同一行陽(yáng)極相連，并且同一列陰極相連，在將第一行的LED點(diǎn)陣亮滅送出之后立刻將其數(shù)據(jù)鎖存，然后選通讓其熄滅之前點(diǎn)亮些許時(shí)間；之后對(duì)第二行的數(shù)據(jù)進(jìn)行同樣的操作，對(duì)其余行也進(jìn)行同樣的操作直至第16行操作進(jìn)行之后再重新對(duì)第一行執(zhí)行此操作。而由于我們使用人眼平時(shí)能夠捕捉到的圖像中在閃爍時(shí)的頻率通?？梢灾苯舆_(dá)到每秒24張以上的閃爍速度,我們就經(jīng)常會(huì)基于視覺(jué)暫留的現(xiàn)象來(lái)控制觀看顯示屏上所有的圖像并出現(xiàn)流暢的閃爍畫(huà)面。當(dāng)我們所經(jīng)常使用的自動(dòng)掃描圖像顯示軟件模塊就是為了對(duì)之后掃描圖形增加行列的時(shí)候，只需要使用每行每列的一個(gè)驅(qū)動(dòng)器就足以使得各行相同文件名稱下的列都會(huì)共享一個(gè)行或列驅(qū)動(dòng)器。單片機(jī)的文字?jǐn)?shù)據(jù)排放存儲(chǔ)器一般都指的是直接存儲(chǔ)著屏上顯示的文字?jǐn)?shù)據(jù)。在傳送顯示數(shù)據(jù)過(guò)程中你需要把每一列中所有的顯示數(shù)據(jù)都直接從行傳送出來(lái)給在每一行中所有相應(yīng)的一個(gè)列數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器。由一個(gè)控制電路向一系列驅(qū)動(dòng)器端口傳輸?shù)目刂茢?shù)據(jù)信號(hào)，可以自由選擇進(jìn)行并列或者串行。2.2主控芯片的論證與選擇方案一：AT公司推出的AT8051系列，片內(nèi)含有FLASH存儲(chǔ)器則為此系列單片機(jī)的最大特點(diǎn)，在我們使用用途上帶來(lái)很大的便利，正是因?yàn)橛写颂攸c(diǎn)的原因，所以對(duì)程序代碼的修改從在開(kāi)發(fā)之初就可以進(jìn)行，于是系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)的時(shí)間周期就極大的縮短了，但是即使設(shè)計(jì)時(shí)間周期縮短了卻不影響整體的工作性能，開(kāi)發(fā)過(guò)程中能最大限度的準(zhǔn)確保存重要信息，以至于如果遭遇了意外停電或電源損壞都不會(huì)對(duì)內(nèi)部信息的儲(chǔ)存造成影響。CPU就相當(dāng)于單片機(jī)的大腦，還可以完成對(duì)指令的提取、解碼和執(zhí)行等一系列復(fù)雜操作。而且AT單片機(jī)系列大多用的是ISP下載方式，并且內(nèi)部沒(méi)有自帶EEPROM存儲(chǔ)空間，但是雖然此系列單片機(jī)可以在開(kāi)發(fā)過(guò)程中很容易的進(jìn)行代碼的改寫(xiě)，但是AT只能用編程器燒錄，十分的不方便后期的修改，基于本次設(shè)計(jì)的考慮此次不使用此系列的單片機(jī)。方案二：使用89C51單片機(jī)，此種單片機(jī)分別配備4K字節(jié)閃存存儲(chǔ)器和2K字節(jié)快閃存儲(chǔ)器，它們都具有一個(gè)功耗低但是性能高的特點(diǎn)，是可編程可擦寫(xiě)只讀存儲(chǔ)器的微控制器，同時(shí)，它的EEPROM可以重復(fù)擦除上千次。在整個(gè)單片機(jī)市場(chǎng)行業(yè)中，51單片機(jī)目前具有非常大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。STC等產(chǎn)品基本上是完全兼容AT的各型號(hào)產(chǎn)品，可以做到pintopin兼容，方便原本使用AT產(chǎn)品的方案直接替換成STC的產(chǎn)品。STC還進(jìn)行了諸多改進(jìn)，批量?jī)r(jià)格也相當(dāng)有優(yōu)勢(shì)。STC單片機(jī)內(nèi)置有帶2K字節(jié)的EEPROM字節(jié)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)空間，AT該單片的主機(jī)沒(méi)有內(nèi)置的帶字節(jié)EEPROM字節(jié)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)空間。STC多用于串口數(shù)據(jù)的下載，而AT則多用ISP下載方式。STC的外設(shè)功能更多一點(diǎn)，其次編程方式有區(qū)別，STC支持ISP，AT只能用編程器燒錄，工作電壓也有區(qū)別，STC范圍更廣一些：3.3~5.5V；STC內(nèi)存要大一些；STC定時(shí)器比AT多一個(gè)，有3個(gè)。方案三：使用89C52單片機(jī)，盡管89C51系列單片機(jī)和AT系列單片機(jī)相比已經(jīng)有很大的優(yōu)勢(shì)了，且本款單片機(jī)和51單片機(jī)同屬一類，但確實(shí)是51單片機(jī)的改型和加強(qiáng)版，51單片機(jī)所具有的功能和資源，本次所使用的單片機(jī)也同樣具備。