畢業(yè)論文--智能遠(yuǎn)程控制led顯示設(shè)備設(shè)計

1、<p>　　智能遠(yuǎn)程控制LED顯示設(shè)備設(shè)計</p><p><b>　　設(shè)計總說明</b></p><p>　　隨著社會不斷發(fā)展，LED在當(dāng)今社會生活中的應(yīng)用已經(jīng)越來越多，越來越普及。它的高效、環(huán)保、節(jié)能、低成本等優(yōu)點使它倍受青睞，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點陣屏幕安裝不便，移動性較差，另外，LED點陣屏尺寸多為整塊

2、固定的，安裝時不能根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。針對以上不足，本課題研制了一種采用智能遠(yuǎn)程控制的新型LED點陣屏系統(tǒng)，系統(tǒng)通過無線方式進(jìn)行通訊控制，同時，采用模塊化LED顯示屏設(shè)計，使得屏幕尺寸大小可以根據(jù)實際需要來拼裝，提高其實用性，避免了上述LED顯示設(shè)備的缺點。</p><p>　　首先需要進(jìn)行總體方案設(shè)計，由設(shè)計需求確定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由此再得到硬件選型。然后分模塊設(shè)計具體系統(tǒng)電路，設(shè)計上位機(jī)、下位機(jī)端的軟件程序，最終制作

3、實驗室原型進(jìn)行測試。本系統(tǒng)硬件部分單片機(jī)選擇STC89C52RC，無線數(shù)據(jù)傳輸模塊采用WSN-1101無線透傳模塊，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)計要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：單片機(jī)；點陣LED；無線控制</p><p>　　Design of Intelligent Wireless C

4、ontrol LED Display Equipment</p><p>　　Design Description</p><p>　　With the continuous development of the society, the application of LED in the social life has become more and more popular.. Its

5、 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 matrix screen

6、 to install the inconvenience, poor mobility. In addition, LED dot matrix screen size for block fixed, the installation can not according to need to adj</p><p>　　At first, we need to carry out the overall pl

7、an design, the 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

8、software program, the final production of laboratory tests.The hardware part of the system is microcontroller STC89C52RC and wireless data transmission module, the wireless WSN-1101 for transparent transmission module, L

9、ED display modu</p><p>　　Keywords:Single Chip Microcomputer；LED；Wireless Control</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題內(nèi)容及意義

10、1</p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2.1 LED研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1</p><p>　　1.2.2 無線通信技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢2</p><p>　　1.3 主要研究內(nèi)容及論文結(jié)構(gòu)3</p><p>　　2 系統(tǒng)總體設(shè)計5</p><p>

11、　　2.1 系統(tǒng)總體框架5</p><p>　　2.2 無線數(shù)據(jù)傳輸方式的選擇6</p><p>　　2.3 主要模塊基本功能及選型7</p><p><b>　　3 硬件設(shè)計10</b></p><p>　　3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)10</p><p>　　3.2 無線收發(fā)模塊12&l

12、t;/p><p>　　3.3 LED顯示模塊14</p><p>　　3.3.1 LED發(fā)光原理14</p><p>　　3.3.2 8×8LED模塊顯示原理15</p><p>　　3.3.3 LED驅(qū)動電路設(shè)計17</p><p>　　3.4 電源模塊19</p><p>　

13、　4 軟件系統(tǒng)設(shè)計20</p><p>　　4.1 軟件開發(fā)平臺及開發(fā)語言介紹20</p><p>　　4.1.1 Keil開發(fā)平臺20</p><p>　　4.1.2 Proteus仿真平臺20</p><p>　　4.1.3 C語言21</p><p>　　4.2 上位機(jī)軟件設(shè)計21</p>

14、<p>　　4.2.1 字模提取21</p><p>　　4.2.2 串口數(shù)據(jù)發(fā)送25</p><p>　　4.3 下位機(jī)程序設(shè)計26</p><p>　　4.3.1 顯示主程序27</p><p>　　4.3.2 顯示驅(qū)動子程序27</p><p>　　4.3.3 顯示時間子程序28<

15、/p><p>　　4.3.4 顯示方式子程序29</p><p>　　4.3.5 延時子程序30</p><p>　　4.3.6 數(shù)據(jù)接收處理程序30</p><p>　　5 成果與總結(jié)31</p><p>　　5.1 實物測試31</p><p>　　5.2 總結(jié)與展望34</p

16、><p><b>　　6 致謝36</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)37</b></p><p><b>　　附錄一38</b></p><p><b>　　附錄二50</b></p><p><b>　　

17、1 緒論</b></p><p>　　1.1 課題內(nèi)容及意義</p><p>　　課題主要研究的內(nèi)容是研究制作一種基于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)腖ED點陣顯示系統(tǒng)，系統(tǒng)下位機(jī)部分可以完成文字、圖形、符號的顯示以及簡單的滾動動畫效果，用戶可以通過電腦上位機(jī)進(jìn)行控制，以無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞竭h(yuǎn)程實時改變下位機(jī)的顯示內(nèi)容及動畫效果。</p><p>　　研究如何將無線數(shù)據(jù)傳輸

18、技術(shù)應(yīng)用于LED顯示設(shè)備，可以促進(jìn)無線通信領(lǐng)域的發(fā)展，擴(kuò)大LED顯示在各個領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，具有重要的科學(xué)意義。</p><p>　　我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，對于信息傳播的要求越來越高，可以預(yù)見LED顯示屏將以其色彩鮮亮、顯示信息量大、耗電量小、壽命長、空間尺寸小、重量輕、穩(wěn)定安全、易于安裝控制等優(yōu)點代替?zhèn)鹘y(tǒng)燈箱、霓虹燈的地位，在未來社會發(fā)展中扮演越來越重要的角色，前景十分廣闊。</p><p>

