点阵广告屏设计

第一章绪论1.1点阵广告屏的研究背景和意义随着时代的不断发展，广告显示牌，在广告宣传中发挥着越来越重要的角色，无论是在公交车站，地铁站，股票市场，或者学校都不能缺少它，但是传统的霓虹灯，无论是在显示、功耗都不能满足当前社会的需要[1]。因此，改进传统霓虹灯是非常有必要的。LED显示屏上汉字可以随意改动，修改简单，使用灵活方便。点阵屏幕非常大，视野开阔、显示方式又非常吸引人，灵活多变，广告效果很好，被很多企业所应用[2]。如：商业广告和文化娱乐场所等。因此本文设计的基于单片机的点阵广告屏系统具有重要的现实意义[3]。1.2本文主要研究内容本文主要内容将分为五大章节叙述：第1章主要讲了点阵广告屏的研究背景和研究意义，通过对通过目前户外广告的发展趋势的叙述，提出了本课题的社会意义和经济意义，介绍了点阵广告屏的功能。第2章主要介点阵广告屏绍系统的芯片和硬件电路的选择，给出多种研究方案，并从中选出最有效的方案。第3章主要介绍系统的硬件组成部分，包括点阵模块，单片机模块，74HC595芯片和两个移位寄存器74HC1138芯片等主要组成部分。第4章主要介绍系统的软件部分，介绍了系统软件流程图和编写思路。第5章主要介绍系统的调试，包括系统软件设计工具介绍、调试工具简介、硬件调试、系统联合调试以及功能测试。第6章是总结和展望，对点阵广告屏的发展进行介绍。1.3本章小结本章主要介绍了基于单片机的点阵广告屏的研究背景和应用价值。同时本章还概述了系统的主要功能，硬件组成部分，和软件设计方法。

第二章系统方案选择与设计2.1系统总体方案的设计本文所设计的点阵广告屏系统采用stc89c52单片机作为主控制核心芯片[4]。单片机外围结合晶振电路，复位电路共同构成了整个系统的控制核心[5]。系统的整体设计是将单片机最小系统、列驱动电路，将每个驱动模块系统的组合在一起，总体设计框图如图2.1所示[6]。图2.1系统结构设计总图2.2单片机型号方案选择单片机以其性能稳定，价格低廉并且功能丰富多样，相对体积较小等特点，自从诞生就得到及其广泛的应用，到目前已经发展出一系列的具有不同型号，真对不同应用场合的单片机处理器。在基于单片机设计的系统中，单片机是整个系统设计的处理核心，其选型尤为重要，关系这后期的其他电路设计和相应的软件设计。就本系统的应用情况而言，常见的单片机在功能上均能满足设计要求，在设计点阵广告屏系统时，主要考虑以下两种设计方案：方案一：系统采用AVR单片机作为处理核心，AVR单片机兼容的的是RISC(ReducedInstructionSetCPU)精简指令集，处理速度快，是一款增强型内置Flash的8位单片机，广泛应用在计算机控制，工业仪表等很多领域。但缺点是软件设计较为复杂，相对其他单片机价格较为贵，设计资料相对较少，入门难易程度也较高。方案二：系统采用STC89C52单片机作为系统设计核心，STC系列单片机是深圳宏晶公司的产品，采用的是SST公司的技术,并加以改进，在保证功能强大的同时也做到了价格低廉，货源充足，而且设计资料丰富。更为重要的是此款单片机的电路设计和软件设计都较为简单。考虑到本文所设计的点阵广告屏系统的具体情况，系统对单片机处理速度要求并不高，STC89C52单片机完全可以满足设计要求，为了降低设计难度，需要采用较为简单的软件设计，因此本系统采用STC89C52单片机作为核心处理器。2.3点阵方案选择LED点阵显示器是使用发光二极管点阵模块组成的平面式显示屏幕，它具有很多优点。自二十一世纪初，在国外得到了广泛的利用[]。LED点阵显示器的种类有多种：根据阵列分为5×7，8×8，根据发光颜色可分为单色，三色，根据极性的排列方式可分为共阳极和阴极。LED（8*8）点阵显示的基本原理[8]：8*8的点阵是由64个发光二极管组成，每个二极管都是分布在行线与列线的交点上，当某一列的电平为1，某一行为0时，则对的二极管就会点亮[9]。根据系统设计功能的需要，本系统采用8*8点阵，然后利用4块8*8点阵组成128*64矩阵[10]。2.4本章小结本章主要介绍了点阵广告屏的系统总体设计，包括单片机，点阵模块，驱动芯片等部分。同时本章还介绍了单片机的型号方案的选择，LED点阵的选择。

