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1、唐 山 学 院毕 业 设 计设计题目：基于射频无线通信的点阵显示屏设计与实现 基于射频无线通信的点阵显示屏设计与实现摘 要LED点阵显示屏优点很多，广泛应用于各种场合。目前，采用有线方式传输显示信息的点阵屏幕安装和更改位置不便，而采用公共无线收费网络传输方式运行费用较高。针对以上不足之处，本研究的主要目标是实现点阵显示屏的无线控制。在上位机PC端输入显示的内容，通过无线收发模式，在下位机点阵屏显示接收到的内容。本系统是以89C51系列单片机STC89C51RC作为控制核心，来控制各部分电路实现相应的功能。从功能上划分，本系统分为上位机PC端界面、无线发射模块、无线接收模块和LED点阵屏显示模块
2、。上位机用VB语言编写可视化界面，实现显示信息的输入、字模数据的生成、串口选择、波特率选择和数据一键发送，实现了简单的人机交互。下位机采用单片机为主控芯片的电路，显示信息的数据存储在外扩32K的随机存储器62256中。无线通信采用CC1100模块，它具有低功耗、传输距离远、抗干扰能力强和误码率低等优点。点阵显示屏显示部分由16个88 发光二极管组成，能够清晰的显示4个1616分辨率的汉字。 关键字：单片机 点阵显示屏 射频无线通信 随机存储器ADesign and Realization of the Rf Wireless Transmission LED Lattice Screen Ba
3、sed on Micro-controller UnitAbstractThe LED lattice screen has many advantages, so it is widely used in all kinds of situations.At present, the way of displaying information transmission cable bitmap screen installation and change the position of inconvenience, and to use the public wireless chargin
4、g network transmission operation cost is higher. In view of the above shortcomings, the studys main goal is to realize the LED lattice screen controlled by wireless signal. In the PC the input the content of the show, through the wireless transceiver mode, the LED lattice screen displays the receive
5、d content.STC89C52RC of 89C51 series micro-controller unit is the core of this system, and controls every part of circuit achieving their functions.This system consist of a PC send interface, wireless transmitting module, wireless receiving modules and the LED lattice screen part. The interface prep
6、ared by VB language is a visual interface, which can realize many functions，such as the input of the display information, the generation of font data, the selection serial ports, the selection of Baud rate and how to transmit data with one key, realized simple human-computer interaction. The machine
7、 adopts single-chip microcomputer for a main control chip circuits, display information of the data storage expansion outside 32 K of random access memory. Among them, the CC1100 wireless transmission module has many advantages, such as low power consumption and long distance transmission and strong