19、　　1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1 LED研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢</p><p>　　發(fā)光二極管又名LED（Light-Emitting Diode），它是一種能將電能轉(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體電子元件。由于西方經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，對LED的研究也早于國內(nèi)。LED顯示設(shè)備在上世紀(jì)80年代后期在國外得到迅速發(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)

20、注與應(yīng)用的新型顯示媒體。</p><p>　　關(guān)于LED顯示設(shè)備的發(fā)展，目前大致可以分成三個階段：第一階段是上世紀(jì)90年代之前，這個階段是LED產(chǎn)品的實用化階段，自1962年第一個商用型LED出現(xiàn)以來，受限于當(dāng)時的科學(xué)技術(shù)水平，早期LED產(chǎn)品質(zhì)量一般，功能單一，顏色種類較少，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)、自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)

21、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，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。在這個階段相繼出現(xiàn)了超高亮紅色、藍(lán)色、綠色LED，使得實現(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)勢得到了社會的廣泛應(yīng)用，人們對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發(fā)

22、展，采用智能控制的LED顯示系統(tǒng)將給人帶來更優(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)計產(chǎn)品，再到提供整體解決方案的發(fā)展歷程。</p><p>　　目前由單片機(jī)控制的LED點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)備控制的簡化和多樣化，如設(shè)計簡易的控制器控制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等各種無線控制方案。</p>

23、<p>　　1.2.2 無線通信技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，信息化成為了目前的潮流，無時無刻的影響著人類的生活方式。人們要通過信息化來開創(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生活模式，對無線通信技術(shù)也提出了更高的要求，無線通信技術(shù)由此得到了飛速發(fā)展，大約分為五個階段：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

24、出現(xiàn)了150MHz VHF單工汽車公用電話系統(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)體過渡，解決了移動電話與公共電話網(wǎng)的連接問題；第三階段是70至80年代，通信頻段擴(kuò)展至800MHz，美國貝爾研究所提出了蜂窩系統(tǒng)概念并進(jìn)行了AMPS實驗；第四階段是80至90年代中，此階段移動數(shù)字通信得到了極大發(fā)展，并逐漸向個人通信業(yè)務(wù)邁進(jìn)，此時出現(xiàn)了D-AMPS、GSM、CDMA等各類系統(tǒng)，頻段擴(kuò)展至1.9GHz，

25、無線尋呼、無繩電話、集群系統(tǒng)等各類通信手段也隨著用戶市場需求而興起；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)移動數(shù)據(jù)、移動計算、移動多媒體控制需要的第三代移動通信技術(shù)開始發(fā)展，全球標(biāo)準(zhǔn)開始統(tǒng)一，開始由第二代移動</p><p>　　就目前來說，長距離無線通信技術(shù)的代表為GSM、GPRS、3G，短距離無線通信技術(shù)的代表為WLAN、藍(lán)牙、RFID等。</p><p>　　

26、未來無線通信技術(shù)將向著寬帶化、分組化和個人化發(fā)展。</p><p>　　1.3 主要研究內(nèi)容及論文結(jié)構(gòu)</p><p>　　遠(yuǎn)程控制LED顯示設(shè)備，利用遠(yuǎn)程發(fā)布平臺，可解決了連鎖型商業(yè)網(wǎng)點宣傳推廣方面對于高效、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：</p><p>　　（1）了解LED顯示設(shè)備和無線數(shù)據(jù)傳輸原

27、理；</p><p>　　（2）熟悉智能遠(yuǎn)程控制LED顯示設(shè)備功能，選擇并設(shè)計控制電路、顯示電路和信號處理電路，繪制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖，控制單元、顯示電路和信號處理電路電氣原理圖。</p><p>　?。?）根據(jù)工作原理，繪制軟件工作流程圖，編寫算法軟件。</p><p>　?。?）制作實驗室原型。</p><p>　?。?）詳細(xì)分析和說明系統(tǒng)工

28、作原理和工作過程，編寫設(shè)計說明書</p><p>　　文章共分為五個章節(jié)，第一章為緒論部分，總體說明了本課題的意義、目的、研究范圍及要達(dá)到的技術(shù)要求，國內(nèi)外對LED以及無線通信技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，并給出文章的整體布局劃分。</p><p>　　第二章為系統(tǒng)總體設(shè)計部分，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，對各個模塊的選型及原因做了簡要說明，對各種無線數(shù)

29、據(jù)傳輸方式進(jìn)行簡要介紹及對比，選擇相應(yīng)技術(shù)方案。</p><p>　　第三章為系統(tǒng)硬件設(shè)計部分，給出了系統(tǒng)各模塊的硬件電路設(shè)計圖，包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源模塊、LED顯示模塊、無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、串口模塊。</p><p>　　第四章為系統(tǒng)軟件設(shè)計部分，簡單介紹了所使用的軟件平臺Keil、Proteus，給出了軟件設(shè)計的思路及軟件設(shè)計流程圖，給出了相關(guān)的C程序。</p><

30、;p>　　第五章為總結(jié)部分，給出所制作的系統(tǒng)實物測試成果，總結(jié)研究工作進(jìn)行的歸納和綜合，以及進(jìn)一步開展研究的見解與建議。</p><p><b>　　2 系統(tǒng)總體設(shè)計</b></p><p>　　本章通過對課題具體要求加以分析，提出了系統(tǒng)設(shè)計總體結(jié)構(gòu)框架，簡要介紹比較了各種無線數(shù)據(jù)傳輸方式，根據(jù)系統(tǒng)需求選擇了無線射頻（RF）方式，對各個模塊的功能及選型簡要介紹。

