可编辑点阵汉字滚动广告显示器设计

汉字滚动广告显示器设计摘要随着经济水平不断提高，广告业成为了一个前景光明且极具潜力的产业。发展广告业不仅是设计行业结构调整的一项战略任务，更是改善消费品行业结构，提高人民生活水平的重大举措。然而目前各大中专院校虽然都开设了单片机实训课程，但实训设备昂贵，且大部分设备的电路复杂不合理，编程也相对复杂，给学生带来了很大的难度，教学效果往往不如预期。为了提高系统的效率，本文介绍了一种采用单片机控制的LED点阵显示系统。该系统电路元件较少，编程难度低，仅占用单片机少量的内存和I/O口。除此之外，该系统还预留了功能扩展的空间，进一步提高了其效率。本次LED点阵显示系统的主要改进在于使用无线技术实现收发两端的无线传输，并且使用USB接口连接无线数据发射端，方便用户使用。本文首先介绍了基于AT89C52单片机的硬件电路，重点研究了基于单片机的LED点阵汉字滚动显示和点阵显示汉字的原理。其次，阐述了在单个16x16LED发光二极管点阵上滚动汉字的原理。最后，给出了描述其功能的程序设计方法。通过进行编程、调试、仿真以及下载，成功地实现了汉字滚动显示的扫描结果。在硬件系统实验验证中，我们得出了与软件模拟仿真一致的结论。该技术具有高度的实用价值，具有大量的潜在用户群体和广泛的应用前景关键词：LED液晶显示屏；广告牌；AT89C52单片机

目录TOC\o"1-3"\h\u第一章绪论 -5-第1章绪论1.1研究目的及意义可编辑点阵汉字滚动广告显示器是一种用于展示滚动文字和图像的设备，常见于商场、车站、广场等公共场所。该设备具有多种功能和应用，其设计目的和意义体现在以下几个方面。吸引注意力和传递信息。广告显示器通过展示醒目的滚动文字和图像，能够吸引人们的视觉注意力，将广告内容直观地传递给观众。无论是商家宣传产品信息，还是公共机构发布公告通知，该设备都能在繁忙的场所中引起人们的关注，有效地传达信息。第二，提高广告效果和曝光率。相比传统的静态广告牌，可编辑点阵汉字滚动广告显示器具有动态展示的优势，能够更好地吸引观众的眼球，增加广告的曝光率。通过不断滚动的文字和图像，广告信息更易被人们注意和记住，从而提高广告的效果和吸引力。第三，节省成本和提高灵活性。传统的静态广告牌需要手动更换广告内容，不仅费时费力，还需要承担印刷、制作和更换的成本。而可编辑点阵汉字滚动广告显示器采用数字化的方式，可以通过电脑或手机进行远程编辑和更新，减少了人力成本和印刷费用，同时提高了广告内容的灵活性和时效性。第四，促进商业发展和增加营销效果。商家可以根据不同的时段、活动或促销需求，灵活地调整广告内容和展示方式。通过精心设计的滚动文字和图像，可以有效地推广产品、品牌和服务，吸引潜在客户的兴趣，提升销售额和市场份额。对于零售商和品牌商来说，可编辑点阵汉字滚动广告显示器成为一种重要的营销工具，帮助他们与目标消费者进行有效的沟通和互动。第五，提升场所形象和用户体验。在公共场所中安装可编辑点阵汉字滚动广告显示器，不仅可以满足广告宣传的需求，还能为场所增添现代感和科技感。人们在等候或休息的时候，可以通过观看显示器上的滚动文字和图像，丰富自己的阅读体验和娱乐时间。这种设备的引入使得公共场所更加活跃和具有吸引力，提升了用户的整体体验。综上所述，可编辑点阵汉字滚动广告显示器在提高广告效果、节省成本、增加灵活性、促进商业发展和提升用户体验等方面具有重要的设计目的和意义。随着科技的不断进步，这种设备在广告宣传和市场营销中的应用将会越来越广泛，为商家和用户带来更多的便利和机会。1.2国内外研究现状近年来，液晶显像器（LCD）的制造工艺虽未经历惊人突破，但各方面性能却在不断提升，使其总体性能质的飞跃。2020年，各大制造商推出了高性能LCD产品，例如Xerox公司及其合作伙伴宜布推出的黑白和彩色LCD均达到了6.3兆（30722048）像素，位于高分辨率AMLCD的领先地位。一块对角线长度为33厘米的显示屏已经可以用于满足桌面排版和计算机辅助设计应用的高质量图像需求。而Tektronix该公司已经采用等离子体寻址技术，成功推出了一款41厘米对角线、亮度高、VGA分辨率的大尺寸彩色液晶显示器(PALCD)。利用等离子体寻址技术可以提供一个有源矩阵，降低了器件制造的难度，使大面积lcd的制造更加容易，目前LCD的主要发展方向是AMLCD和超扭曲向列显示器（STN-LCD），技术上的不断创新和改进，为显示器行业的发展提供了强有力的支持。