8、 anti-interference ability. The LED lattice screen is made of 16 pieces 88 leds composition, which can clearly show four 1616 resolution Chinese character.Keyword: MCU；LED Lattice Screen；Rf Wireless Transmission；RAM目 录1 引言12 总体设计方案23 系统硬件电路设计33.1 核心器件介绍33.1.1 STC89C51系列单片机介绍33.1.2 CC1100无线模块介绍83.1.3
9、 点阵显示屏芯片介绍103.2 控制板电路设计123.2.1 控制板原理123.2.2 外部扩展板的设计143.3点阵显示屏模块设计153.3.1 控制板原理153.3.2 行驱动电路设计163.3.3 点阵显示屏原理图设计183.4 电路板焊接194 系统软件设计204.1软件开发平台及开发语言介绍204.1.1 Visual Basic 6.0开发平台204.1.2 Keil uVision4开发平台214.2 上位机管理系统程序设计224.2.1 系统概要设计224.2.2 软件详细设计224.3 下位机无线收发模块程序设计244.3.1 无线发射模块程序设计244.3.2 无线接收模块
10、程序设计275 PCB板的设计与实现285.1 Protel 99SE介绍285.2 PCB设计主要步骤285.3 LED屏PCB设计与实现305.4 PCB板设计注意事项336 系统软硬件调试346.1 STC-ISP程序下载器介绍346.2上位机发射界面调试356.3下位机接收部分调试357 结论378 谢辞38参考文献39附录40附录1总电路图40附录2 VB界面程序41附录3发送端程序48附录4接收端程序65附录5 器件清单89外文资料901 引言LED点阵屏是由发光二极管按规律排列所组成的点阵显示屏幕，它可用来显示字符、图案等信息，具有可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、性能价格比
11、高等特点，因此在信息显示领域得到了广泛应用。在大型商场、车站、码头、地铁站以及各类办事窗口等越来越多的场所需要用LED点阵显示图形和汉字。LED行业已成为一个快速发展的新兴产业，市场空间巨大，前景广阔。随着信息产业的高速发展，LED显示作为信息传播的一种重要手段，已广泛应用于室内外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所，例如户内外公共场所广告宣传、机场车站旅客引导信息、公交车辆报站系统、证券与银行信息显示、餐馆报价信息豆示、高速公路可变情报板、体育场馆比赛转播、楼宇灯饰、交通信号灯、景观照明等。显然，LED显示已成为城市亮化、现代化和信息化社会的一个重要标志。LED点阵显示根据应用领域和要求
12、不同可以分为很多种。常见的是采用单片机为控制核心的LED点阵显示，显示的数据预先存储在ROM中，当程序运行时，单片机负责依序将ROM中存储的数据进行读取、传输和显示1。这种方式优点在于廉价、现实简单，适用于显示字符少或显示画面不大的场合，并且很少更改显示内容。但是当显示画面大，显示内容多且较复杂，光靠单片机处理不过来，或者希望能随时改变显示内容或画面时不方便，局限性很大。并且目前多采用有线数据传输方式的LED点阵屏幕安装和更换位置不便，而采用公用无线收费网络的方式费用较高。目前，生活中常见的LED显示屏都是采用单片机为控制核心，显示的数据预先存储在ROM中，当程序运行时，单片机负责依序将ROM
13、中存储的数据进行读取、传输和显示。这种方式优点在于廉价、现实简单，适用于显示字符较少并且很少更改显示内容的情况。当显示画面大，显示内容多且较复杂，光靠单片机处理不过来，或者希望能随时改变显示内容或画面时不方便，局限性很大。并且目前多采用有线数据传输方式的LED点阵屏幕安装和更换位置不便，而采用公用无线收费网络的方式费用较高。针对以上不足，本设计研究了由PC来控制点阵屏显示信息，基于射频无线通信技术传输信息的点阵屏显示系统。本设计除了具有让LED显示终端进行文本显示的基本功能外，还区别于传统的有线方式传输显示信息，可以通过射频无线通信技术传输数据，解决了不能随时更改显示内容的问题，在成本增加不多
