基于ARM的LED點(diǎn)陣

1、目 錄 引言11 設(shè)計(jì)思想11.1 設(shè)計(jì)要求11.2 設(shè)計(jì)方案21.3 系統(tǒng)方框圖22 設(shè)計(jì)原理32.1 16*64點(diǎn)陣LED原理及應(yīng)用32.2 LED 點(diǎn)陣的顯示文字圖形原理33 主要硬件組成63.1 主控芯片LPC21326的簡(jiǎn)介6的主要特性6結(jié)構(gòu)概述73.2 行掃描驅(qū)動(dòng)電路83.3 列驅(qū)動(dòng)電路93.4 雙向八位數(shù)據(jù)緩沖器74LS245104 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)114.1 設(shè)計(jì)的基本原則11控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則11控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用的軟件11控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟124.2 顯示驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)124.3 總程序設(shè)計(jì)流程圖134.4 綜合調(diào)試135 總結(jié)13謝 辭15參考文獻(xiàn)16附 錄17引言LED電子

2、顯示屏是利用發(fā)光二極管點(diǎn)陣模塊或像素單元組成的平面式顯示屏幕。它是集微電子技術(shù)、光電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)于一體的顯示系統(tǒng)，是目前國(guó)際上 極為先進(jìn)的顯示媒體。由于它具有發(fā)光效率高、使用壽命長(zhǎng)、組態(tài)靈活、色彩豐富、工作性能穩(wěn)定以及對(duì)室內(nèi)室外環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而日漸成為顯示媒體中的佼 佼者。在我國(guó)改革開放之后，特別是進(jìn)入90年代國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)，對(duì)公眾場(chǎng)合發(fā)布信息的需求日益強(qiáng)烈，LED顯示屏的出現(xiàn)正好適應(yīng)了這一市場(chǎng)形勢(shì)，因而在LED顯示屏的設(shè)計(jì)制造技術(shù)與應(yīng)用水平上都得到了迅速的提高，生產(chǎn)也得到了迅速的發(fā)展，并逐步形成產(chǎn)業(yè)，成為光電子行業(yè)的新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。LED顯示屏經(jīng)歷了從單色、雙色圖文

3、顯示屏，到圖像顯示屏的發(fā)展過程。隨著信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，LED顯示屏作為信息傳播的一種重要手段成為現(xiàn)代信息化社會(huì)的一個(gè)閃亮標(biāo)志。近年LED顯示屏已廣泛應(yīng)用于室內(nèi)、外需要進(jìn)行服務(wù)內(nèi)容和服務(wù)宗旨宣傳的公眾場(chǎng)所如銀行、營(yíng)業(yè)部、車站、機(jī)場(chǎng)、港口、體育場(chǎng)館等信息的發(fā)布，政府機(jī)關(guān)政策、政令，各類市場(chǎng)行情信息的發(fā)部和宣傳等。目前，對(duì)于那些需要顯示的信息量不是很大，分辨率不是很高，又需要制造成本相對(duì)比較低的場(chǎng)合，使用大、小屏幕LED點(diǎn)陣顯示器是比較經(jīng)濟(jì)適用的，它可以用單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)顯示字符、數(shù)字、漢字和簡(jiǎn)單圖形，可以根據(jù)需要使用不同字號(hào)、字型。LED之所以受到廣泛重視而得到迅速發(fā)展，是與它本身所具有的優(yōu)點(diǎn)分不

4、開的。這些優(yōu)點(diǎn)概括起來是：亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長(zhǎng)、耐沖擊和性能穩(wěn)定。LED的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色化方向發(fā)展。1 設(shè)計(jì)思想1.1 設(shè)計(jì)要求(1) 點(diǎn)陣規(guī)格8*8(2) 顯示數(shù)字、字母(3) 實(shí)現(xiàn)水平、垂直移動(dòng)發(fā)揮部分：(1) 實(shí)現(xiàn)16*64顯示(2) 具有閃爍功能1.2 設(shè)計(jì)方案方案一 串行方式顯示。這種方式可同時(shí)顯示4個(gè)16×l6點(diǎn)陣漢字或8個(gè)16×8點(diǎn)陣的漢字、字符或數(shù)字。點(diǎn)陣顯示屏每個(gè)單元由16個(gè)8×8點(diǎn)陣LED顯示模塊、行信號(hào)選擇譯碼器74HC138、驅(qū)動(dòng)器74

5、HC245、數(shù)據(jù)移位寄存器74HC595和行驅(qū)動(dòng)器組成，如圖1所示。單元顯示屏可以接收控制器(主控制電路板)或上一級(jí)顯示單元模塊傳輸下來的數(shù)據(jù)信息和命令信息，并可將這些數(shù)據(jù)信息和命令信息不經(jīng)任何變化地再傳送到下一級(jí)顯示模塊單元中，因此顯示屏可擴(kuò)展至更多的顯示單元，用于顯示更多的內(nèi)容。方案二 并行方式顯示?？梢酝ㄟ^鎖存器芯片來擴(kuò)展IO口，達(dá)到控制LED點(diǎn)陣的64個(gè)列線的目的。方案中運(yùn)用16片鎖存器74HC573來組成8組雙緩沖寄存器，驅(qū)動(dòng)LED點(diǎn)陣的8組列線，用4/16譯碼器74HC595對(duì)LED點(diǎn)陣的16行進(jìn)行掃描。在送每一行的數(shù)據(jù)到LED點(diǎn)陣前，先把數(shù)據(jù)分別送到第一級(jí)的8個(gè)74HC573，然

