遥控电子计分牌显示端的设计毕业论文.doc

工程技术学院毕业论文题 目： 遥控电子记分牌显示端的设计 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 目录长江大学毕业设计（论文）任务书毕业设计开题报告指导教师审查意见评阅教师评语答辩记录及成绩评定中外文摘要前言1 设计任务要求与思路11.1 设计任务11.2 设计要求11.3 设计思路12 方案选择33 硬件原理介绍63.1 硬件方案设计63.2 芯片介绍73.2.1 stc89le52芯片介绍73.2.2 max232芯片的介绍93.3 单片机串口通信103.3.1 设计目的103.3.2 设计要求103.3.3 主要内容103.4 单片机驱动led显示133.4.1 单片机驱动led数码管显示133.4.2 单片机驱动led点阵显示153.5 扩展部分遥控电子记分牌204 软件设计介绍254.1 软件设计模块图254.2 开发平台和所用语言254.3 程序设计、调试与烧写255 总结285.1 设计的收获与体会285.2 改进措施28参考文献29致谢31附录132长江大学毕业设计（论文）任务书学 院（系）工程技术学院 专业 信息系 班级：测控0601学生姓名 黎明 指导老师/职称 魏勇（讲师）1毕业设计（论文）题目遥控电子记分牌显示端的设计2毕业设计（论文）起止时间：2009年3月15日-2010年6月10日3毕业设计（论文）所需资料及原始数据（指导老师选定部分）（1）网站上查找led点阵方面的资料（2）网站上有关汉字字库读写方面的资料4毕业设计（论文）应完成的主要内容1、利用飞思卡尔单片机驱动led点阵，完成遥控电子记分牌显示端的设计。2、毕业论文上必须包含如下内容：中英文摘要、研制目的及意义、方案选择、基本原理介绍、硬件电路图、硬件电路分析、软件流程图、软件原理介绍、性能分析、结束语、源程序清单。5毕业设计（论文）的目标及具体要求1、用飞思卡尔单片机驱动led点阵，实现如下三种显示方式：电 信 机 械85 81led点阵显示方式一：3232显示字体图 1 显示方式一led点阵信息电子学院85工程石油学院81倒计时: 09分32秒: 1场次计时中.红色绿色橙色显示方式二：1616字体图 2 显示方式二显示方案三：3232字体与1616字体交替显示，每屏显示时间为1秒左右。2、调试好单片机的串口。将串口与计算机相连接，利用串口调试助手，发送数据，记分牌上的比赛分数、倒计时时间、场次等数据信息都可以响应串口的数据，信息应能得到更新。3、将汉字字库写入到cf卡中，并设计单片机读写cf卡程序（难点）。这样在手持端只需要发送汉字的编码信息，在显示端即可采用查询cf卡的方式显示对应的汉字。4、实现汉字的上翻，下翻，左移，右移，卷页等扩展功能。6毕业设计（论文）所需的条件及上机时数所需的条件：微型计算机一台 飞思卡尔单片机开发系统一套led点阵显示屏一块 有关电子元器件 万能板及少量导线上机时数：（2小时）*（60天）=120小时任务书批准日期2010年03月10日教研室（系）主任（签字） 任务书下达日期2010年03月15日指导老师（签字） 完成任务日期2010年6月10日学生（签字） 工程技术学院毕业设计开题报告题 目 名 称：遥控电子记分牌的设计与实现 院 （系）：工 程 技 术 学 院 信 息 系 专 业 班 级：测 控 技 术 与 仪 器 学 生 姓 名： 黎 明 指 导 老 师： 魏 勇 辅 导 老 师： 魏 勇 开题报告日期： 2010年3月 一、题目来源科研实践二、研究目的和意义目前球场记分牌在传统操作模式下存在的弊端：采用记分员手动翻动记分牌记分，工作方式单一，显示信息不多，记分员必须站在记分牌旁操作，无时间显示功能。遥控电子记分牌可实现如下功能：1.采用led点阵显示赛场的比赛队名；2.通过led数码管显示当前比赛分数；3.增加倒计时及显示功能，使参赛队员和观众了解比赛剩余时间；4.扩展无线通信模块，实现遥控加减记分。项目可应用于各种室内外体育场馆的电子记分牌，用于取代传统的记分员手动翻动记分牌的工作模式。由于led显示屏是目前公共场所中信息发布的主要载体，因此该系统也可拓展使用到会展中心、广场、银行、商场等公共场所及车站，机场等交通运输行业。尤其是一些发布数据并需要经常手动更新的领域。目前大部分led显示屏不具备遥控更新数据的功能，因此研究该项目具有广泛的市场前景和重要的研究意义。