14、的情况下解决了安装和更改位置不方便的问题，提高可移动性，也符合嵌入式系统应用的未来发展方向。2 系统总体设计方案上位机PC端上位机控制板VB界面输入显示信息CC1100无线发射无线发射端无线接收端下位机控制板CC1100无线接收LED显示屏移位锁存数据处理 图2-1系统总体方案流程图通过对基于射频无线通信的点阵显示屏的分析，本设计所研究的无线LED点阵屏分为上位机和下位机两大部分。上位机PC端负责显示信息的输入，用VB语言编写软件界面，制作一个可以输入显示信息并一键发送的可视化界面。当输入文字信息后按确定发送键，VB将显示信息通过串口和无线发射模块发送出去。下位机以STC89C51单片机为主控
15、芯片，用于显示信息的接收和显示，CC1100模块接收上位机传输的显示信息，通过单片机在点阵屏上显示。整个设计根据功能分为上位PC机管理模块、无线发射模块、无线接收模块、LED点阵显示模块组成，工作流程如图2-1所示。上位机PC端用Visual Basic语言编写软件界面，用户可以直接输入显示信息，并确认发送显示。显示信息数据通过串口通信传送到单片机，并通过无线发射模块CC1100发射出去，上位机管理模块是用户和该系统进行交流的平台。下位机CC1100模块接收数据后通过单片机把数据存储到RAM中，并显示的点阵显示屏上。无线发射模块和无线接收模块采用CC1100无线射频通信模块，这是一款集FSK/
16、ASK/OOK/MSK支持实现信息包处理、数据缓冲、群发射、空闲信道评估、链接质量指示和无线唤醒等多种功能为一体的高性能模块，它可以采用曼彻斯特编码进行调制解调它的数据流，能降低误码率。LED点阵显示模块采用1664像素LED点阵屏，能清晰的呈现各种汉字和符号，它由1024个发光二极管排列组合而成，抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长的特点，广泛应用于各领域。3 系统硬件电路设计3.1核心器件介绍3.1.1 STC89C51系列单片机介绍单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统，它集成了中央处理单元（MCU）、存储器（RAM/ROM）和各种I/O接口，具有一个完整计算机所需要的大部分部件
17、。图3-1 STC89C51引脚图本程序用到的单片机是STC89C51，它是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，引脚如图3-1所示。1.单片机各引脚功能介绍：(1)电源引脚电源引脚接入单片机的工作电源Vcc（40引脚）：接+5V电源。Vss（20引脚）：接地。(2)时钟引脚XTAL1和XTAL2 外接晶振引脚。当使用芯片内部时钟时，此二引脚用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号2。(3)控制引脚RST（9引脚）：复位信号输入端，当输入的信号连续2个机器周期以上高电平时即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作，当复位后程序计数器PC=0000H，即复位后将从程序存
18、储器的0000H单元读取第一条指令码。在单片机正常工作时，此引脚应为0.5V的低电平。EA()/Vpp（31引脚）外部程序存储器访问允许控制端，当EA()为高电平时，单片机读片内程序存储器（4KB Flash存储器），但在PC值超过0FFH时，将自动转向外部程序存储器中的程序。当EA()/Vpp引脚为低电平时，对程序存储器的读操作只限定在外部程序存储器，地址为0000H-FFFFH，片内的4KB Flash程序存储器不起作用。Vpp为该引脚的第二功能，为编程电压输入端。对于89C52系列单片机，在对片内Flash固化编程时，加在Vpp引脚的编程电压为+5V或+12V。ALE()/PROG（30
19、引脚）ALE()为低8位地址锁存允许信号，在系统扩展时，ALE()的负跳沿用于控制把P0口的输出低8位地址送锁存器锁存起来，然后P0口再作为数据端口，以实现低位地址和数据的隔离，形成分时复用。当ALE()是高电平时，允许地址锁存信号，当访问外部存储器时，ALE()信号负跳变（即由正变负）将P0口上低8位地址信号送入锁存器3。此外，单片机在运行时，ALE()端一直有正脉冲信号输出，此频率为时钟振荡器频率fosc的1/6，（即6分频）。该正脉冲信号可作为时钟源或定时信号使用。但是要注意，每当89C51访问外部RAM时，要丢失一个ALE()脉冲。此时严格意义来说，用户不宜用ALE()作为精确的时钟源