第三章系统硬件电路设计3.1单片机微处理器3.1.1单片机概述 单片机自从1975年第一次面世以来，得到了快速的发展[11]。最早是美国的TI公司推出的TMS-1000单片机，虽然这只是一个4为单片机，功能也较为简单，却具有里程碑式的重要意义。后来慢慢出现了8位单片机，甚至32位的单片机，但如今在工业控制领域，智能家居等方面大显身手的单片机，一般是指Intel公司研发的MCS-51单片机，也就是常见的51系列单片机。相对于前期的4位单片机来说，51系列的单片机功能更为强大，其内部增加了用于串行通信的IO口，同时也具备了多级中断处理能力，定时器位数也从8位慢慢扩展到8位，个别系列甚至得到了数倍的提升。这种单片机性能稳定，性价比明显高于其他微处理器，得到了大量的应用。因此可以说是微型处理器发展史上最“经典的单片机”。 单片机实质是单片微型计算机，其组成主要是在一块微小芯片上集成微处理器（CPU），用来存放数据的RAM以及存储程序的ROM，此外还包括总线，输入输出接口（IO口）等。如美国英特尔公司的MCS-48系列，MCS-51系列单片机，日本NEC公司的uPD7800单片机等，这些系列单片机均是以51单片机为内核，而且各个型号系列的单片机在功能上基本都是相互兼容的，他们之间的差别主要是在单片机的执行速度，内部资源分配，片内内存大小或者指令系统等方面。其中较为显著的区别一般是单片机是否自带模数或者数模转换，引脚是否可复用等。单片机有时候又称作微型控制器，但单片机并不是一个只完成逻辑功能的芯片，它相当于把一个整体计算机系统缩小到一个芯片上，这和常见的计算机系统有所差别。世界上第一个微处理器是intel公司开发出来的，这款微处理器只有4位，虽然很小，但却是有历史意义的一款微处理器。Intel公司的一个员工叫霍夫，他便是这款微处理器的创造者，他在1971年的时候在intel公司的研究室开发出了世界上第一款微处理器芯片，这也标志着微处理器时代的开始。霍夫本人也因为研发出了这款微处理器芯片而被《经济学家》提名为“最优影响力的7位科学家”之一。在同年的11月，intel公司推出了基于这款微处理器的微型计算机系统。该系统大致由以下几部分组成：ROM、RAM、移位寄存器以及微处理器。所使用的微处理器是由两千三百多个晶体管组成的，长宽仅有3mm*4mm，可谓非常之小，但是其性能却比当时的计算机处理器芯片强了百倍有余。1972年4月，微处理器之父霍夫组成的团队研发出了一款性能完全超越之前的微处理器，这款微处理器被命名为Intel8008，其位数是初代的一倍，为八位。不过它的原理跟原来的是一致的（P沟道MOS），所以这款微处理器还是归属于第一代的处理器。1973年8月，第二代微处理器诞生，还是由霍夫的团队研发出来的，这代处理器的原理是用N沟道MOS电路来代替之前的P沟道。第二代微处理器被命名为Intel8080。Intel8080芯片采用2MHz的主频，内存有64KB，在当时来说存储量已经非常大了，并且其运算速度比之前的快了十倍。第二代微处理器的芯片采用的是当时晶体管最新的技术，使用了6微米技术的晶体管，里面共包含有6000个晶体管。