并已成功应用于笔记本电脑。其性价比方面有了较大突破。而作为一种新型液晶显示器，铁电液晶显示器虽于1993年被Canon公司介绍，但仍未能进入市场。这可能是由于其需要极高精度的盘厚控制和取向工艺困难，以及对机械碰撞敏感等原因所致。聚合物稳定胆甾相液晶显示器(PSCT-LCD)是一种采用双稳态型液晶技术的显示器。与其他液晶显示器不同的是，它所采用的材料无需极化，并且拥有较高的灰度级调节能力。相较于传统液晶显示器，PSCT-LCD无需使用偏振片和滤色膜，响应速度较快，达到了视频通信的要求。此外，在平面反射型的应用中，该显示器无需背光，即便在强光照射下，也能够清晰地显示。因此，PSCT-LCD具有很大的应用潜力。尽管目前PSCT-LCD还处于实验室阶段，但肯特大学已经展示了320X320点阵的反射式显示。STN-LCD主要用于照明显示终端，而AMLCD主要用于色彩高性能显示终端。这两种显示器的价格差别为1500~2000美元，这就是为什么还有大量黑白LCD上市的原因。黑白液晶显示屏主要应用于便携式电脑，但是它们还有许多其他潜在的应用，例如移动传真机、移动视频电话、电子报纸等等，这些都必须采用液晶显示板。这将使您能够躺在沙滩上参加远程会议，或坐在户外休息椅上阅读电子报纸。由于液晶显示器所具有的优势非常吸引人，各国企业均在采取重要举措。日本企业在这方面一直走在前列。过去，有许多国家主要购买高性能彩色液晶显示器，但是现在这些国家开始考虑自主生产。因此，一些公司联合起来，政府提供支持，形成了一个大的趋势，成为了信息技术领域的主要大国。例如，西门子联合Philips、Sagem和Thomson三家公司、以及美国的Xerox和AT&T两家公司，成立了一个联合体。另外，台湾的一批公司、台湾政府提供了一亿美元的资助，旨在未来四年内研发一种新型TFT-LCD。此外，AUOptronics、Innolux、群创光电以及几家日本公司也组成了一个联合体。要研究和生产高性能的彩色液晶显示器，需要至少三亿美元的投资。未来，有源点阵型液晶显示器将有望在LCD市场上占据领导地位。2019年，‎‏在这篇论文《基于FPGA的VGA汉字显示器设计》中，作李营和殷小杭提出了一种方法，利用现场可编程门阵列（FPGA）来设计VGA显示器，实现汉字的显示采用EP4CE6E22C8芯片作为中央控制核心，使用内部ROM存储汉字信息，并利用Verilog硬件描述语言设计各种功能模块。通过高精度的汉字显示和位置控制，仿真结果显示该FPGA处理器具有较高的性能。这能够实现完整的汉字显示和位置控制，具有一定的应用前景。2019年，在《基于FPGA控制的LED点阵汉字滚动显示器的设计》此文介绍了王海峰和熊兴中提出的一种LED点阵汉字滚动显示器的设计方案。这设计方案旨在实现一款LED点阵汉字滚动显示器，采用FPGA作为核心控制器，并基于VHDL语言进行开发。其中，1616LED点阵块是实现该方案的重要组成部分。基于此，作者们提出了一种使用FPGA的系统硬件电路，并介绍了如何设计LED点阵实现汉字滚动的方法。最终实验结果，通过软件集成开发环境对整个系统进行了仿真测试，该设计完美符合要求。这篇文章提供了一种基于FPGA的解决方案，可用于实现LED点阵汉字滚动显示。2020年，在刘媛霞的论文《动态图形设计在高职动画教学改革中的应用研究》中，指出了动态图形设计（MotionGraphicDesign）在电视节目包装、电影视频、音乐影视、广告影音、网游等领域的广泛应用。如今已经成为了教学改革中不可或缺的重要内容，探讨如何将其融入高职动画教学并与市场需求接轨。2020年，《浅谈动态图形设计在影视后期中课程教学》一文中指出，随着数字信息时代的到来，动态图形设计已经成为影视后期制作领域中必不可少的一个组成部分。满足市场需求并培养学生成长，课程形式已不再拘束于传统的特效生成和视频剪辑，而是通过利用影视示例和广告项目来进行课程改良和打破以往的传统教学。数字时代，动态图形设计作为一种崭新的视觉艺术形式正在迅猛崛起。本文为丰富学习内容，提升学生实战能力。考虑将这种有创意和艺术性的动态图形设计的元素，融入教学中，通过理论知识的实践应用。2020年，在《Inv‎‏ite‎‏dP‎‏ape‎‏r:‎‏How‎‏pe‎‏rov‎‏ski‎‏te‎‏qua‎‏ntu‎‏md‎‏ots‎‏ar‎‏es‎‏upp‎‏ort‎‏ing‎‏th‎‏er‎‏ise‎‏of‎‏mi‎‏ni‐‎‏LED‎‏ba‎‏sed‎‏LC‎‏Dd‎‏isp‎‏lay‎‏s》这篇文章中，Luec‎‏hin‎‏ger‎‏No‎‏rma‎‏nA.