20、或定时信号。PROG为该引脚的第二功能，在对片内Flash存储器编程时，此引脚为编程脉冲的输入端PSEN()（29引脚）为外部程序存储器读选通信号，在单片机读外部ROM时，此引脚输出脉冲的负跳沿作为读外部程序存储器的选通信号。此引脚接外部程序存储器的OE（输出允许）端，在访问外部RAM时，PSEN()信号无效。归纳起来为可以分为以下几种情况：内部ROM读取时，PSEN不动作；外部ROM读取时，在每个机器周期会动作两次；外部RAM读取时，两个PSEN脉冲被跳过不会输出；外接ROM时，与ROM的OE脚相接。(4)P0口为单片机的引脚32引脚39，是漏极开路的双向I/O口，有两个功能：当P0口用作地
21、址/数据复用口时，相当于一个真正的双向口，用作与外部存储器的连接，输出低八位地址和输入输出八位数据；当P0口用作通用I/O口时，由于需要片外接上拉电阻，端口不存在高阻抗状态，为一个准双向口，为保证引脚信号的正确读入，应首先向锁存器写入1。单片机复位后，锁存器被置1；当P0口由原来的输出状态转变为输入状态时，应首先置锁存器为1，方可执行输入操作。(5)P1口为单片机的引脚1引脚8，是专为用户使用的准双向I/O口，其内部有上拉电阻，可作为普通的I/O输入时，应先向端口的输出锁存器写入1。P1口可驱动4个LS型TTL负载。 (6)P2口为单片机的引脚21引脚28，为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口
22、，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址”1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。(7)P3口为单片机的引脚10引脚17，是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，有两个功能，作为准双向I/O使用，其内部有上拉电阻，还可以提供第二功能，由特殊寄存
23、器来设置。P3口的第二功能如表3-1所示。表3-1 P3口的第二功能信道位第二功能说明P3.0RXD串行口的输出P3.1TXD串行口的输入P3.2INT0()外部中断0的中断请求输入P3.3INTI()外部中断1的中断请求输入P3.4T0计数器0的计数输入P3.5T1计数器1的计数输入P3.6WR()外部数据存储器的写选通信号P3.7RD()外部数据存储器的读选通信号2.单片机最小系统电路介绍(1)时钟电路89C51单片机各功能部件的运行都以时钟控制信号为基准，有条不紊地一拍一拍地工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响到单片机系统的稳定性。STC89C51内部有一个
24、用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚RXD和TXD分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。内部方式的时钟电路如图3-2 (a) 所示，在RXD和TXD引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在1.212MHz之间选择，电容值在530pF之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用4。XTAL1XTAL2晶振外部振荡器+5VXTAL1XTAL2外部方式的时钟电路如图3-2（b）所示，RXD接地，TXD接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号
25、。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用。（a）内部方式时钟电路 （b）外部方式时钟电路图3-2时钟电路(2)复位及复位电路复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，需按复位键重新启动。除PC之外，复位操作还对其他一些寄存器有影响，它们的复位状态如表3-2所示。表3-2 一些寄存器的复位状态寄存器复位状态寄存器复位状态PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0-P
26、3FFHSCON00HIPXX000000BSBUF不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00HRST引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期(即二个机器周期)以上。若使用颇率为6MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过4us才能完成复位操作。产生复位信号的电路逻辑如图3-3所示。RST/VPD片内RAMVss施密特触发器复位电路Vcc图3-3复位信号的电路逻辑图复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，其电路如图3-4（a）所示。这佯，只要电源Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现