三、阅读的主要参考文献及资料名称1mcs51单片机实用接口技术 李华 北航出版社2单片机原理与应用 朱月秀 科学出版社3智能化测量控制仪表原理与设计（第二版） 徐爱钧 北航出版社4 mcs-51单片机原理与应用 康维新 轻工业出版社四、国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向目前很多地区仍然在使用传统的电子记分牌，工作方式单一，显示信息不多，记分员必须站在记分牌旁操作，无时间显示功能，由于种种弊端，新型的遥控电子记分牌已经开始在一些大型的体育场流行起来，并且发展速度迅猛。遥控电子记分牌实现遥控加减计分，并且增加了许多功能，能让运动员和观众们了解更多的信息，将会受到更多体育场合的亲昵，并会逐渐取代传统的电子记分牌。五、主要研究内容、需要研究的关键问题及解决思路任务：在设计中需要完成如下任务：1.记分员手持端；a.单片机键盘扫描；b.单片机驱动lcd的显示；c.单片机与射频模块间的串口通信；2.记分牌显示终端d. 单片机驱动led数码管显示；e. 单片机驱动led点阵显示参赛队名；f. 单片机与射频模块间的串口通信。 根据以上任务，学生需要学习的知识涵盖了模拟电子线路、数字电子线路和单片机原理与应用等理论知识。学生不仅需要学习使用keil uvision3编写和调试单片机程序，而且需要设计lcd、led及无线模块等驱动电路，并调试整个系统。解决思路：设计计划分三个阶段：a.设计基础部分设计与实现；b.设计综合部分组装与调试；c.设计扩展部分的设计与实现。a.基础部分，分四部分完成：一：单片机键盘扫描部分。二：单片机串口通信部分。三：单片机驱动lcd显示部分。四：单片机驱动led显示部分。b.综合部分，一次性完成：五：电子记分牌综合部分-综合基础部分中的各个模块，实现电子记分牌的功能。c.扩展部分，遥控电子记分牌六：在综合部分的基础上，增加无线射频模块，实现遥控功能。六、完成毕业设计所必须具备的工作条件及解决方法仪器设备万用表、示波器、直流稳压电源、电烙铁；软件工具keil uvision3、串口调试助手、stc-isp；设计平台单片机最小系统板、rf905模块；元 器 件各种型号电阻、电容、led点阵显示屏一块、导线若干；其 它斜口钳、剥线钳、镊子等小工具；七、工作的主要阶段、进度与时间安排时间安排 任务计划2010年2月下旬-2010年3月上旬 查阅文献2010年3月中旬-2010年3月下旬 课题调研，撰写开题报告 2010年4月上旬-2010年4月中旬 记分员手持端的设计与实现2010年4月中旬-2010年5月下旬 记分牌显示端的设计与实现2010年5月上旬-2010年5月中旬 无线射频模块的设计与实现2010年5月中旬-2010年5月下旬 现场测试及系统改进2010年6月上旬-2010年6月下旬 撰写论文和答辩八、指导教师审查意长江大学工程技术学院毕业设计(论文)指导教师审查意见学生姓名黎 明专业班级测控0601毕业论文(设计)题目遥控电子记分牌显示端的设计指导教师魏 勇职 称讲 师评审日期评审参考内容：毕业论文(设计)的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生的学习态度和组织纪律，学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业论文(设计)是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。评审意见： 指导教师签名： 评定成绩（百分制）：_分注：（此页不够，请转反面）长江大学工程技术学院毕业设计(论文)评阅教师评语学生姓名黎 明专业班级测控0601毕业论文(设计)题目遥控电子记分牌显示端的设计评阅教师魏 勇职 称讲 师评阅日期评阅参考内容：毕业论文(设计)的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业论文(设计)是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。评语：评阅教师签名： 评定成绩（百分制）：_分注：（此页不够，请转反面）长江大学工程技术学院毕业设计(论文)答辩记录及成绩评定学生姓名黎 明专业班级测控0601毕业论文(设计)题目遥控电子记分牌显示端的设计答辩时间 年 月 日 时答辩地点一、答辩小组组成答辩小组组长：成 员：二、答辩记录摘要答辩小组提问（分条摘要列举）学生回答情况评判三、答辩小组对学生答辩成绩的评定（百分制）：_分 毕业论文(设计)最终成绩评定(依据指导教师评分、评阅教师评分、答辩小组评分和学校关于毕业论文(设计)评分的相关规定)等级(五级制)：_答辩小组组长(签名) ： 秘书(签名)： 年 月 日院(系)答辩委员会主任(签名)： 院(系)(盖章)遥控电子记分牌显示端的设计学生：黎明 ，信息系指导老师：魏勇，长江大学 摘要在当今社会随着物质生活的提高，人们对精神文化的需求也越来越高。