讨论了基于Mini-LED的LCD显示器需要具备颜色转换膜的绿色和红色转换材料。由于技术限制，传统的使用片上荧光粉的方法不适用于这类显示器。为此，窄带荧光粉（如B-Sia‎‏loo‎‏n或KSF）或量子点（如CdS‎‏e或InP）被用作彩色转换薄膜中的商用材料。选择这些材料主要取决于显示性能，包括图像质量和电池寿命。文章介绍了与特定类型的电视、显示器、笔记本电脑和平板电脑相关的不同材料组合的优缺点，并讨论了钙钛矿量子点可能发挥作用的方面。此外，文章还更新了基于绿色钙钛矿量子点和不同红色发射器材料的彩色转换薄膜的开发和商业化状态。2021年，LuechingerNormanA.在他的论文《InvitedPaper:HowtofurtherextendtheimagequalityleadofLCDdisplays》中介绍了如何为中大型显示器实现最佳图像质量的关键参数。他展示了LCD技术在所有参数上都表现出色，并提供了目前市场上最高的图像质量。他们提出了一种基于钙钛矿量子点、迷你LED背光和KSF荧光粉的解决方案，以提高色域和峰值亮度，同时将最佳LCD显示器的图像质量提升到一个新的水平。此外，他们证明这种显示器已经接近市场进入，将进一步扩大LCD技术的领先地位，而不仅仅是一个憧憬。与目前和未来用于中/大尺寸显示器的其他技术相比，它将具有更好的性能。2019年，在这篇文章中，Deok-GunWoo、Jin-YeongChoi、Kyoung-WanKoo和Jae-SangCha讨论了使用LCD显示器的基于物联网的标牌系统技术。该系统可以以数字标牌的形式提供信息，并通过根据消费者的单个标牌内容要求来安排标牌内容管理来改善标牌的视觉感知。这个技术可以解决传统数字标牌系统无法在规定时间内提供有效内容信息的问题，从而提高数字标牌的可见度。1.3主要研究内容本文介绍了一种可编辑的点阵汉字滚动广告显示器设计方案。该显示器由八块8*8点阵组成，构成16*32点阵显示屏，为了使其工作正常，并使用74HC595寄存器和74HC154译码器进行驱动。实现的功能如下：1.该广告屏可以实现从右到左或者从左到右无限滚动循环显示的功能；2.该设计还有五个按键，分别用于切换滚动方向、切换显示画面、加快滚动速度、减慢滚动速度、开始/暂停。单独一个按键用于复位功能；3.通过按键可以轻松地切换显示方式，包括左移、右移以及画面切换；4.可在远程的计算机输入欲显示的的文字，由LED点阵显示屏循环显示文字，这种先进的功能可以满足不同场景下的需求。

第2章系统总体结构2.1设计方案本文介绍了一种可编辑的点阵汉字滚动广告显示器设计方案。该显示器由八块8*8点阵组成，构成16*32点阵显示屏，为了使其工作正常，并使用74HC595寄存器和74HC154译码器进行驱动。实现的功能如下：1.该广告屏可以实现从右到左或者从左到右无限滚动循环显示的功能；2.该设计还有五个按键，分别用于切换滚动方向、切换显示画面、加快滚动速度、减慢滚动速度、开始/暂停。单独一个按键用于复位功能；3.通过按键可以轻松地切换显示方式，包括左移、右移以及画面切换；4.可在远程的计算机输入欲显示的的文字，由LED点阵显示屏循环显示文字，这种先进的功能可以满足不同场景下的需求。2.2功能需求分析2.2.1技术路线：（1）硬件部分包括八个8‎‏*8点阵组成16‎‏*32显示屏，并且使用了74HC595寄存器和一个74HC154译码器。（2）软件平台程序用keil5；（3）画原理图用AD；（4）编程语言用C语言；（5）设计结构框图；2.2.2预期结果：作品展示，完成一个可编辑点阵汉字滚动广告显示器设计，并且使该设计能实现的功能如下，1.该广告屏可以实现从右到左或者从左到右无限滚动循环显示的功能；2.设计五个按键，分别用于切换滚动方向、切换显示画面、加速、减速、开始/暂停。单独一个按键用于复位功能；3.通过按键可以轻松地切换显示方式，包括左移、右移以及画面切换；4.可在远程的计算机输入欲显示的的文字，由LED点阵显示屏循环显示文字，满足不同场景下的需求。2.3总体方案设计第一：理论知识准备阶段，在这个阶段，全面理解所涉及到的课题，并且学习相关的理论知识。更好地掌握与设计相关的知识，有利于后续的工作；第二：系统模块确定，对整个系统进行规划，并确定不同的模块。