南邮-MSP430单片机--自动滚动广告牌设计

1、通信与信息工程学院20 /20 学年 第 学期课程设计报告模 块 名 称 MSP430单片机应用 专 业 学 生 班 级 学 生 学 号 学 生 姓 名 指 导 教 师 设计题目自动滚动广告牌的设计任务要求事先存储多串字符串5组用LCD显示器定时滚动显示；每串应在停留3秒，再滚动输出下一串。按键控制播放效果播放、暂停、停顿、下一个、上一个、滚动加速、滚动减速。增加字符串运动方式： 左移输出 右移输出 由上向下 由下向上 闪动 左右同时移入 淡入由暗变亮 淡出由亮变暗 其它发挥局部：自动编成实现顺序、循环、随机播放功能，调换内容顺序等。设备及软件硬件：微机一台Windows 8 MSP430单片

2、机实验板 串口线一根软件： 单片机程序编译软件：CCS目 录一 设计任务及要求 -11.1目的与任务-11.2 报告要求-11.3 任务要求-1二 相关原理简介-1-12.2 MSP430F6638硬件介绍-22.3 应用模块介绍-2 2.3.1 TFT LCD液晶显示模块-22.3.2 矩阵键盘模块-2三 设计方案与实现-33.1 设计分析与方案-33.2 具体功能实现-63.3 拓展显示-10四 调试过程及结果分析-104.1问题一：烧入代码后显示屏不-114.2问题二：软件编程问题-11五 体会与建议-12参考文献 -13MSP430单片机应用课程设计报告一、设计任务及要求1.1目的与任

3、务目的：了解MSP430单片机的的特点，学会应用相关的开发软件，把理论学习的知识应用于实际，解决实际的工程问题，培养学生的科研动手能力。任务：通过实验加深对理论课的理解，掌握理论应用于实际的方法；学习撰写标准的设计文档；提交实验报告。1.2 报告要求(1)验收后提交设计报告，电子档及纸质设计报告各一份。(2)课程设计报告内容包括：班级、学号、姓名、实验时间；所选课题名称；对 选课题的理解：课题内容、目的、任务；设计描述：设计方案、设计要点及 关键代码；调试过程：遇到的问题及解决方法、课题结果分析、难点和特色； 体会和建议；参考文献。1.3 任务要求根本要求： a.事先存储多串字符串5组 b.用

4、LCD显示器定时滚动显示；每串应在停留3秒，再滚动输出下一串。 c.按键控制播放效果播放、暂停、停顿、下一个、上一个、滚动加速、 滚动减速。 d.增加字符串运动方式：左移输出、右移输出、由上向下、由下向上、闪 动、 左右同时移入、淡入淡出等2发挥局部： 自动编成实现顺序、循环、随机播放功能，调换内容顺序等。二、相关原理简介CCS是一种针对TMS320系列DSP的集成开发环境,在Windows操作系统下，采用图形接口界面，提供有环境配置、源文件编辑、程序调试、跟踪和分析等工具。CCS有两种工作模式，即软件仿真器模式：可以脱离DSP芯片，在PC机上模拟DSP的指令集和工作机制，主要用于前期算法实现

5、和调试。硬件在线编程模式：可以实时运行在DSP芯片上,与硬件开发板相结合在线编程和调试应用程序。CCS的功能十分强大，它集成了代码的编辑、编译、链接和调试等诸多功能，而且支持C/C+和汇编的混合编程。本课题中，被用来设计供MSP430F6638使用的满足题设要求的相关程序。2.2 MSP430F6638硬件介绍MSP430F663x 是微控制器系列产品，配置有一个高性能12位模数 A/D 转换器，比拟器，2个通用串行通信接口 USCI，USB 2.0，硬件乘法器，DMA，4个16位定时器，具有报警功能的实时时钟模块，LCD驱动器和多达74 I/O引脚。 这款设备的典型应用包括模拟和数字传感器系