31、</p><p>　　2.1 系統(tǒng)總體框架</p><p>　　智能遠(yuǎn)程控制LED顯示設(shè)備設(shè)計任務(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LED點陣顯示屏完成動態(tài)掃描顯示，從而實現(xiàn)實時顯示漢字的目的。</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的功能需求，結(jié)合考慮各種因素，我們設(shè)計出了系統(tǒng)的總體框架。系統(tǒng)總體框架圖如圖2-1：

32、</p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)總體框架圖</p><p>　　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、無線發(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、無線數(shù)據(jù)接收模塊組成。</p><p>　　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等，

33、然后將其通過USB轉(zhuǎn)TTL芯片發(fā)送給無線發(fā)射模塊，無線發(fā)射模塊將數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制然后發(fā)送。無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，通過驅(qū)動程序?qū)?shù)據(jù)發(fā)送到顯示模塊，通過LED顯示模塊將數(shù)據(jù)顯示出來，單片機(jī)由蓄電池供電。各個模塊相輔相成，構(gòu)成整個系統(tǒng)。</p><p>　　2.2 無線數(shù)據(jù)傳輸方式的選擇</p><p>　　目前市場上現(xiàn)有的比較成熟

34、的無線數(shù)據(jù)傳輸方式主要有RF無線（Radio Frequency）、GSM、GPRS、紅外傳輸、藍(lán)牙（Bluetooth）幾種。</p><p><b>　　（1）RF無線</b></p><p>　　RF射頻技術(shù)目前已經(jīng)較為成熟，廣泛應(yīng)用在小區(qū)門禁、無線抄表、安防系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)雀鞣N領(lǐng)域，市場上相關(guān)的RF模塊也種類繁多。RF模塊的工作頻率通常有315MHz、433M

35、Hz、2.4GHz幾種，對應(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)傳輸距離通過增大發(fā)送功率和延長天線最遠(yuǎn)可以達(dá)到上百米。</p><p><b>　?。?）GSM</b></p><p>　　GSM是全球移動通信系統(tǒng)(Global System for Mobile communications)的簡稱，是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的移動電話標(biāo)準(zhǔn)。GSM一般

36、通過手機(jī)發(fā)送含有控制指令的短信，通過移動網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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)先約定對應(yīng)的控制指令，并由單片機(jī)從子庫中調(diào)用點陣數(shù)據(jù)，無法顯示復(fù)雜圖形，雖然控制距離較遠(yuǎn)，但會產(chǎn)生流量費用。</p><p><b>　?。?）GPRS</b></p><p>　　GPRS是通用分組無線服務(wù)技術(shù)（General Packet Radio Servi

37、ce)的簡稱，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，理論上只要有移動網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方都可以進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸，但是實際價值不大，仍然會產(chǎn)生流量費用。</p><p><b>　?。?）紅外傳輸</b></p><p>　　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)制信號調(diào)制為一系列的脈沖串信號，通過紅

38、外發(fā)射管發(fā)射紅外信號。接收端將接收到的光脈轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)過放大、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)計的要求。</p><p><b>　　藍(lán)牙</b></p><p>　　藍(lán)牙是一種無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可實現(xiàn)固定設(shè)備、移動設(shè)備和樓宇個人域網(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)

39、分割成數(shù)據(jù)包，通過79個指定的藍(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)計中使用。</p><p>　　RF技術(shù)現(xiàn)今已較為成熟，無線數(shù)據(jù)傳輸速率與距離也可以滿足設(shè)計要求，成本較低，較GSM及GPRS方案不會產(chǎn)生流量費用，綜上所述，我們選用RF無線傳輸方式進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸。</p><p>　　2.3 主要模塊基本功能及選型</p&

40、gt;<p>　　將整個系統(tǒng)劃分為以下模塊，各個模塊之間相互配合實現(xiàn)智能遠(yuǎn)程控制LED顯示設(shè)備的功能。</p><p><b>　　單片機(jī)模塊</b></p><p>　　單片機(jī)模塊是整個下位機(jī)系統(tǒng)的大腦部分，他接收來自無線接收模塊的數(shù)據(jù)，將其解析處理后送入緩存并發(fā)送給LED顯示。</p><p>　　本設(shè)計中選用STC公司的ST

41、C89C52RC系列芯片，它是采用了8051內(nèi)核的在系統(tǒng)可編程芯片，最高工作時鐘頻率為80MHz，擁有40個引腳，片上集成512字節(jié)RAM數(shù)據(jù)存儲空間，6K字節(jié)FLASH程序存儲空間，2K字節(jié)E2PROM存儲空間，數(shù)據(jù)可反復(fù)擦寫100000次以上。此外他還有8個中斷源，4個優(yōu)先級，3個定時器，完全可以滿足本設(shè)計的需求。</p><p><b>　　無線收發(fā)模塊</b></p>

42、<p>　　本設(shè)計中選用WSN-1101無線數(shù)傳模塊，是一款高穩(wěn)定性、高性價比、低功耗的無線微功率透明數(shù)據(jù)收發(fā)模塊。該模塊相對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)部自動完成通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)收發(fā)控制等特點。模塊利用了多頻段、多信道來降低傳輸過程中的干擾以提高傳輸性能。用戶可以通過PC串口、單片機(jī)串口以及遠(yuǎn)程無線配置方式，設(shè)置串行速率、工作信道、發(fā)射功率等參數(shù)。 </p><p>&l

43、t;b>　　LED顯示模塊</b></p><p>　　本設(shè)計采用四塊型號為LDM-1088BS的8×8紅色共陽LED點陣組成16×16大小的點陣屏幕，驅(qū)動部分采用兩塊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)動電流，提高LED顯示屏的亮度。</p><p><b>　　