同时，考虑不同模块之间的关系，并收集相关的软硬件资料。这样更好地明确系统概况，清晰了解各个模块的功能与之间的联系；第三：规划课题，‎‏确定系统组成结构和大体框架，并基于此提出原理框图。这样可以比较清楚地展现系统总体思路，结构及其功能。通过原理框图，可以达到九分实现目标的一半的效果；第四：使用计算机软件工具完成硬件设计，并绘制每个部分的电路图。将所有组件连接在一起，并绘制出最终的电路图，这样可以保证硬件实现可行性，全面掌握整个系统各个部分的实现情况；第五：根据系统控制过程，完成软件设计的部分，绘制出主流程图；第六：需要进行模拟仿真来检查系统是否能够按照要求实现控制功能，整理论文。2.4单片机型号选择主控制芯片选择AT89C52是一款经典的单片机，其基于MCS-51架构设计，具有多项优秀的特性。首先，AT89C52拥有低功耗特点。能够大大地延长运行时间，降低能源消耗。其次，在高速度方面表现出色。针对要求实时响应和高效运算的场景，AT89C52能够以较快的速度执行指令，确保数据及时处理。最后，与其他单片机相比，AT89C52的存储器资源更加丰富，配有64KB内部闪存（已经提前刻录好ISP程序）和2KBRAM存储空间，能够承载大型应用程序并提供高速缓存服务。89C单片机是嵌入式控制系统中一种具有高度灵活性和价格合理的方案。下图为本实验采用的最小系统。图2-189C51最小系统原理图

第3章系统的的硬件部分设计3.1系统总体设计本文介绍的是一款能够滚动广告显示的可编辑点阵汉字显示器，并包括组成该显示器所需的主要元件和部件。该显示器由八块8*8点阵组成16*32的点阵显示器，该设计其中使用了74HC595寄存器和74HC154译码器。通过这些元件的协同作用实现的功能如下，1.该广告屏可以实现从右到左或者从左到右无限滚动循环显示的功能；2.该设计还有五个按键，分别用于切换滚动方向、切换显示画面、加速、减速、开始/暂停。单独一个按键用于复位功能；3.通过按键可以轻松地切换显示方式，包括左移、右移以及画面切换；4.可在远程的计算机输入欲显示的的文字，由LED点阵显示屏循环显示文字，满足不同场景下的需求。总体原理图如下所示：图3-1总体原理图3.2系统的主要功能模块设计3.2.174LS595模块设计利用单片机串行通信及74LS595构建时间计时显示电路的方案，具备占用口线较少、电路结构简洁等优点。该方案采用了自带8KFlashROM的AT89C52单片机以及串并移位寄存器74LS595。借助于以上元件的组合，实现了一个高效、稳定、准确可靠的电路设计。单片机通过串行通信方式与74LS595进行交互，并将处理结果反馈至LED数码管，进而实现时间计时显示的功能。虽然它占用口线较少，但每块芯片仍能进行多达16个数字信号输出。这样可靠性高、操作方便的系统，也非常适合需要精密计时或增强计时功能性的场景下使用。‎‏如图3‎‏-27‎‏4LS‎‏595模块。图3-274LS595模块原理图3.2.274ls154模块设计74LS154芯片是一种高性能的4线-16线译码器，可广泛应用于高速存储器和数据传输系统。该芯片可将四个二进制编码的输入转换为16个独立输出之一，并且在高性能存储器中具有良好的译码功能。此外，它还具有解调的功能，可以将四个输入连接到输出线的地址上，以此实现数据传输。当其中一个选通输入为低电平时，数据会通过另一个选通输入进行传输；而当任何一个选通输入为高电平时，所有输出都会处于高电平状态。因此，74LS154芯片是一款非常实用的电子元件，广泛应用于各种数字电路中。74ls154模块模组原理图如下图。图3-374ls154模块模组原理图3.2.3按键模块设计作为目前最常用的输入设备之一，键盘由一组按键组成，使用者可以通过按下这些按键实现对计算机的数据或指令输入，从而与计算机进行简单的人机对话。在使用过程中，每个按键都有一个独特的编码，当按键被按下时，键盘会向计算机发送这个编码。计算机通过读取这个编码来确定被按下的是哪一个按键，并根据类型和组合状况产生一个相应的字符或操作指令。不同键盘厂商的按键布局、排列方式及编码规则均有所不同。但无论如何，键盘作为人机交互的基础输入装置在各个领域具有广泛的应用。一个键盘往往是以常开型控制开关的形式存有的，常处于断开状况，仅有当每个用户按下键时才会闭合，促使实现控制键操作的识别技术。当前，识别键盘操作按键的常见方法一般会有两种，某种是用的现有芯片来实现一个键盘扫瞄，另一种是借助软件能够实现。