球类竞技就是其中非常重要的一个方面，因此对其相关的设备也提出了更高的要求，在各项比赛运动中，记分牌能够提供很多重要的信息，比如比赛的队伍，比赛的分数变化和倒计时等信息。有效的提取记分牌分值的信息对于分析比赛有着非常重要的作用。本设计用stc89le52rc单片机实现了最新的比赛计时记分系统，此计时记分系统不仅具有软件设定比赛总时间并实现总时间的倒计时以及比赛队伍的名称，该系统采用按键操作、led点阵和数码管显示，分别对软件和硬件进行调试，最终达到了软件和硬件的良好结合。该设计采用模块化的设计，程序结构简单，且电路操作简单，电路制作费用低廉，经过设计试用，电路工作性能稳定，记分显示效果良好，特别适合厂矿企业、学校及乡镇运动球场和各种室内外体育场馆的电子记分牌。此外，用此遥控编码、解码集成电路和单片机组合也可设计扩展制作许多实用电路。该设计特点是采用模块化的设计。其优点是：每个模块的程序结构简单，任务明确，易于编写，调试和修改。程序可读性好，对程序的修改可局部进行，其他部分可保持不变。这里所设计的篮球比赛系统，也可以加以修改，用于其他比赛系统或其他用倒计时的系统中。关键词：电子记分；单片机；串口通信；动态显示；字库代码design of remote control electron scoreboard demonstration endstudent: li ming, information departmentsupervisor: wei yong, yangtze universityabstract in now society along with the improved standard of material life，the people pay a more attention to the spiritual and cultural life aspect. ball games athletics is a very important aspect, therefore setting a higher request to its related equipment, in each competition, the scoreboard can supply the important information for instance competitions troop，competitions score change and countdown and so on .the effective extraction scoreboards information is very important to analysis competition .this design uses the monolithic integrated circuit of stc89le52rc, has realized the newest timed and scored system in the competition .this system has the function of software design the total time, but also can show the countdown and the competition troops name, this system uses the pressed key operation, led lattice and nixietube to demonstrate, separately carries on the debugging to the software and the hardware, has achieved the software and hardwares good union finally. this design uses modular design, the program structure is simple, and the circuit