44、串口模塊</b></p><p>　　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，無需任何外部的USB器件，安裝驅(qū)動后即可生成虛擬串口，通過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串口以連接無線發(fā)射模塊。

45、</p><p><b>　　電源模塊</b></p><p>　　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)電流降低電路、電流限制、過熱保護(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六角撥動開關(guān)控制電路的通斷。</p><p><b>　　3

46、 硬件設(shè)計</b></p><p>　　3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　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，其主要性能參數(shù)如下：</p><p>　?。?）適應(yīng)3.4V-5.5V工作電壓；</p><p>

47、;　?。?）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；</p><p>　?。?）擁有512字節(jié)RAM數(shù)據(jù)存儲空間，6K字節(jié)FLASH程序存儲空間，2K字節(jié)E2PROM電可擦除只讀存儲器；</p><p>　　（4）具有40個引腳，32個通用I/O口；</p><p>　　（5）具有ISP功能，無需專用編程下載器，通過串

48、口（P3.0，P3.1）即可下載程序至單片機(jī)；</p><p>　　（6）具有8個中斷源，4個優(yōu)先級，3個定時器；</p><p>　?。?）具有看門狗定時器功能；</p><p>　?。?）支持通用異步串行口（UART），還可通過定時器軟件實現(xiàn)多個UART。</p><p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng),或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng),是指用最少的元件組成的單

49、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：</p><p>　　圖3-1 單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　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)部的程序從頭開始執(zhí)行。單片機(jī)也一樣，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時候，可以按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動從頭開始執(zhí)行。8051系列

50、單片機(jī)在當(dāng)RST引腳上的高電平持續(xù)兩個機(jī)器周期以上即可復(fù)位，所以VCC上電時，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，C3又充電，在電阻R1上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位。幾個毫秒后，單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。</p><p>　　晶振全稱晶體振蕩器，在單片機(jī)工作中晶振電路起到了非常重要的作用

51、。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鐘信號。晶振選擇11.0592MHz，用于得到精確的9600及19200波特率。</p><p>　　在實際焊接最小系統(tǒng)的過程中，VCC口額外添加了一個LED電源指示燈，只要聯(lián)通電源指示燈就會亮起，電源按鈕用來控制最小系統(tǒng)的通/斷電。</p><p>　　3.2 無線收發(fā)模塊</p><p>　　無線收發(fā)模塊選

52、擇WSN-1101無線透傳模塊，WSN-1101無線透傳模塊是一款高穩(wěn)定性、高性價比、低功耗的無線微功率透明數(shù)據(jù)收發(fā)模塊。該模塊相對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)部自動完成通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)收發(fā)控制等特點。模塊利用了多頻段、多信道來降低傳輸過程中的干擾以提高傳輸性能。</p><p>　　模塊具體功能參數(shù)如下：</p><p>　?、俟ぷ黝l段：433MHz；<

53、;/p><p>　?、贕FSK調(diào)制方式，半雙工通訊，空中收/發(fā)轉(zhuǎn)換、連接、控制自動完成；</p><p>　?、劢邮侦`敏度高達(dá)-116dBm，傳輸距離100-200米；</p><p>　?、芙邮展ぷ麟娏?lt;10mA，休眠電流<20uA；</p><p>　　⑤通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換及射頻收發(fā)切換自動完成，簡單易用；</p><

54、;p>　?、薮谒俾?200/2400/4800/9600/19200/38400/57600/115200，可通過軟件配置；</p><p>　?、邔掚妷悍秶ぷ鳎?V-5.5V；</p><p>　?、嘤脩艨梢酝ㄟ^PC串口、單片機(jī)串口以及遠(yuǎn)程無線配置方式，設(shè)置串行速率、工作信道、發(fā)射功率等參數(shù)。</p><p>　　模塊具體外觀如圖3-2：</p&g

55、t;<p>　　圖3-2 WSN-1101模塊外觀</p><p>　　透明傳輸就是在傳輸過程中，對外界透明，就是說你看不見他是傳送網(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，同時保證傳輸?shù)馁|(zhì)量即可，而不對傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)進(jìn)行處理，簡單的來說就是發(fā)送什么接收的就是什么，這樣就省去了普通無線收發(fā)模塊之間的收發(fā)協(xié)議的編寫。</p><p>　　不使用無線透傳模塊時

56、，左邊設(shè)備向右邊設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)是通過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：</p><p>　　圖3-3 設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送原理圖</p><p>　　而使用了無線透傳模塊后，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，自動將數(shù)據(jù)以無線電波的方式發(fā)送到空中，右邊的模塊能自動感應(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)

57、據(jù)至接收端的RXD端口，反之亦然，原理圖如圖3-4：</p><p>　　圖3-4 無線透傳模塊數(shù)據(jù)發(fā)送原理圖</p><p>　　無線透傳模塊擁有5個管腳，各管腳定義如下表：</p><p>　　表3-1 管腳定義表</p><p>　　具體連接方式為，電腦上位機(jī)通過USB轉(zhuǎn)TTL串口模塊引出5V、GND、TXD、RXD四條引線并連接到無線

58、透傳模塊作為發(fā)送模塊的對應(yīng)管腳，而無線透傳模塊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應(yīng)管腳，即可完成連接。</p><p>　　3.3 LED顯示模塊</p><p>　　3.3.1 LED發(fā)光原理</p><p>　　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-

59、N結(jié)兩端注入正向電流時，注入的非平衡載流子（電子-空穴對）在擴(kuò)散過程中復(fù)合發(fā)光，這種發(fā)射過程主要對應(yīng)光的自發(fā)發(fā)射過程。</p><p>　　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，溝區(qū)導(dǎo)帶中的電子則可逃