STC89C52RC是宏晶公司的增強(qiáng)型MCS-51單片機(jī)，此單片機(jī)與51單片機(jī)相比較的話，不但有著較大的RAM和存儲(chǔ)器，并且其高強(qiáng)度計(jì)算使用了MCS-51內(nèi)核，并且為了可以與更多的外部設(shè)備和驅(qū)動(dòng)相連接其擁有32個(gè)I/O口，8K字節(jié)的FLASH存儲(chǔ)器可以讓其擁有非常多的計(jì)算緩存，而其反應(yīng)速度也因?yàn)橛?21字節(jié)的RAM也極大的提高了。并且此單片機(jī)的燒錄過(guò)程十分簡(jiǎn)便，只需使用TX與RX口，采用與其相對(duì)應(yīng)的編譯器就可以快速的將程序燒錄進(jìn)去。是一款價(jià)格低廉、使用簡(jiǎn)便并且性能很高的單片機(jī)。綜上所述，通過(guò)這三種芯片的綜合比較，最終選擇方案三的單片機(jī)作為此次系統(tǒng)的主控芯片，既能使用功能較多的最小系統(tǒng)，也能達(dá)到最好的效果。STC89C52實(shí)物圖如圖2.2所示。圖2.2STC89C52實(shí)物圖2.3顯示模塊的論證與選擇而16×16就是通過(guò)直接利用四個(gè)8×8點(diǎn)陣的圖形顯示屏模塊來(lái)對(duì)它進(jìn)行圖形拼接。只需要將各行各列的高低電平分別與此次設(shè)計(jì)的點(diǎn)陣各陽(yáng)極與陰極相連接，這樣也是因?yàn)槲覀內(nèi)绻枰刂聘餍懈髁械尿?qū)動(dòng)器的話就需要依賴單片機(jī)的特性來(lái)進(jìn)行，通過(guò)賦予行列不同的高電平，并且需要對(duì)一個(gè)相對(duì)應(yīng)的行列進(jìn)行低電平，那么這個(gè)相對(duì)應(yīng)的高電平LED就是顯示發(fā)光，就可以很好地實(shí)現(xiàn)了我們?cè)谠O(shè)計(jì)中想要能夠讓顯示模塊所需要顯示的內(nèi)容。而在實(shí)際應(yīng)用中點(diǎn)亮LED的操作過(guò)程中通常每次都會(huì)遇到兩種不同的顯示模式，它們分別是靜態(tài)掃描顯示方式與動(dòng)態(tài)掃描顯示方式這兩種。方案一：采用靜態(tài)顯示方式，我們?nèi)绻胍O(shè)計(jì)的點(diǎn)陣陣列進(jìn)行顯示的話就可以通過(guò)以一種靜態(tài)掃描顯示的方式來(lái)利用單片機(jī)的程序控制的各種特性來(lái)點(diǎn)亮陣列。所以事實(shí)上不管最終我們想要電路顯示我們想要的文字或者圖案，僅通過(guò)控制顯示的圖形或字幕在電路上的交叉點(diǎn)就足以達(dá)到我們的目的，目前對(duì)這種方法我們叫做靜態(tài)顯示，但此種控制系統(tǒng)還仍然存在著許多的技術(shù)缺點(diǎn)，由于目前采用單片機(jī)的兩個(gè)I/O口顯示控制系統(tǒng)資源相對(duì)較少，所以當(dāng)目前顯示系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)中的LED點(diǎn)陣式靜態(tài)顯示屏龐大時(shí)，單片機(jī)卻根本沒(méi)有什么辦法能夠保證能有足夠多的I/O口同時(shí)用來(lái)進(jìn)行顯示控制。而此次基于八位單片機(jī)的LED點(diǎn)陣流水字幕設(shè)計(jì)共有256個(gè)放光二極管組成，僅依靠單片機(jī)的端口的話此次就需要32個(gè)鎖存器，這樣的設(shè)計(jì)是不合理的，我們?cè)谌粘Ｉ钪薪?jīng)常能看到各種各樣的又薄又大的顯示屏，如果都采用這樣的設(shè)計(jì)那么需要的鎖存器數(shù)量巨多，顯然這樣設(shè)計(jì)非常的不合理，此次設(shè)計(jì)也不例外的選擇來(lái)另一種更為合理的設(shè)計(jì)方式。方案二：本設(shè)計(jì)使用一種動(dòng)態(tài)系統(tǒng)掃描點(diǎn)陣顯示的設(shè)計(jì)方式，因?yàn)榇舜蔚幕趩纹瑱C(jī)的LED點(diǎn)陣流水字幕系統(tǒng)所有的需要進(jìn)行設(shè)計(jì)的點(diǎn)陣模塊序列數(shù)量均設(shè)定為16×16設(shè)計(jì)，此次的LED顯示設(shè)計(jì)中需要的點(diǎn)陣模塊相對(duì)于普通顯示設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)數(shù)量比較多，所以就必須充分依靠這個(gè)芯片來(lái)快速擴(kuò)展整個(gè)基于單片機(jī)的顯示終端，為了非常有效的解決現(xiàn)階段點(diǎn)陣顯示中靜態(tài)掃描在各種工業(yè)設(shè)計(jì)中占用較多的I/O口以及資源的復(fù)雜問(wèn)題，此次的動(dòng)態(tài)掃描已經(jīng)非常有效的解決了靜態(tài)掃描所帶來(lái)的各種問(wèn)題。只需對(duì)各行各列的點(diǎn)陣模塊進(jìn)行快速的循環(huán)點(diǎn)亮這個(gè)操作就可以非常迅速并且高效的使得每一個(gè)點(diǎn)陣都可以共用一列行驅(qū)動(dòng)器和一列列驅(qū)動(dòng)器。對(duì)于此次的16×16點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，將使在LED點(diǎn)陣的每個(gè)列與行和列與主驅(qū)動(dòng)器的行相接。將兩個(gè)74HC138聯(lián)成4線-16線的點(diǎn)陣編譯器可以作為一個(gè)行列的點(diǎn)陣譯碼器，鎖存器74HC595接74HC138的使能端，實(shí)現(xiàn)對(duì)74HC138的使能控制，達(dá)到鎖存功能。