27、自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。这时时钟频率选用6MHz，电容取22uF，电阻R取1K。80C51VccRST/VPDVssVccC +22uFR1KRESETC +22uFVccR200VccRST/VPDVss80C51R1000RESET80C51VccRST/VPDVssVccC +22uFR11000R21000按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。电平复位是通过RST端经电阻与电源Vcc接通来实现。其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的，其电路如图3-4（b）所示；而按键脉冲复位则是利用RC微分电路产生的正脉冲来实现的，其电路如图3-4（c）
28、所示。（a）上电复位 （b）按键电平复位 （c）按键脉冲复位图3-4复位电路上述电路图中的电阻、电容参数适用于6MHz晶振，能保证复位信号高电平持续时间大于2个机器周期。本系统的复位电路采用图3-4（a）上电复位方式。89C51单片机功能如表3-3所示。表3-3 STC89C51主要功能主要功能特性性能介绍兼容MCS51指令系统8K可反复擦写Flash ROM32个双向I/O口256x8bit内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHz2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源共6个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能3.1.2
29、CC1100无线模块介绍这是一款由美国TI公司的CC1100无线收发设计的一款高性能433M无线收发模块，设计旨在用于极低功耗RF应用。其主要针对工业、科研和医疗以及470-510MHz和950-960MHz频带的短距离无线通信设备。它特别适用于那些针对日本ARIB STD-T96标准和中国470-510MHz短距离通信设备的无线应用。CC1100可支持固定数据包长度协议和可变数据包长度协议。可变或固定数据包长度模式可用于长达255字节的数据包。对更长的数据包而言，必须使用无长度限制的数据包模式。在可变数据包长度模式下，通过同步字后面的第一个字节来配置数据包长度。数据包长度被定义为有效负载数据
30、，但不包括长度字节和可选CRC。CC1100支持三种不同类型的数据包过滤：地址滤波，最大长度滤波和CRC滤波，最大限制的避免了错误代码的接收。CC1100无线模块采用GFSK调制，工作在433.05-434.79M的国际通用ISM频段，最高调制速率可达500KBPS。基于SPI接口方式，最少只需5个IO口即可，很方便于各种MCU连接5。管脚定义如表3-4所示。表3-4 CC1100模块引脚表管脚次序管脚定义功能描述13.3V电源输入（方形焊盘）2SISPI输入3SCKSPI时钟4SOSPI输出5GDO2通用数据输出26GND接地7GDO0通用数据输出08CSNSPI使能模块大小40mm19mm
31、，2.0mm间距的双排插针接口（注意：万能版的孔间距为2.54mm，模块的引脚间距为2.00mm，需要使用2.54mm转2.00mm的杜邦线才能连接），使用外置弹簧天线设计，开阔地100K速率下，收发10个字节的数据量测试距离最远约300米左右。CC1100性能优势明显，归纳为以下几点：(1)工作频率 433M 符合国际通用ISM法规, 430-464M宽频工作，满足多点通信和跳频通信需要。(1)支持2FS, GFS 和MSK调制方式。(2)内置硬件CRC校验和点对多点通讯地址控制。(3)快速启动时间，从休眠到RX或TX状态 240uS。(4)内置硬件CRC校验和点对多点通讯地址控制。(5)低
32、功耗，休眠状态时，电流仅为0.1uA。(6)模块所有的IO口均加隔离电阻保护，静电防护和抗干扰能力更好。CC1100属于高精度器件，使用时要格外注意，具体注意事项可以归纳为以下几点：(1)静电：无线模块为静电敏感器件，使用时请注意静电防护，特别是在干燥的冬季 尽量不用收去触摸模块上的器件，以免造成不必要的损坏。(2)电源：无线模块推荐使用纹波小的直流电源，工作电压建议在3.3V工作。模块的接地要稳定可靠，地线尽量靠近电源总地。如使用开关电源的话，一定要加强退藕，以免开关电源的纹波和尖峰脉冲影响模块的工作特性。(3)单片机：如果模块工作在3.3V时，不考虑低功耗的话，可以直接和5V单片机系统连接
