DSP公告牌课程设计

等级:湖南工程学院等级:课程设计课程名称DSP原理及应用课题名称公告牌的文字显示控制器专业测控技术与仪器班级测控1101学号201101200112姓名刘少博指导教师徐谦、林国汉、刘正青、万琴等2014年12月07日

湖南工程学院课程设计任务书课程名称DSP原理及应用课题公告牌的文字显示控制器专业班级测控技术与仪器学生姓名测控1101学号201101200112指导老师徐谦、林国汉、刘正青、万琴等审批黄峰、汪超、刘星平任务书下达日期2014年12月07日任务完成日期2014年12月19日设计内容与设计要求设计内容：设计一个DSP系统并编写相应程序，内容包括：1、系统设计，包括：电源电路复位电路时钟电路外部存储器总线接口电路(扩充一定容量的外部存储器)仿真器接口电路2、编程实现用2407DSP控制广告牌的文字显示；要求灵活使用控制字，实现复杂多变的显示设计要求：1〕确定系统设计方案；2〕进行系统的硬件设计，完成必要的参数计算与元器件选择；绘制电路图(使用protel软件)；3〕完成应用程序设计并能进行正常调试；主要设计条件1、CCSIDE开发软件2、DSP试验箱3、PROTEL软件4、教材及其它参考书说明书格式1、封面2、课程设计任务书3、目录4、系统总体方案设计5、系统硬件设计6、软件设计〔包括流程图〕7、系统的安装调试说明8、总结9、参考文献10、附录11、课程设计成绩评分表。进度安排设计时间为两周第十七周星期一、上午：布置课题任务，讲课及课题介绍下午：借阅有关资料星期二、确定总体设计方案、元器件参数计算及选择星期三到星期五、硬件模块方案设计第十八周星期一到星期三、软件各模块设计星期四、上机调试程序，写说明书星期五、交设计资料，辩论参考文献[1]万山明，《TMS320F281xDSP原理与应用实例》，北京航空航天大学出版社，2007.7。[2]DSP乐园，[3]李宏、张家田，《液晶显示器件应用技术》，机械工业出版社，2005.3[4]郑红、王鹏、董云凤、吴冠，《DSP应用系统设计实践》，北京航空航天大学出版社，2006.4。[5]林国汉、刘正清.DSP原理与应用实验指导书[M].湘潭：湖南工程学院,2007[6]张东亮.DSP原理与应用[M].北京：机械工业出版社，2011.12[7]张雄伟.DSP芯片原理与应用[M].北京：机械工业出版社，2005[8]刘向东.DSP技术原理与应用[M].北京：中国电力出版社，2007[9]颜友钧.DSP应用技术教程[M].北京：中国电力出版社，2002[10]王建元.DSP原理与应用入门学习及实践指导[M].北京：中国电力出版社，2008目录TOC\o"1-3"\h\u17871第1章绪论 112541.1LCD分类

13791.2LCD应用前景 230686第2章总体设计方案 3155062.1设计内容 3185832.2设计方案 323911第3章硬件设计 4210663.1LF2407A外部引脚图 4327263.2硬件原理框图 581973.3总体电路图设计 673463.4单模块设计 613548第4章软件设计 11271744.1程序流程图 1123100第5章仿真调试 1330883第6章总结与体会 1421694参考文献 1511818附录 1623969附录A程序代码 1619771附录B最小系统图 22第1章绪论液晶显示器件(LCD)是本世纪初最有活力的电子产品之一。由于LCD具有低工作电压、微功耗、体积轻薄、适于LSI驱动、易于实现画面显示、全色显示性能优良等特点已被公认为是媒体时代的关键器件。

LCD的开发与开展大大扩展了显示器的应用范围，使显示便携化成为可能，应用个人化成现实目前LCD和CRT两大类产品在显示技术上已形成互补、共同开展的局面。据预测到2010年，全世界LCD的销售额将接近6930亿美元。近一、二十年来世界许多国家和地区都十分重视LCD产业的开展，加强了对LCD的投入。尽管现在在平板显示领域，将出现PDP、有机EL、FFD等强有力挑战者．LCD在今后相当长的一段时间里仍将是最重要的显示器件之一。1.1LCD分类

