基于单片机的串口LED汉字显示技术
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郑州华信学院课程设计任务书题目: 基于单片机的24×24点阵LED汉字显示系统设计专业:姓名:学号:班级:完成期限:年月日指导教师签名:课程负责人签名:年月日主要内容:利用单片机控制24×24点阵LED汉字显示屏,能够实现汉字、数字、字母的多样化显示。
基本要求:1. 实现LED点阵屏核心功能即汉字、数字、字母的多样化显示;2. 利用proteus软件完成设计电路和仿真,要求显示“郑州华信学院”字样,并且能够调整显示字样;3. 掌握SPI串口进行数据传输的应用,并学会使用外部芯片辅助项目设计;4 .通过此次设计将单片机软硬件结合起来对程序进行编辑、校验,锻炼实践能力和理论联系实际的能力。
主要参考资料:[1]阳进基于单片机的LED显示屏的汉字显示中国科技信息[2]韩润萍陈小萍.点阵LED显示屏控制系统微计算机信息[3]刘曙光 LED电子显示屏真彩显示的几种关键技术北京:国外电子测量技术[4]李径达基于锁存方式LED显示屏的软件设计沈阳:计算机应用研究[5]李全利,单片机原理及接口技术[M],高等教育出版社[6]王文杰,单片机应用技术[M],冶金工业出版社[7]朱清慧,PROTEUS教程——电子线路设计、制版与仿真[M],清华大学出版社郑州华信学院课程设计说明书课题: 24*24点阵汉字显示设计姓名:院系:专业班级:学号:指导老师:成绩:时间:年月日至年月日目录1 引言........................................................................................................................................................................................... - 1 -1.1研究背景 ................................................................................................................................................................... - 1 -1.2 LED显示屏简介..................................................................................................................................................... - 1 -1.3 功能要求................................................................................................................................................................ - 2 -2设计方案 .................................................................................................................................................................................. - 2 -2.1 核心元件的选用.................................................................................................................................................... - 2 -2.2 整体设计思路 ...................................................................................................................................................... - 2 -3 总体设计及核心元件的简介.......................................................................................................................................... - 2 -3.1 总体设计结构图.................................................................................................................................................... - 2 -3.2 硬件分析及设计.................................................................................................................................................... - 3 -3.2.1时钟电路..................................................................................................................................................... - 3 -3.2.2复位电路..................................................................................................................................................... - 3 -3.2.3行数据传输电路 ...................................................................................................................................... - 4 -3.2.4列控制电路 ................................................................................................................................................ - 5 -3.2.5点阵组合电路 ........................................................................................................................................... - 6 -3.2.6单片机和按键连接电路........................................................................................................................ - 7 -3.3 取模软件的应用.................................................................................................................................................... - 7 -3.4 软件设计分析 ...................................................................................................................................................... - 9 -3.4.1 软件设计流程图 ..................................................................................................................................... - 9 -3.4.2 系统源程序 ......................................................................................................................................... - 10 -4 仿真与调试....................................................................................................................................................................... - 19 -4.1 建立Keil uVision2工程、文件............................................................................................................... - 19 -4.2 绘制总体电路图 .............................................................................................................................................. - 20 -5 心得体会 ........................................................................................................................................................................... - 22 -6 参考文献 ........................................................................................................................................................................... - 22 -附录一部分元件介绍...................................................................................................................................................... - 23 -1 AT89C51芯片............................................................................................................................................................ - 23 -2 8*8点阵LED元件介绍 ................................................................................................................................... - 24 -附录二整体电路 ............................................................................................................................................................... - 26 -24*24点阵汉字显示设计(郑州华信学院)1 引言1.1研究背景随着电子技术特别是随大规模集成电路的产生而出现的微型计算机技术的飞速发展人类生活发生了根本性的改变。