operation is simple, the electric circuit manufacture expense is inexpensive, after design test ,the electric circuit operating performance is stable ,records points the effect and the demonstration effect is good ,especially qualify factories and enterprise, school and villages stadium .in addition ,the remote control coding, the decoding and monolithic integrated circuits combination may also design many practical electric circuits. this design feature is uses modular design .its merit: each modules program structure is simple, the duty is clear, easy to compile, debugging and modify .the procedure readability is good, modifying the procedure could star to the part, other parts could be invariable. this system could be revised uses in other competitions.keywordsthe electron records points；monolithic integrated circuit; serial port correspondence; dynamic demonstration; fonts cod前言1.目的（1）了解stc89le52的基本原理与应用；（2）熟悉串行通信原理；（3）掌握单片机驱动led显示的原理；（4） 鉴于目前传统记分牌的诸多弊端来设计一个功能完善，操作简单的，适宜广泛推广的电子记分牌。2.项目工程背景及意义目前传统的球场记分牌采用记分员手动翻动记分牌记分，存在一些弊端，工作方式单一，显示信息不多；记分员必须站在记分牌旁操作；无时间显示功能。而一些大型的体育场的比赛计时器的设计大都比较的复杂，所用芯片太多，造成整体的价格提高，而且软件设计比较的复杂。导致性价比不是很高，很难得到广泛的推广。本设计采用stc89le52单片机作为核心部件，整个系统结构简单、实用性强、操作简便、具有低功耗，可靠性，安全性以及低成本等特点，该设计方案完全满足篮球计分器的设计要求。本遥控电子记分牌可实现如下功能：1.采用led点阵显示赛场的比赛队名；2.通过led数码管显示当前比赛分数；3.增加倒计时及显示功能，使参赛队员和观众了解比赛剩余时间。项目应用于各种室内外体育场馆的电子记分牌此电路制作簿单、容易，制作魇需费用低廉，电路工作性能稳定、可靠。在一般球类体育竞赛中，用此无线遥控电子记分电路，可以1人同时兼管两职，即裁判员翻记分员。在厂矿企照、学校及乡镇运凌球场安装此无线遥控电子记分电路可在一定程度上提高球场的档次。同时，由于led显示屏是目前公共场所中信息发布的主要载体，因此具有遥控数据更新功能的电子显示屏该系统也可拓展使用到会展中心、广场、银行、商场等公共场所及车站，机场等交通运输行业。另一方面，该系统中所涉及的短距离无线通信技术目前在各种领域应用广泛：比如家庭、工厂与仓库的自动化控制，安全监视、保健监视、环境监视，军事行动、消防队员操作指挥，货单自动更新、库存实时跟踪以及游戏和互动式玩具等方面的低速应用，以及用于连接下一代便携式消费电器和通信设备等方面的高速应用。因此研究该项目具有广泛的市场前景和重要的工程意义遥控电子记分牌显示端的设计1 设计任务要求与思路1.1 设计任务设计并制作一个用于比赛的记分器，能显示比赛时间，并显示比赛比分，能实现每次加、减分和时间修改操作。单片机是把主要计算机功能部件都集成在一块芯片上的微型计算机。它是一种集计数和多接口于一体的微控制器，被广泛应用在智能产品和工业自动化上本次毕业设计的主要任务是设计一个篮球比赛记分牌，包括硬件设计和软件设计。