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1、I摘 要键盘输入和 LED 数码显示是小型控制设备中最常用的一种人机联系的交互手段，其特点是简单、经济、实用。本文提出了基于 ARM 的 LED 数码显示的设计框架，并且对系统的硬件和软件功能进行了分析。结合嵌入式微控制器 LPC2138，采用串行键盘显示驱动芯片 CH451，设计相应的接口电路和软件接口与管理程序，实现了 LED 数码管的显示。文中详细介绍了 LPC2138 芯片、CH451 芯片、LED 数码管和矩阵式键盘的功能和原理以及硬件电路的设计思路和各个模块的作用。同时对相关软件、程序设计以及软件的使用说明进行了简单的概述。通过调试，本文中的 LED 数码管的显示和矩阵式键盘系统设
2、计方案得到了验证，实现了预期的功能，能够准确的、清晰的显示 0F 十六进制数。【关键词】ARM LPC2138 LED 显示器 矩阵式键盘IIAbstractKeyboard input and LED digital display is a small control device most commonly used means of the interaction of a man-machine contact, which is characterized by simple, economical and practical.This paper presents a desig
3、n framework based on the ARM for LED digital display, and hardware and software features of the system were analyzed. Based on an embedded microcontroller LPC2138, linked with a serial keyboard, display interface chip CH451, the interface electric circuit is designed, its drive programmer is develop
4、ed, A LED digital display could be realized. LPC2138 chip, CH451 chip, LED digital tube and matrix keyboard functions and principles as well as hardware circuit design ideas and the role of each module are discussed in detail. In this paper a brief overview of the program design and software use. Th
5、rough the debugger, LED digital tube display in this article and matrix keyboard system design has been verified. To achieve the desired functionality, Accurate and clear display 0 to F hexadecimal number.【Key Words】ARM; LPC2138; LED panel systems; Matrix keyboard III目录1 绪论 .11.1 本课题研究的背景 .11.2 本课题研
6、究的意义 .11.3 本论文的主要内容 .22 系统方案设计与选择 .32.1 基于单片机的 LED 数码显示和键盘系统设计 .32.2 基于 ARM 的 LED 数码显示和键盘系统设计 .43 系统的硬件电路设计 .63.1 ARM 主控模块 .73.2 LED 显示模块 .73.3 键盘模块 .93.4 键盘显示接口模块 .103.4.1 CH451 芯片 概述 .103.4.2 CH451 芯片功能说明 .104 系统软件设计 .124.1 ARM ADS 集成开发环境的介绍 .124.2 ARM 主程序设计 .134.2.1 主程序的简要分析 .134.2.2 主程序流程图 .144.
