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1、微机无线修改LED点阵显示系统的设计与制作摘要本课题设计了一种PC机基于无线传输的LED点阵显示系统。文章阐述了本课题的整体设计方案，根据功能将整体设计分为上位机显示模块，无线发送模块，接收与显示模块。为了实现PC机无线修改LED点阵显示，本设计采用VC2008编写上位机模块软件，实现PC机与89C52单片机的串行通信，采用CC1100无线通信模块实现本设计的发射模块与接收模块的无线通信，采用STC89C52单片机显示模块控制CC1100模块通信与F3.75半板单色LED点阵模块显示。从而实现PC机无线控制LED点阵显示。最后，调试程序并进行硬件调试，实现了基本功能。该系统可以作为室内无线LE
2、D显示屏的最基本模型。关键词：LED点阵屏；单片机；无线通信；串行通信ABSTRACTThis paper designs a PC wireless transmission of LED dot matrix display system based on. This paper expounds the overall design scheme of this subject, according to the function of the whole design is divided into PC display module, wireless transmitting mo
3、dule, receiving and displaying module. In order to realize the PC wireless to modify the LED dot matrix display, this design uses the VC2008 program for the host computer software to realize the serial communication module, PC and 89C52 single chip microcomputer, wireless communication using CC1100
4、wireless communication module transmitting module and receiving module of the design, using STC89C52 single chip computer display module controlCC1100communication module and F3.75 half sheet monochrome LED dot matrix display module. In order to achieve PC wireless control LED dot matrix display. Fi
5、nally, debugging the program and hardware debugging, the realization of the basic functions. The system can be used as the basic model of indoor wireless LED display screen.Key words：LED lattice；Micro Controller Unit；Wireless communication；Serial communication 1 引言1.1 课题来源本课题是在导师的指导下选题的，课题的目的是研制一种可以
6、无线修改显示内容的LED点阵显示系统。用户能在上位PC机上控制，通过无线通信方式传输数据，随时改变显示内容。1.2 LED发展现状LED(Lighting Emitting Diode)即发光二极管,是一种半导体固体发光器件。由于LED只是需要很低的功耗和占用的空间范围比小，使用寿命长，环保，所以LED是现实社会不错的选择。LED显示屏是20世纪90年代出现的新型平板显示器件,由于其亮度高、画面清晰、色彩鲜艳,使它在公众多媒体显示领域一枝独秀而就LED的特点使得它生产和研发具有一定的针对性,也将会发展许多新型产业。 LED的体积小、耗电量低、使用寿命长、环保、坚固耐用的特征决定了它是用最理想的
7、光源去代替传统的光源,有着广泛的用途。从长远看来,随着全球节能减排的盛行,环保和节能成为市场热点,LED行业开始升温。而我国LED产业经过30多年的发展,虽然先后实现了自主生产器件、芯片和外延片,但自产的LED芯片,外延片产量仍有限,其产品以中、低档为主,产业化规模偏小,只能满足国内封装企业需求量的20%30%,大部分高性能LED和功率LED产品均要依赖进口。随着政府的大力推广和全球产业梯次转移,我国进入LED产业的企业与日俱增,产业市场竞争将更加激烈。 1.3 研究目标目前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传输的方式运行费用较高，针对上面存在的问题
8、，研制一种基于无线传输的LED点阵屏显示系统。系统除具有让LED显示终端以不同方式进行文本或单色图案显示的基本功能外，还具有以下功能：l、系统上、下位机之间通过无线短距离通信方式传输数据，节约运行费用。2、设计模块化的可拼装LED显示屏，使得屏幕尺寸大小可以根据实际需要来拼装，提高实用性。3、取消字库固化在显示终端的传统方式，采用上位机程序实时转换汉字成点阵传输给显示终端的方式，因此可以显示各种可输入文字和效果。1.4 模块功能（1） 上位机模块主要功能有：输入汉字、符号等，将文字在设置的文本框内取模，转换成16x64的点阵显示字模，发送数据。（2） 89C52单片机通过串口接收上位机数据后通