硬件设计的主要任务是：led数码管显示、led点阵显示、串口通信的设计以及辅助功能的设计。软件设计包括：加减记分和倒计时的实现等。本文主要介绍了单片机实现记分牌的整个设计流程，采用c语言编写程序。本课题选择stc89le52单片机为核心控制元件，设计了日常比赛中用到的比赛记分牌。设计同时引用max232专用led驱动芯片，解决了多位led数码管同时显示的问题，硬件结构紧凑，成本低。该单片机比赛记分牌可适应不同竞赛规则，通过按键修改每个设置。运行可靠，具有一定的使用价值和竞争价值。1.2 设计要求（一）采用单片机控制，响应迅速，判别精确15；主控台面上有按键控制，可同时对比赛时的分数显示进行加分减分，能显示整个赛程的比赛倒计时，暂停时间和参赛的队伍名称。（二）在比赛的过程中能够随时刷新各队在整个赛程中的比分，通过按键输入比分，显示在led数码管和点阵上。（三）具有开始、暂停功能。1.3 设计思路根据设计任务与要求，设计思路如下：系统采用stc89le52单片机软件方法来实现。设计出比赛记分、计时系统，能实现两队比分的加分、减分（防误操作）等各种显示效果；其控制系统的模块有：led数码管显示记分与倒计时模块、led点阵显示比赛队伍名称模块。程序由延时函数、显示函数、主函数、中断函数、按键扫描函数等组成，主函数中调用显示函数显示时间、比分并调用延时函数，比分与时间相互切换进而实现篮球比分。2 方案选择方案论证：本设计的内容为设计一个具有遥控功能的电子记分牌。目前传统的球场记分牌存在如下弊端：采用记分员手动翻动记分牌记分，工作方式单一，显示信息不多；记分员必须站在记分牌旁操作；无时间显示功能。遥控电子记分牌可实现如下功能：1.采用led点阵显示赛场的比赛队名；2.通过led数码管显示当前比赛分数；3.增加倒计时及显示功能，使参赛队员和观众了解比赛剩余时间；4.扩展无线通信模块，实现遥控加减记分。为了实现以上功能，可选择如下三种设计方案：方案一：手持端与显示端采用有线加无线的方式连接。lcd显示单片机矩阵键盘无线模块记分牌手持端结构框图led点阵显示队伍名称单片机2led数码管无线模块记分牌显示端结构框图图1 方案一结构框图笔记本电脑单片机1如上图所示：手持端与显示端采用有线加无线的方式连接。即：笔记本电脑与控制led点阵的单片机采用有线的方式进行连接，在比赛前参赛队伍名称等内容可以由运行在笔记电脑上的软件进行修改。而在比赛的过程中，参赛队伍的比赛分数，场次，时间等信息均用数码管来显示，数码管由运行于显示端的另一块单片机来控制，该单片机的显示参数可以由无线的手持端来遥控设置。方案二：手持端与显示端采用无线的方式连接。lcd显示单片机矩阵键盘无线模块记分牌手持端结构框图led点阵单片机led数码管无线模块记分牌显示端结构框图图2 方案二结构框图如方案二图所示：手持端与显示端采用无线的方式连接。即：手持端不仅用于修改比赛队伍的分数，场次，时间等信息，而且用于设置参赛队伍名称。其功能均由一块单片机来实现。在记分牌的显示端，用一块单片机来控制led点阵和led数码管，其显示的参数均由手持端进行遥控设置。方案三：手持端采用触摸屏，增加汉字输入法，具有输入任意参赛队伍名的功能。lcd显示arm9触摸屏无线模块记分牌手持端结构框图led点阵单片机led数码管无线模块记分牌显示端结构框图图3 方案三结构框图如方案三结构图所示：在方案二的基础上进行修改。显示端结构不变，手持端的控制器由单片机改为arm9芯片，其输入装置也由矩阵键盘改为触摸屏。增加汉字输入法的功能。分析以上三种方案：方案一采用有线与无线相结合的连接方式，每次比赛前需要提前使用笔记本与记分牌显示端进行有线连接，将参赛队伍的名称输入到记分牌中去。在比赛的过程中，参赛队伍的比赛分数，场次，时间等信息参数可以由无线的手持端来遥控设置。其优点是参赛队伍的名称可以随意修改，其缺点是比赛时需要与计算机连接，操作比较麻烦。方案二切实可行，实验室能够提供开发板等装置完成该设计。手持端与显示端采用无线模块来进行通信。唯一的缺憾是在设置参赛队伍的名称时，需要事先在手持端的程序中将可能的参赛队伍名都考虑周到。如果在比赛时，遇到事先没有预设的参赛队伍，我们可以通过完善单片机的程序，用英文输入法将参赛队伍名用拼音字母的形式表示出来。由于用单片机做汉字输入法非常繁琐，因此如果要实现用手持端输入任意名称的参赛队名，则显得力不从心。方案三，在方案二的基础上进行修改。手持端的控制器由单片机改为arm9芯片，其输入装置也由矩阵键盘改为触摸屏，这样可以通过使用qt等软件编写汉字输入法的功能的程序，借助操作系统强大的功能，进一步完善该系统的功能。