液晶显示器(LCD)分为：

(1)扭曲向列型液晶显示器〔TN-LCD〕：

国内从事TN-LCD的生产线有60

多条，总产量占世界市场的70%。

(2)超扭曲向列相液晶显示器(STN-LCD)：国内有从事TN-LCD的生产十几条生产线，产品主要用于PDA、翻译机、遥控器及仪表屏。主要用于、PDA彩屏。深圳天马微电子公司、汕尾信利公司、汕头超声公司已建成或正在建设彩色TN-LCD生产线。深圳莱宝公司和南玻集团分别建立了一条彩色滤光片生产线，供TN-LCD

工厂使用。

(3)薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)：TFT-LCD是微电子技术与液晶技术相结合的平板显示技术，具有广阔前景。TFT-LCD目前主要用于笔记本电脑、台式计算机和大屏幕彩电。

1.2LCD应用前景随着三星、LG、飞利浦等厂商第七、第八代液晶生产线的筹建和竣工，LCD面板的产量将会继续提高，价格将会继续下降，充足的上游LCD面板供给将会为厂商提高LCD显示器产品生产量奠定良好的根底。市场需求的不断加大以及LCD面板价格持续的下降，将会加速LCD显示器产品市场规模的增长，同时也会加大各大品牌之间在价格上的竞争。

