畢業(yè)設(shè)計(jì)---led顯示屏控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 法和屬性，并且還可以添加所需要的新的方法和屬性。新類(lèi)被稱(chēng)為已有類(lèi)的子類(lèi)，而已有類(lèi)稱(chēng)為父類(lèi)，又叫基類(lèi)，新類(lèi)又叫派生類(lèi)。 面向?qū)ο蟮?3個(gè)要素是對(duì)象、類(lèi)和繼承。在 C++中，類(lèi)是主要的編程對(duì)象，程序員需要設(shè)計(jì)類(lèi)的成員變量和成員函數(shù)，以及類(lèi)與外界的接口。對(duì)象即類(lèi)的實(shí)例化，類(lèi)是對(duì)象的模板。同一個(gè)類(lèi)的對(duì)象具有相同的行為，但狀態(tài)可以不同。繼承是創(chuàng)建新類(lèi)的一種重要方法，派生類(lèi)按照繼承 類(lèi)型的不同可以從基類(lèi)繼承到不同的成員，同時(shí)派生類(lèi)還可以添加新的成員，通過(guò)這種繼承和擴(kuò)充得到新的類(lèi)。 第 2 章 LED顯示屏控制系統(tǒng) 的 系統(tǒng)分析 根據(jù) LED顯示屏控制系統(tǒng)的應(yīng)用，本章 設(shè)計(jì)了 LED圖文顯示屏的體系結(jié)構(gòu)和工 作流程。其中軟件系統(tǒng)與 無(wú)線(xiàn)傳輸 控制硬件主系統(tǒng)之間采用串行通訊方式完成程序下載，實(shí)現(xiàn)文 本 信息的傳輸。 整體分析 LED 顯示屏系統(tǒng)組成 LED 圖文顯示屏系統(tǒng)由軟件控制系統(tǒng)、 無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)、 設(shè)備主控制器、 LED 顯示點(diǎn)陣、電源等部分組成。基本 結(jié)構(gòu)如下圖： 8 圖 41 LED 顯示屏總體框架 系統(tǒng)工 作過(guò)程 ： 軟件控制系統(tǒng)主要完成的任務(wù)為圖文編輯、字模提取與保存、 圖像 預(yù)覽與文件傳輸 ； 無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)主要完成文件信息由 PC 機(jī) 傳輸至 LED 顯示器 ， 硬件控制系統(tǒng)中 LED 點(diǎn)陣主要任務(wù)是通過(guò)電流控制完成信息顯示， 通過(guò)單片機(jī)的掃描驅(qū)動(dòng)方式的控制對(duì) LED 點(diǎn)陣行列驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)并最終實(shí)現(xiàn)接收的圖文顯示功能。 計(jì)算機(jī) 軟件模塊分析與設(shè)計(jì) 軟件模塊分為編輯部分和控制通 訊部分，編輯部分實(shí)現(xiàn)圖文文件的編輯功能，通訊部分通過(guò) RS232C 串口通訊完成 文件到 單片機(jī)存儲(chǔ) 模塊 的傳輸。 通訊部分將在第三章做詳細(xì)的介紹。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用 Windows 操作系統(tǒng)下，開(kāi)啟文本編輯窗口，客戶(hù)區(qū)內(nèi)像素 點(diǎn)采用與實(shí)際LED 點(diǎn)陣顯示屏像素 點(diǎn)相同，功能類(lèi)似 Word 文檔編輯工具，包括編輯模塊、繪圖模塊、文字編輯模塊、顏色控制模塊、顯示效果加載模塊、預(yù)覽模塊、信息下載模塊。 編輯模塊 1)除 Windows 自生成的剪貼、復(fù)制、粘貼功能，系統(tǒng)加入了撤消、重復(fù)功能。 （ 1） 選中撤消功能可以實(shí) 現(xiàn)之前編輯工 作的一 步 步 取消功能。 （ 2） 選中重復(fù)功能可以實(shí)現(xiàn)之前編輯工 作的最近的 一條操作命令。 2)繪圖 ： 包括直線(xiàn)、矩形、橢圓、圓等在內(nèi)的圖形繪制功能。 3)文字編輯 ： 包括各種字體、字形、字號(hào)、效果、顏色的文字的編輯，并且根據(jù)應(yīng)用的特殊用途，加入指定位置文字的編輯。 （ 1） 選中文字功能，彈出字體選擇框體，可以選擇各種字體的文字進(jìn)行編輯 （ 2） 調(diào)出具體文字位置編輯對(duì)話(huà)框，輸入文字和要求顯示位置的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)。 PC 軟件控制系統(tǒng) 單片機(jī) 各功能模塊 行驅(qū)動(dòng)器 LED 顯示點(diǎn)陣 列驅(qū)動(dòng)器 無(wú)線(xiàn) 發(fā)射 機(jī) 無(wú)線(xiàn)接受機(jī) 9 4)顏色控制模塊 ： 由于應(yīng)用領(lǐng)域的具體特點(diǎn)，主要采用了紅、綠、黃三種顏色，可以實(shí)現(xiàn)顏色控制。 增添效果模塊 ： 通過(guò)增添顯示效果和傳 輸通訊中多屏文件單屏傳送，完善了控制系統(tǒng)的功能。 1)普通效果，靜態(tài)的顯示屏幕上的信息 2)滾動(dòng)效果，可以實(shí)現(xiàn)從左向右的信息滾動(dòng)顯示，可以與靜態(tài)信息 穿插顯示。 3)單屏信息傳輸，實(shí)現(xiàn)編輯待傳輸信息的保存。 4)多屏信息傳輸，實(shí)現(xiàn)編輯保存好的單屏信息合并保存成一個(gè)文件，大大減少傳輸文件時(shí)的煩瑣。 圖像 預(yù)覽模塊 ： 在文件傳輸之前實(shí)現(xiàn)字模信息的預(yù)覽功能 ，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)覽傳輸前所保存的任何形式的字模信息，并且直接集成到工 具欄文件打開(kāi)功能鍵按鈕。 1)顯示效果，通過(guò)文件傳輸前的預(yù) 覽，可以調(diào)整靜態(tài)與滾動(dòng)顯示效果的排列順序。 2)顯示時(shí)間，顯示不同屏幕顯示信息之間的時(shí)間間隔。 軟件模塊結(jié)構(gòu)圖 如下： 圖 32 軟件模塊結(jié)構(gòu)圖 第 3 章 串行接口 串行通信的工作原理 在各種單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)中，如智能儀器儀表、各類(lèi)手持設(shè)備、 GPS 接收器等，都會(huì)遇到怎樣與 PC機(jī)進(jìn)行通訊的問(wèn)題。微機(jī)的主板通過(guò)并行口和串行口等與外設(shè)交換數(shù)據(jù)，并行口主要進(jìn)行短距離的數(shù)據(jù)傳送，傳送速率較快，通常用作打印機(jī)的輸出。而長(zhǎng)距離的數(shù)控制模塊 編輯模塊 增添效果模塊 圖像預(yù)覽模塊 設(shè)備通訊模塊 文字編輯 圖形編輯 顏色控制 滾動(dòng)效果 多屏文件合并 顯示效果 顯示時(shí)間 設(shè)備通訊 文件傳輸 10 據(jù)傳送只能采用串行 口，串行口只需一根數(shù)據(jù)線(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，傳送距離較長(zhǎng)，投資較少，但傳送速率較低。因此，在數(shù)據(jù)量不大、傳輸要求不高的情況下，一般都采用串行通訊方式，即通過(guò)與 PC 機(jī)配置的 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串行接口 COMl, COM2 等相連接來(lái)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)與 PC機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換。 為了能使微機(jī)與單片機(jī)之間能通信，必須遵守相同的通信協(xié)議。由于單片機(jī)的串行口以TTL 電平進(jìn)行輸入輸出，而微機(jī)的 RS232 接口則采用 +12V 和的 12V 電平方式，與 PC 機(jī)RS232 標(biāo)準(zhǔn)串行接口的電氣規(guī)范不一致，因此要實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 PC機(jī)之間的數(shù)據(jù)通讀，必須進(jìn) 行電平轉(zhuǎn)換。