行的每個(gè)驅(qū)動(dòng)通過(guò)編譯器在其中將所選中的這一列中每個(gè)點(diǎn)陣16個(gè)發(fā)光二極管亮燈消滅的正常情況。以此結(jié)果為計(jì)算依據(jù)依次類推，這樣反復(fù)地多次點(diǎn)亮，由于屏幕出現(xiàn)了一個(gè)人眼的局部視覺(jué)瞬間停留運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象(每秒24次以上)，只要屏幕運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的速度能夠達(dá)到規(guī)定足夠快，這樣我們就已經(jīng)完全能夠清晰地直接看到該顯示屏所需要呈現(xiàn)出的穩(wěn)定而又清晰的文字信息內(nèi)容。綜上所述，最終本次設(shè)計(jì)采用的顯示方式為動(dòng)態(tài)顯示方式，這樣的設(shè)計(jì)方式可以解決此次設(shè)計(jì)LED點(diǎn)陣數(shù)目較多的問(wèn)題。2.4數(shù)據(jù)傳輸方式的論證方案一：采用并行傳輸數(shù)據(jù)，指的是在傳輸過(guò)程中有很多數(shù)據(jù)位同時(shí)在各種設(shè)備之中同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，一般一個(gè)字符是由很多二進(jìn)制數(shù)表示，如用ASCII碼編碼的符號(hào)是由8位二進(jìn)制數(shù)表示的，則并行傳輸ASCII編碼符號(hào)就需要8個(gè)傳輸信道，使表示一個(gè)符號(hào)的所有數(shù)據(jù)位能同時(shí)沿著各自的信道并排的傳輸。這種傳輸方式優(yōu)點(diǎn)是發(fā)送速度快，但是缺點(diǎn)是傳輸距離短，并且資源占用多。很明顯這種傳輸方式一方面大大的增加了此次設(shè)計(jì)的成本，在一般數(shù)量很小的點(diǎn)陣中可以使用這樣的傳輸方式，可是本次如果使用這樣的傳輸方式就會(huì)造成資源浪費(fèi)、并且行列驅(qū)動(dòng)器的數(shù)量使用量非常大，十分的不合理，所以此次采用另外一種更為合理的方式。方案二：采用串行傳輸數(shù)據(jù)，此傳輸方式大大彌補(bǔ)來(lái)并行傳輸?shù)牟蛔悖环矫媸褂么袀鬏斶@種方式可以大大契合74HC595的元件特點(diǎn)，這樣的話如果想要傳輸數(shù)據(jù)就非常便捷，只需一根連接單片機(jī)某個(gè)I/O口就可以一次性的將一位一位傳送到行驅(qū)動(dòng)器中的數(shù)據(jù)在檢測(cè)到上升沿之后瞬間輸出數(shù)據(jù)，就輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)陣的控制，大大節(jié)約了成本。但是其也有很大的缺點(diǎn)，就是每行的數(shù)據(jù)只能等待全部傳送結(jié)束之后才開(kāi)始顯示。這樣傳輸?shù)臅r(shí)間就極大的增加來(lái)，所以在編寫(xiě)代碼和掃描周期都足夠的狀態(tài)下這樣的傳輸方式會(huì)最終使得LED顯示屏的亮度不能達(dá)到預(yù)期的效果，所以為了解決準(zhǔn)備和顯示階段時(shí)間跨度較長(zhǎng)的問(wèn)題此次設(shè)計(jì)采用來(lái)重疊處理的解決辦法，在前一行點(diǎn)亮顯示的時(shí)候就立刻傳輸下一行的數(shù)據(jù)，這樣極大的縮短了傳輸時(shí)間較長(zhǎng)的問(wèn)題。而此次選擇的74HC595也同時(shí)擁有鎖存器的功能，并且串行輸入并行輸出，這也使得重疊處理的方法得以實(shí)現(xiàn)。綜上所述，此次設(shè)計(jì)采用串行傳輸數(shù)據(jù)的方式最為恰當(dāng)。2.5字模提取軟件的論證與選擇字符提取軟件，這個(gè)作用就是將輸入的字符或圖案在我們調(diào)試好輸出的代碼格式之后就可以非常迅速的輸出我們想要的結(jié)果，而目前市面上的字模生成軟件都大同小異，沒(méi)有太大的差別，所以本次也是選擇了本人使用過(guò)比較熟悉的一款字模生成軟件PctoLCD2002，調(diào)試好格式之后只需要輸入字符就可以生成想要的字符代碼。以此次設(shè)計(jì)中的16×16點(diǎn)陣顯示屏中的“點(diǎn)”為例。字模軟件如圖2.3所示。圖2.3字模軟件示意圖3基于單片機(jī)的LED點(diǎn)陣流水字幕硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)硬件總體架構(gòu)本次設(shè)計(jì)采用LED點(diǎn)陣式模塊來(lái)顯示內(nèi)容，切換不同的功能通過(guò)按鍵與紅外遙控器來(lái)控制，本次設(shè)計(jì)所使用到的單片機(jī)型號(hào)為STC89C52，可以通過(guò)按鍵和紅外遙控來(lái)實(shí)現(xiàn)靜止、加減速、閃爍等不同功能，且每個(gè)列的發(fā)光發(fā)射二極管都應(yīng)該是被分別安裝在列到行線和某條列的一個(gè)方向交匯處，當(dāng)其中相對(duì)于對(duì)應(yīng)的某條列和行的電流水平行置1電平，某一列置0電平，則那么該發(fā)光二極管中相應(yīng)的發(fā)光二極管就會(huì)發(fā)生明亮。