今年随着LCD显示器产品降价热潮的再次降临，中国显示器市场呈现出了一边倒的趋势，CRT显示器产品市场份额严重下滑与LCD显示器产品市场份额快速增长形成了鲜明的比照，在家庭市场两者的主从地位已经被颠覆，LCD显示器产品已经牢牢占据了霸主地位，风光多年的CRT显示器产品正逐渐被市场淘汰。CBIResearch分析认为，LCD显示器产品面板的大幅度下降以及LCD显示器产品技术的提高，都为LCD显示器产品的增长起到了重要助力。消费者对环保、节能以及节约空间要求的提高更成为了LCD显示器产品高速增长的重要因素。iSuppli的分析师预测，未来5年内平板显示将继续领跑显示器市场，并占有巨大的全球份额。。据美国权威咨询机构DisplaySearch公司发表的研究报告预计，2006年全球显示器市场将超过1000亿美元，其中平板显示器件将占整个显示器市场的近70%。相信未来的时间里，LCD显示器将逐步取代CRT显示器，市场的格局将会不断被改写，显示器产品新的霸主已经形成，真正的液晶时代即将来临。第2章总体设计方案DSP应用的快速开展为数字信息产品带来广阔的开展空间，并将支持通信、计算机和消费类电子产品的数字化融合。在无线领域，DSP普及无线交换设备、基站、手持终端和网络领域，并涵盖从骨干根底设施到宽带入户的设备，包括VOIP网关和IP、DSL和CableModem等。面向群体应用，DSP在媒体网关、视频监控、专业音响、数字播送、激光打印等应用中表现出色；面向个人应用，DSP在便携式数字音频和影像播放器、指纹识别和语音识别等应用中表现不俗；针对嵌入式数字控制应用，DSP极大地满足了工业界的需求，如数字变频电力电源设备、工业缝纫机等；DSP也极大地满足了消费电子的需求，如空调、冰箱、洗衣机等。随着DSP生产技术和工艺的进步，新型的DSP产品将会不断涌现，并得到广泛应用。2.1设计内容系统设计，包括：电源电路、复位电路、时钟电路、外部存储器总线接口电路、仿真器接口电路。编程实现用2407DSP控制广告牌的文字显示；要求灵活使用控制字，实现复杂多变的显示。2.2设计方案通过CCS软件开发平台和相应实验箱进行程序调试DSP外设控制设备开发扩展。用独立式控键控制DSP的GPIO管脚，使用DSP芯片控制LCD来显示汉字，用其中一个按键实现LCD的清屏，其它〔4个〕每个按键实现字的输出控制，通用DSP管脚控制LCD公告牌的文字显示。第3章硬件设计3.1LF2407A外部引脚图本设计采用间接访问方式来实现DSP与LCD之间的时序匹配，即在程序中参加大量延时语句。由于DSP为3.3V设备，而液晶显示模块属于5V设备，所以在连接控制线、数据线时需要加电平隔离和转换设备。TMS320LF2407A外部引脚图如下所示：图3.12407ADSP芯片引脚图3.2硬件原理框图TMS320LF2407A作为使用的DSP芯片。它包含33个电源引脚〔为使器件正常运行，所有电源引脚必须正确连接且不能悬空〕，时钟源模块，DSP有六种信号可以使DSP控制器复位。应用系统包含有DSP芯片、电源电路、时钟电路、复位电路、JTAG接口电路、外部扩展的存储器芯片、通信接口驱动电路与应用电路等。此次课程设计要求有电平转换模块、晶振模块、复位模块、按键和液晶显示等四个模块。其中复位采用专用芯片MAX811对DSP引脚RS进行控制。为了可靠复位，其中高电平的有效时间至少6个CPU时钟周期。硬件功能框图如下列图所示：图3.2硬件功能框图3.3总体电路图设计液晶显示器与DSP的连接图如下所示：图3.2LCD接线原理图3.4单模块设计3.4.1电源电路设计由于2407ADSP系统需要3.3V电源供电。而实际提供电源为5V,所以要有个电平转换模块。电平转换模块如下列图所示：图3.3电源转换电路3.4.2时钟电路2407ADSP的时钟电路有内部振荡器方式和外部振荡器方式两种，即有源晶振方式和无源晶振方式。相对于无源晶振方式，有源晶振驱动能力较强，频率范围宽，在1Hz～400MHz之间。本次选择20MHz的振荡频率，通过内部锁相环进行2倍频。应选择3.3V供电的有源晶振，这样其输出端可以与DSP的XTAL1/CLKIN直接相连。图3-3为有源振荡时钟电路，此时不适用DSP的内部振荡器，时钟来自于XTAL1/CLKIN输入的外部时钟信号，XTAL2引脚悬空。时钟电路如下列图所示：图3.4时钟电路设计3.4.3复位电路设计可靠地复位电路是DSP系统必不可少的。DSP复位后，程序计数器PC=0000H，即从0000H地址开始执行程序，而且许多片内存放器的值回到复位状态。2407DSP为低电平复位。本次课程设计选用芯片MAX811的复位电路。MAX811主要用于处理器电源电压监测，在上电和电源电压超限时产生复位信号。芯片的3脚/MR为手动复位输入，该引脚为低时，会在2脚产生一个复位输出，复位输出信号一直有效，直到/MR引脚变成高电平180ms后才会变成高电平。复位电路设计如下列图所示：图3.5复位电路设计3.4.4JTAG接口电路设计对于DSP芯片的仿真调试需要通过仿真器进行，仿真器通过DSP芯片提供的扫描仿真(JTAG)引脚实现仿真功能。