但考虑到该方案投入比较大，arm9开发难度较高，因此不适合作为单片机的实验。可以考虑在后续的嵌入式课程设计中选择此方案，继续完善该设计。综合以上三种方案，最后采取方案二。3 硬件原理介绍3.1 硬件方案设计图4 遥控电子记分牌显示端的结构图显示端的设计主要由下面几个部分组成：无线通信模块（接受）、单品机驱动led数码管显示比赛分数、单片机驱动led点阵显示比赛的队伍名称。图5 遥控电子记分牌显示端的电路框图显示端的设计主要内容是：无线通信模块把接受到的数据交给stc89le52单品机进行a/d转换后经过max232进行电平转换，进而送到stc89le52单片机进行处理最后送到led数码管和led点阵进行显示。由结构图与电路框图可以知道记分牌显示终端的设计有以下两个部分：1.单片机串口通信（接受）2.单片机驱动led显示从结构图和电路框图中可以知道显示端的设计主要用了stc89le52和max232芯片。3.2 芯片介绍3.2.1 stc89le52芯片介绍图6 stc89le52单片机实物图图7 stc89le52单片机的结构stc89le52单片机使用注意事项：1. p1.0与p1.1尽量留一个口不用，因为上电复位时如果p1.0/p1.1=0/0，则跑isp程序，而不运行用户程序；2.下载用户程序时，必须将p1.0,p1.1短接到地，发下载命令，然后再给单片机上电；3.p1口当中不做a/d转换的i/o口，尽量不用，要用，也尽量做为输入口用，不要作为输出口用；4.复位要用max810r复位电路才可靠；5.在xtal2脚串一个200欧姆左右电阻。3.2.2 max232芯片的介绍图8 max232电平转换原理图1.max232简介该产品是由德州仪器公司（ ti）推出的一款兼容rs232 标准的芯片。由于电脑串口rs232 电平是-10v +10v ，而一般的单片机应用系统的信号电压是ttl电平0 +5v,ma x232 就是用来进行电平转换的,该器件包含2 驱动器、2 接收器和一个电压发生器电路提供tia/eia-232-f 电平5。该器件符合tia/eia-232-f 标准，每一个接收器将tia/eia-232-f 电平转换成5-v ttl/cmos 电平。每一个发送器将ttl/cmos 电平转换成tia/eia-232-f 电平。2.主要特点1、单5v 电源工作2、两个驱动器及两个接收器3、30v 输入电平4、低电源电流：典型值是8ma5、符合甚至优于ansi 标准eia/tia-232-e 及itu 推荐标准v.283.3 单片机串口通信3.3.1 设计目的通过本模块设计了解实现串行通信的硬件环境、数据格式的协议、数据交换的协议，学习串口通信中断方式的程序编写方法，掌握单片机串行口简易三线式通信的实现方法。3.3.2 设计要求利用单片机串行口，实现与一台计算机串行口之间的通信。计算机上运行串口调试助手，实现数据互传，要求计算机传给单片机的数据能够用数码管显示，单片机传给计算机的数据能够通过软件界面显示。3.3.3 主要内容51单片机有一个全双工的串行通讯口7，所以单片机和电脑之间可以方便地进行串口通讯。进行串行通讯时要满足一定的条件，比如电脑的串口是rs232电平的，而单片机的串口是ttl电平的，两者之间必须有一个电平转换电路，我们采用了专用芯片max232进行转换，虽然也可以用几个三极管进行模拟转换，但是还是用专用芯片更简单可靠。我们采用了三线制连接串口，也就是说和电脑的9针串口只连接其中的3根线：第5脚的gn、d第2脚的rxd、第3脚的txd。这是最简单的连接方法，但是对我们来说已经足够使用了，电路如下图所示，max232的第10脚和单片机的11脚连接，第9脚和单片机的10脚连接，第15脚和单片机的20脚连接。实验室所提供的51单片机实验板上已经装配好了全部硬件。图9 ttl与max232电平转换电路可以到网络上下载并运行这个串口调试软件，这是一个绿色的软件，无需安装，可以直接在当前位置运行这个软件。软件界面如下图6所示，我们先要设置一下串口通讯的参数，将波特率调整为9600,串口选择为com1，当然将实验室提供的51单片机实验板的串口也要和电脑的com1连接，将烧写有以下程序的单片机插入单片机实验板的万能插座中，并接通51单片机实验板的电源，这时只要按下k1一次，在串口调试助手软件的接收区界面中就会增加一个“af”字符，表示单片机向电脑发送“af”字符成功。