6、后再給第二級(jí)的8個(gè)74HC573送鎖脈沖，數(shù)據(jù)一起輸出到LED點(diǎn)陣列中，這樣就避免了各行數(shù)據(jù)顯示不同步問題。由于并行數(shù)據(jù)傳輸速度比串行快，所以字符閃爍的問題得到較好地解決，文字左右移動(dòng)也比較容易控制。經(jīng)過對(duì)兩種方案進(jìn)行比較，最終選擇了方案一。此方案為點(diǎn)陣顯示屏系統(tǒng)中比較常用的，所用器件也比較常用，容易買到。1.3 系統(tǒng)方框圖該課題的總系統(tǒng)方框圖如圖1.1所示：行驅(qū)動(dòng)LED點(diǎn)陣顯示列驅(qū)動(dòng)主 控 模 板鍵盤電源圖1.1 系統(tǒng)方框圖2 設(shè)計(jì)原理2.1 16*64點(diǎn)陣LED原理及應(yīng)用 設(shè)計(jì)時(shí)必須掌握點(diǎn)陣工作原理方能進(jìn)行更深層設(shè)計(jì)。16x64LED點(diǎn)陣其實(shí)就是16塊8*8點(diǎn)陣LED級(jí)聯(lián)而成的，因此特給出

7、8*8點(diǎn)陣LED的工作原理。圖2.1為8*8點(diǎn)陣LED外觀及引腳圖，其等效電路如圖2.2所示，只要其對(duì)應(yīng)的X、Y軸順向偏壓，即可使LED發(fā)亮。例如如果想使左上角LED點(diǎn)亮，則Y0=1，X0=0即可。應(yīng)用時(shí)限流電阻可以放在X軸或Y軸。而16x64就是在8x8原理的基礎(chǔ)上將16塊8x8級(jí)聯(lián)而成。圖2.1 8×8點(diǎn)陣LED外觀及引腳圖圖2.2 8×8點(diǎn)陣LED等效電路2.2 LED 點(diǎn)陣的顯示文字圖形原理漢字顯示屏用于顯示漢字、字符及圖像信息，在公共汽車、銀行、醫(yī)院及戶外廣告等地方都有廣泛的應(yīng)用。下面是簡(jiǎn)單的漢字顯示屏的制作，由單片機(jī)控制漢字的顯示內(nèi)容。為了降低成本，使用了四塊8

8、×8的LED點(diǎn)陣發(fā)光管的模塊，組成了一個(gè)16×64的LED點(diǎn)陣顯示屏。在這里僅做了8個(gè)漢字的顯示，在實(shí)際的使用中可以根據(jù)這個(gè)原理自行的擴(kuò)展顯示的漢字，下面是介紹漢字顯示的原理。 LED驅(qū)動(dòng)顯示采用動(dòng)態(tài)掃描方法，動(dòng)態(tài)掃描方式是逐行輪流點(diǎn)亮，這樣掃描驅(qū)動(dòng)電路就可以實(shí)現(xiàn)多行的同名列共用一套列驅(qū)動(dòng)器。以16×64點(diǎn)陣為例，把所有同一行的發(fā)光管的陰極連在一起，把所有同一列的發(fā)光管的陽(yáng)極連在一起（共陰的接法），先送出對(duì)應(yīng)第1列發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第1列使其燃亮一定的時(shí)間，然后熄滅；再送出第2列的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第2列使其燃亮相同的時(shí)間，然后熄滅；.第64列之后

9、，又重新燃亮第1列，反復(fù)輪回。當(dāng)這樣輪回的速度足夠快（每秒24次以上），由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，就能看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形。該方法能驅(qū)動(dòng)較多的LED，控制方式較靈活，而且節(jié)省單片機(jī)的資源。顯示數(shù)據(jù)可通過ARM7的P0和P1口接驅(qū)動(dòng)電路傳輸?shù)近c(diǎn)陣行引腳。LED點(diǎn)陣顯示模塊進(jìn)行的方法有兩種：（1）水平方向（X方向）掃描，即逐列掃描的方式（簡(jiǎn)稱列掃描方式）：此時(shí)用一個(gè)P口輸出列碼決定哪一列能亮（相當(dāng)于位碼），用另一個(gè)P口輸出行碼（列數(shù)據(jù)），決定該列上哪個(gè)LED亮（相當(dāng)于段碼）。能亮的列從左到右掃描完64列（相當(dāng)于位碼循環(huán)移動(dòng)64次）即顯示出一個(gè)完整的圖像。（2）豎直方向（Y方向）掃描，即逐行掃描方式

10、（簡(jiǎn)稱行掃描方式）：此時(shí)用一個(gè)P口輸出決定哪一行能亮（相當(dāng)于位碼），另一個(gè)P口輸出列碼（行數(shù)據(jù)，行數(shù)據(jù)為將列數(shù)據(jù)的點(diǎn)陣旋轉(zhuǎn)90度的數(shù)據(jù)）決定該行上哪些LED燈亮（相當(dāng)于段碼）。能亮的行從上向下掃描完16行（相當(dāng)于位碼循環(huán)移位16次）即顯示一幀完整的圖像。本設(shè)計(jì)應(yīng)用的是第一種的掃描方法，即水平方向（X方向）掃描。每一個(gè)字由16行64列的點(diǎn)陣形成顯示，即每個(gè)字均由256個(gè)點(diǎn)陣來表示，我們可以把每一個(gè)點(diǎn)理解為一個(gè)像素。一般我們使用的16×16的點(diǎn)陣宋體字庫(kù)，即所謂的16×16，是每一個(gè)漢字在縱橫各16點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)顯示的。漢字庫(kù)從該位置起的32字節(jié)信息記錄了該字的字模信息。事實(shí)上這個(gè)