3.1.2STC89C52单片机主要特性本文所介绍的点阵广告屏系统所采用的STC89C52单片机，是一款在国内市场占有率极高的微处理器，它是深圳宏晶科技有限公司，在采用SST公司的新技术方案后，推出的新一代超强抗干扰的单片机，计算速度完全可以满足普通工业设计需要，在系统功耗方面也基本上达到了低功耗的要求，此外STC89C52单片机指令代码完全可以兼容其他系列的8051单片机。同时在单片机的计算速度上，可以设定12时钟/机器周期或者6时钟/机器周期，可以根据不同场合对计算周期进行选择。总之，STC89C52单片机的主要特性如下列表所示：工作电压：5.5V～3.3V（5V单片机）/3.8V～2.0V（3V单片机）工作频率范围：0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz，实际工作频率可达48MHz用户应用程序空间为8K字节片上集成512字节RAM共3个16位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART表一：STC89C52单片机的主要特性 除了上表所列出的特性，单片机还在数据下载，工作模式选择，中断处理等方面也有很多有点，限于篇幅，在此就不一一列出。STC89C52单片机这款微处理器,目前在国内市场受到很大的青睐，它的计算速度应对普通的工业设计需求绰绰有余，而且其能耗较低也是非常符合条件的，并且此类单片机的指令代码也能很好的兼容不属同一系列的8051单片机。在结构上，单片机最小系统包括了单片机、电源电路、复位电路和时钟电路等部分，单片机内的各种操作时序是基于时钟信号完成的，通过复位操作可以初始化片内电路，让单片机回归催生状态。可采用外部振荡方式或者内部振荡方式获得时钟信号，涉及的引脚包括XTAL1、XTAL2。如果复位引脚RST上的高电平维持时间超过2个机器周期，即可激活复位操作；若时间继续延长，单片机将转入到循环复位态势。为了满足应用场景，复位操作包括上电复位与上电或开关复位等两种形式。经过复位操作之后，单片机恢复到初始化状态，一个基本标志是程序计数器PC＝0000H。51系列单片机是由Intel研发成功的，具有制造简易，功能强大，数据分析快等技术优势，可是，Intel并未把它作为业务重点，因此在具有市场知名度之后，就悄然把它转让给了日本和美国的几家电子生产巨头。及至现在，虽然涌现出越来越多地单片机型号、规格，但是多数仍然沿用着51系列的核心技术，只是对功能性部分做了优化谁。由于主流单片机能够兼容于51指令，使得该类单片机拥有了良好的兼容效果，这也推动了电子制造行业的协调发展。3.1.3单片机引脚说明 STC89C52单片机的引脚可分为功能引脚和接地，RST复位引脚，XTAL1/XTAL2引脚，电压引脚等，其中输入输入输出引脚为P0-P3端口。电源电压VCC是40引脚，接地引脚VSS为第20引脚。常见的PDIP-40封装的STC89C52单片机引脚图如下图所示。图3-1STC89C52单片机引脚图 P0端口是指STC89C52单片机的P0.0～P0.7，对应的引脚为39～32引脚，P0口是一个漏极开路的8位双向I/O口。P1端口是指单片机的P1.0～P1.7，对应的引脚为1～8引脚，P1口是一个单片机内部自带上拉电阻的8位I/O口，同时也是一个双向IO口。P2端口是指单片机的P2.0～P2.7，对应的引脚为21～28引脚，P2口也是内部自带上拉电阻的8位双向I/O端口，不需要外接电阻可以直接使用。P3端口是指单片机的P3.0～P3.7，对应的引脚为10～17引脚，P3比较特殊，此端口作为通用IO口是一个8位双向I/O端口，同时P3口除作为一般I/O口外，还有其他一些复用功能，复用功能如下表所示。