图10 串口调试助手界面串口通信部分的源程序中的中断程序如下所示：/-中断服务程序-void serial() interrupt 4 /ok清零查询，get读数查询 if(ri)/interrupt successfully#-pc-mcu发送数据 unsigned char ch; ch=0; ri = 0; ch=sbuf;rxbufcount=ch;count+;if(count32)count=0;if(ch=n)&(rxbufcount-2=r) rxbufcount=0; count=0; else ti=0;/onceitinterrupted ,clear the flag!-mcu-pc发送数据transmitone(rxbuf0); transmitone(rxbuf1);transmitone(rxbuf2); transmitone(rxbuf3);transmitone(rxbuf4); transmitone(rxbuf5);transmitone(rxbuf6);transmit(end); 在以上串口中断的子程序中,我们设置了一个判断条件,如果单片机处于收到来自外部的串口中断的状态,则跳转到接受数据状态,反之,如果状态为发送数据,则工作在发送多个字节的状态。通过以上研究设计，已经成功地实现了单片机与计算机串口数据的互发数据功能。3.4 单片机驱动led显示该模块分为两部分内容，一部分为单片机驱动led数码管显示，另一部分为单片机驱动led点阵显示。3.4.1 单片机驱动led数码管显示在单片机应用系统中，普遍使用成本低廉、配置灵活的数码管（led）做显示器。常用的为48位八段led数码管显示器，即需要48个led数码管。实现这种显示的方法很多，但是，必须采用相应的措施才能实现多个led的显示。本部分利用了动态扫描的方法，利用该方法设计的多路led数码管显示系统具有硬件设备简单，可移植性好，成本低廉的特点，在各种仪表显示系统中应用效果良好。多位led显示时，常将所有位的段选线并联在一起，由一个8位io口控制，而共阴极点或共阳极点分别由另一个8位io口控制；也可采用并行扩展口构成显示电路，通常，需要扩展器件管脚的较多，价格较高。本部分利用单片机的一个并行io口实现多个led显示的简单方法，图11所示是该电路的硬件原理图。其中，74ls138是3线8线译码器，74ls04是6位非门，起反向驱动作用，led采用sm110561k型共阳极数码管。图11 led动态扫描电路图显示时，其显示数据从stc89le52rc单片机的p1口输出送往寄存器74ls254的a端，然后驱动后将变成的并行数据从输出端q0q7输出，将输出的led段选码同时送往数码管led0led10。位选码由单片机的p20p24口输出并经译码器74ls138送往74ls04非门的输入端，以对数码管led0led10进行位选控制，这样，11个数码管便以10ms的时间间隔轮流显示。由于人眼的残留效应，这11个数码管看上去几乎是同时显示。led的驱动子如下：程序/*数码管显示*/void led_show() int i;for(i=0;i12;i+) p2=tab2i;/8位循环显示，考虑数码管点的位置 p1=ledtabi;/数码管段显 if(i=8)&(dot=0) p1&=0x7f; delay(10);/delay(1);/时间不能太短，否则闪烁根据本部分的要求，我们需要用led显示11个数字，其代表的数据如下：第02数码管显示甲队的得分；35数码管显示乙队的得分；6数码管显示当前的比赛场次；710数码管显示倒计时的时间。只要连接好硬件电路，编写好软件程序，led数码管驱动模块可以很快完成。3.4.2 单片机驱动led点阵显示为了更加方便快捷地显示各种实时信息，led点阵显示屏已经慢慢融入了我们的生活。晚上街头色彩绚丽的电子广告牌,酒店门前醒目的滚动字幕，大型商场车站的电子屏提示标语，银行证券交易所及交通路况等反映实时信息的显示屏。本模块中是采用一片stc89le52rc单片机为核心器件， 16块88 led点阵数码管以及其他一些中规模集成芯片进行设计的，能实现不同字体的左右滚动及静止显示功能，并能调节其滚动速度。本设计实用性强，操作简单。1.方案论证（1）显示部分显示部分是本次研究最核心的部分，对于led88点阵显示有以下两种方案，分为动态显示子程序和静态显示子程序，动态显示与静态显示比较各有优缺。方案一：静态显示，将一帧图像中的每一个二极管的状态分别用0 和1 表示,若为0 ,则表示led 无电流,即暗状态;若为1 则表示二极管被点亮。