11、漢字屏不僅可以顯示漢字，也可以顯示在256像素范圍內(nèi)的任何圖形。 2.3 點(diǎn)陣的移動(dòng)以下以16×64點(diǎn)陣為例介紹點(diǎn)陣的移動(dòng)。要顯示一個(gè)字符，該字符的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)可以列向（縱向）64點(diǎn)組字，又可以行向（橫向）16點(diǎn)組字。無論哪一種組字方法，都既可以顯示字符的水平方向的移動(dòng)，又可以顯示豎直方向的移動(dòng)。本設(shè)計(jì)主要采用漢字的左移，所以以下只作左移顯示的解釋。顯示字符的左右移動(dòng)(1) 列掃描方式左移動(dòng)：列向組字顯示字符水平方向的移動(dòng)（左滾動(dòng)）在這里有兩個(gè)方法：方法1：延長(zhǎng)數(shù)組法。將原來字符點(diǎn)陣數(shù)組的16個(gè)數(shù)據(jù)重復(fù)一遍延長(zhǎng)，點(diǎn)陣數(shù)組的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)為32個(gè)。每掃描一幀取8個(gè)數(shù)據(jù)顯示，下一幀取數(shù)要在數(shù)組中后

12、移一個(gè)數(shù)取數(shù)。循環(huán)一遍掃16幀。可以假想有2塊16×16的點(diǎn)陣模塊（共32幀）水平平行排列，用一個(gè)恰好能罩住16列點(diǎn)陣的中空方框去罩這個(gè)點(diǎn)陣，第1（第1幀）罩住最左邊數(shù)起第一列開始的16列，就掃描顯示這16列；第2次（第2幀）使方框右移一列，罩住做左邊數(shù)起第2列開始的16列，就掃描顯示這16列；·····；這樣每掃描完一幀使方框右移一列，最后第16次（第16幀）時(shí)，罩住左邊數(shù)起的第16列開始的16列，就掃描顯示這16列。如此完成16幀畫面的掃描顯示，也就完成了整個(gè)一次移動(dòng)循環(huán)掃描、之后反復(fù)循環(huán)，即可呈現(xiàn)顯示字符沿水平向左移動(dòng)的圖像，如

13、圖2.3所示： 圖2.3方框圖法左右移動(dòng)示意圖因?yàn)槭橇邢蚪M字（列掃描方式，點(diǎn)陣數(shù)據(jù)為行碼，上邊為低位下面為高位），希望顯示移動(dòng)的一個(gè)字符，第1次掃描從行碼的點(diǎn)陣數(shù)組中取第116個(gè)數(shù)據(jù)，送行碼輸出口，對(duì)應(yīng)于這8個(gè)數(shù)據(jù)，同時(shí)用列碼輸出口輸出列碼，分別控制第116列。掃描完前16個(gè)數(shù)據(jù)之后，第2次掃描從點(diǎn)陣數(shù)組中取第318個(gè)數(shù)據(jù)（第18個(gè)數(shù)據(jù)與第1個(gè)數(shù)據(jù)同），送行碼輸出口，對(duì)應(yīng)于這16個(gè)數(shù)據(jù)，同時(shí)用列碼輸出口輸出列碼，仍分別控制掃第116列。第3次掃描從點(diǎn)陣數(shù)組中取第520個(gè)數(shù)據(jù)（第20個(gè)數(shù)據(jù)碼與第2個(gè)數(shù)據(jù)碼相同）掃描······；如此實(shí)現(xiàn)

14、字符向左移動(dòng)。以上完成一個(gè)圖形移動(dòng)的方法，也可以看成是移動(dòng)16個(gè)不同的字形。如圖2.13所示，首先掃描第一個(gè)字型，同樣是16行，16次掃描，16次顯示；完成一個(gè)字型的掃描以后，再掃描第二個(gè)字型；完成第二個(gè)字型的掃描之后，再掃描第三個(gè)字型······依此類推，即可產(chǎn)生該文字的左移的感覺。假設(shè)如果原本某個(gè)漢字的字型（第一個(gè)字型），其編碼為：00H,10H,20H,30H,40H,50H,60H,70H,80H,90H,0A0H,0B0H,0C0H,0D0H0E0H,0F0H；第二個(gè)字型的編碼為：20H,30H,40H,50H,60H,70

15、H,80H,90H,0A0H,0B0H,0C0H,0D0H0E0H,0F0H, 00H，10H也就是把第一個(gè)字型的編碼中，第1列顯示數(shù)據(jù)，變?yōu)榈?列顯示數(shù)據(jù)；第2列顯示數(shù)據(jù)，變成第3列顯示數(shù)據(jù)；第3列顯示數(shù)據(jù)，變成第4列顯示數(shù)據(jù)；第4列顯示數(shù)據(jù)，變成第5列顯示數(shù)據(jù)······以此類推。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)字型掃描顯示完成之后，就進(jìn)行這樣的動(dòng)作調(diào)整，以產(chǎn)生第二個(gè)字型的編碼。同樣的，當(dāng)?shù)诙€(gè)字型掃描完成之后，就進(jìn)行這樣的調(diào)整動(dòng)作，以產(chǎn)生第三個(gè)字型的編碼。這個(gè)調(diào)整動(dòng)作時(shí)先將16個(gè)編碼根據(jù)序填入存儲(chǔ)器，例如第1行編碼存入20H,第二行編碼存入21H