9、过CC1100无线模块进行数据传送。数据传输率可达500kbps，具有体积小、灵敏度高等特点，传输距离可达到450米。 （3）接收与显示端由89C52控制一块商业化的F3.75单红半板，实现将收到的字模数据显示。1.5 研究意义 该设计课题使我们能够掌握LED显示屏的基本显示原理和设计方法，对LED显示屏这个行业有了较为深刻的了解和认识。并且对大学期间所学习的一些理论进行了实践，使我们对所学过的理论知识有了新的认识。并且通过该设计课题掌握了51单片机的的软硬件开发工具的使用方法，为以后从事相关行业的工作积累了实际工作经验。目前我国的信息行业发展迅速，作为主要平面显示媒介的LED显示屏的作用也越
10、练越广泛，相关的从业人员也会越来越紧缺。但同时应该清楚的认识到我国的LED技术虽然发展迅速但和世界先进水平还有一定的差距。因此，此课题不论是对自己的就业还是对我国LED显示技术的发展都有非常现实与积极的意义。2 设计任务及要求分析2.1功能要求本方案设计一个微机无线修改LED点阵显示系统，具体要求满足以下条件：1. 要求管理者能从PC机上修改LED点阵显示内容；2. 采用无线数据传送方式；3. 要求采用51系列单片机作为微控制器，；4. 可随时修改LED点阵显示屏显示内容； 5.成本、功耗较低，易于商业化；6.系统要求稳定，抗干扰能力强;7.系统要稳定可靠，具有以维护，可扩展的特点。2.2 要
11、求分析2.2.1 PC机修改LED点阵显示内容LED点阵显示汉字或者是图片需要显示数据，要从PC机修改LED点阵显示内容，就要能发送命令给控制LED点阵显示的单片机或者是直接发送LED点阵显示所需要的显示数据。这要求PC机能与单片机进行串口通信，传送数据。若PC机发送的数据是LED点阵的直接显示数据（比如数组），要求PC机能完成输入字符到显示数据的转换。2.2.2 采用无线传输数据方式，系统要求稳定，抗干扰能力强要采用无线传输数据方式完成PC机与控制LED点阵显示的单片机之间的数据交流，需要用到无线通信模块。无线通信模块由单片机控制，从PC得到的数据进行FSK调制，用天线进行收发。市场上常用的
12、短距离无线通信模块能完成这个要求。2.2.3 可随时修改LED点阵显示屏显示内容；在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足、稳定、清晰无串扰。成本、功耗较低，易于商业化，这要求LED点阵采用动态显示方式，可采用商业化的单元LED显示屏。静态显示亮度虽比较亮，但功耗大，动态显示亮度稍微差点，但是显示位数多。可随时修改LED点阵显示屏显示内容，这对无线通信模块的数据传输速度有较高要求。以下为所有的要求总结：1. 要求PC机能完成输入字符到显示数据的转换；2. PC机与单片机进行串口通信传输数据；3. 采用无线通信模块进行无线数据传输；4. 采用商业化的点阵屏。3 系统方案论证与选择3.1 上位机
13、程序转换字符与显示数据方案在LED点阵屏上显示汉字需要汉字字模，一般有两种方式得到汉字的字模，一种是用点阵汉字库的方式；另一种是将输入汉字转存为图片，PC机进行扫描得到字模。通过程序提取汉字库中的点阵，需要一个汉字库，例如HZK16。以“啊”这个汉字为例。汉字：机内码高位=区码+A0H 机内码低位=位码+A0H汉字库结构：GB2312规定字库分为94个区，每区94个汉字；1-9区为图形字符，10-15区没有使用，16区以后为汉字。“啊”字的区位码1601（16区第1个）内码是B0A1。字库（HZK16）中汉字的点阵第一个字节在字库文件中的偏移（长整型）=（机内码/256-161）*94+机内码
14、%256-161）*32通过偏移算出在字库中地址,就可以依次取出点阵数据。这种方法并不是很方便。将输入的字符转存为图片扫描的方式很容易实现，并且充分的利用了PC机，设计将采用这种方案。同时汉字模提取有很多种方法，不同的点阵屏适合不同的方法。如果选错了方法，将大大增加单片机的工作量。本点阵屏比较适合，多个汉字一起取模，不适合多个汉字分开取模。比如下面河西学院几个字，应该先取第一行，然后第二行接着第三行而不是先取第一个汉字的第一行，再第二个汉字。这样单片机就只要顺序输出字模就能正确显示了。3.2 PC机与单片机进行串口通信传输数据方案51最小系统板可通过RS-232串口线与PC机进行串口通信，而设
15、计将采用51系列单片机作为微控制器。应此，采用RS-232、最小系统版作为PC机遇单片机通信的载体，波特率设置为9600bit/s。3.3 采用无线通信模块进行无线数据传输方案市场上短距离的无线通信模块有很多，比如NRF系列、CC系列。相比之下CC1100具有很多优点，CC1100是Chipcon公司推出的单片UHF无线收发芯片，体积小，功耗低，数据速率支持1.2-50kbps的可编程控制，其工作电压范围为1.9一3.6V可以工作在l5MHz、86MHz、433MHz、315MHz四个波段，可通过程序进行配置在所有频段提供一30-10dBm输出功率，支持FSK、GFSK、AS幻OOK和MSK调
16、制方法。内置地址解码器、先人先出堆栈区、调制处理器、时钟处理器、GFSK滤波器、低噪声放大器、频率合成器，功率放大器等功能模块，需要很少的外围元件，因此使用起来非常方便。CCll00芯片能耗非常低，它具有两种低功耗工作模式:关机模式和空闲模式。在关机模式下，可以得到最小的工作电流，一般此时的工作电流小于2OOnA。当芯片不向外发送数据时选择工作在此模式，可明显地延长电池的使用寿命。CC1100的空闲模式也是为了减小平均工作电流而设计，其最大的优点是在实现节能的同时，缩短芯片的起动时间。CC1100除了具有多种低功率工作模式，满足节能设计的要求外，还具有很多其他优点:(1) 可实现远距离通信，从几米到几十米可通过程序配置；(2)内置CRC纠检错硬件电路