单片机课程设计报告—8×8 LED点阵屏显示“大”字第一章设计内容及要求 (3)第二章总体设计 (3)2.1 系统框图.........................................................3、4 2.2 设计步骤 (4)第三章各部分电路设计 (4)3. 1 复位电路………………………………………………4 、5 3.2时钟电路……………………………………………5、 63.3显示电路.........................................................6、7 3. 4大字取模 (7)3.5 LED 引脚连接方式..........................................8、9 3.6总体电路 (9)第四章程序设计 (9)4.1软件流图......................................................9、10 4.2大字的模 (10)4.2主程序......................................................10、11 4.3 C51单片机开发工具:keil 4 Proteus使用方法...11、16 第五章仿真结果 (16)第六章总结与体会................................................17、18 第七章参考文献 (18)附录程序清单……………………………………………19、20基于C51单片机的8×8 LED点阵屏汉字显示一设计要求1、设计一个8*8点阵LED电子显示屏2、要求在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足,可静态显示一个大字。
二总体方案设计2.1系统框图根据设计要求与设计方案,硬件电路的设计框图如图1所示。
硬件电路结构由8个部分组成:时钟电路、复位电路、按键接口电路、电源电路、点阵显示阳极电路、点阵显示阴极电路和8*8点阵显示电路。
目录摘要 (2)ABSRACT (3)1 绪论 (4)1.1 LED 显示屏的研究背景及意义 (4)1.2 LED 显示屏的技术现状及发展趋势 (5)1.3 论文主要研究内容 (5)1.3.1 问题的提出: (5)1.3.2 论文的主要研究内容: (5)2 设计要求 (6)2.1原理图设计 (6)2.2程序调计 (6)2.3 程序调试将设计完的程序输入,汇编,排除语法错误,生成*OBJ文件63功能要求 (6)4 方案论证 (7)5 系统硬件电路的设计 (8)6 系统程序设计 (11)6.1 初始化程序 (11)6.2 主程序 (11)6.3 显示子程序: (13)6.4 中断服务子程序: (14)7 调试与性能分析 (14)7.1 调试与测试 (14)7.2性能分析 (14)8 控制源程序清单··································错误!未定义书签。
致谢 (18)参考文献 (19)论文题目:基于单片机的LED汉字显示屏设计专业:应用电子技术二班姓名:李志辉学号:093001484摘要LED 显示屏是一种新型信息显示媒体,集微电子技术、光电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的大型显示系统。
以其色彩鲜艳,动态范围广,亮度高,寿命长,工作性能稳定特点,广泛应用于广告、证券、信息传播、新闻发布等方面。
本文设计了基于单片机的LED汉字显示屏。
给出了系统框图,硬件模块设计图、软件流程图和程序。
硬件模块设计方面,主控制系统采用单片机控制方式,实现点阵 LED显示屏的驱动及信息的保存与显示。
用51单片机控制led显示汉字,电路中行方向由p0口和p2口完成扫描,由于p0口没有上拉电阻,因此接一个4.7k*8的排阻上拉。
如没有排阻,也可用8个普通的4.7k 1/8w电阻。
为提供负载能力,接16个2n5551的NPN三极管驱动。
列方向则由4—16译码器74LS154完成扫描,它由89C51的P1.0---P1.3控制。
同样,驱动部分则是16个2N5401的三极管完成的。
电路的供电为一片LM7805三端稳压器,耗电电流为100ma左右。
采用一块12*20cm的万能电路板,应当选用质量好些的发光管,(否则有坏点现象,更换起来较麻烦)首先将256个发光管插入电路板,注意插入方向,同时使高度一致,行方向直接焊接起来,列方向则搭桥架空焊接,完成后用万用表测试一下如有不亮的更换掉。
然后找一个电脑硬盘的数据线,截取所需的长度,分别将行,列线引出至电路的相关管脚即可。
原理图为了简洁,故只画出了示意图,行列方向只画出了2个三极管,屏幕只画出4个发光管,实际上发光管为256只,三极管行列方向各16只,一共32只。
焊接过程认真仔细一天时间即可完成全部制作。
将程序编译后烧写入89c51, 插入40pin Ic座,即可看到屏幕轮流显示:“倚天一出宝刀屠龙”。
当然,你可将程序的汉字代码部分更换为您所需要的代码即可显示你所需要的汉字。
程序清单:ORG 00HLOOP: MOV A,#0FFH ;开机初始化,清除画面MOV P0,A ;清除P0口ANL P2,#00 ;清除P2口MOV R2,#200D100MS: MOV R3,#250 ;延时100毫秒DJNZ R3,$DJNZ R2,D100MSMOV 20H,#00H ;取码指针的初值l100: MOV R1,#100 ;每个字的停留时间L16: MOV R6,#16 ;每个字16个码MOV R4,#00H ;扫描指针清零MOV R0,20H ;取码指针存入R0L3: MOV A,R4 ;扫描指针存入AMOV P1,A ;扫描输出INC R4 ;扫描指针加1,扫描下一个MOV A,R0 ;取码指针存入AMOV DPTR,#TABLE ;取数据表的上半部分的代码MOVC A,@A+DPTRMOV P0,A ;输出到P0INC R0 ;取码指针加1,取下一个码。
基于单片机的LED汉字显示设计摘要:首先介绍了基于单片机的LED点阵显示的设计思想及编码原理,粗略地介绍了单片机LED点阵显示的硬件设计与软件设计。
最后编译LED汉字点阵系统程序并最终在Proteus软件上实现了LED汉字点阵显示系统。
关键词:单片机;LED;点阵;显示1 引言点阵显示是集微电子技术、计算机技术、信息处理于一体的新型显示方式。