在市场上，有多种芯片能够用作一个键盘扫瞄，例如Intel8279、CH451、ICM7218、PCF8574等。但是，借助软件完成键盘直接扫描能够明显降低系统的重复开发成本，同时只需要很少的CPU支出。嵌入式控制器功能强大，就能充分利用这一资源。键盘其结构分为独立式和矩阵式两种。‎‏(1)独立式按键是一种极其广泛可用于测控系统和智能化仪器中的键盘。比较起来其他键盘，它的基础硬件和软件比较简单，但随之按键数量的增加，需要采用更多的接口线。当按键未被按下时，CPU对应的I／O接口会自带上拉电阻，输入讯号为高电平．而当某个按键被按下时，对应的I／O接口就会变为低电平。如果在程序中检测I／O接口的状况，就可以确定哪些按键已经被按动了。（2）矩阵式键盘是一种按键数量较多的键盘，它是通过交错排列行列来组成键位的。相对于单独的键盘，在需要大量按键的情况下，矩阵式键盘可以节约很多输入输出接口的使用。这是因为在矩阵式键盘中，多个按键共享同一个行线或列线，而不是每个按键都使用单独的I/O接口连接到系统。这使得矩阵式键盘更加经济、实用。同时，矩阵式键盘还可以降低设备的重量和体积，因为只需要少量的I/O接口就能连接大量按键。总之，矩阵式键盘是一种非常优秀的设计，在一些需要大量按键的场景下发挥了很大作用。如下图原理图。图3-4按键模块原理图3.2.4自锁开关模块设计自锁按钮开关原理带有状态指示灯的自锁控制开关与普通的自锁控制开关相比，它增加了一个小型指示灯头或LED，以增强其按键功能。这个指示灯或LED的一端需要连接到零线，另一端需要并联到开关的常开触点。当控制开关打开时，设备启动自我运转，与此同时也提供电源连接给指示灯。这个细微的改变大大提高了开关的实用性，便于用户确认开关的开闭状态。1、在电路上合上空气开关QF，就会连接电源并使指示灯EL亮起来，从而显示出这个电路已经通电的状态。2、在电动机启动时，按下起动按钮SB2，KM线圈被电流激活，KM的辅助接触器动合触头也闭合，接着KM的主接触器也闭合，这样电动机M就开始启动并连续运转。即便释放SB2按钮，KM的辅助触点依然处于闭合状态，不发生改变。即实现了自锁或自保的作用。这使得KM线圈仍然通电，电动机继续运转，避免了单次轻点启动或突然停止的情况。3、当按下停止按钮S时，会触发停机过程。在这个过程中，停止按钮的按下会使得接触器KM的电磁线圈失去电源，从而导致KM的自锁触点打开。SB2的常开触点也打开。在这种情况下，即使KM的常闭触点恢复到闭合位置，电动机M仍会停止转动，因为KM的主触点已经断开，没有电流通过它。因此，这个停机过程具有自锁控制功能，即使停止按钮不再按下，电动机M也不会重新启动，除非系统重新开始运行并提供电源给KM的线圈。4、电路停电断开空气开关QF一电源指示灯EL灭。原理图如下图。图3-5自锁开关模块原理图3.2.5晶振电路模块设计单片机晶振电路之中，负载电容是非常关键的电路元器件。它们的功作是将电能转化为晶振器所需的其他形式的能量，以维持振荡的运行。假设缺失了这两个电容的话，晶振将会停下振荡，这样会导致这段电路无法进行正常的运作。晶振的振荡频率与负载电容的大小成反比例关系，也就是说负载电容越大，振荡频率越低。因此，即使两个晶体振荡器的标称频率相同，其实际频率可能会有所不同。使用晶振时，我们需要注意所选用的负载电容是否合适，以确保晶振能够正常工作在其所指定的频率范围内。为了避免这个问题，可以选择提供精确负载电容的晶体振荡器，或使用可编程晶振来调整其频率以适应不同的负载情况。在电子领域中，电动机、电阻、电灯泡、扬声器等都被称为负载。这些元件能够将电能转换成所需要的其他形式的能量，例如机械能、热能、光能和声能等。此外，在信号源方面，晶体三极管可以被视为一种负载。对于任何负载来说，阻抗匹配和功率负载能力都是基本要求,以确保其正常工作。因此，在设计电路时需要仔细选择并匹配合适的负载元件，以充分发挥其功能。‎‏原理图如下图。图3-6晶振电路模块原理图3.2.6通讯模块设计nRF24L01是一种无线射频收发芯片，能够实现无线通信。该芯片功耗较低，适用于1.9~3.6V的工作电压，并能在2.4~2.5GHz的频率范围内工作。这为应用设计带来了更大的方便。在模块中，nRF24L01和AT89C52之间通过MOSI、MISO和SCK三线组成SPI接口。nRF24L01作为通讯模块具有以下优势：高性能：具有快速响应的实时传输能力。