6、统，数字电机控制，遥控，恒温器，数字时钟，手持仪表等。在了解MSP430F6638的功能设备之后，我们才能清晰思路，巧妙运用教师提供的demo完成我们最终的设计课题。2.3 应用模块介绍我们小组的自动滚动广告牌的设计实验，主要运用的是TFT LCD液晶显示模块以及矩阵键盘。2.3.1 TFT LCD液晶显示模块本次编写的程序所用的主要模块为LCD模块。硬件电路设计如下所示。其中 U21 TPS75105DSKR是 LCD 屏背光控制芯片，由 LCD_BL_EN 引脚控制使能端。图1 MSP430F6638LCD硬件设计电路2.3.2 矩阵键盘模块在我们设计的内容中，可以完全利用矩阵键盘的16个

7、按键来控制广告的呈现方式。矩阵键盘隶属于TM1638电路，TM1638是带键盘扫描接口的LED发光二极管显示器驱动控制专用电路，内部集成有MCU 数字接口、数据锁存器、LED 高压驱动、键盘扫描等电路。其对于矩阵键盘的读取如图2所示。图2 TM1638键盘读取电路其中A-F分别对应KS1-KS6。一旦有按键按下，TM1638中相关的存放器的值就会改变按键按下时相应字节由0变1。三、设计方案与实现3.1 设计分析与方案根据实验要求，为了实现按键控制播放显示，我们将TFT LCD显示屏的不同播放效果与不同的按键结合起来。这就要求播放效果与按键之间是一一对应的。基于此，为了更好地设计出更优的播放效果

8、，我们先对于实验中要求实现的TFT LCD显示屏的功能进展了分析。3.1.1 分析所需实现功能通过仔细阅读题目的相关要求，我们基于实现的现象之间的不同对实现功能主要分成了三个局部：根本运行功能：即完成程序的根底实现功能，包括：播放，暂停，退出 的功能。播放顺序功能：对于字符串的播放，我们采用可以从不同方向进展的播放效果展示。包括：右移输出播放，左移输出播放，从上向下播放，从 下向上播放，左右同时移入。播放效果功能： 在上述两种功能的根底上，我们还从改变播放的速度， 播放的内容，播放的色彩等方面进展了效果的优化实现。其中包括：加 速播放，减速播放，播放上一个字符串，播放下一个字符串，闪动等效 果

9、。 其功能模块分类图如图3所示。图3 功能模块分类图我们对于功能之间的关系进展了进一步的分析。我们可以发现，虽然每个模块之间的实现功能大体都是相对独立的，但是不同模块之间的功能却是交互影响的。在此，我们先对功能之间的交互影响现象进展进一步的说明。举个例子：在实验中，我们设置了初始的播放效果为右移输出播放，在这里我们按键“下一个字符串播放，那么显示右移播放该字符串。但如果在此之前我们点击了“从上向下播放按键，那么在显示下一字符串时，该字符串播放顺序遵从从上向下播放。由此，我们可以看出，各个功能模块根本自身相互独立播放效果模块除外，模块之间表现为明显的交互影响。3.1.2 建立设计方案通过对于实现

10、功能的分析，我们可以初步建立相应的设计方案。我们先确定了实现流程图，具体流程如图4所示。图4 程序流程图之后，根据流程图和实验内容要求，我们对于不同按键进展功能划分，具体安排如图5所示。图5 按键功能安排3.2 具体功能实现在翻开单片机时，我们先制作了开机显示页面，显示了我们的实验题目，学号和功能。LCD显示屏上的显示如图6。图6 LCD屏幕显示初始界面根据功能模块的划分，我们对于具体的实现分局部进展介绍。3.2.1 根本运行功能这一局部主要包括播放，暂停和停顿三个功能。由于暂停与停顿两者的实现原理根本一样，我将选择性的对播放和停顿功能进展具体描述。 我们通过调用void ShowString