60、過P-N結(jié)的勢壘進(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)德爾電子與空穴相遇時，便產(chǎn)生發(fā)光復(fù)合，光的波長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)出不同波長的光。</p><p>　　3.3.2 8×8LED模塊顯示原理</p><p>　　8×8LED模塊由8行8列共64個LED組成，用以顯示各種文字或

61、圖形，8×8LED模塊外觀數(shù)據(jù)如圖3-5所示：</p><p>　　圖3-5 8×8LED模塊外觀數(shù)據(jù)</p><p>　　它的工作原理如圖3-6，模塊內(nèi)部分別將各行LED的正極串聯(lián)，將各列LED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，電流導(dǎo)通，對應(yīng)的第x行第y列LED燈點亮。8×8LED模塊的兩排引腳一排是陽極引

62、腳，分別對應(yīng)模塊從上到下的8行，另一排為陰極引腳，分別對應(yīng)從左到右的8列，在對應(yīng)引腳上給電即可使對應(yīng)行列的LED燈點亮。</p><p>　　圖3-6 8×8LED模塊內(nèi)部電路</p><p>　　而本設(shè)計所使用的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

63、模塊接線如圖3-7：</p><p>　　圖3-7 16×16LED模塊接線</p><p>　　3.3.3 LED驅(qū)動電路設(shè)計</p><p>　　當(dāng)向LED原件施加正向電壓時，流過它的正向電流使其發(fā)光。因此LED的驅(qū)動就是解決如何使其P-N結(jié)處于正向偏置的問題。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)問題。具體的驅(qū)動方法可以分為直流驅(qū)動、恒流

64、驅(qū)動和脈沖驅(qū)動：</p><p><b>　?、僦绷黩?qū)動</b></p><p>　　直流驅(qū)動是最簡單的驅(qū)動方式，LED的工作點由電源電壓Vcc、串聯(lián)電阻R和LED器件的伏安特性共同決定。這種驅(qū)動方式適合于LED器件較少，發(fā)光強(qiáng)度恒定的情況。例如公交車恒定顯示“XX路”等字樣的情況。</p><p><b>　?、诤懔黩?qū)動</b

65、></p><p>　　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LED器件進(jìn)行恒流驅(qū)動，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LED。</p><p>　　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

66、LED的亮度基本上與流過的電流成比例。</p><p><b>　?、勖}沖驅(qū)動</b></p><p>　　利用人眼的視覺惰性，采用向LED器件重復(fù)通電的方式使之點亮，就是脈沖驅(qū)動方式。脈沖驅(qū)動的主要應(yīng)用有兩個方面：掃描驅(qū)動和占空比驅(qū)動。掃描驅(qū)動的主要目的是節(jié)約驅(qū)動器，簡化電路，如N行LED共用一列數(shù)據(jù)，稱其為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

67、圖像顯示中的灰度控制。</p><p>　　以上三種驅(qū)動方式，在實際中往往是組合在一起使用的。例如，在顯示圖像的驅(qū)動電路中，既使用了掃描驅(qū)動，又用到了占空比驅(qū)動和恒流驅(qū)動。</p><p>　　而LED模塊的顯示一般由動態(tài)掃描實現(xiàn)。本設(shè)計采用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，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

68、端接至下一片數(shù)據(jù)輸入端，即可將兩片級聯(lián)輸出16位信號控制列掃描。采用兩片74HC595移位寄存器芯片負(fù)責(zé)行輸出數(shù)據(jù)，74HC595具有一個8位移位寄存器和8位輸出鎖存器，也可以將串行信號轉(zhuǎn)為并行輸出，達(dá)到節(jié)省I/O口的目的，而且可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與顯示任務(wù)的同時進(jìn)行。上一片74HC595的Q7'接到下一片的數(shù)據(jù)輸入端即可完成級聯(lián)，同時輸出16位并行信號，控制行數(shù)據(jù)輸出。一共使用5個I/O口，分別為行數(shù)據(jù)輸出位、行掃描時鐘位、行數(shù)據(jù)

69、鎖存位、列數(shù)據(jù)輸出位、列掃描時鐘位。74HC164負(fù)責(zé)快速輪流點亮對應(yīng)列，74HC595負(fù)責(zé)輸出對應(yīng)列數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　電路如圖3-8：</b></p><p>　　圖3-8 LED驅(qū)動電路仿真圖</p><p>　　然而實際中，由于74HC164的輸出不足以驅(qū)動LED模塊，所以焊接時增加了三極管以增大驅(qū)動電流，并在74HC5

70、95及74HC164的輸出額外添加了限流電阻以保護(hù)電路。</p><p><b>　　3.4 電源模塊</b></p><p>　　由于LED點陣及無線接收模塊運行起來較為耗電，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，顯示時要經(jīng)常更換新電池，又因為采用USB供電不符合本設(shè)備無線移動顯示的定位，所以選擇用大容量蓄電池供電。</p&

71、gt;<p>　　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47μF的電容和0.47μF的電容來分別過濾低頻紋波和高頻紋波，降低脈動紋波對電路的影響，提高輸出電流的質(zhì)量，而且在輸出端添加了一個LED指示燈用來顯示電路的通/斷電。具體仿真電路如圖3-9：</p><p>　　圖3-9 電源模塊仿真電路圖</p><p><

72、b>　　4 軟件系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p>　　4.1 軟件開發(fā)平臺及開發(fā)語言介紹</p><p>　　4.1.1 Keil開發(fā)平臺</p><p>　　Keil IDE uVision3集成開發(fā)壞境是Keil Software公司開發(fā)的基于80C51內(nèi)核的微處理器軟件開發(fā)平臺，內(nèi)嵌多種符合當(dāng)前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具。Keil是目前最流行的開發(fā)5