由于其具有色彩鲜艳,动态范围广,亮度高,寿命长,工作稳定可靠等优点。
目前大多数的公交车招牌都是采用固定的板块显示,显示的信息量少,内容固定,修改站点信息比较麻烦,不能快速、便捷的更新站点信息。
本文提出一种方案,采用LED点阵显示模块,克服了上述缺点,不仅可以静态的显示公交车站点信息,而且也可以通过动态滚动,从而增加信息显示的容量。
为了醒目,还可以产生诸如闪动、滚动等显示效果。
随着电子技术和计算机控制技术在客车上的日益广泛的应用,客车内的路牌显示器也经历了从灯光路牌、翻板式电子模块路牌、CRT显示、LCD液晶显示和LED点阵显示等几种发展类型;显示信息也从固定内容发展到任意内容的多种显示方式;对显示信息的编辑、修改,也由遥控键盘有线通讯模式发展到用计算机编辑文字,在经专用无线控制器将其发射到各站点的通讯模式。
以后的发展趋势是卫星定位系统站点显示器,客车内站牌显示器由天线、卫星定位模块、微处理器、LED点阵驱动电路、LED点阵站牌和电可擦写存储器构成。
目前在客车内广泛的显示器由LED点阵显示器和LCD液晶显示器,还有部分CRT 显示器,由于CRT显示器耗电量多、体积较大,且本质量较重,与LED点阵显示器和LCD液晶显示器相比,已处于下风,目前LED和LCD显示器成为现代人们选择之一,它们各有优缺点。
LCD液晶显示器具有图像清晰、体积小、功耗低等优点,但它的成本高、亮度低、寿命短、可视距离和角度很有限。
而LED显示屏具有亮度高、故障低、能耗少、使用寿命长、显示内容多样、显示方式丰富等优点。
南京理工大学毕业设计说明书(论文) 作者: 孔馨雨学号:0704210105学院(系):电子工程与光电技术学院专业: 电子信息工程题目: 基于虚拟仪器技术的果园生态环境监测系统设计张重雄教授指导者:(姓名) (专业技术职务)评阅者:(姓名) (专业技术职务)2011年 5 月目次1绪论11. 1选题的背景11. 2选题的意义及发展现状11. 3论文的主要内容及章节安排22系统的总设计方案22. 1系统总设计要求和设计思想32. 2系统总设计方案33前端采集装置设计33. 1前端采集装置各部分设计思想43. 2温度采集电路设计43. 3湿度采集电路设计53. 4光照采集电路设计83. 5AT89C51单片机93. 6MAX232103. 7LCD显示电路113. 8前端采集装置设计总电路123.8.1前端采集的总电路图134前端采集装置的软件部分134.1前端采集装置电路设计的仿真软件介绍13 4.2前端采集装置总流程图144.3DS18B20软件编程154.4LCD1602软件编程175PC终端的软件设计215.1虚拟仪器技术215.1.1虚拟仪器的组成215.1.2虚拟仪器的优点225.1.3虚拟仪器的用途及发展趋势235.2LabVIEW平台245.2.1LabVIEW的构成245.2.2LabVIEW特点255.3基于LabVIEW的软件设计255.3.1串行通信255.3.2RS232通信端口介绍265.3.3串口的配置和读取275.3.4串行通信显示数据总框图276系统的调试286. 1前端采集装置设计的调试286. 2PC终端软件设计的调试29结论30致谢31参考文献311 绪论1. 1 选题的背景我国作为一个农业大国,果树栽培具有悠久的历史,早在400多年前,古代劳动人民就开始从事果树的种植。
经过历史的发展和长期的生产实践,我国果树的品种日趋丰富,由于果树具有良好的生态效益﹑经济效益和环境效益,果树的培养和种植也越来越受到人们的重视[1]。
分类号 TP 单位代码 11395 密级公开学号 0605230学生毕业设计(论文)题目LED汉字显示作者院 (系) 能源工程学院专业电气工程及自动化指导教师答辩日期2010年月日毕业设计(论文)诚信责任书本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文),是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。
毕业设计(论文)中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等,均已明确注明出处。
尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人毕业设计(论文)与资料若有不实,愿意承担一切相关的法律责任。
论文作者签名:年月日LED汉字显示摘要目前,作为方便、快捷的信息显示方式,LED汉字显示的应用非常广泛。
车站、银行、超市等大型公共场所的即时信息及广告的显示,无不应用LED汉字显示屏。
在能源日渐危机以及信息日渐重要的今天,具有低耗能、频更新、易维护的LED汉字显示屏必将受到广泛的应用,其具有非常的发展前景。
本文从LED的发展及单片机的简单原理开始,深入的研究了基于AT89C51单片机16×16 LED汉字滚动显示屏的设计并运用Proteus软件的仿真和实现。
主要介绍了LED汉字显示屏的硬件电路设计、汇编程序设计与调试、Proteus 软件仿真和实物制作等方面的内容,本显示屏的设计具有体积小、硬件少、电路结构简单及容易实现等优点。
能帮助广大电子爱好者了解汉字的点阵显示原理,认识单片机的基本结构、工作原理及应用方法,并提高单片机知识技术的运用能力。
关键词:单片机 LED 点阵 Proteus仿真ABSTRACTNow, as a convenient, quick, LED display mode of information that is very extensive application. Station, bank, supermarket and large public places of instant messaging and advertisement of the application of Chinese characters, LED display screen. In the energy crisis and information increasingly more important today, with low energy consumption, easy maintenance and update frequency of the Chinese character screen will be LED by the widespread application, it has very development