16、83;·····要進(jìn)行左移調(diào)整時(shí)，則先將20H地址的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到36H地址，再將21H地址的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到20H地址，將22H地址的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到21H地址，將23H地址的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到22H地址，將24H地址的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到23H地址，將25H地址的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到24H地址，將26 H地址的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到25H地址，將27H地址的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到26 H地址，將28H地址的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到27H地址······本設(shè)計(jì)主要采用以上方法實(shí)現(xiàn)左移，其他方法在此不再說明。3 主要硬件組成3.1 主控芯片LPC21323.1.1L

17、PC2132的簡(jiǎn)介L(zhǎng)PC2132是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和嵌入式跟蹤的32/16位ARM7TDMI-STM CPU 的微控制器，并帶有32kB、64kB、512kB的嵌入的高速Flash 存儲(chǔ)器。128 位寬度的存儲(chǔ)器接口和獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)使32位代碼能夠在最大時(shí)鐘速率下運(yùn)行。對(duì)代碼規(guī)模有嚴(yán)格控制的應(yīng)用可使用16位Thumb®模式將代碼規(guī)模降低超過30%，而性能的損失卻很小。較小的封裝和極低的功耗使 LPC2131/2132/2138可理想地用于小型系統(tǒng)中，如訪問控制和POS機(jī)。寬范圍的串行通信接口和片內(nèi)8/16/32kB 的SRAM 使LPC2132非常適用于通信網(wǎng)關(guān)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器、軟m

18、odem、聲音辨別和低端成像，為它們提供巨大的緩沖區(qū)空間和強(qiáng)大的處理功能。多個(gè)32位定時(shí)器、1個(gè)或2個(gè)10位8路ADC、10 位DAC、PWM 通道和47個(gè)GPIO 以及多達(dá)9個(gè)邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷使它們特別適用于工業(yè)控制和醫(yī)療系統(tǒng)。3.1.2LPC2132的主要特性(1) 16/32位ARM7TDMI-S,超小LQFP64。(2) 8/16/32KB的片內(nèi)靜態(tài)RAM和32/64/128/256/512KB的片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器。128位寬度接口/加速器可實(shí)現(xiàn)高達(dá)60MHz的工作頻率。(3) 通過片內(nèi)boot裝載程序?qū)崿F(xiàn)在系統(tǒng)編程/在應(yīng)用編程(ISP/IAP)。單個(gè)Flash扇區(qū)或整片

19、擦除時(shí)間為400ms。256字節(jié)編程時(shí)間為1ms。(4) EmbeddedICERT和嵌入式跟蹤接口通過片內(nèi)RealMonitor軟件對(duì)代碼進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)試和高速跟蹤。(5) 1個(gè)10位的D/A轉(zhuǎn)換器，可產(chǎn)生不同的模擬輸出。(6) 2個(gè)32位定時(shí)器/外部事件計(jì)數(shù)器和看門狗。(7) 低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘具有獨(dú)立的電源和特定的32KHz時(shí)鐘輸入。(8) 多個(gè)串行接口，包括2個(gè)16C550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)UART、2個(gè)高速I2C總線張和具有緩沖作用和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度可變功能的SSP。(9) 向量中斷控制器?？膳渲脙?yōu)先級(jí)和向量地址。(10) 小型的LQFP64封裝上包含多達(dá)47個(gè)通用I/O口。(11) 多達(dá)9個(gè)邊沿或電平觸發(fā)的

20、外部中斷管腳。(12) 通過片內(nèi)PLL可實(shí)現(xiàn)最大為60MHz的CPU操作頻率。(13) 片內(nèi)集成振蕩器與外部晶體的操作頻率范圍為130MHz,與外部振蕩器的操作頻率范圍高達(dá)50MHz。(14) 低功耗模式：空閑和掉電。(15) 可通過個(gè)別使能/禁止外部功能和外圍時(shí)鐘分頻來優(yōu)化功耗。(16) 通過外部中斷或BOD將處理器從掉電模式中喚醒。(17) 單電源，具有上電復(fù)位和掉電檢測(cè)電路。(18) CPU操作電壓范圍：3.0V3.6V(3.3±10%),I/O口可承受5V的電壓。3.1.3結(jié)構(gòu)概述LPC2132包含一個(gè)支持仿真的ARM7TDMI-S CPU、與片內(nèi)存儲(chǔ)器控制器接口ARM7局部

21、總線、與中斷控制器接口的AMBA高性能總線（AHB）和連接片內(nèi)外設(shè)功能的VLSI外設(shè)總線（VPB，ARMAMBA總線的兼容超集）。LPC2132將ARM7TDMI-S配置為小端（little-endian）字節(jié)順序。AHB外設(shè)分配了2M字節(jié)的地址范圍，它位于4G字節(jié)ARM存儲(chǔ)器空間的最頂端。每個(gè)AHB外設(shè)都分配了16k字節(jié)的地址空間。LPC2132的外設(shè)功能（中斷控制器除外）都連接到VPB 總線。AHB到VPB的橋?qū)PB 總線與AHB總線相連。VPB外設(shè)也分配了2M字節(jié)的地址范圍，從3.5GB地址點(diǎn)開始。每個(gè)VPB外設(shè)在VPB地址空間內(nèi)都分配了16k字節(jié)地址空間。片內(nèi)外設(shè)與器件管腳的連接由管