73、l系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(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、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境(uVision)將這些部分組合在一起?？梢酝瓿蓮墓こ探⒑凸芾怼⒕幾g、鏈接、目標(biāo)代碼的生成、軟件仿真、硬件仿真等完整的開發(fā)流程。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，在開發(fā)大型項目時非常理想。&

74、lt;/p><p>　　4.1.2 Proteus仿真平臺</p><p>　　Proteus軟件是英國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。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。&l

75、t;/p><p>　　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，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，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Co

76、rtex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。</p><p><b>　　4.1.3 C語言</b></p><p>　　C語言，是一種通用的、程序式的程序語言，廣泛用于系統(tǒng)與應(yīng)用軟件的開發(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，在程序員中備受青睞。</p>

77、<p>　　C語言是由UNIX的研制者丹尼斯·里奇和肯·湯普遜于1970年研制出的B語言的基礎(chǔ)上發(fā)展和完善起來的。目前，C語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Linux等。C語言的設(shè)計影響了許多后來的程序語言，例如C++、Java、C#等。</p><p>　　后來于1980年代，為了避免各開發(fā)廠商用的C語言語法產(chǎn)

78、生差異，由美國國家標(biāo)準(zhǔn)局（American National Standard Institution）為C語言訂定了一套完整的國際標(biāo)準(zhǔn)語法，稱為ANSIC，作為C語言的標(biāo)準(zhǔn)。1980年代至今的有關(guān)程序開發(fā)工具，一般都支持符合ANSIC的語法。</p><p>　　4.2 上位機(jī)軟件設(shè)計</p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求，上位機(jī)只需擁有向單片機(jī)發(fā)送顯示數(shù)據(jù)及簡單的控制指令的功能即可。這些功

79、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。</p><p>　　4.2.1 字模提取</p><p>　　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)字庫的傳統(tǒng)方法有使用硬件字庫和使用UCDOS的點陣字庫兩種方法。這些字庫均非矢量字庫，大小固定、字體單一，有較大的局限性，且使用起來需要進(jìn)

80、行換算，非常麻煩。目前越來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，不但文字大小可以隨意改變，而且字體多種多樣，具有很高的使用價值。</p><p>　　在Windows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，再利用取點法去讀取字符的字模，提取字模的具體步驟如下：</p><p>　?、俑鶕?jù)要生成字模的點陣大小，按像素顯示設(shè)

81、置相應(yīng)的圖片框的大小，比如16×16、24×24、32×16等；</p><p>　?、谶x擇字體類型，字體類型可以選擇Windows系統(tǒng)自帶的矢量字體，也可以選擇其他下載字體；</p><p>　?、壅{(diào)整漢字在圖片框中的大小、位置；</p><p>　?、馨凑諠h字內(nèi)碼的順序，依次將漢字顯示在圖片上，讀取漢字的點陣信息，將該信息存入字庫文

82、件；</p><p>　　⑤重復(fù)第④步，直到提取完所有漢字。</p><p>　　在軟件設(shè)計時，通常如果顯示的字符不大于16×16點陣，則直接采用點陣字庫；在顯示大于16×16的字符時，采用矢量字庫。提取漢字字模的程序流程圖如圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1 提取漢字字模流程圖</p><p>　　讀取輸入漢字

83、的內(nèi)碼后先判斷需要的漢字點陣大小Dot是否小于17點陣，如果小于17點陣，則根據(jù)Dot數(shù)值來選擇對應(yīng)的點陣字庫，然后根據(jù)內(nèi)碼找到它在字庫中的位置，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。</p><p>　　而圖片的嵌入提取

84、可以參考大于16點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應(yīng)行列的像素點信息，具體提取流程如圖4-2：</p><p>　　圖4-2 提取圖片字模信息流程圖</p><p>　　現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上有很多字模提取軟件可以達(dá)到設(shè)計的要求，所以就不需要另行編寫字模提取程序，圖4-3是本設(shè)計采用的一款字模

85、提取軟件界面：</p><p>　　圖4-3 字模提取軟件界面</p><p>　　如圖，在文字輸入?yún)^(qū)輸入“西安”兩個字，上面的點陣自動顯示出“西安”兩個字的點陣顯示效果，并給出對應(yīng)的點陣字模程序：</p><p>　　/*-- 文字: 西 --*/</p><p>　　/*-- Fixedsys10; 此字體下對應(yīng)的點陣為：寬x高

86、=16x16 --*/</p><p>　　0x00,0x00,0xFF,0xFE,0x04,0x40,0x04,0x40,0x04,0x40,0x3F,0xF8,0x24,0x48,0x24,0x48,</p><p>　　0x24,0x48,0x24,0x48,0x28,0x38,0x30,0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x3F,0xF8,0x20,0x08&l

87、t;/p><p>　　/*-- 文字: 安 --*/</p><p>　　/*-- Fixedsys10; 此字體下對應(yīng)的點陣為：寬x高=16x16 --*/</p><p>　　0x02,0x00,0x01,0x00,0x3F,0xFC,0x20,0x04,0x42,0x08,0x02,0x00,0x02,0x00,0xFF,0xFE,</p>

88、;<p>　　0x04,0x20,0x08,0x20,0x18,0x40,0x06,0x40,0x01,0x80,0x02,0x60,0x0C,0x10,0x70,0x08</p><p>　　其中注釋部分可以省去，0x所代表的是點陣字模數(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：</p><p>　　00 00 FF FE

89、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 08</p><p>　　16×16點陣一屏所顯示的