若给每一个发光二极管一个驱动电路,一幅画面输入以后,所有led 的状态保持到下一幅画。对于静态显示方式方式,静态显示的亮度高，占用cpu的时间短，但它所需的译码驱动装置很多,引线多而复杂,成本高,且可靠性也较低。方案二：动态显示，对一幅画面进行分割,对组成画面的各部分分别显示,是动态显示方式。动态显示可以避免静态显示的问题，但设计上如果处理不当,易造成亮度低,闪烁。因此合理的设计应既保证驱动电路易实现,又要保证图像稳定,无闪烁14。动态显示采用多路复用技术的动态扫描显示方式, 复用的程度不是无限增加的, 因为利用动态扫描显示使我们看到一幅稳定画面的实质是利用了人眼的暂留效应和发光二极管发光时间的长短, 发光的亮度等因素。我们通过模块发现, 当扫描刷新频率(发光二极管的停闪频率) 为50hz, 发光二极管导通时间大于或等于1m s 时, 显示亮度较好, 无闪烁感。 鉴于上述原因, 我们采用方案二。（2）芯片选择方案一：点阵的行列扫描全部选用单片机的i/o口来驱动，占用大量i/o资源。方案二：点阵行扫描用单片机i/o口，列扫描用74hc154地址译码器，译码器只需二个i/o口控制，这样就可以剩余更多的i/o资源做其他事情。综合比较，我们采用方案二。88点阵数码管：88 点阵led的工作原理:只要其对应的x、y轴顺向偏压，即可使led发亮。例如，想使左上角led点亮，则x0=1,y0=0即可,实际应用时限流电阻可以放在x轴或y轴。 图12 88点阵led外观及引脚2.系统的仿真图如下图13 led点阵及led数码管在proteus下的仿真图led点阵显示屏采用1616共256个象素的点阵显示一个汉字，通过万用表检测发光二极管的方法测试判断出该点阵的引脚分布。本部分中1616点阵块的连线方式如下所述：将四个点阵按照同样的方向排列，即有字一面向着同一方向，假设四个点阵的排列方式为： 00 01 10 11 说明：将00与01的行控制线一对一连接，10和11的行控制线一对一连接；00与10的列控制线一对一连接，01和11的列控制线一对一连接；最后，00和01的16根列控制线就是16x16的列控制线；00和10的行控制线就是16x16的行控制线。3.系统工作原理单片机stc89le52rc按照设定的程序在p0和p2接口输出与内部汉字对应的代码电平送至led点阵的行选线(高电平驱动)，从而选中相应的象素led发光，并利用人眼的视觉暂留特性合成整个汉字的显示。4.汉字的点阵显示原理及字库代码获取方法我们以ucdos中文宋体字库为例，每一个字由16行16列的点阵组成显示。即国标汉字库中的每一个字均由256点阵来表示。我们可以把每一个点理解为一个象素，而把每一个字的字形理解为一幅图像。事实上这个汉字屏不仅可以显示汉字，也可以显示在256象素范围内的任何图形。若采用stc89le52rc单片机控制，由于单片机的总线为8位，一个字需要拆分为2个部分，下图所示：图14 汉字点阵显示原理为了弄清楚汉字的点阵组成规律，首先通过列扫描方法获取汉字的代码。汉字可拆分为上部和下部，上部由816点阵组成，下部也由816点阵组成。本设计通过列扫描方法首先显示左上角的第一列的上半部分，即第0列的p07p00口，方向为p07到p00，显示汉字“大”时，由下往上排列为p07灭，p06灭,p05亮,p04灭,p03灭,p02灭,p01灭,p00灭，即二进制00100000，转换为十六进制为20h。上半部第一列完成后，继续扫描下半部的第一列，还是由下往上扫描，即从p20向p27，从图11可以看到，这列全不亮，即为00000000，十六进制为00h。依照这个方法转向第二列、第三列，直至第十六列的扫描，一共扫描32个8位，可以得出汉字“大”的扫描代码为：0x20,0x00,0x20,0x80,0x20,0x40,0x20,0x20,0x20,0x10,0x20,0x0c,0xa0,0x03,0x7f,0x00,0xa0,0x01,0x20,0x06,0x20,0x08,0x20,0x30,0x20,0x60,0x20,0xc0,0x20,0x40,0x00,0x00,由这个原理可以看出，无论显示何种字体或图像，都可以用这个方法来分析出它的扫描代码从而显示在屏幕上。上述方法虽然能够让我们弄清楚汉字点阵代码的获取过程，但是依靠人工方法获取汉字代码是一件非常繁琐的事情。为此，我们经常采用字库软件查找字符代码，软件打开后输入汉字，设置字体样式大小和取模方式及取模走向，点击“生成字模”十六进制数据的汉字代码