22、腳連接模塊控制。該模塊必須由軟件進(jìn)行控制以符合外設(shè)功能與管腳在特定應(yīng)用中的需求。LPC2132的功能框圖如圖3.1所示：圖3.1 LPC2132的功能圖3.2 行掃描驅(qū)動(dòng)電路16*64LED點(diǎn)陣的行掃描是用兩片74HC138譯碼器級(jí)聯(lián)而成的4/16線譯碼器。LPC2132的P1口高5位輸出的信號(hào)經(jīng)4/16線譯碼器74HC138譯碼后生成16條行選通信號(hào)后，再經(jīng)過74HC04反向驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的行線。其基于74HC138的行驅(qū)動(dòng)仿真原理圖如圖3.2所示：圖3.2 基于74HC138的行驅(qū)動(dòng)3.3 列驅(qū)動(dòng)電路列驅(qū)動(dòng)采用集成芯片74HC595，利用列驅(qū)動(dòng)74HC595的鎖存功能，即在它接收下一行待顯

23、示的數(shù)據(jù)，還沒有鎖存新數(shù)據(jù)的這段時(shí)間來顯示本行的內(nèi)容，這樣就可以不需要額外加延時(shí)來增加顯示屏的亮度。采用這個(gè)方法就不要再增加LED的列驅(qū)動(dòng)器件，可以使整個(gè)硬件結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)化，成本降低。列信號(hào)由8片8位帶鎖存的串入并出移位寄存器74HC595來完成。在同步移位時(shí)鐘的作用下，點(diǎn)陣數(shù)據(jù)逐位移動(dòng)輸入移位寄存器74HC595的對(duì)應(yīng)電陣位置，74HC595在接收到鎖存信號(hào)后，將數(shù)據(jù)并行輸出至LED的列線，最后在行驅(qū)動(dòng)信號(hào)作用下點(diǎn)亮LED。其列驅(qū)動(dòng)電路仿真圖和時(shí)序圖分別如圖3.3和圖3.4所示：圖3.3 列驅(qū)動(dòng)電路圖3.4 74HC595時(shí)序圖3.4 雙向八位數(shù)據(jù)緩沖器74LS245為了隔離外界的干擾信號(hào)，使用

24、了74LS245八位數(shù)據(jù)緩沖器。因?yàn)槿魏螘r(shí)候74HC595里面的數(shù)據(jù)是不確定的，只有顯示屏稍有一點(diǎn)外界干擾，導(dǎo)致74HC138使能端E變低，74HC138就會(huì)有信號(hào)輸出(通過他的真值表可以看到全0全1都有一行是被選中輸出低電位的)，這樣顯示屏就會(huì)顯示一些不確定的圖案，就不符合我們所要設(shè)計(jì)的要求。74LS245是一種常用的8位緩沖器，其接口電路如圖3.5所示：圖3.5 74LS245接口電路74LS245類似于ARM芯片的端口，其端口線能作輸入也能作輸出。由于ARM芯片數(shù)據(jù)/地址/控制總線端口有一定的負(fù)載能力，如果負(fù)載超過芯片負(fù)載能力一般應(yīng)加驅(qū)動(dòng)器，所以總線驅(qū)動(dòng)器可以使用TTL三態(tài)緩沖門電路。4

25、 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 設(shè)計(jì)的基本原則顯示屏軟件的主要功能是向顯示屏提供顯示數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生各種控制信號(hào)，使電子屏按設(shè)計(jì)的要求顯示。根據(jù)軟件分層次設(shè)計(jì)的原理，可把顯示屏的軟件系統(tǒng)分成兩大層：第一層是底層的顯示驅(qū)動(dòng)程序；第二層是上層的系統(tǒng)應(yīng)用程序。顯示驅(qū)動(dòng)程序負(fù)則向點(diǎn)陣屏傳送特定的顯示組合數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)產(chǎn)生行掃描信號(hào)和其他控制信號(hào)，配合完成LED顯示屏的顯示工作。顯示驅(qū)動(dòng)由顯示子程序?qū)崿F(xiàn)。顯示效果處理工作則由主程序通過調(diào)用子程序來實(shí)現(xiàn)。4.1.1ARM控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則任何一種電氣系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)ARM控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則：(1)

26、最大限度的滿足被控對(duì)象的控制對(duì)象。設(shè)計(jì)前，因深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查，收集資料。(2) 在滿足控制系統(tǒng)要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，使用及維修方便。(3) 保證控制系統(tǒng)的安全可靠。(4) 考慮工藝和改進(jìn)。4.1.2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用的軟件 這次軟件設(shè)計(jì)使用的軟件是uVision3。uVision3集成開發(fā)環(huán)境（uVision3 IDE）是一個(gè)窗口化的軟件開發(fā)平臺(tái)，它集成了功能強(qiáng)大的編輯器、工程管理器以及各種編譯工具（包括C編譯器、宏編譯器、鏈接/裝載器和十六進(jìn)制文件轉(zhuǎn)換器）。uVision3包括以下功能組件，能加速嵌入式應(yīng)用程序的開發(fā)過程：（1）功能強(qiáng)大的源代碼編輯器；（2）可根據(jù)開發(fā)工具配置