行列驅(qū)動(dòng)74HC595和74HC138分別控制各行列的電路，通過(guò)單片機(jī)驅(qū)動(dòng)LED點(diǎn)陣顯示內(nèi)容。該系統(tǒng)電路原理圖如圖3.1所示。圖3.1系統(tǒng)原理圖3.2單片機(jī)最小系統(tǒng)與說(shuō)明此次設(shè)計(jì)的主控單片機(jī)選擇的是STC89C52RC單片機(jī)，雖然與51單片機(jī)屬于一個(gè)類別，但它的實(shí)際性能使用表現(xiàn)確實(shí)更為的強(qiáng)勁。51單片機(jī)所具有的功能和資源，本次所使用的單片機(jī)也同樣具備。STC89C52RC是宏晶公司的增強(qiáng)型MCS-51單片機(jī)，此單片機(jī)與51單片機(jī)相比較的話，不但有著較大的RAM和存儲(chǔ)器，并且其高強(qiáng)度計(jì)算使用了MCS-51內(nèi)核，并且為了可以與更多的外部設(shè)備和驅(qū)動(dòng)相連接其擁有32個(gè)I/O口，8K字節(jié)的FLASH存儲(chǔ)器可以讓其擁有非常多的計(jì)算緩存，而其反應(yīng)速度也因?yàn)橛?21字節(jié)的RAM也極大的提高了。并且此單片機(jī)的燒錄過(guò)程十分簡(jiǎn)便，只需使用TX與RX口，采用與其相對(duì)應(yīng)的編譯器就可以快速的將程序燒錄進(jìn)去。是一款價(jià)格低廉、使用簡(jiǎn)便并且性能很高的單片機(jī)。STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖如圖3.2所示。圖3.2單片機(jī)最小系統(tǒng)主要特性如下：片上集成512字節(jié)RAM、具有看門(mén)狗功能、PDIP封裝。以下以為STC89C52單片機(jī)為例，與ATMEL公司的AT89C52相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）支持STC的2線制軟件下載模塊使用，下載應(yīng)用程序更方便；（2）支持6T模式(即在6T模式下，6個(gè)機(jī)器的時(shí)鐘周期也就是機(jī)器的工作周期)；（3）帶有P4口，具有更多的I/O；（4）程序存儲(chǔ)器擁有更多的擦寫(xiě)壽命；3.316×16點(diǎn)陣的組成及顯示原理此次的16×16點(diǎn)陣顯示，此次的16×16LED點(diǎn)陣流水字幕顯示屏就是通過(guò)每一行每一列都是16個(gè)單位長(zhǎng)度的點(diǎn)陣顯示屏來(lái)設(shè)計(jì)的，而16×16就是利用四塊8×8的點(diǎn)陣顯示屏拼接而成的。先用萬(wàn)用表測(cè)出四個(gè)8×8點(diǎn)陣的行、列的控制線。行、列各16條線分別連P0、P1口。四個(gè)點(diǎn)陣級(jí)聯(lián)方法如圖3.3所示。圖3.3四個(gè)點(diǎn)陣圖把00，01相同的行線相連接、把10，11相同的行線相連接、把00，10相同的列線相連接、把01，11相同的列線相連接。最終，00，01的兩個(gè)列就完全可以被我們當(dāng)作16×16點(diǎn)陣曲線中的完整列控制線。00，10的一條整數(shù)行就成為可以直接用來(lái)表示作為16×16點(diǎn)陣的行控制線。8×8點(diǎn)陣的外觀圖如圖3.4所示。圖3.4點(diǎn)陣外觀圖8×8點(diǎn)陣每個(gè)列的發(fā)光發(fā)射二極管都被分別安裝在行線和列線的一個(gè)方向交匯處，當(dāng)對(duì)應(yīng)的某條列和行的電流水平行置1電平、列置0電平，則那么該發(fā)光二極管中相應(yīng)的發(fā)光二極管就會(huì)發(fā)生明亮；若要將第一個(gè)引腳端連接點(diǎn)亮，則1腳需要接一個(gè)高電平，而a接低電平，于是第一個(gè)引腳端連接點(diǎn)亮了；如果我們只是想把第一行引腳連接點(diǎn)亮，則第1腳應(yīng)該需要先連接到一個(gè)列的高電平，而(a、b、c、d、e、f、g、h)這些引腳都需要連接起來(lái)到一個(gè)列的低電平；若要將第一列引腳點(diǎn)亮，則第a腳需要接到一個(gè)低電平，而(1、2、3、4、5、6、7、8)引腳連接起來(lái)到一個(gè)高電平。點(diǎn)陣視圖和引腳圖如圖3.5和圖3.6所示。圖3.5點(diǎn)陣視圖圖3.6點(diǎn)陣引腳圖3.4行列驅(qū)動(dòng)模塊3.4.1列驅(qū)動(dòng)模塊74HC138列譯碼所用器件為串并轉(zhuǎn)換器74HC138。如果只利用單片機(jī)的端口輸出來(lái)控制16×16的LED點(diǎn)陣屏顯示，需要32個(gè)端口。而采用了譯碼電路后僅僅需要7~9個(gè)端口便可實(shí)現(xiàn)控制顯示。兩個(gè)74HC138聯(lián)成4線-16線譯碼器，鎖存器74HC595接74HC138的使能端，實(shí)現(xiàn)對(duì)74HC138的使能控制，達(dá)到鎖存功能。74HC138作用的主要原理對(duì)一些高性能倉(cāng)儲(chǔ)存貯數(shù)據(jù)譯碼，或者一些要求數(shù)據(jù)傳送延遲時(shí)間短的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送進(jìn)行處理譯碼系統(tǒng)，一般采用的是高性能的倉(cāng)儲(chǔ)存貯儀譯碼系統(tǒng)中，用這類存貯譯碼器大大程度改善了存貯譯碼系統(tǒng)的實(shí)際工作效率。