prospects.In this paper, based on AT89C51 microcontroller 16 × 16LED scrolling display character design and the use of software in the simulation and realization of Proteus. Introduces the character LED display hardware design, assembly programming and debugging, Proteus software simulation and other aspects of physical production, the design of the screen is small, less hardware, the circuit structure is simple and easy to implement. Can help the fans understand the character of the lattice electronic display principle, understanding the basic structure of SCM, working principle and application of methods and technologies to improve knowledge and ability to use single chip.Keywords:microcontroller, LED dot matrix ,Proteus simulation.LED汉字显示目录摘要 (1)ABSTRACT (2)目录 (2)1 引言 (1)1.1 LED汉字显示研究背景及意义 (2)1.2本设计的研究内容及方法 (2)1.3 本设计的主要工作 (3)2 硬件电路组成及工作原理 (4)2.1 硬件电路组成 (4)2.1.1 A T89C51简介 .......................................................................................... (4)2.1.2 时钟电路设计 (7)2.1.3复位电路设计 (15)2.1.4 16×16LED点阵屏 (9)2.2 元器件选择 (10)2.3 硬件电路工作原理 (19)3 LED汉字显示原理及字库代码获取方法 (20)3.1 汉字的点阵显示原理 (20)3.2 字库代码获取方法 (20)3.3 LED屏的显示 (22)4 程序设计 (25)4.1 主程序 (25)4.2 显示子程序、延时子程序 (25)4.3 程序编译、仿真 (19)5 基于PROTEUS的电路仿真 (30)5.1用PROTEUS 绘制原理图 (30)5.2 PROTEUS 对单片机内核的仿真 (31)6 结束语 (33)参考文献 (35)致谢 (37)1 引 言1.1 LED 汉字显示研究背景及意义受到体育场馆用LED 显示屏需求快速增长的带动,近年来,中国 LED 显示屏应用逐步增多。
目录1 引言 (1)1.1 单片机简介 (1)1.2 单片机发展史 (2)1.3 单片机的发展趋势 (3)1.4 单片机的应用 (5)1.5 关于本设计 (6)1.6 小结 (6)2 硬件电路设计 (7)2.1硬件电路设计 (7)2.2 各硬件的原理介绍 (8)2.3小结 (13)3 汉字的点阵显示原理及字库代码获取方法 (14)3.1汉字的点阵显示原理 (14)3.2字库代码的获取方法 (15)3.3小结 (15)4程序设计与调试 (16)4.1程序流程图 (16)4.2程序设计 (17)4.3程序调试 (20)4.4小结 (23)5 结束语 (24)参考文献 (25)致谢 (26)1 引言单片机,又称微控制器( MicroController Unit, MCU),自20世纪70年代问世以来,已经对人类社会的各个方面产生了巨大的影响。
单片机技术开发和应用水平已经成为一个国家工业化发展水平的重要标志。
近年来,由于单片机在国防、工业、医疗、交通、通信、机器人等高精尖技术领域的广泛应用,促进了单片机技术的迅猛发展。
为了适应广泛要求,各种新型的速度快、体积小、功能全、功耗低的单片机不断涌现出来。
比较有代表性的主要有Intel公司的MCS-51系列以及其他公司的基于51内核的兼容机、PIC公司的PIC系列单片机、Atmel 公司的AVR系列单片机以及32位ARM单片机等等。
[1]1.1单片机简介我国开始使用单片机是在1982 年,短短五年时间里发展极为迅速。
1986 年在上海召开了全国首届单片机开发与应用交流会,有的地区还成立了单片微型计算机应用协会,那是全国形成的第一次高潮。
截止今日,单片机应用技术飞速发展,我们上因特网输入一个“单片机”的搜索,将会看到上万个介绍单片机的网站,这还不包括国外的。
与它相应的专业杂志现在也有很多,比如由单片机界的权威何立民主编的《单片机与嵌入式系统应用》杂志现以风靡电子界,在2003年7月,(91 猎头网)在上海、广州、北京等大城市所做的一次专业人才需求报告中,单片机人才的需求量位居第一。
基于单片机的LED汉字显示屏设计与制作一、本文概述随着科技的快速发展和普及,LED显示屏在我们的生活中扮演着越来越重要的角色,从大型户外广告牌到小型手持设备,无处不在。
而单片机作为一种功能强大的微型计算机,具有集成度高、功耗低、控制能力强等优点,因此被广泛应用于各种电子设备中。
本文将探讨如何基于单片机设计和制作一个LED汉字显示屏,旨在为读者提供一个了解LED显示技术和单片机应用的实践平台。
本文首先简要介绍了LED显示屏的基本原理和单片机的相关知识,为后续的设计和制作打下基础。
接着,详细阐述了LED汉字显示屏的硬件设计,包括LED点阵的选择、驱动电路的设计以及单片机的选型等。
在此基础上,进一步介绍了LED汉字显示屏的软件设计,包括汉字的编码方式、显示效果的优化以及程序的编写等。
本文还将分享在设计和制作过程中遇到的一些问题和解决方案,以便读者在遇到类似问题时能够有所参考。
通过展示一个实际制作的LED汉字显示屏样机,验证了设计的可行性和实用性。
通过阅读本文,读者不仅能够了解LED汉字显示屏的基本原理和设计方法,还能够掌握单片机在LED显示技术中的应用技巧。
本文也为从事LED显示技术研究和应用的工程师和技术人员提供了一定的参考和借鉴价值。