一般常用的平轉(zhuǎn)換器件有 MC1488, MC1489 及 MAX232 等，但 MC1488, MC1489 需要 +12V 電源，這對(duì)于不具備 +12V 電源的單片機(jī)系統(tǒng)是非常不便的，而雙路RS232 收發(fā)器 MAX232 就是基于這一功能開(kāi)發(fā)的新型器件 [4]。 RS232C 串行通信簡(jiǎn)介 串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過(guò)使用和發(fā)展，目前 已經(jīng)有幾種。但都是在 RS232 標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)改進(jìn)而形成的。 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó) EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會(huì) )與 BELL 等公司一起開(kāi)發(fā)的1969 年公布的通信協(xié)議。它適合于數(shù)據(jù)傳輸 速率在 0~20210b/s 范圍內(nèi)的通信。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)串行通信接口的有關(guān)問(wèn)題，如信號(hào)線(xiàn)功能、電器特性都作了明確規(guī)定。由于通行設(shè)備廠(chǎng)商都生產(chǎn)與 RS232C 制式兼容的通信設(shè)備，因此，它作為一種標(biāo)準(zhǔn)，目前已在微機(jī)通信接 口 中廣泛采用。 RS232C 標(biāo)準(zhǔn) (協(xié)議 )的全稱(chēng)是 EIARS232C 標(biāo)準(zhǔn)，其中 EIA（ Electronic Industry Association)代表美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)， RS（ remeded standard)代表推薦標(biāo)準(zhǔn)， 232 是標(biāo)識(shí)號(hào)， C 代表 RS232 的最新一次修改 (1969 在這之前 ，有 RS232B ， RS232A)。它規(guī)定連接電纜和機(jī)械、電氣特性、信號(hào)功能及傳送過(guò)程。 RS232C 規(guī) 定 標(biāo)準(zhǔn)接口有 25 條線(xiàn)， 4 條數(shù)據(jù)線(xiàn)、 11 條控制線(xiàn)、 3 條定時(shí) 線(xiàn)、 7 條備用和未定義線(xiàn)，常用的只有 9 根，它們是 ： （ 1）聯(lián)絡(luò)控制信號(hào)線(xiàn) ： 數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好 (Data set readyDSR)—— 有效時(shí) (ON)狀態(tài)，表明 MODEM 處于可以使用的狀態(tài)。 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好 (Data set readyDTR)—— 有效時(shí) (ON)狀態(tài)，表明數(shù)據(jù)終端可以使用。 這兩個(gè)信號(hào)有時(shí)連到電源上，一上電就立即有效。這兩個(gè)設(shè)備 狀態(tài)信號(hào)有效，只表示設(shè)備本身可用，并不說(shuō)明通信鏈路可以開(kāi)始進(jìn)行通信了，能否開(kāi)始進(jìn)行通信要由下面的控制信號(hào)決定。 請(qǐng)求發(fā)送 (Request to sendRTS)—— 用來(lái)表示 DTE 請(qǐng)求 DCE 發(fā)送數(shù)據(jù)，即當(dāng)終端要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，使該信號(hào)有效 (ON 狀態(tài) )，向 MODEM 請(qǐng)求發(fā)送。它用來(lái)控制 MODEM 是否要進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)。 