JTAG仿真接口电路如下列图所示：图3.6仿真接口电路设计3.4.5按钮电路设计该电路为独立式按键电路，分别和DSP芯片的GPIO管脚PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6相连接，因为DSP芯片所接电源为3.3V，所以该按键电路外接3.3V的电源。当开关断开时，管脚为高电平；当开关闭合时，其管脚为低电平；以此来控制DSP芯片管脚，其中PWM1为清屏，其余控制文字显示。按键控制电路如下列图所示：图3.7按键控制电路设计3.4.6LCD液晶显示模块设计由于DSP访问读写周期较慢的输入/输出设备时，通常用直接访问和间接访问方式俩解决DSP与这些慢速设备之间的输入/输出时序匹配问题。直接访问时将DSP内部读写信号线与慢速设备接口控制板引出的读写信号线直接相连，时序由DSP内部读写逻辑控制；间接访问用DSP的数字I/O间接控制慢速设备，通过软件控制DSP的I/O口来实现与慢速设备的时序匹配。因为间接访问不需要硬件扩展即可实现与任意时序慢速设备之间的时序匹配，因此，本次设计采用间接访问方式实现DSP与LCD之间的时序匹配，即在程序中参加了延时语句。此外，本次课程设计显示文字HELLOWORLD，液晶显示模块选用LS1602LCD，可以显示字母、数字、符号等。显示文字HELLOWORLD。LS1602LCD显示器如下列图所示：图3.81602LCD显示器第4章软件设计4.1程序流程图初始化程序后，2407A一直处于等地判断状态，假设有低电平，则调用显示程序，假设没有低电平送来。则根据相应的程序设置地址判断时显示相应按键控制下的文字或清屏，如果没有低电平送来，则保持原来等待判断状态。当清屏或显示文字后，程序会自动回到等待判断状态。程序流程图如下：图4.1程序流程图LCD显示程序流程图如下所示：开始开始系统初始化系统初始化初始化初始化CTR清屏，设置显示位置清屏，设置显示位置循环显示循环显示HELLOWORLD图4.2LCD显示程序流程图第5章仿真调试测试最小系统是否成功有以下四个步骤：1．上电后，检测3.3V电压时候正常，如果正常，进入下一步；否则，检查电源局部电路。2．上电后，直接测量CLKOUT引脚，查看是否有时钟信号输出，以及时钟信号的频率时候和设置一样。假设CLKOUT信号正确，进入下一步；否则检查时钟和复位信号。3．连接好仿真器，查看是否能翻开仿真软件CCS。如果可以翻开CCS，进入下一步；否则检查JTAG接口电路和上拉电阻。4．通过DSP下载程序DSP中运行，查看运行结果显示HELLOWORLD。在程序调试过程中我遇到了以下几个问题：〔1〕由于LCD编码时，没有注意液晶显示屏的编码方式，导致字体显示为反向显示。〔2〕由于不清楚1602芯片的工作原理和显示方式，导致编码错误，程序无法按照预想进行，通过上网查找芯片介绍解决。〔3〕由于12864点阵液晶显示模块由128X64个液晶显示点组成的衣蛾128列*64行的列阵。最多可以显示4行、8个/行的文字，开始设计的访问循环过短，不能让文字完全显示。第6章总结与体会经过了两周的时间，课程设计结束了。本次我的课题是公告牌文字显示控制器，其主要要求编程实现用2407DSP控制广告牌的文字显示；要求灵活使用控制字，实现复杂多变的显示。硬件设计需要用到软件Protel99SE，挑选适宜的元件，我经过各种改动用了两天才把硬件图设计出来。首先，做课程设计真的很不容易。虽然我们的课程设计在规定的时间内按时完成了任务，但是，由于知识和经验的欠缺，整个系统的开发功能还不算太完善，在设计的过程中也遇到了很多困难，比方由于早期的需求分析不充分，给后来系统具体实现带来了很大的困难，所以中间做了一局部的无用功，但通过我们的不懈努力和老师、同学的帮助，设计才得以圆满按时的完成，所以仅凭个人的力量想设计出一个完美的系统几乎是不可能的。课程设计是对大学所学课程的一个高度的综合。使零散的知识系统化，形成了一种能力，这也是课程设计所要到达的目的。这也为我们走入社会打下一个良好的根底，为走入社会对知识与理论的应用做了一个好的铺垫。其次，真的要感谢我同组的伙伴。是他们让我真正认识的团队合作的重要性，一个工程分工合作可以大大提高开发的速度，而且对各个模块的精确性更有所保障。各个环节紧密结合才能使工作更好更快的完成。我的伙伴都很优秀，再次感谢他们的帮助和支持。最后，要特别感谢指导老师的殷勤指导。他们的无私和不厌其烦的讲解让我解决了很多问题，走出了许多误区。这对我以前的知识有很好的查漏补缺成效，使我受益匪浅，并让我再一次深刻体会到学而怠用之，必有大漏这句话的深刻意义。同时锻炼了我独立思考的能力，培养了我独立研究、发现问题、分析问题、解决问题的能力，也增强了自己的动手能力，使实践与理论很好切合在一起，对书本上的知识也能活学活用。参考文献[1]万山明，《TMS320F281xDSP原理与应用实例》，北京航空航天大学出版社，2007.7。[2]DSP乐园，[3]李宏、张家田，《液晶显示器件应用技术》，机械工业出版社，2005.3[4]郑红、王鹏、董云凤、吴冠，《DSP应用系统设计实践》，北京航空航天大学出版社，2006.4。[5]林国汉、刘正清.DSP原理与应用实验指导书[M].湘潭：湖南工程学院,2007[6]张东亮.DSP原理与应用[M].北京：机械工业出版社，2011.12[7]张雄伟.DSP芯片原理与应用[M].北京：机械工业出版社，2005[8]刘向东.DSP技术原理与应用[M].