7、3 驱动程序设计 .155 系统测试及结果 .185.1 系统调试 .185.2 测试结果 .186 结束语 .20参考文 献 .21致 谢 .22附录 A.231基于 ARM 的 LED 数码显示和键盘系统设计1 绪论LED 显示器是八十年代后期全球迅速发展起来的新型信息显示媒体是集计算机技术、微电子技术、光电子技术、信息处理技术于一体的显示系统 1。它以其色彩鲜艳、动态范围广、亮度高、寿命长、工作性能稳定而日趋成为显示媒体中的佼佼者，广泛应用于信息传播、新闻发布、广告、证券等方面。1.1本课题研究的背景显示技术 2它是建立在光学、化学、电子学、机械学、声学等科学技术基础上的具有某种程度的综
8、合性技术。随着光电子技术的发展，对信息显示的要求越来越高。据研究，人们经各种感觉器官从外界获得信息时视觉占60%以上，现如今许多信息都是通过显示技术提供的，可以说明显示技术已是不可缺少的技术领域。伴随着计算机技术的发展，使得 LED 数码管能够在减少驱动器的情况下能够直接被驱动。而且它具有可靠性高、使用寿命长、性能价格比高、使用成本低、环境适应能力强等特点，所以一直在平板显示领域扮演着重要的角色，并且在今后相当长的一段时期内还有相当大的发展空间。近几年显示技术发展迅速，己经渗透到当今工业生产、社会生活和军事领域中，显示产业在信息产业中起着重要作用。因此对显示技术提出了越来越高的要求，因而研究显
9、示控制技术在各个学科的研究方面都是具有科学意义的。1.2本课题研究的意义LED 显示器集微电子技术、计算机技术、信息处理于一体，以其色彩鲜艳、动态范围广、亮度高、寿命长、工作稳定可靠等优点，成为最具优势的新一代显示媒体。目前，LED 显示器已广泛应用于大型广场、商业广告、体育场馆、信息传播、新闻发布、证券交易等，可以满足不同环境的需要。LED 显示器与 LCD 显示器相比，LED 在亮度、可视角度和刷新速率等方面，都具优势。2随着社会的发展，用户对嵌入式产品的需求逐步提高，使得控制器的需要实现的功能越来越多，要求处理器速度越来越快。传统的 8 位单片机，在众多场合已经力不从心了，因此各种各样的
10、 32 位处理器陆续登场。并且ARM 的性能远远超过一般的 8、16 位单片机，而且当前 ARM 芯片价格并不高，甚至低于部分 8 位处理器和 16 位单片机，在国内外得到了很好地推广和使用。因此选用一款合适的 ARM 处理器 3作为 LED 显示器的主控制器，可以大大提高 LED 显示屏的整体性能，而成本可以控制在原来水平甚至更低。1.3本论文的主要内容本文研究的主要内容有：(1)LED 数码显示的基本原理；(2)ARM 嵌入式原理及接口设计；(3) 矩阵式键盘；(4)CH451 键盘接口与显示芯片。32系统方案设计与选择对 LED 控制系统可分为两种情形：第一种，基于 51 系列单片机的
11、LED显示器的控制系统。第二种，基于 ARM 的 LED 显示器控制系统。这两种方式的控制系统组成都差不多，外围电路组成变化不大。但是，由于 LED 显示屏控制较复杂，特别是对于显示特殊效果，如循环移动、覆盖、霓虹灯效果，要求处理器运算速度快、执行效率高，51 系列单片机是 8 位机而且硬件资源受限制渐渐不能适应这种高质量，大容量数据的显示，ARM 处理器是 32位机，各种硬件资源相当丰富，因此在实践应用中逐渐有取代 51 系列单片机的趋势。2.1基于单片机的 LED 数码显示和键盘系统设计一般来说，对于 LED 数码管的控制都是采用 51 系列单片机作为主控芯片。通常的解决方案是这样：如图
12、2-1 所示。图 2-1 单片机对 LED 的控制显示示意图该解决方案的控制流程如下：首先由单片机发出将要在 LED 数码管显示的字母数据信息以及相应的控制信息到总线驱动器 4。总线驱动器本身并不对上位机发过来的信号进行任何的改变，只是将这些信号传递到下一级，并对其提供足够的驱动电流。然后总线驱动器对传过来的驱动信号分两路，一路传到行驱动电路，一路传到列驱动电路，在常见的显示驱动电路设计中，列控制一般采用串入并带锁存的移位寄存器如 74HC595 并将数据打入锁存器中，使寄存器各引脚呈单片机总线驱动器行驱动电路LED 数码管列驱动电路4现与锁存器相同的状态来选中需要点亮的列。行控制一般采用译码器电路如4/16 译码器 74HC154 ，控制信号经译码后选中需要点亮的行。当行、列驱动信号分别加载到 LED 数码管上时，就可将要显示的信息在 LED 数码管上。该方案的优点主要有：该方案结构简单，使用的器件常见且便宜，设计成本低廉；编程简单，调试方便。缺点主要有：硬件结构设计需要较多的控制信号线，占用单片机较多端口，从而造成端口资源的浪费；且该方案一般只能用于简单的字母和数字的显示，不能用于视频的显示。2.2基于 ARM