广泛应用范围：可在遥控器、智能家居、小型机器人等多种场合中使用。同时支持点对点（P2P）和广播模式，并允许多个设备同时通信。低功耗：可通过SPI总线接口进行动态电源管理，实现节省电池寿命的目的。稳定性好：采用GFSK调制和硬件自动重传功能，有效提高了数据传输质量，在障碍物复杂的环境下仍然可以保证稳定的数据传输。使用快捷：由于nRF24L01已经成为很多开源硬件平台中的标配之一，如Arduino、树莓派等，因此在学习使用这些平台的过程中，学习使用nRF24L01也可以得到较好的支持。这为应用设计带来了更大的方便。在模块中，nRF24L01和AT89C52之间通过MOSI、MISO和SCK三线组成SPI接口。nRF24L01原理图如下图。图3-7无线发送控制电路图

第4章系统的软件设计4.1软件主流程图本系统由硬件设计和程序设计两部分构成。硬件设计分为协调器和终端设计。协调器包含主控制单片机及其最小系统、电源电路设计、显示屏接口电路设计、按键电路设计；终端包含主控制单片机及其最小系统、电源电路设计、传感器接口电路设计。系统整体流程表如下图所示。图4-1整体流程图4.2按键模块的软件设计键盘是由多个按键组成的设备，是最常用的输入设备之一。使用键盘，操作人员能够通过输入数据或命令来实现简单的与计算机的交互。这是基本的键盘原理。键盘是一种常见的输入设备，它有许多按键，通常处于断开状态。当按下键时，键盘会闭合两个触点。有两种解决方案能够实现按键准确识别：第一种是选用现成的芯片来进行键位识别，比如Intel8279、CH451、ICM7218、PCF8574等。第二种则是借助软件得以实现键位识别。即便市面上早就有许多能用芯片，但若采用软件完成，则还能省去该系统重复设计成本，同时只需很小的CPU支出。嵌入式控制器在许多应用程序中具有广泛的功能,可以利用这一特点可以提高整个系统的性能和稳定性，这里就介绍一下用软件实现键位识别的方案。(1)独立式按键是广泛应用于单片机控制系统中和智能化仪器中的一种按键。它具有硬件设备和软件的功能简便的优点，但当按键总体数量较多时，会占用许多引脚。在键盘上的按键未被按下时，CPU对应的输入输出接口内部会存在上拉电阻，使输入维持为高电平状态。当按下某个键时，相应的输入输出接口会变为低电平。如果在程序中读取输入输出接口的状况，就可以确定哪些键被按动了。(2)矩阵式键盘适用于需要大量按键的场合。它由行线和列线组成，按键位于行与列的交叉点上。例如，一个3*3的行列结构就可以构成一个有9个按键的键盘。同样地，一个5*5的行列结构可构成一个有25个按键的键盘。毫无疑问，在需要大量按键的情况下，矩阵式键盘可节省许多输入输出接口，相比之下，与独立式键盘相比则更为省电、实用。图4-2按键模块流程图4.3显示模块软件的设计系统使用液晶显示数据,单片机初始化完成后显示屏会自动写控制字，控制字为单片机中获得的数据，随后显示出来。有机发光显示技术是指通过在玻璃基板上涂覆一层非常薄的有机材料，来实现显示功能。有机发光二极管(OLED)的发光颜色取决于有机发光层的材料，这意味着制造商可以通过改变发光层的材料来实现所需的颜色。OLED的优点包括：构造简单：由于OLED自身具有发光的功能，因此相对于其他显示技术（如LCD），OLED的构造更为简单。自发光不需要背光源：OLED通过电流直接激活有机材料的特性来发光，因此不需要像LCD那样借助背光源。这意味着OLED的能源效率更高，也更加便携轻便。对比度高：OLED可以在完全黑色的背景上产生出色的亮度和色彩鲜艳的图像，因此其对比度明显高于其他显示技术。同时，由于OLED每个像素都可以控制自己的亮度，因此它还可以在同一屏幕上展示深黑和鲜艳的颜色。厚度薄：由于OLED层极薄，因此OLED显示器可以设计得非常薄。这使得OLED显示器可以被用于手机、平板电脑和便携式设备等各种场合。视角广：与其他显示技术相比，OLED提供更广阔的观察角度。这意味着无论你从哪个角度看屏幕，都可以得到相同的图像质量。反应速度快：每个OLED像素可以在微秒级别的时间内切换，这意味着OLED对于快速变化的图像和视频等内容非常适应。可用于弯曲面板：区别于LCD，OLED使用非常柔韧的有机材料制成，因此它可以被切割和折叠。如图为显示模块流程图。图4-31602显示子程序流程图4.4无线传输软件的设计这个系统的主要功能是在远程计算机上编辑想要显示出的文字，接着借助上位机提取字模并利用串口传递给发送控制中心的单片机。单片机使用无线发射模块发出信息，再以自动重发的方式发送信息。接收控制中心应用无线接收功能模块以自动应答的方式接收相关信息。该系统会进行地址匹配、PID、CRC校验来找到正确的数据包，并接收确保无误后，无线接收功能模块会发送无误信号给无线发射模块，使其中止自动重新发送。字模相关信息进行行、列扫瞄电路进行信号的处理，接着由LED点阵显示屏反复循环显示文字。如图为通讯模块流程图。图4-4无线LED点阵显示屏运行的流程图