在此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的作用則為八位二進(jìn)制譯十進(jìn)制譯碼器。74HC138電路圖和實(shí)物圖如圖3.7和圖3.8所示。圖3.774HC138電路圖圖3.874HC138實(shí)物圖3.4.2行驅(qū)動(dòng)模塊74HC59574HC595是一款可以串行輸入并行輸出并且具有鎖存器功能的行驅(qū)動(dòng)器，輸出輸入端口為它是一個(gè)用于可編程控制的串行三態(tài)級(jí)聯(lián)輸出輸入端，也就是有一種可以直接用于控制串行信號(hào)輸出或用來(lái)同時(shí)控制下一級(jí)聯(lián)和級(jí)聯(lián)的輸出芯片。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的作用：LED驅(qū)動(dòng)芯片，八位移位鎖存器。74HC595電路圖和實(shí)物圖如圖3.9和圖3.10所示，其主要優(yōu)勢(shì)：(1)高速移位轉(zhuǎn)換器的高速移位信號(hào)時(shí)鐘頻率Fmax>25MHz；(2)標(biāo)準(zhǔn)化的串行（SPI）信號(hào)接口；(3)CMOS串行信號(hào)輸出，可以廣泛應(yīng)用于多種電子設(shè)備的電源級(jí)聯(lián)；圖3.974HC595電路圖圖3.1074HC595實(shí)物圖3.5按鍵控制模塊此次設(shè)計(jì)采用的為實(shí)體按鍵為6個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)并聯(lián)組成，其工作原理就是檢測(cè)按鍵按下過(guò)程中的高低電平的變化，但由于按下時(shí)間及不可抗拒抖動(dòng)的其他因素會(huì)出現(xiàn)誤差的情況，所以在編寫(xiě)程序時(shí)添加了一道去除抖動(dòng)的函數(shù)，具體為延時(shí)消除按鍵抖動(dòng)，這個(gè)步驟就是檢測(cè)在實(shí)際操作過(guò)程中按鍵按下是否立刻松手確認(rèn)按下，而不是只是輕輕的抖動(dòng)，或者是由于物理外力、不是人為主觀的去按下了按鍵導(dǎo)致代碼檢測(cè)到誤以為是按下了按鍵導(dǎo)致誤操作，在實(shí)際操作使用中這個(gè)步驟尤為重要不可缺失。按鍵控制原理圖如圖3.11所示。圖3.11按鍵控制電路3.6紅外遙控模塊紅外發(fā)射和紅外接收是一對(duì)，成對(duì)使用。發(fā)射管是白色的，接收管是黑色的?？梢允褂萌龢O管搭建接收電路也可以使用比較器來(lái)搭建電路，在沒(méi)有接收到紅外信號(hào)時(shí)，接收管不導(dǎo)通，單片機(jī)接收到持續(xù)的高電平；當(dāng)接收管接收到紅外信號(hào)時(shí)，單片機(jī)接收到低電平。單片機(jī)在接收到紅外發(fā)射端不同按鍵不同編碼脈沖之后就會(huì)開(kāi)始解析并執(zhí)行相應(yīng)預(yù)設(shè)次脈沖的功能。但是，黑色的紅外接收管抗干擾能力比較低，在設(shè)計(jì)電路的時(shí)候一般不選用，而是選用專用的紅外接收頭，此次用到的型號(hào)為國(guó)產(chǎn)1838紅外接收頭。當(dāng)紅外發(fā)射端的按下按鍵后，發(fā)射管就會(huì)發(fā)出一串包含引導(dǎo)碼、用戶碼、按鍵碼等其他脈沖出來(lái)，紅外探頭解析將這些編碼翻譯成單片機(jī)能識(shí)別的不同長(zhǎng)度的0和1的序列之后，計(jì)算出按下按鍵的預(yù)設(shè)信息，再執(zhí)行對(duì)應(yīng)的操作，這樣用戶就可以遠(yuǎn)程遙控了。由于通訊部分要處理比較復(fù)雜的數(shù)據(jù)，所以這類電路都是需要單片機(jī)支持的。遙控編碼格式采用NEC編碼方式。紅外接收電路如圖3.12所示。圖3.12紅外接收電路4基于單片機(jī)的LED點(diǎn)陣流水字幕軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境一個(gè)基于單片機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成功與否，不單單需要對(duì)硬件電路進(jìn)行完善的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，同樣重要的是有著非常大作用的是軟件部分的設(shè)計(jì)。此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要采用的是C語(yǔ)言完成編程，本系統(tǒng)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程中所采用的軟件是keil5軟件，該系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境支持STC系列調(diào)用庫(kù)函數(shù)方式來(lái)直接編寫(xiě)自己的應(yīng)用程序，增加了對(duì)程序的移植性，也大大減少了軟件方面學(xué)習(xí)的難度，并且提高了兼容性，更加容易學(xué)習(xí)掌握，可以大大的提高使用工作的效率。