允許發(fā)送 (Clear to sendCTS)—— 用來(lái)表示 DCE 準(zhǔn)備好接收 DTE 發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，是對(duì)請(qǐng) 11 求發(fā)送信號(hào) RTS 的響應(yīng)信號(hào)。當(dāng) MODEM 已準(zhǔn)備好接收終端傳來(lái)的數(shù)據(jù)，并向前發(fā)送時(shí)，使該信號(hào)有效，通知終 端開(kāi)始沿發(fā)送數(shù)據(jù)線(xiàn) TXD 發(fā)送數(shù)據(jù)。 這對(duì) RTS/CTS 請(qǐng)求應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號(hào)是用于半雙工 MODEM 系統(tǒng)中發(fā)送方式和接收方式之間的切換。在全雙工系統(tǒng)中作發(fā)送方式和接收方式之間的切換。在全雙工系統(tǒng)中，因配置雙向通道，故不需要 RTS/CTS 聯(lián)絡(luò)信號(hào)，使其變高。 接收線(xiàn)信號(hào)檢出 (Received Line detectionRLSD)—— 用來(lái)表示 DCE 已接通通信鏈路，告知 DTE 準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。當(dāng)本地的 MODEM 收到由通信鏈路另一端 (遠(yuǎn)地 )的 MODEM 送來(lái)的載波信號(hào)時(shí)，使 RLSD 信號(hào)有效，通知終端準(zhǔn)備接收，并且由 MODEM 將接收下來(lái)的載波信號(hào)解調(diào)成數(shù)字兩數(shù)據(jù)后，沿接收數(shù)據(jù)線(xiàn) RXD 送到終端。此線(xiàn)也叫做數(shù)據(jù)載波檢出 (Data Carrier dectectionDCD)線(xiàn)。 振鈴指示 (RingingRI)—— 當(dāng) MODEM 收到交換臺(tái)送來(lái)的振鈴呼叫信號(hào)時(shí)，使該信號(hào)有效 (ON 狀態(tài) )，通知終端，已被呼叫。 （ 2）數(shù)據(jù)發(fā)送與接收線(xiàn) ： 發(fā)送數(shù)據(jù) (Transmitted dataTXD)—— 通過(guò) TXD 終端將串行數(shù)據(jù)發(fā)送到 MODEM，(DTE→ DCE)。 接收數(shù)據(jù) (Received dataRXD)—— 通過(guò) RXD 線(xiàn)終端接收從 MODEM 發(fā)來(lái)的串行數(shù)據(jù)，（ DCE→ DTE）。 （ 3）地線(xiàn)有兩根線(xiàn) SG， PG—— 信號(hào)地和保護(hù)地信號(hào)線(xiàn)，無(wú)方向。 RS232C 引腳及使用 從機(jī)械特性而言， RS232C 包括標(biāo)準(zhǔn)的 25 針及簡(jiǎn)化的 9 針引腳排列。實(shí)際上， RS232C的 25 條引腳中有許多是很少使用的，要完成最基本的串行通信功能，只需要 RXD , TXD 和GND 即可。 表 1 為常用的 9 針接口各引腳的信號(hào)功能。 引腳 信號(hào) 信號(hào)源 類(lèi)型 描述 1 DCD DCE 控制 載波信號(hào)檢測(cè) 2 RXD DCE 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)接收 3 TXD DTE 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)接收 4 DTR DTE 控制 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好 5 GND 信號(hào)地 6 DSR DCE 控制 數(shù)據(jù)設(shè)置準(zhǔn)備好 7 RTS DTE 控制 請(qǐng)求發(fā)送 8 CTS DCE 控制 清除發(fā)送 9 RI DCE 控制 振鈴指示 表 1 從電氣特性而言， RS232 總線(xiàn)的邏輯電平與 TTL 電平完全不兼容，因此必須進(jìn)行電平 12 轉(zhuǎn)換。目前常使用的電平轉(zhuǎn)換電路為 MAX232。 