張艷婷

摘 要：LED大屏幕顯示系統(tǒng)，以AT89S52單片機(jī)為核心，由鍵盤(pán)顯示、錄放音模塊、光電開(kāi)關(guān)、溫度采集、定時(shí)鬧鈴、LED大屏幕顯示等功能模塊組成。本系統(tǒng)不僅成功的實(shí)現(xiàn)了要求的基本功能，發(fā)揮部分也得到完全的實(shí)現(xiàn)，而且有一定的創(chuàng)新功能。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；LED大屏幕；滾屏顯示

1任務(wù)設(shè)計(jì)

1.1 基本要求：設(shè)計(jì)并制作LED電子顯示屏和控制器。

1.1.1 自制一臺(tái)簡(jiǎn)易16行*32列點(diǎn)陣顯示的LED電子顯示屏；

1.1.2 自制顯示屏控制器，擴(kuò)展鍵盤(pán)和相應(yīng)的接口實(shí)現(xiàn)多功能顯示控制，顯示屏顯示數(shù)字和字母亮度適中，應(yīng)無(wú)閃爍。

1.1.3 顯示屏通過(guò)按鍵切換顯示數(shù)字和字母；

1.1.4 顯示屏能顯示4組特定數(shù)字或者英文字母組成的句子，通過(guò)按鍵切換顯示內(nèi)容；

1.1.5 能顯示4組特定漢字組成的句子，通過(guò)按鍵切換顯示內(nèi)容。

1.2發(fā)揮部分：

1.2.1自制一臺(tái)簡(jiǎn)易16行*64列點(diǎn)陣顯示的LED電子顯示屏；

1.2.2 LED顯示屏亮度連續(xù)可調(diào)。

1.2.3 實(shí)現(xiàn)信息的左右滾屏顯示，預(yù)存信息的定時(shí)循環(huán)顯示；

1.2.4 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)間的顯示，顯示屏數(shù)字顯示： 時(shí)∶分∶秒（例如 18∶38∶59）；

1.2.5增大到10組（每組漢字8個(gè)或16個(gè)數(shù)字和字符）預(yù)存信息，信息具有掉電保護(hù)；

1.2.6實(shí)現(xiàn)和PC機(jī)通訊，通過(guò)PC機(jī)串口直接對(duì)顯示信息進(jìn)行更新（須做PC機(jī)客戶(hù)程序）；

1.3 創(chuàng)新部分

1.3.1 室溫的測(cè)量

1.3.2 定時(shí)鬧鈴

1.3.3 整點(diǎn)報(bào)時(shí)

1.3.4 非接觸止鬧

2 方案論證

2.1 顯示部分：

顯示部分是本次設(shè)計(jì)最核心的部分，對(duì)于LED8*8點(diǎn)陣顯示有以下動(dòng)態(tài)顯示，對(duì)一幅畫(huà)面進(jìn)行分割，對(duì)組成畫(huà)面的各部分分別顯示，是動(dòng)態(tài)顯示方式。動(dòng)態(tài)顯示方式方式，可以避免靜態(tài)顯示的問(wèn)題。

2.2.數(shù)字時(shí)鐘

數(shù)字時(shí)鐘是本設(shè)計(jì)的重要的部分。根據(jù)需要，可利用兩種方案實(shí)現(xiàn)。

本方案采用Dallas公司的專(zhuān)用時(shí)鐘芯片DS1302。該芯片內(nèi)部采用石英晶體振蕩器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完備的時(shí)鐘鬧鐘功能，因此，可直接對(duì)其以用于顯示或設(shè)置，使得軟件編程相對(duì)簡(jiǎn)單。

2.3 溫度采集部分

采用溫度傳感器DS18B20。DS18B20可以滿(mǎn)足從-55攝氏度到+125攝氏度測(cè)量范圍，且DS18B20測(cè)量精度高，增值量為0.5攝氏度，在一秒內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)化成數(shù)字，測(cè)得的溫度值的存儲(chǔ)在兩個(gè)八位的RAM中，單片機(jī)直接從中讀出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制就是溫度，使用方便。

2.4 芯片的選擇

選取串口輸入，使用較少。所以我們選用串口輸入。串口輸入我們可以選用芯片有74HC595、74LS164、TPIC6B595。但是74HC595和74LS164兩種芯片必須加驅(qū)動(dòng)才能驅(qū)動(dòng)LED，而TI 公司的DMOS 器件TPIC6B595 ， 除具有TTL 和CMOS 器件中移位寄存器595 的邏輯功能外， 其最大的特點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)功率大， 可直接用作LED的驅(qū)動(dòng)。

2.5 鬧鈴方式的選擇

采用錄音放音芯片1420鬧鈴，先對(duì)錄放音設(shè)備錄入一段音樂(lè)，當(dāng)?shù)皆O(shè)定時(shí)間時(shí)，單片機(jī)控制錄放音設(shè)備放音。采用錄放音電路鈴聲可以自己預(yù)先設(shè)定一段自己喜歡的音樂(lè)，符合電器設(shè)備人性化的要求。且1420芯片可以分段錄音，還具有語(yǔ)音報(bào)時(shí)功能。