P3.0口可以作为串行输入口使用，P3.1口可以作为串行输出口使用，P3.2是外部中断0，P3.3是外部中断1，P3.4是定时器0的外部输入，P3.5是定时器1的外部输入，P3.6和P3.7都是外部数据存储器读选通接口。引脚号复用功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2（外部中断0）P3.3（外部中断1）P3.4T0（定时器0的外部输入）P3.5T1（定时器1的外部输入）P3.6（外部数据存储器写选通）P3.7（外部数据存储器读选通）表二：P3口引脚复用功能3.2单片机的复位电路 复位电路是确保单片机系统稳定工作所必须的电路，是单片机设计必不可少的重要组成部分，复位电路主要功能就是上电复位，单片机所需要的供电电压一般都为5V，根据技术文档的描述，电压可以上下浮动±5%。因为单片机电路实质是时序数字电路，必须结合运行稳定的时钟信号才能正常工作，所以当单片机的电源电压处于5V±5%时，复位信号才会撤销，单片机才能开始正常工作[12]。单片机系统正常运行离不开复位电路的支持，否则将无法工作。单片机正常工作的电压范围是4.75～5.25V。时序数字电路(单片机电路的实质)在时钟信号稳定配合下才能正常运行，因此，当单片机的电压在4.75～5.25V范围内时，已发出的复位信号被取消，这样单片机就被启动。本设计的复位电路采用的电容是10U、电阻是10K。复位又分为上电、手动两种复位方式。上电复位是在上电一瞬间使得通过电容C的电流最大，这样单片机的RST引脚进入高电平状态，单片机复位。当复位电路中的电容C的电压在4.75～5.25V范围内时，没有电流通过电容，由于电容的特性，单片机的RST引脚是低电平的，这样单片机内部的程序就可以正常工作了。 同理，手动复位也是利用改变单片机RST引脚的电平实现的。复位键被松开时，系统电源VCC对电容C开始充电，最终让电路进入开路状态，RST实现低电平，单片机启动。反之，单片机复位，停止工作。此外，单片机工作必须在晶振电路的配合下才能有序进行。晶振的电路结构与一个电阻和两个电容互相串联作用相同。 按照电气理论中这方面的介绍，晶振的震荡频率与单片机运行速度呈正相关，不过高速运行的单片机需要更高质量的系统来支持。为了维持单片的高速运转，系统必须能更快的存储速度并配备高质量的电路板。鉴于系统设计的综合考量，结合单片机运行效率最终确定了最佳的晶振频率的范围，即6MHZ至12MHZ。尽管电容的大小并不会对并联谐振电路产生影响，不过它对系统的稳定性十分关键，应进行合理的选用，通常选择的范围为20-100pF。为便于软件设计，降低系统的设计难度，实现系统的最佳状态，本系统的时钟电路选择了11.0592MHZ的晶振，选择了30pF的电容。本文所设计的点阵广告屏系统复位电路选用的电阻为10K，电容为10U，单片机复位电路图如下图所示：图3-2STC89C52单片机复位电路图 复位又可以分为上电复位和手动复位两种。上电复位时，上电的瞬间，复位电路中的电容C充电电流达到最大，这时候电容是短路的，单片机的RST引脚为高电平状态，会自动进行复位，当复位电路中的电容C电压达到5V时（可以上下浮动低于5%的电压），电容的充电电流变为0，根据电容的特性原理，此时电容开路，单片机的RST引脚为低电平，单片机内部的程序开始运行。 手动复位的原理实质和上电复位类似都是通过改变单片机RST引脚的电平达到复位的目的。当按下复位按键时，根据电路图所示，RST引脚此时直接与VCC相连，RST引脚变为高电平，单片机复位。当复位电路上的按键松开时，系统电源VCC对电容C开始充电，RST引脚依然为高电平，仍然是处于复位状态，充电完成后，电路中的电容相当于开路，RST为低电平，复位结束，单片机开始软件程序的开始处执行工作。