此款軟件集語(yǔ)言的編輯、編譯和軟件的調(diào)試集中在一起，功能強(qiáng)大，極大的方便了我們對(duì)單片機(jī)的開(kāi)發(fā)。本次設(shè)計(jì)所使用到的為C語(yǔ)言，因?yàn)閷?duì)于剛接觸到代碼的大學(xué)生而言C語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)很多，比如代碼量小、運(yùn)行速度快以及功能強(qiáng)大。而本文一方面是基于C語(yǔ)言的速度足夠快，其次是C語(yǔ)言可以直接訪問(wèn)硬件，以及代碼量小這幾點(diǎn)來(lái)綜合考慮最終使用C語(yǔ)言。Keil5的開(kāi)發(fā)流程步驟如下：（1）根據(jù)新建的工程項(xiàng)目，選用合適的單片機(jī)和設(shè)備型號(hào)，對(duì)開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行配置；（2）在工程中添加C文件和H文件，并在其中編寫(xiě)程序；（3）對(duì)代碼進(jìn)行了編譯和調(diào)試，最后生成一個(gè)可以燒錄在單片機(jī)上面的hex等目標(biāo)文件;（4）通過(guò)串口和仿真器將目標(biāo)文件下載到單片機(jī)中；4.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心工作是在整體的基礎(chǔ)上能夠?qū)崿F(xiàn)不同的顯示功能，通過(guò)對(duì)主程序的設(shè)計(jì)，使整個(gè)系統(tǒng)以單片機(jī)為核心正常運(yùn)行。將系統(tǒng)模塊化、功能化設(shè)計(jì)，使得通過(guò)簡(jiǎn)單的按鍵操作就可以實(shí)現(xiàn)想要的顯示效果。當(dāng)通電之后首先系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行一個(gè)初始化，單片機(jī)所指的初始化，其實(shí)就是程序從頭開(kāi)始跑。比如我們?nèi)粘Ｉ罨驅(qū)W習(xí)中應(yīng)該會(huì)遇到電腦死機(jī)或者某些機(jī)器死機(jī)，要讓它們重新工作起來(lái)我們經(jīng)常做的就是重啟一下。它可以使CPU和其他功能恢復(fù)到一個(gè)初始狀態(tài)，而且這個(gè)狀態(tài)會(huì)從單片機(jī)的main函數(shù)開(kāi)始工作。然后進(jìn)行一個(gè)循環(huán)的顯示預(yù)設(shè)的內(nèi)容，當(dāng)檢測(cè)到按鍵確定按下之后就會(huì)執(zhí)行按鍵相對(duì)應(yīng)的功能。主函數(shù)流程圖如圖4.1所示。圖4.1主函數(shù)流程圖4.3按鍵模塊設(shè)計(jì)流程圖基于單片機(jī)的LED點(diǎn)陣流水字幕設(shè)計(jì)的按鍵設(shè)計(jì)模塊在系統(tǒng)通電之后，首先進(jìn)行的是一個(gè)初始化定時(shí)器，然后將按鍵按下，這是進(jìn)行的一個(gè)操作是延時(shí)消除按鍵抖動(dòng)，這個(gè)步驟就是檢測(cè)在實(shí)際操作過(guò)程中按鍵按下是否立刻松手確認(rèn)按下，而不是只是輕輕的抖動(dòng)，或者是由于物理外力、不是人為主觀的去按下了按鍵導(dǎo)致代碼檢測(cè)到誤以為是按下了按鍵導(dǎo)致誤操作，在實(shí)際操作使用中這個(gè)步驟尤為重要不可確實(shí)。然后檢測(cè)實(shí)體按鍵確實(shí)被使用者進(jìn)行了按到底部的操作，如果沒(méi)有完成此操作就保持愿狀態(tài)，如果確實(shí)進(jìn)行了按到底端的操作就執(zhí)行相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)切換功能，然后等待松手，如果沒(méi)有松手就繼續(xù)檢測(cè)按鍵是否按下沒(méi)如果檢測(cè)到松手就執(zhí)行按鍵功能并結(jié)束。按鍵流程圖如圖4.2所示。圖4.2按鍵流程圖4.4顯示模塊設(shè)計(jì)流程圖此次的系統(tǒng)設(shè)計(jì)在接通電源之后先進(jìn)行初始化，然后進(jìn)行送入列、行信號(hào)，然后延時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)，這步操作就是進(jìn)行一個(gè)圖形持續(xù)的顯示，然后關(guān)閉顯示進(jìn)行一個(gè)圖像消隱的操作，如果沒(méi)有消隱結(jié)束，就繼續(xù)延時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)，直到循環(huán)到消隱結(jié)束，繼續(xù)檢測(cè)如果控?cái)?shù)據(jù)制位增加就繼續(xù)執(zhí)行相對(duì)應(yīng)的圖像顯示。顯示流程圖如圖4.3所示。圖4.3顯示流程圖4.5紅外模塊設(shè)計(jì)流程圖此次使用到的紅外接收端為國(guó)產(chǎn)1838紅外接收器，遙控器的作用就是我們所說(shuō)的紅外發(fā)射端，通過(guò)點(diǎn)按遙控器上不同的按鍵就會(huì)對(duì)紅外接收端發(fā)出一串包含引導(dǎo)碼、用戶碼、按鍵碼等其他一系列的脈沖出來(lái)，紅外探頭解析將這些編碼翻譯成單片機(jī)能識(shí)別的不同長(zhǎng)度的0和1的序列之后，計(jì)算出按下按鍵的預(yù)設(shè)信息，再執(zhí)行對(duì)應(yīng)的操作，這樣用戶就可以遠(yuǎn)程遙控了。