MAX232 介紹 MAX232 是雙路驅(qū)動(dòng) /接收器，內(nèi)部包括電容型的電壓生成器，可以將單 5V 電源轉(zhuǎn)換成符合 EIA/TIA232E 的電壓等級(jí)。接收器將 EIA/TIA232E 標(biāo)準(zhǔn)的輸入電平轉(zhuǎn)換成SVTTL/CMOS 電平。接收器的典型臨界值是 ，典型磁滯是 V，可以接收 +30V 的輸入信號(hào)。驅(qū)動(dòng)器 (發(fā)送器 )將 TTL/CMOS 輸入電平轉(zhuǎn)換成 EIA/TIA232E 電平。圖 為其管腳分布圖。其特性如下 [6]。 圖 31 MAX232 管腳圖 (1)單 5V 電源 (2) LinBiCMOS 工藝 (3)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器和兩個(gè)接收器 (4)+30V 的輸入電平 (5)低 工作電流： 8mA 典型值 (6)滿(mǎn)足和超過(guò) ANSI EIA/TIA232E 和 ITU 推薦標(biāo)準(zhǔn) 其工藝技術(shù)如下 ： (1)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器及兩個(gè)接收器 (2)+30V 輸入電平 (3)低電源電流：典型值是 8mA (4)符合甚至優(yōu)于 ANSI 標(biāo)準(zhǔn) EIA/TIA232E 及 ITU 推薦標(biāo)準(zhǔn) V. 28 (5)可與 Maxim 公司的 MAX232 互換 (6)ESD 保護(hù)大于 MILSTD883(方法 3015)標(biāo)準(zhǔn)的 2021V 注意事項(xiàng) ： (1)工作溫度 (自然通 風(fēng) )范圍內(nèi)的極限參數(shù) (除非另有說(shuō)明 ) (2)輸入電源電壓范圍， Vcc 0. 3V 至 6V (3)正輸出電源電壓范圍， VS+ Vcc0. 3V 至 15V (4)負(fù)輸出電源電壓范圍， VS 0. 3V 至 15V (5)輸入電壓范圍， VI：驅(qū)動(dòng)器 0. 3v 至 Vcc + 0. 3V (6)接收器 +30V 13 (7)輸出電壓范圍， V0： T10UT, T20UT VS 0. 3V 至 VS++O. 3V (8) RlOUT， R20UT 0. 3V 至 Vcc +O. 3V (9)短路持續(xù)時(shí)間： T10UT, T20UT 未限制 (10)工作溫度 (自然通風(fēng) )范圍， TA： MAX232 0℃ 至 70 ℃ (11)MAX232I 40℃至 85℃ (12)存儲(chǔ)溫度范圍， Tstg 65℃至 150 ℃ (13)引線(xiàn)溫度，離外殼 (1/16 英寸 )， 10 秒 260 ℃ 強(qiáng)度超出所列的極限參數(shù)可能導(dǎo)致器件的永久性損壞。這些僅僅是極限參數(shù)，并不意味著在極限參數(shù)條件下或在任何其它超出推薦工作條件所示參數(shù)的情況下器件 能有效地工作。延長(zhǎng)在極限參數(shù)條件下的工作時(shí)間會(huì)影響器件的可靠性 [7]。 第 4 章 軟件控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 在 LED 顯示屏的軟件 控制系統(tǒng)中，文本信息的編輯、字模信息的保存、顯示效果的處理、圖像 預(yù)覽以及設(shè)備通訊是設(shè)計(jì)的核心上作。下面就這四個(gè)核心功能做詳細(xì)的研究與設(shè)計(jì)。 編輯功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 在 LED 顯示屏上展現(xiàn)所要顯示的內(nèi)容以及效果，編輯工 作是最重要的環(huán)節(jié)之一。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)采用 VC 6. 0 開(kāi)發(fā)工具，用 VC++完成整個(gè)設(shè)計(jì)工 作。 基于 MFC AppWizard 建立工 程，以單文檔 View 的形式開(kāi)啟 文本區(qū)。下面對(duì)工 程進(jìn)行分析和設(shè)計(jì) ： 文本區(qū)的開(kāi)啟 ： 由于所應(yīng)用的 LE