2.6 止鬧方式的選擇

一般鐘表都具有鬧鐘功能，到設(shè)定時(shí)間，便自動(dòng)啟動(dòng)鬧鐘，發(fā)出音樂(lè)提醒人們，再由人按下止鬧按鈕停止鬧鐘工作。 一般每天只能設(shè)置一次鬧鐘、并要由人按下按鈕止鬧，使用不是很方便。

采取光電傳感器，當(dāng)用一物體遮擋光電傳感光電傳感器向單片機(jī)接口送出一個(gè)低電平，單片機(jī)立即向發(fā)音設(shè)備發(fā)出停止信號(hào)止鬧。光電傳感器價(jià)格便宜，線路簡(jiǎn)單，易于控制。

2.7 串口通訊芯片的選擇

AT89S52串行口采用的是TTL電平，因此必須的有電平轉(zhuǎn)換電路，可以選擇1488，1489，MAX232A，采用單電源電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232A可以使電路變得簡(jiǎn)單，可靠。

2.8 電源模塊

采用200W/5V直流穩(wěn)壓電源作為系統(tǒng)電源，不僅功率上可以滿(mǎn)足系統(tǒng)需要，不需要更換電源，并且比較輕便，使用更加安全可靠。

3、總體方案（請(qǐng)見(jiàn)系統(tǒng)圖框）

3.1 工作原理：

利用單片機(jī)AT89S52單片機(jī)作為本系統(tǒng)的中控模塊。單片機(jī)可把由DS18B20、DS1302讀來(lái)的數(shù)據(jù)利用軟件來(lái)進(jìn)行處理，從而把數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示模塊，實(shí)現(xiàn)溫度、日歷的顯示。

4、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)（單元電路設(shè)計(jì)及分析）

4.1 AT819S52單片機(jī)最小系統(tǒng)：

最小系統(tǒng)包括晶體振蕩電路、復(fù)位開(kāi)關(guān)和電源部分。圖2為AT89S52單片機(jī)的最小系統(tǒng)。

4.2 溫度測(cè)量模塊：

溫度測(cè)量傳感器采用DALLAS公司DS18B20的單總線數(shù)字化溫度傳感器，測(cè)溫范圍為-55℃～125℃，可編程為9位～12位A/D轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率達(dá)到0.0625℃，采用寄生電源工作方式， CPU只需一根口線便能與DS18B20通信，占用CPU口線少，可節(jié)省大量引線和邏輯電路。

4.3 鍵盤(pán)模塊

鍵盤(pán)、狀態(tài)顯示模塊：為了使軟件編程簡(jiǎn)單，本設(shè)計(jì)利用可編程芯片8255。接法如表1所示。PA口接按鍵，PC口則用于控制狀態(tài)顯示所用LED點(diǎn)陣。每個(gè)按鍵都通過(guò)一個(gè)10K的上拉電阻接電源+Vcc，按鍵的另一端接地。當(dāng)有鍵按下時(shí)，與該鍵相連的PA口的相應(yīng)位變?yōu)榈碗娖?，單片機(jī)檢測(cè)到該變化后即轉(zhuǎn)到相應(yīng)的鍵處理程序，同時(shí)在程序中點(diǎn)亮LED點(diǎn)陣。模塊電路如圖5

4.4 LED顯示模塊

點(diǎn)陣數(shù)據(jù)串行輸入， 器件為 移位寄存器TPIC6B595595， 門(mén)控和掃描信號(hào)常以16 點(diǎn)陣為一行進(jìn)行并行處理。在點(diǎn)陣顯示中以4×8個(gè)L ED 點(diǎn)陣構(gòu)成一個(gè)L ED 顯示單元， 采用行共陽(yáng)列共陰的編排方式。其驅(qū)動(dòng)分為行列兩部分， 分別來(lái)自于行、列移位寄存器， 行數(shù)據(jù)是掃描數(shù)據(jù)， 16 行中每次只有一行被驅(qū)動(dòng)， 采用逐行掃描方式， 列數(shù)據(jù)則為漢字的點(diǎn)陣碼。。對(duì)于字符和圖形顯示也可以用點(diǎn)陣處理， 其顯示原理和方法相同

5. 基本部分測(cè)試與分析

5.1創(chuàng)新部分測(cè)試與分析

（1）溫度測(cè)量： 鍵盤(pán)切換現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度顯示：按“功能”鍵選擇“溫度”，將溫度傳感器和溫度計(jì)放入不同的測(cè)試環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試。

（2） 當(dāng)?shù)皆O(shè)定時(shí)間時(shí)，開(kāi)始訪一段音樂(lè)，完成定時(shí)鬧鈴功能。

（3）當(dāng)用手遮擋光電傳感器后，停止放音。手拿開(kāi)后，不再放音，直到到設(shè)定時(shí)間。完成非接觸止鬧功能

參考文獻(xiàn)

[1]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2016.

[2]梁宗善.新型集成塊應(yīng)用[M].武漢：華中理工大出版社，2014.