紅外遙控流程圖如圖4.4所示。圖4.4紅外遙控流程圖5系統(tǒng)整體調(diào)試5.1系統(tǒng)仿真本設(shè)計(jì)中使用的是一個(gè)采用C語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)的應(yīng)用程序，在將所有的程序代碼都寫(xiě)好之后，然后經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的編譯工作完成后，如果我們發(fā)現(xiàn)了應(yīng)用程序代碼方面存在問(wèn)題就即使進(jìn)行修正，最終將已經(jīng)調(diào)試好的應(yīng)用程序代碼寫(xiě)入一臺(tái)單片機(jī)中時(shí)，首先我們需要把這個(gè)程序代碼文件編譯生成一個(gè)hex文件，然后再直接下載到整個(gè)單片機(jī)中。首先在proteus的仿真軟件中雙擊單片機(jī)，把剛才產(chǎn)生的hex文件直接下載到單片機(jī)中，運(yùn)行系統(tǒng)。這時(shí)候如果發(fā)現(xiàn)不能進(jìn)行仿真或者出現(xiàn)其他的錯(cuò)誤，就要搜查到底是哪里出現(xiàn)了問(wèn)題，然后再繼續(xù)調(diào)試。當(dāng)系統(tǒng)調(diào)試成功時(shí)，運(yùn)行系統(tǒng)，就會(huì)顯示第一條默認(rèn)的字幕圖形，然后點(diǎn)擊不同的按鈕功能觀察是否能正常運(yùn)行各個(gè)功能按鍵。在對(duì)于proteus等等仿真處理軟件中對(duì)于STC89C52、74HC138、74HC595等仿真芯片及LED等的顯示器都已經(jīng)能夠正常地啟動(dòng)運(yùn)行且完全清晰顯示出并得到了我們所想要能夠達(dá)到的仿真效果。基于單片機(jī)的LED點(diǎn)陣流水字幕仿真圖如圖5.1所示。圖5.1仿真圖結(jié)論：通過(guò)系統(tǒng)仿真可以觀察到此次的代碼設(shè)計(jì)與硬件是可以正常工作的，并且能夠?qū)崿F(xiàn)字幕的顯示，并且功能正常。5.2系統(tǒng)整體調(diào)試由于本次設(shè)計(jì)用的是萬(wàn)用板，所以在焊接的時(shí)候就會(huì)更加靈活多變，所以需要提前規(guī)劃好每個(gè)元器件的位置，避免最終剩余的空間太小不足以焊下剩余的元件或者太近使得功能不能夠很好的呈現(xiàn)。首先準(zhǔn)備好所用到的元器件以及電烙鐵、國(guó)標(biāo)焊錫絲等專用焊接材料，根據(jù)自己提前布局焊接的安排，開(kāi)始著手整體電路的焊接調(diào)整。將元器件按照相應(yīng)位置進(jìn)行放置并焊接，尤其需要注意的是某些元器件的正負(fù)極問(wèn)題，一旦焊接錯(cuò)誤，就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不能夠正常運(yùn)行。焊接后的實(shí)物圖如圖5.2和圖5.3所示。圖5.2實(shí)物圖正面圖5.3實(shí)物圖反面在仿真之后將所有電子元件焊接到電路上之后仔細(xì)進(jìn)行檢查，注意不要焊接錯(cuò)誤，并且通過(guò)觀察了解到系統(tǒng)是正常運(yùn)行的，這時(shí)就開(kāi)始通過(guò)點(diǎn)按不同的按鍵和紅外遙控來(lái)檢測(cè)功能是否正常，以及是否能正確的顯示所設(shè)置的內(nèi)容，所設(shè)置的功能有對(duì)字幕靜止顯示、正反轉(zhuǎn)顯示、單字閃爍顯示、切換預(yù)設(shè)三段內(nèi)容并且加減速功能全部都沒(méi)有問(wèn)題。實(shí)物預(yù)設(shè)內(nèi)容演示結(jié)果和流水字幕效果演示如圖5.4和圖5.5所示。圖5.4實(shí)物圖圖5.5流水字幕效果實(shí)物圖LED點(diǎn)陣模塊的調(diào)試，首先我們需要觀察焊接電路是否完整，由于本次設(shè)計(jì)用的是萬(wàn)用板，所以在焊接的時(shí)候就會(huì)更加靈活多變，所以需要確保在焊接中發(fā)現(xiàn)沒(méi)有任何錯(cuò)誤，之后通過(guò)一個(gè)編程燒錄器把已經(jīng)成功進(jìn)行編譯完的編程代碼通過(guò)燒錄器放到了STC89C52單片機(jī)內(nèi)，最后接通電源。通過(guò)USB進(jìn)行供電，按下LED點(diǎn)陣顯示屏的開(kāi)關(guān)，觀察16×16LED點(diǎn)陣顯示屏的每個(gè)按鍵顯示是否正常按鍵顯示，正常按鍵顯示后，說(shuō)明顯示開(kāi)關(guān)電路正常，之后依次反復(fù)按下開(kāi)關(guān)，觀察LED顯示器每個(gè)按鍵的具體工作原理功能與查看LED點(diǎn)陣顯示屏按鍵是否正常。