11、( )和void LCD_TFT_Clear( )函数并结合循环进展实现。局部代码如下所示：for(i=0;i12-k*2;i+)LCD_TFT_SetWindow(0,0, 135,360);LCD_TFT_Clear(WHITE);LCD_TFT_ShowString(120,(30+k*10)*i,tj,FONT1608,BLACK,WHITE);实验中，我们对于播放模块结合了switch函数进展了具体选择划分，从而在之后的功能实现中屡次调用自定义的bofang(k,v,h) 函数，实现模块之间的交互影响。具体内容会在之后的功能实现中阐述清楚，在此，我们暂不进展细致的介绍了。在实验中，我

12、们将键“0定义为停顿键。 我们结合了Read_key()的函数功能，在播放进展中，定时检查有无按键反响。当系统发现读键时显示为0，那么跳出循环，显示完毕。在这里，我们的停顿键仅为当前内容停顿，可选择按任意键继续其他显示。局部代码如下：if(key=0)LCD_TFT_Clear(WHITE);LCD_TFT_SetWindow(0,0, 240,360);LCD_TFT_ShowString(80,20,* ,FONT1608,RED,WHITE);LCD_TFT_ShowString(120,100,END PLAY,FONT1608,RED,WHITE);LCD_TFT_ShowStrin

13、g(160,20,* ,FONT1608,RED,WHITE);LCD_TFT_ShowString(220,110,press any key to continue,FONT1608,RED,WHITE);break; LCD显示屏上的显示效果如图7。图7 停顿功能界面3.2.2 播放顺序功能 在实验中，我们有五种播放顺序：右移输出播放，左移输出播放，从上向下播放，从下向上播放，左右同时移入。其根本实现的原理大体都是一样的。在此我将以由下向上播放为例，介绍这局部模块的播放实现。我们在主函数中定义了一个全局变量，并对于不同的播放顺序，给该变量赋予不同的值，带入到bofang( )函数中。如由

14、下向上播放时，该变量赋值为3。之后，我们采用for循环，对于固定字符串列，改变字符串首部行指针，从而实现由下向上播放。该局部代码如下：for(i=0;i14-k*2;i+)LCD_TFT_SetWindow(0,100, 240,360);LCD_TFT_Clear(WHITE); LCD_TFT_ShowString(220-(22+k*11)*i,100,tj,FONT1608,BLACK,WHITE);LCD显示屏上的显示效果如图8-10所示。 图8-10 由下向上显示组图3.2.3 播放效果功能这一模块中，功能实现最为简单也最为复杂。因为该模块下，虽然每个功能都为单一的显示操作，但是各

15、个功能的显示原理都完全不一样且各个功能之间存在交互影响。如：字符串选择和速度改变都是相互影响的。在这里，我将以“下一个字符串和“减速为代表介绍该模块。1.下一个字符串：这局部的操作十分简单，只要在函数中选择字符串组的字符串首坐标，就可以确定当前字符串。然后进展对于tj中的j进展+j。就可以实现上一个字符串的显示。这一局部关键代码如下列图所示：void next(u16 geshu,u16 vcount,u16 fcount) volatile unsigned int i = 0;u16 wbuf= geshu % 5;LCD_TFT_Clear(WHITE);LCD_TFT_SetWindo

16、w(0,0, 240,360);for(i=0;i2;i+)LCD_TFT_ShowString(80,20,* ,FONT1608,RED,WHITE);LCD_TFT_ShowString(120,30,SHOW THE NEXT STRING,FONT1608,RED,WHITE);LCD_TFT_ShowString(160,20,* ,FONT1608,RED,WHITE);bofang(wbuf,vcount,fcount);LCD显示屏上的显示效果如图11-13所示。【上一张】【下一张】图11-13 显示下一个字符串组图2. 减速：这一局部的主要内容就是给函数添加一个速度参数v，