33、，如果是连51系列的单片机P0口的话，请加10K的上拉电阻。另模块的SPI 速率最高能支持到10M，一般建议在1M或几百K的SPI速率即可。(4)测试：模块采用外置弹簧天线，此天线容易受外部线路影响，使用时，此天线底下和周围请不要走线路或摆放器件，可以的话最好完全悬空。对433M，各种材质均有一定的影响，一般的塑料影响不大，如有金属物体会产生比较明显的影响，此时建议使用SMA馈线来外接SMA天线。有关模块使用的芯片详细规格请参考TI公司的CC1101的DATASHEET。CC1100无线模块应用范围非常广，控制处理、无线数据连接、遥测、小型无线网络；车辆监控、防盗；机器人控制，飞思卡尔智能车控
34、制；智能家庭、家居应用和无线传感、安全系统；智能玩具；无线抄表、门禁系统、小区传呼；工业数据采集系统、生物信号采集、水文气象监控；游戏无线控制器；无线传感器、无线语音。3.1.3 点阵显示屏芯片介绍1. 74HC595芯片介绍 74HC595是具有8位移位寄存器、1个存储器和三态输出功能的芯片6。其中，移位寄存器和存储器分别使用不同的时钟。数据在SH-cp（11引脚）的上升沿输入到移位寄存器中，在ST-cp（12引脚）的上升沿输入到存储寄存器中去。当两个时钟连在一起时，则移位寄存器会一直比存储寄存器早一个脉冲。移位寄存器有一个串行移位输入端（14引脚Ds）、一个串行输出（9引脚Q7()）和一个
35、异步的低电平复位，存储寄存器有一个并行8位的，具备三态的总线输出，当使能端OE为低电平，存储寄存器的数据输出到总线。74HC595引脚图如图3-5所示。图3-5 74HC595引脚图74HC595芯片总共14个引脚，是双列直插型封装。各引脚功能如下表3-5所示：表3-5 74HC595引脚功能图引脚功能Q0-Q7八位并行输出端Q7()级联输出端，将它接下一个595的DSDS串行数据输入端MR()低电平时将移位寄存器的数据清零ST-CP上升沿时移位寄存器的数据进入数据存储寄存器，下降沿时存储寄存器数据不变SH-CP上升沿时数据寄存器的数据移位OE高电平时禁止输出74HC595作为8位串行输入/输
36、出或者并行输出移位寄存器，具有高阻关断状态的功能。它可以将串行输入的8位数字，转变为并行输出的8位数字，例如控制一个8位数码管，将不会有闪烁7。74HC595的逻辑功能如下表3-6所示。表3-6 74HC595的逻辑功能表SH-cpST-cpOEMRDSQ7()QnXXLXNCMRXLLXLLXXHLXLZXLHHQ6NCXLHXNCQnLHXQ6Qn将74HC595的Q0Q7接点阵的行或者列的8个引脚，将串行数据从DS端输入，ST-CH接收脉冲，每来一个脉冲串行数据从低位向高位移位，并且各自送到相应的Qn端。当Q0Q7端全部送满数据时，SHCK来个脉冲将Q0Q7的数据送出，被送到点阵的引脚，
37、从而实现一行或者一列的驱动。就这样，每次驱动一行，当动态扫描起来就可以实现动态扫描而呈现数字8。2. 74HC154芯片介绍74HC154是一种高速的CMOS器件，用于4线-16线译码的高性能存储器的译码器，可接受4位高电平有效的二进制输入，并提供16个互斥的低电平有效的输出信号。如图74HC154的引脚如图3-6所示。图3-6 74HC154的引脚图74HC154译码器的两个输入使能端可用于译码器选通，当选通使能端G1（18引脚）和G2（19引脚）均为低电平时，可将地址端ABCD（20到23引脚）的二进制，编码在一个对应的输出端，以低电平译出。若将 G1 和 G2 中的一个作为数据输入端，由
38、 ABCD 对输出寻址，74HC154 还可作1线16线数据分配器。74HC154的真值表的如表3-7所示。表3-7 74HC154真值表INPUTSELECTED OUTPUT(L)G1G2DCBALLLLLLLLLLLLLLLLLLHHLHLHYOY1Y2Y3LLLLLLLLLLLLHHHHLLHHLHLHY4Y5Y6Y7LLLLLLLLHHHHLLLLLLHHLHLHY8Y9Y10Y11LLLLLLLLHHHHHHHHLLHHLHLHY12Y13Y14Y15XHHXXXXXXXXXNONENONE上表中，L表示低电平，H表示高电平，X表示任意电平，不关心。3.2控制板电路设计3.2.1控