二、LED汉字显示屏的基本原理LED汉字显示屏,也称为LED点阵显示屏或LED电子显示屏,是一种通过控制LED灯的亮灭来显示文字和图案的电子设备。
其基本原理可以归结为电子技术与视觉艺术的完美结合。
LED汉字显示屏的核心由LED灯阵列组成,每个LED灯都可以独立控制其亮灭状态。
通常,LED点阵显示屏由多个8x16x16或更大规模的LED灯阵列组成,每个LED灯代表一个像素点。
通过精确控制每个LED灯的亮灭状态,就可以显示出不同的图案或文字。
在LED汉字显示屏中,汉字的显示是通过将每个汉字分解为一系列的像素点来实现的。
每个汉字都有一个对应的点阵字模,这个点阵字模描述了汉字由哪些像素点组成,以及这些像素点的亮灭状态。
编号:南京信息职业技术学院毕业设计论文作者学号系部电子信息学院专业电子信息工程(检测与应用)题目基于单片机的LED汉字显示屏设计指导教师评阅教师完成时间: 2012年月日毕业设计(论文)中文摘要基于单片机的LED汉字显示屏设计摘要:随着社会的进步和发展,人们对生活的需求越来越高,购物欲望越来越强。
许多商家为了吸引顾客的眼球,大多采用社会最前沿的技术来做宣传,LED显示屏以其色彩鲜艳,动态范围广,亮度高,寿命长,工作性能稳定,节能等优点,是一个很好的宣传途径,是大型娱乐、体育赛事、广场装点主题显示信息传播等方面的重要组成部分,在装饰显示市场LED屏将起到积极的作用。
本文设计基于单片机的LED汉字显示屏,LED屏是种新型的显示媒体,是结合电子信息技术各个方面于一体的大型显示系统。
本文设计包含系统框图,硬件模块设计图,软件流程图和程序。
主控制系统采用单片机控制方式,实现LED显示屏的驱动及信息的保存与显示:通过单片机的控制驱动电路,采用扫描方式进行显示;LED显示点阵主要由LED、字模及电路构成。
C语言进行软件设计,增加了程序的可读性和可移植性。
而软件的设计模块化结构,使程序设计的逻辑关系更加简洁明了。
通过实验实现了汉字的滚动显示功能,达到了预测效果。
关键词:LED显示屏,单片机驱动,字模,C语言毕业设计(论文)外文摘要Based on SCM LED Chinese characters display design Abstract:with the social progress and development, people livingon the increasingly high demand, the shopping desire more and more strong. Many businesses in order to attract customers eye, mostly with social the most cutting-edge technology to do publicity, LED display with its colorful, wide dynamic range, high brightness, long life, stable performance, energy-saving advantages, is a very good way of promotion, is a large entertainment, sporting events, Plaza decorating theme display information dissemination and other aspects of the important part in the LED screen, decorative display market will play a positive role.In this paper the design based on MCU LED Chinese characters display screen, LED screen is a new type of display media, is the combination of electronic information technology aspects in one of the large-scale display system. This design includes the system block diagram, hardware design, software flow chart and the procedure. The main control system using single chip microcomputer control mode, realization of LED display driver and information preservation and display: through the single-chip control driving circuit, the use of scanning display; display mainly composed of LED, LED dot matrix font and circuit. C language software design, increase the readability and portability. The software design of the modular structure, make the logic relation of designingprogram more concise. Through the experimental realization of the Chinese characters rolling display function, the predicted effect.Key words: LED display, microprocessor, fonts, C language目录1 引言 (6)1.1 开发意义及背景 (6)1.1.1 设计要求 (6)2 课题分析及方案论证 (6)2.1 课题分析 (6)2.1.1 设计方案 (7)3 电路设计 (6)3.1 原理图设计 (8)3.1.1 工作原理: (8)3.2 元器件的选择与介绍 (10)3.2.1 元器件检测 (11)结论 (12)致谢 (14)参考文献 (15)1 引言1.1 开发意义及背景LED被公认为21世纪“绿色照明”,具有“高节能”“寿命长”“多变幻”“利环保”“高新尖”等特点,LED通用照明成为最具市场潜力的行业热点。