27、的設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)；（3）用于創(chuàng)建和維護(hù)工程的工程管理器；（4）集匯編、編譯和鏈接過程于一體的編譯工具；（5）用于設(shè)置開發(fā)工具配置的對(duì)話框；（6）真正集成高速CPU及片上外設(shè)模擬器的源碼級(jí)調(diào)試器；（7）高級(jí)GDI接口；可用于目標(biāo)硬件的軟件調(diào)試和KEIL ULINK仿真器的連接；（8）用于下載應(yīng)用程序到FLASH ROM中的FLASH編程器；（9）完善的開發(fā)工具手冊(cè)、設(shè)備數(shù)據(jù)手冊(cè)和用戶向?qū)?。uVision3 IDE使用簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大，是設(shè)計(jì)者完成設(shè)計(jì)任務(wù)的重要保證。uVision3 IDE還提供了大量的例程及相關(guān)信息，有助于開發(fā)人員快速開發(fā)嵌入式應(yīng)用程序。uVision3 IDE提供了BUILD MO

28、DE（編譯）和DEBUG MODE（調(diào)試）兩種工作方式。編譯模式BUILD MODE用于維護(hù)工程文件和生成應(yīng)用程序；而在調(diào)試模式DEBUG MODE下，既可以用功能強(qiáng)大的CPU和外設(shè)仿真器測(cè)試程序，也可以使用調(diào)試器經(jīng)KEIL ULINK USB-JTAG適配器（或其他AGDI驅(qū)動(dòng)器）連接目標(biāo)系統(tǒng)測(cè)試程序。ULINK仿真器能用于系在應(yīng)用程序到目標(biāo)系統(tǒng)的FLASH ROM中。4.1.3控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟(1) 根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求。(2) 根據(jù)控制要求確定所需的用戶輸入/輸出設(shè)備。(3) 選擇ARM系統(tǒng)。(4) 分配ARM的I/O口，設(shè)計(jì)I/O連接圖。(5) 進(jìn)行ARM的程序設(shè)計(jì)。4

29、.2 顯示驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)顯示驅(qū)動(dòng)程序查詢當(dāng)前點(diǎn)亮的行號(hào)，從顯示緩沖區(qū)內(nèi)讀取下一行的顯示數(shù)據(jù)。并通過串口發(fā)送給移位寄存器。為消除在切換行顯示數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象，驅(qū)動(dòng)程序先要關(guān)閉顯示屏即消影。等數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后輸出74HC595的鎖存信號(hào)，將顯示數(shù)據(jù)傳入鎖存器并鎖存，然后再輸出新的行號(hào)，并打開顯示。顯示驅(qū)動(dòng)程序流程圖如圖4.1所示：將數(shù)據(jù)讀取到緩沖區(qū)將緩沖區(qū)數(shù)據(jù)調(diào)整后發(fā)送到串口發(fā)送完畢？N關(guān)閉138，所存595輸出行號(hào)及138使能返回Y圖4.1 顯示驅(qū)動(dòng)程序流程圖4.3 總程序設(shè)計(jì)流程圖 LED點(diǎn)陣的總設(shè)計(jì)流程圖如圖4.2所示程序初始化中斷程序初始化判斷左移或者閃爍是否顯示完YN傳入?yún)?shù)為移動(dòng)速度串口發(fā)送

30、顯示命令將顯示緩存送顯示屏顯示，掃描16行圖4.2 LED點(diǎn)陣的總設(shè)計(jì)流程圖4.4 綜合調(diào)試 我做的是LED點(diǎn)陣，點(diǎn)陣模塊是用以有的點(diǎn)陣屏，所以硬件電路比較簡(jiǎn)單只有一些接口電路和一塊245緩存器，在硬件調(diào)試方面比較順利。但在軟件編寫中就遇到了很多的問題，首先我是將點(diǎn)陣的每一行慢慢點(diǎn)亮，還算順利但到顯示字符時(shí)就出現(xiàn)了問題，將138的輸入信號(hào)定義錯(cuò)了，顯示屏上雖然有顯示可都是凌亂的亮點(diǎn)，經(jīng)過一段時(shí)間的折騰才發(fā)現(xiàn)是行輸入有問題。接下來就是讓這些字符移動(dòng)了，但對(duì)移動(dòng)這個(gè)概念比較模糊都不知道怎么下手。經(jīng)過問之前做過點(diǎn)陣的同學(xué)才知道一動(dòng)是將第一行移了后將下一行填充上來，最后一行填充空字符讓屏幕滅掉。為了讓

31、其穩(wěn)定做了兩級(jí)緩沖：顯示緩存和處理緩存。顯示緩存負(fù)責(zé)顯示，處理緩沖處理要顯示的信號(hào)。在軟件調(diào)試中遇到了很多的問題得經(jīng)常請(qǐng)教同學(xué)和上網(wǎng)查資料最終才得以將要求實(shí)現(xiàn)了。5 總結(jié)這次嵌入式實(shí)訓(xùn)使我了解到嵌入式系統(tǒng)在我們生活中是多么地實(shí)用，它在人們?nèi)粘Ｉ钪兴鶓?yīng)用的范圍之廠以及數(shù)量是遠(yuǎn)超越了我們所用的電腦。試想，如果生活沒有應(yīng)用嵌入式，我們的生活將枯燥乏味，更沒有方便可言。因此，我覺得做此次嵌入式實(shí)訓(xùn)使我們收獲非常大。而且也讓我們對(duì)嵌入式不再陌生。雖然這次實(shí)訓(xùn)只是通過用軟件來仿真實(shí)現(xiàn)的，但它卻與實(shí)際沒有太大差別。只要在仿真中能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的功能，用到實(shí)際中也一樣行得通。它不但為電子開發(fā)人員提供了一種能縮