39、制板原理单片机控制板包括单片机最小系统和CC1100供电电路，由于单片机高电平为5V低电平为0V，而PC端USB输出高电平为-12V低电平为+12V，需要通过串口和MAX232电平转换芯片实现电压的转换，才能满足单片机与上位机的串口通信以及程序的下载的基本条件。实际设计中，使用了USB转TTL下载小板，这是一种可以直接把+12V和-12V电平转换成TTL电平，并且可以与PC进行串口通信。因此实际设计中取消了MAX232和串口部分。在设计中考虑到连线很多，板子上把各个I/O口引出来，焊接了插针，这样便于和其他电路板的连接，使用起来更方便，起到了单片机最小系统的作用。本方案无线发射部分采用集成的C
40、C1100无线模块简化了设计，单片机只提供与发射模块的借口即可进行数据传输。由于发射模块需要3.3V供电，本方案采用AMS1117-3.3给CC1100供电。ASM1117是一个低漏失电压调整器，它的稳压调整管是由一个PNP驱动的NPN管组成的。ASM1117有固定和可调两个版本可用，输出电压可以是1.2V，1.5V，1.8V，2.5V，2.85V，3.0V，3.3V和5.0V。片内过热切断电路提供了过载和过热保护，以防止环境温度过高的结温。为了确保ASM1117的稳定性，对可调电压版本，输出需要连接一个至少22uF的电容。对于固定电压版本，可采用更小的电容，具体可以根据实际应用确定。通常，线
41、性调整器的稳定性随着输出电流增加而降低。CC1100无线模块供电电路硬件电路如图3-7所示。图3-7 CC1100无线模块供电电路设计好的控制板原理图如下图3-8所示。图3-8 控制板原理图点阵屏控制板电路与单片机发射控制板基本相同，不同之处是将P1口引出与点阵屏相接。3.2.2外部扩展板的设计本设计中点阵显示信息需要的数据存储在外部存储器62256中，这是一款32K的低功耗静态存储器。STC89C51单片机系统扩展时，一般使用P0口作为地址低8位（与数据口分时复用），而P2口作为地址高8位，它共有16根地址总线，寻址空间为64KB9。62256芯片引脚图如图3-9所示。图3-9 62256芯
42、片管脚图62256是32K的低功耗静态RAM存储器，用P0和P2来扩展外部RAM（就是用P0和P2与62256对应的管脚相连接）。假设P2.7接WR，P2.6接RD，P2.5接CS，那么就可以确定一个外部RAM的一个地址，想往外部RAM的一个地址写一个字节时，地址可以定为XBYTE 0x4000，其中WR，CS为低，RD为高，那就是高位的4（0100 也就是P2.7和P2.5输出了低电平，而P2.6输出了高电平，目的当然是要选通62256并且向62256写入数据），其它位的可以根据情况自己定（也就是其它位是什么不要紧，关键就是控制WR，CS，RD的那几个位要符合选通，读写的规定就可以了）,现在
43、我们向62256中写个26进去就可以使用这条语句：XBYTE 0x4000 = 26。 设计好的62256与单片机连接图如图3-10所示。图3-10 62256与单片机连接图 图3-10中把62256需要与单片机相连的P0口、P2口和WR、RD、AlE用插针的方式表示，方便画图。同时设计的设计中，外扩小板也是这样焊接的，只需用杜邦线和单片机的对应口相连就可以。3.3 点阵显示屏模块设计3.3.1.点阵屏显示原理LED为发光二极管的简称，是一种能将电能换转为光能的器件，当有电流通过的时候可以产生人眼可见的光。本设计的点阵显示屏由16个88点阵LED组成，可以同时清晰的显示4个1616分辨率的点阵
44、汉字。LED显示器常用的工作方式有静态显示方式和动态显示方式。所谓静态显示就是当显示器显示一个字符时，相应的发光二极管始终保持导通或截至，在显示的这个过程中，其状态是静止不变的，直到一个字符显示完，要显示下一个字符，其状态才改变。而动态显示方式则不同，它在显示每一个字符的过程中，都是一位一位的轮流点亮要显示的各个位，这样反复循环。动态显示利用了人眼的视觉残留性质。外形上，88点阵共由64个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一行置高电平，某一列置低电平，则相应的二极管就亮；如要将第一个点点亮，则Y0脚接高电平X7脚接低电平，则第一个点就亮了；如果要将第一行点亮，则第Y0脚要接高电平，而（X0、X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7）这些引脚接低电平，那么第一行就会点亮；如要将第一列点亮，则第X7脚接低电平，而（Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7）接高电平，那么第一列就会点亮。点阵屏内部电路图如图3-11所示。图3-11 88单色LED模块内部电路一般我们使用点阵显示汉字是用的1616的点阵宋体字库，所谓1616，是每一个汉字在纵、横各16点的区域内显示的。也就是说得用四个88点阵组合成一个1616的点阵10。如下图3-12所示，要显示“你”则相应的点就要点亮，由于我买的点阵在列线上是低电平有效，而