3.3单片机的时钟晶振电路 晶振电路同复位电路一样，是单片机稳定运行所必须的，晶振其实全称是晶体振荡器的简称。在电路结构组成上可以等效为一个电阻和一个电容串联然后再和一个电容串联，这些元器件共同组成一个二端网络，也即为单片机的时钟电路。 从电气理论上说，晶振的震荡频率越高，相应的单片机运行速度就会越快，但越高的运行速度对系统的整体设计也提出了要求，需要存储速度和电路板也要达到很高的标准。因此一般选用6-12MHZ的晶振，虽然并联谐振电路本身对电容的大小没有非常严格的要求，但合理的选择对系统的稳定运行，振荡器的稳定也非常重要，一般选用的范围为20-100pF。本文所设计的点阵广告屏系统的时钟电路选用的晶振为11.0592MHZ，选用的电容大小为30pF，方便软件设计的计算。具体电路图如下图所示。图3-3STC89C52单片机时钟电路图3.4LED点阵电路的设计 根据驱动方式的不同，LED点阵屏分为计算机驱动型和单片机驱动型两种工作方式[13]。计算机驱动型的特点：不仅可以显示字符，，还可以显示多媒体彩色视频内容，但其成本高。同时在单片机的计算速度上，可以设定12时钟/机器周期或者6时钟/机器周期，可以根据不同场合对计算周期进行选择。只需要购买一些元器件，就可以使用LED点阵屏了。相应的单片机运行速度就会越快，但越高的运行速度对系统的整体设计也提出了要求，需要存储速度和电路板也要达到很高的标准。在现实应用中，用一个16×16的点阵就可以完整的显示一个汉字[14]。下面就以4块8*8点阵构成的16×16点阵来实现本课题广告灯动态显示汉字的任务。图3-4LED点阵电路RAM地址映射很重要，在使用LED时，我们需要对液晶的内部模块的构成原理进行研究，首先根据参考资料知道，LED液晶里带有80B的RAM缓冲区用于存储对应的数字信息，其对应地址映射关系如上图3-4所示。点阵的软件代码生成如下所示，通过这些代码可以生成汉字。3.5电源电路本文所设计系统搭载的是弱电，不过一般的弱电系统无法直接通过220V电源供电，因此，要通过变压、稳压元件以及电源芯片对电压调节。电压转换芯片中较为常用的是AMS1117，它能够把5V的电压变成3.3V的电压输出。本系统采用的电压是5V，USB供电方式。这一方式可以保证电流、电压的稳定，实际应用中比较常用。本系统在设计过程中，将开关和电源电路设计在一起，当按下开关键时，电路上的4和6引脚接通，此时6引脚端电压为5V，为了防止电压出现波动，在电源电路上连接两个电容C29和C30，以便于系统供电电压的稳定，实现系统的稳定运行。下图3-7是单片机的电源和下载电路图。图3-5电源和下载电路图3.6按键电路设计利用按键，切换LED点阵显示内容。按键是电子系统中连接人类与机器十分常见的一种方式，也是连接人与系统重要的媒介。按键实际上是扮演者输入信号的角色。按键被按下时，就等于使用者向单片机发出了一个命令，因而可以对系统运行进行一定的控制。通常而言，按键电路根据类别的不同分为独立按键和矩阵按键。独立按键接口比较简单，软件代码难度不大，这种按键电路在输入参数少的系统应用较多。但是，矩阵按键就有些复杂了，通常在功能复杂、需输入很多参数的系统中应用。在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（如P1口）就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的在本文所设计的系统中，根据系统实际功能以及软件代码难易程度，决定在本系统中选择独立按键。程序运行过程中，单片机会对按键I/O口的高低电平做出判断。单片机的PBIO口与系统按键连接，当按键松开时，I/O端口将进入高电平状态，否则，则是低电平状态。