第5章系统测试5.1keil和protues的联调仿真过程C语言用于编程，然后是KeiluVision4编译。在模拟调试器中需要经过编程器向微控制器录入一个.hex目标文件，以更好地去观察日标原型的真实操作。5.2系统软件调试调试系统软件时，采用的是KeilC51软件。使用Kei1开发软件模拟的具体流程、是:编程且存储源程序、创建项目并添加源文件、新建项目、编译/组装、挂载、创建目标文件和调试程序。一旦编译/组装和连接成功完成，便可选取Debug-Start/StopDebugSession菜单(或按Ctr1+F5)，最终跳转到应.用程序的调试状态。KeilC51的一些优点：易于学习使用：KeilC51有一个直观的界面，易于学习和使用。精确度高：KeilC51能够准确和精确地编译程序，从而提高了程序的可靠性和稳定性。支持各种8051微控制器：KeilC51支持各种8051微控制器，包括所有主要的芯片厂商的微控制器。代码优化：KeilC51具有内置的代码优化功能，可以生成更小、更快的代码，减少可执行文件的大小，提高程序的速度和效率。丰富的库函数：KeilC51具有大量的库函数和示例程序，使开发者能够更轻松地编写程序。调试工具：KeilC51还带有一个强大的调试工具，支持实时运行，并能够检测并解决常见的错误和故障。5.3汉字字模的提取所有计算机存储的数据都用0和1表示，以形成二进制数。当需要提取汉字的字形时，实际上是需要获取一些二进制数据。要显示汉字，第一步需要获取汉字的Unicode编码，并将其以16进制的形式存储。第二步是利用内部编码计算得出汉字的区位码。第三步是通过区位码来确定汉字在点阵表中的实际位置。第四步是将点阵信息转换为汉字的字形。5.3独立按键模块实物图轻触开关是一种电子开关，使用时，轻轻按开关按钮就可使开关接通，当松开手时，开关断开。图5-1独立按键模块实物图5.4点阵模块实物图LED点阵电子显示屏相比于传统LED显示屏显示图片更加清晰，显示的画面更加醒目，由于LED点阵电子显示屏的像素密度更高，所以可以显示更多的信息，传统LED显示屏需要消耗大量的电力才能正常工作，而LED点阵电子显示屏则因采用LED点阵控制技术，使得能耗更低，因为LED点阵电子显示屏采用模块化设计，所以维修更加方便，将报废的模块替换即可恢复正常使用，降低了维修难度和维护成本。显然，传统的LED显示屏无法与之媲美，得到了广泛的认可和使用。点阵旁边的字符朝下，下面那行从左侧开始计算是第一脚，然后按逆时针方向数一圈，包括1到16脚，其数法与集成块相同。图5-2点阵模块实物图

第6章总结与展望6.1总结系统软件的调试过程并不总是一帆风顺。在软件调试过程中，有时候会出现一些错误。但是，在得到师生亲友的帮助后，我最终还是找到了错误的根源，并且修正了设计中存在的问题和不足之处。设计方案中所遇到的问题和解决方法主要可以归纳为以下几个方面。在仿真过程中，我们发现调试输出值一直无法达到设计要求。经过检查发现基本原理无误，而电路板的焊接过程存在一些技术问题，因此我们重新进行了焊接。使用仿真软件进行应用程序模拟时发现了错误代码，随后进行了修改。然而，启用程序流程时发现单片机未能正常复位。经过加入复位程序流程后，才成功获得准确的结果。(3)在进行模拟仿真时，一直有一个提示指出端口号P0存在逻辑错误。后来的调研表明，数据信息的发送错误代码不能区分忙碌情况。因此，在工作计划中加入了忙碌情况的区分，系统软件运行正常，数据信息也没有发现逻辑错误。6.2展望LED行业正在飞速发展，已然成为一个新兴产业，市场潜力巨大，前景广阔。随着信息产业蓬勃发展，LED显示作为一种重要的信息传播手段，在公共场所内外广泛应用，被用来传达服务内容与宗旨。例如，在室内外进行广告宣传、在机场车站提供旅客指引、作为公交车辆报站系统、在证券与银行里显示信息、作为餐馆菜单和价格的展示、在高速公路显示可变情报板、作为体育场馆的比赛直播、为楼宇提供灯光装饰、作为交通信号灯、提供景观照明等。