32、短研發(fā)時(shí)間的方法，同時(shí)也為生產(chǎn)產(chǎn)家節(jié)約了成本。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)是基于ARM嵌入式微處理器LPC2132作為核心部件，所設(shè)計(jì)的16*64點(diǎn)陣顯示屏作品的功能與實(shí)際生活中完全接軌，在實(shí)際生活中應(yīng)用非常廣泛，如：廣告牌、車站信息公布、公車報(bào)站等，它不但顯示清晰明了，而且可以隨時(shí)更改信息。對(duì)于要實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)要考慮的方面比較多，即對(duì)作品要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行分析，必須要考慮到使用什么器件，也要掌握所使用的元件所具有的功能，對(duì)這些器件的控制方式要熟練，這樣才能設(shè)計(jì)出一個(gè)性價(jià)比高的產(chǎn)品來。通過這次實(shí)訓(xùn)我掌握了ARM體系結(jié)構(gòu)，ARM指令系統(tǒng)，ARM指令尋址方式，了解了ARM程序計(jì)的基本流程，對(duì)以前所學(xué)到的知識(shí)進(jìn)一步的溫習(xí)，

33、也掌握了74HC595和74HC138的時(shí)序電路、結(jié)構(gòu)和控制方式，也了解了LPC2132的工作原理以及與外接電路的設(shè)計(jì)思路。當(dāng)然，在實(shí)訓(xùn)過程中，我發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足之處：在實(shí)際設(shè)計(jì)中需要注意很多的細(xì)節(jié), 以前在書本上學(xué)到的東西用到了事實(shí)踐中來，平時(shí)說理論時(shí)感覺蠻簡(jiǎn)單，但是具體到自己做出來的時(shí)候還是很有難度，只好在去翻書，再去查閱資料。包括程序設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)都需要我們認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn),硬件電路雖然都是一些比較常見的電路，但設(shè)計(jì)時(shí)必須要周密的考慮好，將可能要用到的口留出來。我發(fā)現(xiàn)對(duì)此門課的理論知識(shí)特別缺乏，由此在編程方面非常吃力，經(jīng)常要問同學(xué)和老師才能把遇到的困難解決。因此也經(jīng)常與同學(xué)一起討論學(xué)習(xí)，不斷

34、提高。最后就的體會(huì)就是自己不懂的東西太多，需要好好去學(xué)習(xí)！總之，在這次實(shí)訓(xùn)中我學(xué)到了很多的東西，為自己即將走上社會(huì)做了鋪墊。謝 辭感謝學(xué)院給我們提供了一個(gè)展現(xiàn)自己的舞臺(tái)，給我們一次難得煅煉的機(jī)會(huì)，使得我們的動(dòng)手能力和專業(yè)技能都有了很大的提高。在做作品的日子里得到了老師的悉心指導(dǎo)，在此向我的指導(dǎo)教師致以誠(chéng)摯的謝意。感謝提供相關(guān)技術(shù)幫助的老師和同學(xué)，你們的支持和鼓勵(lì)使我組對(duì)這次的作品完成有了信心和動(dòng)力，也給了我組很多無私的幫助和支持，我在此深表謝意。此外，感謝我們學(xué)院為我們提供這個(gè)機(jī)會(huì)，讓我們能一起合作做電子制作的機(jī)會(huì)，使我們的團(tuán)隊(duì)精神有了更好的提高；感謝老師們孜孜不倦的教導(dǎo)我們，才能讓我們更好的

35、理解我們這個(gè)專業(yè)的相關(guān)知識(shí)的應(yīng)用于聯(lián)系。參考文獻(xiàn)1 魏洪興 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例開發(fā)實(shí)驗(yàn)教材，北京:清華大學(xué)出版社,2005.92 周立功 ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程(第二版)，北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2008.93 范圣一 ARM原理與嵌入式系統(tǒng)實(shí)戰(zhàn), 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20074 胡偉 ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)與實(shí)踐, 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.35 吳學(xué)智 基于ARM的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā), 北京：人民郵電出版社，20076 楊宗德 嵌入式ARM系統(tǒng)原理與實(shí)例開發(fā), 北京：北京大學(xué)出版社，20077 王宜懷,劉曉升 嵌入式技術(shù)基礎(chǔ)與實(shí)踐, 北京：清華大學(xué)出版社，2007

36、8 陳艷華,侯安華,劉盼盼 基于ARM的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與實(shí)例, 北京：人民郵電出版社，20089 劉嵐, 尹勇, 李京蔚 基于ARM的嵌入式系統(tǒng)開發(fā), 北京：電子工業(yè)出版社，200810 趙宏偉, 劉萍萍, 周國(guó)梁 ARM系統(tǒng)實(shí)踐教程, 長(zhǎng)春：吉林大學(xué)出版社，200811 Lei Luo embedded real-time operating system and application development, Beijing: Beijing Aerospace University Press, 2005附 錄(1) LED點(diǎn)陣主程序#include <LPC213X.H>

37、#include "display.h"#include "led.h"#define uint unsigned int #define uchar unsigned charuchar Serial_Int_temp5;uchar scan_mod;uchar Move_Effect=0; #define OUTPUT (1) int main(void) IO1DIR |=HC138_OE;IO1DIR |=LL1;IO1DIR |=LL2;IO1DIR |=LL3;IO1DIR |=LL4;IO1DIR |=R2;IO1DIR |=R1;IO1D