系统按键电路图如下图3-8：图3-6键盘电路图3.7系统总体电路 本文研究的点阵广告屏系统利用STC89C52单片机作为系统的控制核心，电子显示屏使用共阳的点阵模块，大小为8*8，将多块点阵模块拼接在一起，共同组成了一个16*64大小的电子显示屏，实现滚动“把握现在”的动态显示效果。系统的驱动部分利用74HC595芯片和两个移位寄存器74HC1138芯片共同组成，其中74HC1138芯片主要作用是点阵列扫描和点阵行扫描。系统的总体电路图如下图所示。图3-5系统的总体电路图3.8本章小结本章主要介绍了基于单片机的点阵广告屏的相关硬件知识，主要包括单片机的引脚和发展历史，以及复位电路结构和晶振电路结构，此外还介绍了点阵显示器的相关知识。

第四章软件设计4.1系统软件语言 在单片机开发语言中，常用的有汇编语言和C语言，二者在实际使用中各有优劣，应该根据系统实际需求，合理选择。汇编语言诞生历史非常久远，它是一种面向机器的软件语言，优点就是可以直接控制系统处理器的硬件资源，并且命令执行极其迅速，每条指令执行时间也是固定的，特别在延时和定时方面，使用汇编语言非常高效。但汇编有着难以克服的固有缺陷，相对于C语言，汇编入门学习比较难，在语言结构格式方面也很艰涩难懂，使得可读性非常差。同时，在系统后期调试和修改的时候也比较麻烦，此外汇编编写的软件，难易移植，不利于软件代码的共享。 与汇编相比，单片机c语言作为一种高级编程语言，虽然在执行效率方面没有汇编高效，但单片机C语言在软件结构上逻辑性更强，结构具有层次性，可读性很强，加上C语言可移植，能够大幅度加快系统开发速度和减少后期系统调试周期，这从侧面也降低了系统开发成本。 随着单片机的计算速度越来越快，人们越来越关注系统的开发时间和后期调试修改的效率，如今单片机开发基本上都是使用C语言，并且C语言图书资料丰富，学习入门简单，本文所设计的广告灯系统软件编写使用的C语言，C语言是一种高级语言，很容易理解，加上注释之后，可以在很长时间之后，同样能够理解代码，逻辑能力非常强，而且C语言可移植能力非常突出，这可以大大加快工程的开发进度[15]。4.2点阵广告屏系统程序流程图对单片机控制的软件设计是系统设计任务中的重点和难点[16]。因此，本章在建立系统各部分硬件设计的基础上，设计了各部分的软件控制流程[17]。显示驱动程序首先进入中断模块，给定时器赋初值，然后开始查询当前点亮的行号，并且把下一行的显示数据从显示缓存区内读取出来，经过串口输出发送到移位寄存器内[18]。为了避免在切换显示数据时发生拖尾现象，因此，要提前关闭显示屏[119]。等到显示数据被输出锁存器锁存后，再重新输出新的行数据，并同时打开显示[20]。软件设计工作繁重，关联因素多，需要采用条理化的思维，分阶段、分步骤地完成具体工作，常规的工作流程可以概括如下： (1)基于系统的控制要求，选定算法。立足实际，详细分析问题特征及解决问题的可行思路，以此为据，确定适配的数据结构，选定具体的算法，在此基础上，还能规划好编程流程，甚至决定了编程的走向。 (2)根据算法建立流程图。抽象的算法和解题步骤实际上是不便于理解的，因此，通常对它们进行具象化操作，即转变为程序框图、流程图，从而更好地指导系统开发和软件编程。 (3)编写程序。基于建立起的程序框图，调用合适的指令集，通过逻辑组合和排列，就能够得到一个可发挥功能的程序。结构化程序设计的思想是，首先对会引用的控制结构类程序进行合理的约束，尤其是转向语句的调用，这一操作能够有效降低程序的复杂性，并保持程序的逻辑一致性，具体反映在前后顺序和执行步骤，由此对程序数据进行处理，能够简化程序读取难度，有效规避程序出现逻辑问题，同时改善了程序的可维护性。