17、并进展赋值，从而改变播放速度。值得注意的是，由于v的选择范围有限，所以当v的值不在选择范围内，要进展数据处理。这一局部关键代码如下：for(j=0;j5;j+)for(i=0;i10-k*2;i+)LCD_TFT_Clear(WHITE);LCD_TFT_ShowString(220,160,press key 0 to stop,FONT1608,RED,WHITE); LCD_TFT_DrawRectangle(218,238,235,250,RED); LCD_TFT_ShowString(120,220-(24+k*10)*i,tj,FONT1608,BLACK,WHITE);由于速度

18、显示不易于在报告中表现出，在此就不显示效果图了。3.3 拓展显示在实验中，我们还增添了拓展功能，循环播放。这一局部中，我们将预先存入的字符串进展循环顺序播放，在该组播放完毕时，再次从头开场播放，从而到达了循环的效果。这一局部的函数内容与之前的播放函数内容大体相似，只是在循环外增添了while函数。main函数中相关函数如下：case 1:Sequence(k,v,h);break;关键代码如下：case 1:while(1)for(j=0;j5;j+)for(i=0;i10-k*2;i+)LCD_TFT_Clear(WHITE);LCD_TFT_ShowString(220,160,press

19、 key 0 to stop,FONT1608,RED,WHITE);LCD_TFT_DrawRectangle(218,238,235,250,RED);LCD_TFT_ShowString(120,(24+k*10)*i,tj,FONT1608,BLACK,WHITE);显示屏显示效果如图14。图14 退出循环界面四、调试过程及问题解决在两周在实验过程中，我们小组从硬件接触零根底到最终根本完成代码调试、实现功能，遇到了很多困难，在请教教师、查询资料、同学讨论之后都得以解决。下面按照调试过程阐述几个突出的问题解决过程：4.1问题一：烧入代码后显示屏不亮在实验初期，我们想通过运行小例子TFT

20、LCD显示开机画面来熟悉软硬件环境。在烧入代码后显示屏毫无反响。开场我们疑心软件操作失误，之后重复屡次试验板子仍然没有反响。于是我们开场进展MSP430F6638固件烧写，验证板子的好坏。准备好烧写文件后，用USB线将实验板USB2接口与PC连接，并翻开实验板电源，运行烧写文件，等待出现下列图信息即烧写完成。并且实验板上出现如图15所示。图15 固件烧写后实验板画面立即重启之后实验板有显示，可能固件烧写升级，或者因为系统以及软件的不适应。4.2问题二：软件编程问题CCS6.0的软件编程虽然是使用C语言，但也存在很多语法上的不同，出现的error也千奇百怪。比方定义在for循环语句for(j=0

21、;j5;j+)条件中，不能直接定义j,写成for(int j=0;j5;j+)，而是需要在开场就完全定义volatile unsigned int j = 0。这一点，使用IAR的同学并没有遇到，我们是在学习demo的过程中学到了一些与C语言不同的定义方法。比方事先定义好typedef uint32_t u32; /unsigned longtypedef uint16_t u16; /unsigned inttypedef uint8_t u8; /unsigned char 接下来就直接用u32、u16、u8代表unsigned long、unsigned int、unsigned cha

22、r。功能实现的的一大难点是实现暂停再继续。键盘键入8时，滚动的广告牌要在任意位置停顿，键入9后再继续。一开场我们想单独写一个暂停的子程序调用，后来发现可以直接在执行播放的函数中参加key=Read_key()函数。当键盘键入8后，程序进入循环不断key=Read_key()，键入9键就跳出死循环继续执行，键入其他按键或不按键都将继续死循环，那么屏幕显示的就是当前暂停画面。key=Read_key(); if(key=8) while(1) LCD_TFT_SetWindow(0,0, 240,360); LCD_TFT_ShowString(220,110,press key 9 to continue,FONT1608,RED,WHITE); key=Read_key(); if(key=9) LCD_TFT_ShowString(220,110,press key 9 to continue,FONT1608,WHITE,WHITE); break;五、体会与建议我们小组选择的是自动滚动广告牌的设计，我们认为用C语言实现广告坐标的变换，到达广告滚动方向不同的效果，还是不难的，因为不同的效果设计思路都差不多。但是以前