这表明，LED显示已成为城市亮化、现代化和信息化社会的一个重要标志。LED显示屏可以实时动态地显示文字、数字、图形和图像，适用于室内和室外环境，其优点不仅包括投影仪、电视墙和液晶显示屏无法匹敌的性能，还可以实现更高的亮度、更高的对比度和更丰富的颜色表现。LED迅速发展并受到广泛重视，主要得益于其不可分割的优势。这些优势包括：高亮度、低工作电压、低功耗、小型化、长寿命、耐冲击和稳定性。未来，LED的发展前景广阔，主要发展方向包括提高亮度、耐气候性、发光密度和均匀性，提高可靠性并推广全色化。LED屏存在的主要问题有一下四点：一是亮度不足问题。LED显示屏的亮度不足，使其在照明行业中只能扮演配角的角色，而不是主角。所以，要解决这个问题，LED显示屏需要足够的亮度来满足各种户外环境的需要。因此，在晴天、阴天、雨雪天气和远距离、多视角等各种情况下，LED显示屏都要保证足够的亮度来传递信息。如果能够解决LED显示屏亮度不足的问题，那么LED在照明行业中的综合运用将会更加广泛，也将成为一项重要的发展方向。单个LED的应用基本上不会出现色差问题，但是当许多LED组合在一起使用时，色差问题就会变得明显。虽然已经有技术可以改善这个问题，但是由于国内技术和生产水平的限制，即使在同一色域和同一批次的LED中，仍然会存在差异。这种差异很难避免肉眼的敏锐观察，从而难以保证LED显示屏的色彩还原和真实性。三是LED显示控制芯片。真彩高分辨率LED电子显示屏作为一种新的显示媒介，在清晰图像和高性能播放能力方面表现出色，因此受到了越来越多人的关注。对于其中的LED显示单元而言，三基色LED管芯则是其核心器件。因此，应该使用波长差异小、发光强度一致性高的高质量管芯，而这种技术主要由世界知名大公司掌握。四是散热性。户外环境温度变化剧烈，同时显示屏工作时会产生热量。如果环境温度过高且散热不良，可能会导致集成电路工作异常，甚至被烧毁，导致显示系统无法正常运行。

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附录电路图源代码//宏定义#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineHZ_num_110#defineHZ_num_24#defineHZ_num_34 //字数//头函数#include<reg51.h>#include<intrins.h>//管脚定义//154sbitA_=P0^0;sbitB_=P0^1;sbitC_=P0^2;sbitD_=P0^3;sbitG2=P0^7;//低电平使能//595sbitSI=P0^6;//数据脚sbitSCK=P0^5;sbitRCK=P0^4;//管脚定义//154sbitA_1=P2^0;sbitB_1=P2^1;sbitC_1=P2^2;sbitD_1=P2^3;sbitG2_1=P2^7;//低电平使能//595sbitSI_1=P2^6;//数据脚sbitSCK_1=P2^5;sbitRCK_1=P2^4;sbitK1=P1^0;sbitK2=P1^1;sbitK3=P1^2;//加速sbitK4=P1^3;//减速sbitK5=P1^4;//暂停uintflag1,flag2,X,Y;uintnum;ucharspeed=5;bitpause=0; //暂停变量，为1时是暂停//函数声明voidInit595();voidInit595_1();voidWrite_byte595(uchartemp);voidWrite_byte595_1(uchartemp);voidWriteS(uchardata1,uchardata2);voidWriteS_1(uchardata1,uchardata2);voidWei_154(ucharW);voidWei_154_1(ucharW);voiddelay(uintz);voidscan();//主函数voidmain(){ uchari=1,j=0; EA=1; TMOD=0x01; TH0=0x3c; TL0=0xb0; ET0=1; TR0=1; flag1=0; Init595(); Init595_1(); //循环演示 while(1) { if(flag1==0) { if(flag2==0) { for(j=0;j<speed