90、數(shù)據(jù)為32字節(jié)，所以兩個漢字所包含的點陣數(shù)據(jù)為64字節(jié)。</p><p>　　4.2.2 串口數(shù)據(jù)發(fā)送</p><p>　　由于本設(shè)計中采用了WSN-1101無線透傳模塊，所以可以在模塊內(nèi)部自動完成通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)收發(fā)控制，不需要額外再編寫控制程序及傳輸協(xié)議。但是對于所發(fā)送的數(shù)據(jù)，其顯示動畫方式等還需要有一個控制指令。本設(shè)計在所發(fā)送的點陣字模數(shù)據(jù)前加一字節(jié)作為控制指令字節(jié)，如圖4-4：&

91、lt;/p><p><b>　　圖4-4 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　現(xiàn)規(guī)定01為靜態(tài)顯示，02為從左到右滾動顯示，03為從右到左滾動顯示，04為從上到下滾動顯示，05為從下到上滾動顯示。</p><p>　　串口發(fā)送功能也可用現(xiàn)有軟件實現(xiàn)，串口調(diào)試助手軟件界面如圖4-5所示：</p><p>　　圖4-5 串口調(diào)

92、試助手界面</p><p>　　在軟件的字符串發(fā)送區(qū)放入需要發(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應(yīng)的控制指令，點擊發(fā)送字符/數(shù)據(jù)即可將其通過無線透傳模塊發(fā)送給單片機(jī)。</p><p>　　4.3 下位機(jī)程序設(shè)計</p><p>　　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)動子

93、程序display（）、顯示時間子程序displays（），字符移動效果子程序displaymove（）、dispalaymovetb（），延時子程序delay（）。</p><p>　　4.3.1 顯示主程序</p><p>　　顯示主程序main（）流程為首先初始化程序，將待機(jī)畫面數(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)畫面，然后判斷contrchar變量是否被賦值，如果被賦值則先清

94、點陣屏，調(diào)用數(shù)據(jù)接受處理程序存入的緩沖區(qū)點陣數(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)用對應(yīng)顯示方式的子程序，無新數(shù)據(jù)輸入時循環(huán)顯示，有新數(shù)據(jù)輸入時當(dāng)一次顯示結(jié)束時再進(jìn)行新內(nèi)容的顯示，流程圖如圖4-6：</p><p>　　圖4-6 主程序流程圖</p><p>　　4.3.2 顯

95、示驅(qū)動子程序</p><p>　　顯示驅(qū)動子程序display（）負(fù)責(zé)點亮一列LED點陣，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，然后將讀取的點陣數(shù)據(jù)移位兩個字節(jié)給74HC595的移位寄存器，將數(shù)據(jù)鎖存輸出到相應(yīng)列的點陣發(fā)光管顯示，顯示一列后將保持到下一列顯示開始，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)列點陣管陽極，而且每一次顯示持續(xù)一定時

96、間保證顯示效果。具體程序流程圖如圖4-7：</p><p>　　圖4-7 顯示驅(qū)動子程序</p><p>　　4.3.3 顯示時間子程序</p><p>　　用戶給定顯示時間子程序displays（）想要顯示的時間Time，Time數(shù)值為想要圖像顯示的秒數(shù)，開始顯示，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)行時間約為1秒，然

97、后再判斷是否為0，直到Time=0，結(jié)束顯示并返回，在本設(shè)計中顯示時間預(yù)設(shè)為1秒。程序流程如圖4-8：</p><p>　　圖4-8 顯示時間子程序流程圖</p><p>　　4.3.4 顯示方式子程序</p><p>　　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。</p><p>　　首先初始化

98、字模指針和列計數(shù)器，將字模指針對準(zhǔn)緩沖區(qū)字模數(shù)據(jù)第一個字節(jié)，然后運行顯示驅(qū)動子程序顯示一列字模數(shù)據(jù)，顯示達(dá)到設(shè)定時間后將列計數(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數(shù)器復(fù)位的同時字模指針加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。</p><p>　　字符左移程序流程圖如圖4-9：</p><p>　　圖4-9

99、 字符左移子程序流程圖</p><p>　　4.3.5 延時子程序</p><p>　　應(yīng)用單片機(jī)的時候，經(jīng)常會遇到需要延時的情況，這時就需要調(diào)用一個延時子程序滿足需求。</p><p>　　4.3.6 數(shù)據(jù)接收處理程序</p><p>　　數(shù)據(jù)接收處理程序的功能將單片機(jī)通過無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

100、控制指令單獨提取出來賦給控制變量contrchar，然后將之后的數(shù)據(jù)每隔32字節(jié)分割開分別存入點陣數(shù)據(jù)緩沖區(qū)以供顯示主程序調(diào)用。</p><p><b>　　5 成果與總結(jié)</b></p><p><b>　　5.1 實物測試</b></p><p>　　最終焊接制作完成的實驗室原型下位機(jī)如圖5-1：</p>

101、<p>　　圖5-1 實驗室原型下位機(jī)成品圖</p><p>　　可見，下位機(jī)由三個模塊組成，分別為單片機(jī)模塊(左上)、單元模塊(左下)及LED顯示模塊(右)。</p><p>　　上位機(jī)USB轉(zhuǎn)TTL串口模塊與無線發(fā)射模塊的連接如圖5-2：</p><p>　　圖5-2 串口模塊與無線發(fā)射模塊的連接</p><p>　　上位機(jī)通

102、過串口調(diào)試助手的發(fā)送數(shù)據(jù)功能向下位機(jī)發(fā)送指令，如圖5-3：</p><p>　　圖5-3 串口調(diào)試助手發(fā)送數(shù)據(jù)</p><p>　　如上圖，選擇USB轉(zhuǎn)TTL串口模塊所在的COM口，上圖為COM6口，然后將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入單字符串發(fā)送區(qū)，點擊“發(fā)送字符/數(shù)據(jù)”按鈕即可將發(fā)送至無線發(fā)射模塊，下位機(jī)再通過無線接收模塊接收數(shù)據(jù)并顯示，顯示效果如圖5-4及圖5-5：</p><