38、IR |=G1; IO1DIR |=G2;IO1DIR &=(1<<keyleft); IO1DIR &=(1<<keyup);IO1DIR &=(1<<keys);IO1SET |=G1;IO1SET |=G2;IO1SET |=R2;IO1SET |=(1<<keyup);IO1SET |=(1<<keys);IO1DIR |= STR_BIT;while(1) cldispb(); switch(Move_Effect) case 1: moveleft(20); flicker(20,1);break;

39、 case 2: moveup(100); flicker(20,1);break; default: moveleft(20);break; (2) 顯示部分主要函數(shù)#include "display.h"#include "code_area.h"#include "led.h"#define dispbuf_mul 16 /顯示屏行數(shù)#define plong 8 /屏寬為8*8=64uchar scan_temp;/顯示內(nèi)容標(biāo)志unsigned char disp_buf128; /顯示屏寬度的單倍顯示緩存void photo

40、_todisp(void); /圖片到緩存void letter_todisp(void); /字母到緩存void num_todisp(void); /數(shù)據(jù)到顯示緩存區(qū)void Showline(uchar line_num); /行掃void ddlay(uchar ms); /延時(shí)void display1p(void);/顯示函數(shù)void leftoned(void);/左移一點(diǎn)void moveup(unsigned char sspp);void up15line(void);void flicker(unsigned char sspeed,unsigned char stop)

41、;/閃爍顯示/*函數(shù)名稱：cldispb()傳入?yún)?shù)：無函數(shù)功能：清顯示緩存區(qū)*/ void cldispb(void)/清顯示緩存區(qū)uchar *disbuff;uint i; disbuff=&disp_buf0;for(i=0;i<plong*dispbuf_mul;i+)*disbuff=0xff; /*函數(shù)名稱：flicker()傳入?yún)?shù)：unsigned char sspeed, ttime 閃爍速度及持續(xù)時(shí)間函數(shù)功能：立即顯示*/ void flicker(unsigned char sspeed,unsigned char stop)/閃爍顯示 uint i,kk

42、,stopt,sped;uchar j;sped=sspeed*10; stopt=stop*10;for(i=0;i<sped;i+)display1p();cldispb();for(i=0;i<sped;i+)display1p(); Move_Effect=1;goto exit;if (IO1PIN & (1<<keyup)!=(1<<keyup) Move_Effect = 2;goto exit;if (IO1PIN & (1<<keys)!=(1<<keys) Move_Effect = 3;goto

43、exit; switch(scan_temp) case 'n': num_todisp(); break; default: dztodisp(); break; for(kk=0;kk<stopt;kk+)display1p(); if (IO1PIN & (1<<keyleft)!=(1<<keyleft) Move_Effect=1;goto exit;if (IO1PIN & (1<<keyup)!=(1<<keyup) Move_Effect = 2;goto exit; if (IO1PIN &

44、amp; (1<<keys)!=(1<<keys) Move_Effect = 3;goto exit;exit: cldispb();/*函數(shù)名稱：dztodisp()傳入?yún)?shù)：函數(shù)功能：漢字?jǐn)?shù)據(jù)到顯示緩存區(qū)*/void dztodisp(void)/數(shù)據(jù)到顯示緩存區(qū) unsigned char i,k; unsigned char const *point; unsigned char *temp1,*disp_temp; point=&dotmatrix_chinese00; /漢字庫(kù)首地址 disp_temp=&disp_buf0; /取計(jì)算緩存

45、首地址 for(k=0;k<plong/2;k+) /4個(gè)字 point=&dotmatrix_chinesek0; /從ROM中的下一個(gè)漢字的首地址 for(i=0;i<16;i+) temp1=disp_temp+(plong*i); /對(duì)應(yīng)行地址=漢字?jǐn)?shù)*2(字節(jié)數(shù))*行號(hào)*temp1=*(point+i*2); /漢字對(duì)應(yīng)行的第二個(gè)字節(jié)temp1+; *temp1=*(point+i*2+1); /漢字對(duì)應(yīng)行的第一個(gè)字節(jié) disp_temp=disp_temp+2; /下一個(gè)漢字 void num_todisp(void)/數(shù)據(jù)到顯示緩存區(qū) unsigned cha

46、r i,k; unsigned char *temp1,*disp_temp; point=&num_dotmatrix00; /漢字庫(kù)首地址 disp_temp=&disp_buf0; /取計(jì)算緩存首地址 for(k=0;k<plong;k+) /4個(gè)字 point=&num_dotmatrixk0; /從ROM中的下一個(gè)漢字的首地址 for(i=0;i<16;i+) temp1=disp_temp+(plong*i); /對(duì)應(yīng)行地址=漢字?jǐn)?shù)*2(字節(jié)數(shù))*行號(hào)*temp1=*(point+i+1+1); /漢字對(duì)應(yīng)行的第二個(gè)字節(jié) disp_temp=disp_temp+1; /下一個(gè)數(shù)字 /*函數(shù)名稱：display1p()傳入?yún)?shù)：uchar char_num 顯示屏寬度函數(shù)功能：掃描顯示屏*/void display1p(void) uchar temp,j,k,i,m; unsigned char *point,*point1; point = point1; for(j=0 ;j<16;j+) for(k=0;k<plong;k+) temp=*point; fo