本設(shè)計(jì)還可以通過(guò)紅外遙控來(lái)代替實(shí)體按鍵的功能，在經(jīng)過(guò)系統(tǒng)測(cè)試之后可以觀察到系統(tǒng)的功能與焊接調(diào)試都可以正常的實(shí)現(xiàn)預(yù)期的效果，之后就是開(kāi)始測(cè)試此次設(shè)計(jì)的紅外遙控模塊是否正常，通過(guò)點(diǎn)按預(yù)設(shè)的6個(gè)按鍵可以觀察到各項(xiàng)功能指標(biāo)都是正常的，所以此次的紅外遙控在經(jīng)過(guò)前期的調(diào)試與后期的總體整合協(xié)調(diào)下是可以正常使用并且能夠達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)的。紅外遙控器如圖5.6所示。圖5.6紅外遙控器5.3本章小結(jié)本章是系統(tǒng)調(diào)試部分，也是設(shè)計(jì)的最后一部分，是實(shí)現(xiàn)所有功能的重要步驟，通過(guò)前面所有的設(shè)計(jì)與調(diào)試在本章進(jìn)行一個(gè)綜合實(shí)踐，是測(cè)試系統(tǒng)的重要流程。在通過(guò)系統(tǒng)仿真與軟件編譯正確無(wú)誤后，通過(guò)認(rèn)真仔細(xì)的進(jìn)行對(duì)電子元件的焊接與調(diào)試后最終成功的實(shí)現(xiàn)了此次的設(shè)計(jì)，完成此次的設(shè)計(jì)最終不僅可以對(duì)流水字幕進(jìn)行顯示，并且可以使其靜止、左右移動(dòng)、加減速、閃爍，并且可以通過(guò)按鍵和紅外遙控進(jìn)行切換三段預(yù)設(shè)的內(nèi)容，這些功能都完整并且成功的實(shí)現(xiàn)。6總結(jié)本基于單片機(jī)的流水字幕設(shè)計(jì)中我們采用了常見(jiàn)匯編語(yǔ)言程序的設(shè)計(jì)，這樣才能夠成功地達(dá)到LED點(diǎn)陣式顯示屏上的流水字幕。在設(shè)計(jì)過(guò)程中所采用的控制芯片主要有STC89C52、74HC595、74HC138及4個(gè)8×8LED點(diǎn)陣顯示器。其主要功能是：可以顯示字幕或圖案、滾動(dòng)字幕可以左右方向的移動(dòng)、可以預(yù)存三條顯示的內(nèi)容通過(guò)按鍵及紅外遙控一鍵切換、可以加減速、可以閃爍。其特征：硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛、工作效率高、價(jià)格低廉。本次設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的LED點(diǎn)陣流水字幕進(jìn)行設(shè)計(jì)性測(cè)試仿真，并且能清晰地看到文字的滾動(dòng)顯示，畫(huà)面相對(duì)穩(wěn)定、流暢。有時(shí)候候會(huì)出現(xiàn)一個(gè)字符串的顯示不全部的現(xiàn)象，我覺(jué)得是因?yàn)槌绦蛟跁r(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行的控制沒(méi)有辦法做得足夠好。但代碼編程的一個(gè)整體邏輯思維還是建立在正確的運(yùn)行軌跡上的，只需要在大致正確的方向上再將代碼中的錯(cuò)誤進(jìn)行找到修改以及補(bǔ)充，然后再將代碼進(jìn)行簡(jiǎn)寫(xiě)及優(yōu)化最終達(dá)到最優(yōu)的方案，這樣方便我們觀察修改代碼，以有助于我們理解，電路設(shè)計(jì)也更能輕松掌握，尤其特別是在進(jìn)行焊接和調(diào)試的過(guò)程中，我們首先需要考慮此次設(shè)計(jì)的板子的實(shí)際大小，過(guò)大就可能會(huì)直接造成自身資源不能良好地利用，太小就會(huì)導(dǎo)致電子元件位置不合理，還需要注意電子元件的正反方向是否擺正，否則一旦開(kāi)始焊接出現(xiàn)方向錯(cuò)誤就會(huì)導(dǎo)致后期處理非常麻煩，也不能出現(xiàn)飛線等常見(jiàn)錯(cuò)誤，同時(shí)也要合理的設(shè)置線的走向位置，避免后期處理纏繞在一起的尷尬情況，最終再一步步的完成調(diào)試和檢驗(yàn)。完成本次設(shè)計(jì)后，我們既明白了各種流水字幕的基本安裝工作使用原理，對(duì)各種單片機(jī)以及其他外部電子元器件也對(duì)此有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)理解，對(duì)目前市場(chǎng)上各種電子元器件的基本價(jià)格也對(duì)此有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)了解，也對(duì)各種電子點(diǎn)陣圖和廣告牌等各種電子廣告顯示屏的基本安裝工作和使用原理也對(duì)此有了進(jìn)一步的了解掌握。同時(shí)，在深入考慮重要問(wèn)題的總體設(shè)計(jì)框架方面也有了更深的理解，對(duì)于此組成部分的產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)，在我們最初在進(jìn)行總體設(shè)計(jì)的那個(gè)早期階段就已經(jīng)完善了一個(gè)大致的產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)框架。通過(guò)本次基于單片機(jī)的LED點(diǎn)陣流水字幕的設(shè)計(jì)，理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際設(shè)計(jì)