103、;p>　　圖5-4 系統(tǒng)待機(jī)效果</p><p>　　圖5-5 系統(tǒng)顯示效果</p><p>　　圖5-4為下位機(jī)未接收到上位機(jī)所發(fā)送的數(shù)據(jù)時的待機(jī)效果，為一個心形，當(dāng)接收到上位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)后，根據(jù)上位機(jī)數(shù)據(jù)的控制指令字節(jié)顯示不同的效果，圖5-5為發(fā)送4張圖片靜止顯示的效果。</p><p>　　下位機(jī)端接收上位機(jī)發(fā)送的無線數(shù)據(jù)在走廊環(huán)境40m以內(nèi)可以穩(wěn)定顯示

104、，超過40m則會出現(xiàn)亂碼或者無法正常顯示的問題，這是由于上位機(jī)無線模塊的發(fā)射功率較小，數(shù)據(jù)傳輸距離較遠(yuǎn)無線信號就會受到較為嚴(yán)重的干擾導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟包，在實際應(yīng)用中可以更換更大功率的發(fā)射模塊及天線，即可有效增加無線傳輸距離。</p><p><b>　　5.2 總結(jié)與展望</b></p><p>　　本文敘述了智能遠(yuǎn)程控制LED顯示設(shè)備的研究與設(shè)計過程，整個項目是在導(dǎo)師指導(dǎo)

105、下獨立完成的，經(jīng)歷了查閱文獻(xiàn)、系統(tǒng)總體設(shè)計、系統(tǒng)硬件設(shè)計及選型、系統(tǒng)軟件設(shè)計及制作實驗室原型幾個階段，最后通過測試實驗室原型機(jī)，可以實現(xiàn)所設(shè)想的系統(tǒng)基本功能，運行正常穩(wěn)定。</p><p><b>　　主要取得成果有：</b></p><p>　?、賹ι婕暗降膮⒖嘉墨I(xiàn)進(jìn)行了研究與總結(jié)，根據(jù)設(shè)計要求，結(jié)合目前LED及無線通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，給出了總體設(shè)計方案，對所涉及的

106、技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并做了具體的分析；</p><p>　　②設(shè)計了智能遠(yuǎn)程控制LED顯示設(shè)備的具體方案，包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。根據(jù)設(shè)計需求選擇合適的硬件設(shè)備，選擇了STC89C52RC作為下位機(jī)的終端控制單片機(jī)，選擇WSN-1101作為無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，結(jié)合LED顯示技術(shù)，完成了硬件設(shè)計；</p><p>　　③基于所設(shè)計的硬件環(huán)境，選擇了適合的軟件開發(fā)程序環(huán)境，設(shè)計了相應(yīng)的軟件程序

107、，包括上位機(jī)與下位機(jī)之間的數(shù)據(jù)無線傳輸、單片機(jī)數(shù)據(jù)處理及LED模塊顯示；</p><p>　　④基于硬、軟件設(shè)計焊接制作了實驗室原型機(jī)，經(jīng)測試可以實現(xiàn)系統(tǒng)基本功能，運行正常穩(wěn)定。</p><p>　　隨著嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展，芯片技術(shù)的不斷成熟，終端芯片的處理能力越來越強(qiáng)，同時3G網(wǎng)絡(luò)甚至4G網(wǎng)絡(luò)的蓬勃發(fā)展也給嵌入式無線通信領(lǐng)域帶來了前所未有的契機(jī)。結(jié)合目前情況，以后在無線LED通信系統(tǒng)領(lǐng)

108、域，將向著大高清LED彩色屏的無線實時更新發(fā)展，這對嵌入式芯片和通信網(wǎng)絡(luò)的要求都很高，這方面的研究將是以后的重點。雖然目前大屏幕彩色LED顯示屏已經(jīng)開始在各大公共場合使用，但是單色LED顯示屏由于其低很多的生產(chǎn)成本，使得它仍然是公共場合信息發(fā)布的重要媒介，因此在社會生產(chǎn)、生活各領(lǐng)域中人們對單色LED顯示屏仍然有很大的需求。本設(shè)計對實時性要求較高的中、小型LED無線通信系統(tǒng)有一定的工程實踐意義及參考價值。</p><p

109、><b>　　6 致謝</b></p><p>　　本文是在導(dǎo)師陳登峰教授的悉心指導(dǎo)下完成的。在本人進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計的整個過程中，從論文的選題、資料的查詢、開題、研究、實現(xiàn)，一直到撰稿的每一個環(huán)節(jié)，導(dǎo)師都給予了耐心的指導(dǎo)和幫助，使我不但掌握了基本的科研方法，還教授給我一種認(rèn)真求實、實事求是的科研態(tài)度，這也使我在今后的學(xué)習(xí)和工作中受益匪淺。在此，特向?qū)熽惖欠褰淌诒硎疚矣芍缘母屑づc謝意。&l

110、t;/p><p>　　接下來，十分地感謝與我一組的同學(xué)，在本人設(shè)計期間給予的大力協(xié)助。</p><p>　　最后，我要特別感謝我的家人和朋友，在我求學(xué)期間給予我精神和物質(zhì)上的大力支持。他們的理解、關(guān)心和幫助始終是支持我克服困難的強(qiáng)大動力，沒有他們，我是難以順利完成學(xué)業(yè)的。</p><p>　　感謝在百忙之中審閱本論文的各位專家、學(xué)者，感謝您們給予的批評和指導(dǎo)意見！<