北京：中国电力出版社，2007[9]颜友钧.DSP应用技术教程[M].北京：中国电力出版社，2002[10]王建元.DSP原理与应用入门学习及实践指导[M].北京：中国电力出版社，2008附录附录A程序代码#include"2407c.h"#defineLCDDELAY1#defineLCDCMDTURNON0x3f#defineLCDCMDTURNOFF0x3e#defineLCDCMDSTARTLINE0xc0#defineLCDCMDPAGE0xb8#defineLCDCMDVERADDRESS0x40ioportunsignedintport8000;ioportunsignedintport8005;ioportunsignedintport8001;ioportunsignedintport8002;ioportunsignedintport8003;ioportunsignedintport8004;ioportunsignedintport8007;#defineCTRGRport8000#defineCTRLCDCMDRport8001#defineCTRKEYport8001#defineCTRLCDCRport8002#defineCTRCLKEYport8002#defineCTRLCDLCRport8003#defineCTRLCDRCRport8004#defineCTRLAport8005#defineCTRLRport8007voidDelay(unsignedintnTime); //延时子程序voidTurnOnLCD(); //翻开显示voidLCDCLS(); //去除屏幕显示内容unsignedcharledkey[128][8]={{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}, {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},{0x00,0x7C,0x10,0x10,0x10,0x7C,0x00,0x00},//H {0x00,0x7C,0x54,0x54,0x54,0x54,0x00,0x00},//E {0x00,0x7C,0x40,0x40,0x40,0x40,0x00,0x00},//L {0x00,0x7C,0x40,0x40,0x40,0x40,0x00,0x00},//L {0x00,0x7C,0x44,0x44,0x44,0x7C,0x00,0x00},//O {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}, {0x0E,0x10,0x20,0x18,0x20,0x10,0x0E,0x00},//W {0x00,0x7C,0x44,0x44,0x44,0x7C,0x00,0x00},//O {0x00,0x7C,0x14,0x14,0x34,0x4C,0x00,0x00},//R {0x00,0x7C,0x40,0x40,0x40,0x40,0x00,0x00},//L {0x00,0x7C,0x44,0x44,0x44,0x38,0x00,0x00},//D {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}, {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}, {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},};main(){ inti,nCount=0; unsignedintuWork;*WDCR=0x6f; *WDKEY=0x5555; *WDKEY=0xaaaa; *SCSR1=0x81fe; *IMR=0x0; *IFR=0xffff; uWork=(*WSGR); uWork&=0x0fe3f; (*WSGR)=uWork; LCDCLS(); //去除显示内存 TurnOnLCD(); //翻开显示 CTRLCDCMDR=LCDCMDSTARTLINE; //设置显示起始行 CTRLCDCR=0; Delay(LCDDELAY); for(;;) { CTRLCDCMDR=LCDCMDPAGE; //设置操作页=0 CTRLCDCR=0; Delay(LCDDELAY); CTRLCDCMDR=LCDCMDVERADDRESS; //起始列=0 CTRLCDCR=0; Delay(LCDDELAY); for(i=0;i<50;i++) { CTRLCDLCR=ledkey[nCount][i]; //屏幕左侧第1至8行第i列赋值 port8002=0; //(赋值后当前操作列自动加1，所以不需设置) CTRLCDCR=0; Delay(LCDDELAY); } Delay(2048); nCount++; nCount%=10; }}voidDelay(unsignedintnDelay){ intii,jj,kk=0; for(ii=0;ii<nDelay;ii++) { for(jj=0;jj<64