基于单片机的LED汉字显示屏设计与制作本文基于单片机(AT89C51)讲述了16×16 LED汉字点阵显示的基本原理、硬件构成与设计、程序编译与下载等基本环节与有关技术。
2 硬件电路构成及工作原理本产品拟使用以AT89C51单片机为核心芯片的电路来实现,要紧由AT89C51芯片、时钟电路、复位电路、列扫描驱动电路(74HC154)、16×16 LED点阵5部分构成,如图1所示。
其中,AT89C51是一种带4 kB闪烁可编程可擦除只读存储器(Falsh Programmable and Erasable Read OnlyMemory,FPEROM)的低电压、高性能CMOS型8位微处理器,俗称单片机。
该器件使用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集与输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU与闪烁存储器组合在单个芯片中,能够进行1 000次写/擦循环,数据保留时间为10年。
他是一种高效微操纵器,为很多嵌入式操纵系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
因此,在智能化电子设计与制作过程中经常用到AT89C51芯片。
时钟电路由AT89C51的18,19脚的时钟端(XTALl及XTAL2)与12 MHz晶振X1、电容C2,C3构成,使用片内振荡方式。
复位电路使用简易的上电复位电路,要紧由电阻R1,R2,电容C1,开关K1构成,分别接至AT89C51的RST复位输入端。
LED点阵显示屏使用16×16共256个象素的点阵,通过万用表检测发光二极管的方法测试推断出该点阵的引脚分布,如图2所示。
我们把行列总线接在单片机的IO口,然后把上面分析到的扫描代码送人总线,就能够得到显示的汉字了。
但是若将LED点阵的行列端口全部直接接入89S51单片机,则需要使用32条IO口,这样会造成IO资源的耗尽,系统也再无扩充的余地。
因此,我们在实际应用中只是将LED点阵的16条行线直接接在P0口与P2口,至于列选扫描信号则是由4-16线译码器74HC154来选择操纵,这样一来列选操纵只使用了单片机的4个IO口,节约了很多IO资源,为单片机系统扩充使用功能提供了条件。
南京理工大学毕业设计说明书(论文)作者: 孔馨雨学号:0704210105学院(系):电子工程与光电技术学院专业: 电子信息工程题目: 基于虚拟仪器技术的果园生态环境监测系统设计张重雄教授指导者:(姓名) (专业技术职务)评阅者:(姓名) (专业技术职务)2011年 5 月目次1绪论1 1. 1选题的背景 (1)1. 2选题的意义及发展现状 (1)1. 3论文的主要内容及章节安排 (2)2系统的总设计方案3 2. 1系统总设计要求和设计思想 (3)2. 2系统总设计方案 (3)3前端采集装置设计4 3. 1前端采集装置各部分设计思想 (4)3. 2温度采集电路设计 (4)3. 3湿度采集电路设计 (6)3. 4光照采集电路设计 (8)3. 5AT89C51单片机 (9)3. 6MAX232 (10)3. 7LCD显示电路 (11)3. 8前端采集装置设计总电路 (12)3.8.1前端采集的总电路图 (13)4前端采集装置的软件部分14 4.1前端采集装置电路设计的仿真软件介绍 (14)4.2前端采集装置总流程图 (15)4.3DS18B20软件编程 (15)4.4LCD1602软件编程 (17)5PC终端的软件设计22 5.1虚拟仪器技术 (22)5.1.1虚拟仪器的组成 (22)5.1.2虚拟仪器的优点 (23)5.1.3虚拟仪器的用途及发展趋势 (24)5.2LabVIEW平台 (25)5.2.1LabVIEW的构成 (25)5.2.2LabVIEW特点 (26)5.3基于LabVIEW的软件设计 (26)5.3.1串行通信 (26)5.3.2RS232通信端口介绍 (27)5.3.3串口的配置和读取 (28)5.3.4串行通信显示数据总框图 (28)6系统的调试30 6. 1前端采集装置设计的调试 (30)6. 2PC终端软件设计的调试 (30)结论32致谢34参考文献351 绪论1. 1 选题的背景我国作为一个农业大国,果树栽培具有悠久的历史,早在400多年前,古代劳动人民就开始从事果树的种植。
经过历史的发展和长期的生产实践,我国果树的品种日趋丰富,由于果树具有良好的生态效益﹑经济效益和环境效益,果树的培养和种植也越来越受到人们的重视[1]。
对于现今科技的迅速发展,农业产业的科技化也成为了必然趋势,因此对于传统费时费力的人工方式进行果园数据的采集,将逐渐被科技化的方式所取代。
应用于农业生产的高科技信息技术主要是由计算机信息的存储和处理以及各种新型的软件系统﹑网络通信﹑多媒体技术﹑智能控制系统等方面的综合应用所组成的。
美国,荷兰等发达国家在80年代初期和中期就已经开始利用现代化进行农业生产,比如机械灌溉,温室种植蔬菜水果,试管培养新品种等[2]。
我国虽然农业科技的起步较之许多国家都比较晚,但是发展速度十分迅速,尤其是近些年来,科技已经逐步走进了我国的农业生产和人们的生活中。
因此,我所选择的基于虚拟仪器的果园生态环境的监测系统这个课题,也是对于果园环境监测系统完善的科技化创新项目。
在现代化发展迅猛的社会经济中,农业科技化,农业产业化已经成为人们对于农业发展的诉求。
而在果园的生态环境中,对于应用计算机虚拟仪器进行远程监测正是顺应了发展的趋势。
虚拟仪器是伴随着20世纪90年代,计算机技术发展越来越纯熟而逐步发展起来的较为新型的一门技术。
它是把计算机的硬件技术和网络技术,仪器以及通信技术结合起来的一个综合性产物。
虽然是新兴学科,可是它在测量,分析,计算,显示等方面操作的便捷和实用性上具有极大的优势,这些优点对农业产业的迅速发展,有极大的推动性作用,也因此同时被广泛的应用于各行各业。
我所研究的选题,选用虚拟仪器进行显示监测数据,也是基于对它这些优势的考量。
1. 2 选题的意义及发展现状果树的栽培技术,在我国发展的越来越成熟,水果不仅种类越来越多,质量和产量也呈现直线增长的趋势。
作为农业中比例非常重要的果园果树业,在我国农业经济生产总值中,占据着不容小觑的比例,同时我国的果园数量和果树的年产量也居于世界的首位,相较于许多农业机械化水平远远高于我国的发达国家,我国的果树栽培在许多方面都有着先天性的优势,目前果园果树的培养已经成为我国种植业中,继粮食和蔬菜后的第三大产业。