在本次系统开发过程中，基于具体的控制目标，本文软件设计部分包括了主程序设计、刷卡程序设计、显示子程序设计、初始化程序设计等几个部分。显示驱动程序流程图如图4-1所示。图4-1显示驱动程序流程图4.3显示屏刷新率的计算显示驱动程序在中端程序中首先应该对定时器T0重新赋初值，以保证显示屏刷新率的稳定，16行扫描格式的显示屏刷新率计算公式如下：刷新率（帧频）=×（溢出率）=×（4.1）式（4.1）中：fosc—晶振频率；t0—定时器T0初值（工作在16位定时器模式）。4.4本章小结本章节主要介绍了系统软件设计部分，首先介绍了系统的软件编码语言，也即为C语言，比较了汇编语言和C语言的优势，然后开始详细介绍了点阵广告屏系统总体程序。通过本章的介绍，可以对点阵广告屏系统的软件更加深入的认识，结合上一章介绍的硬件知识，能够从整体上把握系统的设计。

第五章系统调试5.1调试步骤 首先阅读相关资料和文献，了解点阵广告屏的发展背景以及文献中各自不同方案的工作原理。通过对两种不同的LED点阵软件编程方式的对比，选择一种典型的８*8点阵作为研究对象，共同组成128*64的点阵。硬件设计先利用杜邦线和焊锡连接好各硬件电路，使用电烙铁将虚焊的位置重新焊接。然后利用KEIL4平台，编写系统软件，由于系统使用的是C语言，很容易实现预期算法，整体软件编写好，将各个模块的功能函数进行编写编译和烧录，最终使点阵广告屏系统能够达到预期目标。在电子器件的焊接与组装过程中要注意一下七点：（1）在进行组装之前，一定要测试各个元器件是否有用，其值是否准确，以避免后面测试出现可以避免的错误。（2）组装集成电路时，尽量保持其方向一致，以便能够方便焊接，也更加清晰美观。（3）要清楚的了解元器件的正负极，在组装过程中把标志放置显眼的地方，以方便进行焊接和测试检查。如果不注意这些细节，可能导致实验失败。（4）在组装完成后，要把地线连接在一起形成一个公共点。（5）在焊接过程中，尽量把线整洁的排布，不从元器件上面经过。也要养成良好的习惯，相同的极用相同颜色的线来引出，以方便在测试过程中对电路的检查。（6）温度在焊接过程中扮演很重要的角色，等上升到合适温度以便元器件的引脚和焊盘出现金属合金，焊接过程也应该尽量保持整个板干净整洁美观。（7）焊接的时间也要掌握，时间过长，可能会导致元器件损坏，时间过短，焊接可能不牢固。原理图设计好，元件封装也选择好以后，就该设计PCB文件了。点击“文件”，“新建”选择“PCB”，新建一个PCB文件，选择保存，并且把该PCB文件也拖到刚才新建的工程中，点击“设计”，选择上班第二项，分别点击“生效更改”和“执行更改”。如果原理图有错误，在执行过程中软件会报错，并且有提示，此时需要关闭该窗口，并且回到原理图中找到错误之处并且改正。没有错误的情况下，执行更改以后，原理图中的电路数据就会出现在PCB文件中。接下来就该设计板子元器件布局和走线了。PCB带路板制作的步骤很多，每一步都需要小心、认真，还需要很多设备配合：激光打印机、热转印机、台钻、切割机、腐蚀设备等，需要材料有：单面敷铜板、热转印纸、胶带等。PCB文件绘制好以后，点击“文件”选择“页面设置”点击“高级”，选择要打印的层，本次打印只需要打印BottomLayer，因此将其他层都删掉。打印层选好以后，点击“Preferences”弹出PCB打印设置，在“Colors&GrayScales”中找到BottomLayer，将其颜色选为黑色选择好BottomLayer层的打印颜色以后，点击“OK”保存确定，再点击“OK”，在此打开“页面设置”，在“缩放模式”中选择“ScaledPrint”缩放比例系数选择1。此时PCB底层打印的所有设置都设置好了。可以点击下边的“打印”按钮直接打印，也可以点击“预览”按钮看一下打印预览。