因此,对于推进我国果树行业的发展,提高果树栽培的成功率,增加果树的产量等各个方面,我们都应该不遗余力。
在对于果树的培养过程中,温度﹑湿度﹑光照对于其生长具有非常重要的影响,尤其是在现在被广泛应用的温室和塑料大棚这两种环境中。
在过去,人们总是通过自己每天的采集以及工作经验,对于这些影响果园果树生长的因素进行分析﹑记载用于对于果园的管理。
这种管理方式虽然经历了漫长的历史不断进行完善,但对于现今这个高速发展的时代,依旧不是最佳的选择。
随着科技的发展和进步,人们越来越多的考虑应用科技的力量,去更完美的完成一些工作,而对于果园的生态环境,我们可以用计算机进行远程监测和管理,这样不仅节省了大量的人力资源,很大程度上降低了果园果树栽培的成本,而且也能尽量避免人为因素和主观因素对于环境因素监测造成的误差,从而达到更准确﹑更有实效性的完成对果园环境的科学化监测。
1. 3 论文的主要内容及章节安排本文首先介绍了果树栽培在我国有着悠久的历史且存在着巨大的经济效益、环境效益,传统果园采用人工方式采集环境数据的方法费事费力,从而引出本课题基于虚拟仪器的果园生态环境监测系统的设计。
其次简要介绍虚拟仪器技术及其开发平台LabVIEW,详细阐述基于LabVIEW虚拟仪器技术对果园生态环境进行数据采集的系统设计原理和实现方法。
该系统中的硬件电路的设计采用AT89C51及传感器来实现,因此对于单片机、传感器及AT89C51也做出了必要的说明,之后通过串口进行数据传递,实现了果园生态环境信息的监测采集,为果园生产管理提供及时准确的园区信息。
文章的第2章介绍系统的总的设计方案和设计思想;第3章主要对前端采集装置电路各个部分进行详细的介绍,并最终得到前端采集装置的总设计图;第4章对前端采集装置电路中需要使用的软件部分进行分析;第5章就是PC终端基于虚拟仪器的软件设计;第6章则是对系统进行调试。
2 系统的总设计方案2. 1 系统总设计要求和设计思想基于虚拟仪器的果园生态环境系统的监测这个课题中,温度的范围要求是-50℃~150℃,湿度的要求范围是0~100%,光照强度的要求范围是从0~200Klax,对于数据的采集系统本课题中以单片机AT89C51为主进行设计,终端程序采用LabVIEW进行图形化语言的编程,采集器和终端管理PC机采用的是串行接口进行连接,最终达到在LabVIEW上准确的显示出光照﹑温度﹑湿度等环境因素的实时采集数值。
2. 2 系统总设计方案本课题通过传感器对果园进行生态环境参数的采集,将所采集到的模拟数据经AD转换器转换后传送到单片机,并通过单片机进行实时处理,接着经过串行接口把分析处理过的数据送给计算机,计算机终端使用LabVIEW设计出显示窗口,能够及时的显示出串行接口发送来的数据。
所以本课题是基于虚拟仪器技术、传感器技术、单片机技术这三大技术,主要以计算机作为核心对于果园生态环境中温度、湿度、光照这些因素实行数据采集和监测,从而来达到对于果园生态环境的智能化管理和监测。
如图2.1所示为系统的总体结构框图。
图2.1 系统总体结构框图3 前端采集装置设计本课题中硬件电路的设计要求是要用AT89C51单片机为主要设计芯片,采集数据主要利用传感器完成。
传感器包括温度、湿度、光照传感器等,能够实时采集温湿度、光照等信号,并转换成电压或电流信号[3]。
对影响果园果树生长的环境因素采集范围的要求:温度的范围是:-50℃~150℃,根据此要求选用DS18B20温度传感器;湿度的范围是:0~100%,因此选用湿度传感器HS1101;光照的范围:0~200KLax,本设计中选择光敏电阻进行设计。
3. 1前端采集装置各部分设计思想对于整个系统来说,硬件设计是基础,因此需要考虑到很多方面的要求,用以达到实现这个设计的基本功能。
具体主要需要考虑的因素有如下几个:①系统的稳定程度;②器件本身的通用性;③软件编程是否容易实现;④系统在其他方面的功能和性能指标。
由此可以看出,硬件电路设计用于对影响果树生长的光照﹑温度﹑湿度因素的数据采集,对于整个课题的顺利实现有着至关重要的作用,下面就开始从每个功能模块的设计和实现上来逐个的对其进行细致的分析和探讨。
3. 2温度采集电路设计在对于温度的采集电路中,本文主要采用DS18B20单总线数字式温度计进行设计,单总线指的就是将地址线﹑控制线和数据线合成为一根信号线,在这根信号线上可以连接多个器件,在适当的时间任何一个器件都可以驱动该根总线。
DS18B20是一种新型数字式集成温度传感器,它只有唯一的一个数据输入/输出口,使用起来非常方便,也正因为这个原因被广泛的应用于测量温度。
本课题选择DS18B20是因为它符合该选题中温度的采集范围从-55℃到+125℃且精度+0.5℃这个要求,因为任何一个DS18B20都有唯一的一个64位序列码,这就使它允许任何数量的DS18B20同时连接在同一个单线总线上,也可在一根总线上实现数据的双向传输。
此外,DS18B20不需要外部电源,可以直接从数据线上获取供电。
如图3.1所示为DS18B20引脚图,表3.1为DS18B20引脚功能表。
图3.1 DS18B20引脚图表3.1 DS18B20引脚功能注释:所有上表未提及的连接都无连接电路中采用DS18B20测量温度,输出的为全数字化信号。
这种全数字化信号可以免去使用传统测量温度方法时的很多外围电路,因此更便于单片机对输入的信号进行处理和控制。
该芯片最大的优点就是用单总线进行数据的传输,所以它能直接与计算机连接,并且可以直接输出温度。
本系统是利用AT89C51单片机对其进行温度数据的实时采集,再与LCD一起实现对温度的显示,从而实现了温度的快速采集显示需求。
图3.2为DS18B20温度采集电路。
图3.2 DS18B20温度采集电路3. 3湿度采集电路设计湿度的采集电路选用湿度传感器HS1101进行电路的设计。
HS1101传感器在设计电路中的作用相当于一个电容器件,该电容器件的数值随着湿度的增大而增大。
它符合所需要的湿度范围:0~100%的要求,具有快速的反映时间,HS1101湿度受温度影响变化非常的小,具有长时间的稳定和高度的可靠性,在标准环境下不需要进行任何校正,长时间的饱和情况下能快速的脱湿,因此对于选择它进行电路设计非常合适。
如图3.3为HS1101实物图,表3.2为HS1101常用参数表。
图3.3 HS1101实物图表3.2 HS1101常用参数表湿度采集电路设计的主导思想是将HS1101放在555振荡电路中,微波处理器直接采集电路中的电容值变换,并将其转换为电压的频率信号。