打印好以后，PCB文件打印工作到此结束。本文开发的基于单片机的应用系统，在硬件设计中建立起繁杂多样的电路，分布在数个功能模块中，在电路焊接过程中可能导致电路损伤，而一旦造成电路损伤，不仅会导致电路功能失效，而且排查难度极大，几乎可以断定该硬件电路板就报废了。在操作上，由于存在多个交接点，而电烙铁头处于高温状态，如若操作不慎就有可能导致电路烧损或者造成短路，这是硬件制作环节所重点注意的问题点。在准备阶段，考虑到硬件制作必须做到零失误，因为如果出现了操作失误，就可能会导致全部制作成功失败，并且推迟系统开发时间。所以，在焊接硬件电路之前，首先要做的是依据硬件设计结果完成各功能模块的划分，分别、独立地完成各功能模块的焊接，最大程度减少可能造成的整体损失，在出现问题后尽量寻求补救措施；之后，率先在Protel内制作出硬件框架图，确保没有错误之后，即可开始硬件制作工作，把一个个硬件构件焊接至万用板上。硬件调试中，首先要进行的是排除电路中的元器件失效。元器件失效主要分两种情况：一是元器件在焊接之前就已经损坏，另外一个原因是在焊接过程中，由于某种失误造成元器件损坏。因此，在购买存放元器件时，一定注意元器件的保存条件，避免高温高湿度的环境，另外在焊接过程中，多多查看参考文档，网络资源，避免器件烧毁。5.2问题及解决思路 首先在选择单片机编程语言方面，有汇编和C语言两种，对于本系统来说，两种软件语言都可以完成系统功能，但考虑到软件编程的难易程度，汇编较为难懂，也不太容易实现逻辑功能，决定放弃汇编语言，使用C语言进行软件编程。 在硬件焊接方面，主要问题包括看懂系统的原理图，避免产生虚焊现象，在每次焊接完成后都通过万用表检测，避免虚焊现象。 软件编程方面，利用KEIL4平台，KEIL4平台自带软件调试功能，在编写延时函数时非常方便，所有软件调试都是利用KEIL4平台进行的，最后在生成ｈｅｘ文件，下载到单片机中。选择proteus和KeiluVision4像仿真器进行调试，具体操作如下：将KeiluVision4软件双击打开，创建新软件工程。选择“工程”选择子菜单下的“新建工程”选项，然后输入“重理工”毕业设计文件名，最后点击保存。紧接着电脑屏幕弹出一个对话框，用鼠标左键点击“是”，选择AT89C51芯片项，然后窗口弹出“Target1”界面，并展开隐藏内容，点击鼠标左键选中SourceGroup1，然后点击鼠标右键选择“addfiletogroup“sourcegroup1”，源文件编写工作完成。鼠标点击返回按钮，然后点击“sourcegroup1”隐藏内容，即可查看源文件名称。将新建文本保存为“.C”的格式，点击运行，查看程序是否存在异常，并予以修正，一切正常将其保存。程序调试界面参见图5-1所示：点击鼠标左键在菜单中选择“flash”选项，并然后单击“configurationflashtools”选项；电脑屏幕弹出一个对话框,然后选择“output”，并单击“Createhexfile”选项，进而生成“文件名.hex”文件。图5-1keil调试窗口

5.2系统硬件效果图 系统上电后，按下蓝色的通电开关，电子显示屏使用共阳的点阵模块，大小为8*8，将多块点阵模块拼接在一起，共同组成了一个128*64大小的电子显示屏，利用万用表，检测电路是否连接正常。按下复位开关，程序开始执行，系统可以实现滚动“把握现在”的动态显示效果。系统的驱动部分利用74HC595芯片和两个移位寄存器74HC1138芯片共同组成，其中74HC1138芯片主要作用是点阵列扫描和点阵行扫描。程序仿真模拟测试达到预期目标之后，需要对系统硬件进行制作。电路板焊接过程中，首先进行外围电路的焊接，然后按照详细的电路图依次完成每一个模块的制作，然后对其进行分别测试。上述