智能远程控制led显示设备设计毕业论文(编辑修改稿)

智能远程控制led显示设备设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

的无线微功率透明数据收发模块。 该模块相对一般模块具有尺寸小、灵敏度高、传输距离远、通讯速率高、内部自动完成通讯协议转换和数据收发控制等特点。 模块利用了多频段、多信道来降低传输过程中的干扰以提高传输性能。 模块具体功能参数如下： ①工作频段： 433MHz； ② GFSK 调制方式，半双工通讯，空 中收 /发转换、连接、控制自动完成； ③接收灵敏度高达 116dBm，传输距离 100200 米； ④接收工作电流 10mA，休眠电流 20uA； ⑤通讯协议转换及射频收发切换自动完成，简单易用； ⑥串口速率 1200/2400/4800/9600/19200/38400/57600/115200，可通过软件配置； ⑦宽电压范围工作： ； ⑧用户可以通过 PC 串口、单片机串口以及远程无线配置方式，设置串行速率、工作信道、发射功率等参数。 模块具体外观如图 33： 图 33 WSN1101 模块外观 透明传输就是在传输过程中，对外界透明，就是说你看不见他是传送网络，不管传输的业务如何，只要负责将需要传送的业务传送到目的节点，同时保证传输的质量即可，而不对传输的业务进行处理，简单的来说就是发送什么接收的就是什么，这样就省去了普通无线收发模块之间的收发协议的编写。 不使用无线透传模块时，左边设备向右边设备发送数据是通过 TXD 端口串口发送，右边设备的 RXD 端口接收发送的串口数据，反之亦然，如图 34： MCU / PC TXD RXDMCU / PC TXD R XD 图 34 设备数据发 送原理图 而使用了无线透传模块后，左边的设备向模块发送串口数据，左边模块的RXD 端口收到串口数据后，自动将数据以无线电波的方式发送到空中，右边的模块能自动感应并接收数据，从 TXD 端口还原发送最初左边设备所发的串口数据至 接收端的 RXD 端口，反之亦然，原理图如图 35： MCU / PC TXD RXDMCU / PC T XD R XD模块T XDRXD模块T XDRXD无线 图 35 无线透传模块数据发送原理图 无线透传模块拥有 5 个管脚，各管脚定义如下表： 表 31 管脚定义表 管脚 名称 方向 说明 1 VCC 模块供电 2 GND 模块接地 3 TXD OUTPUT 模块发送 4 RXD INPUT 模块接收 5 SET INPUT 模块配置 具体连接方式为，电脑上位机通过 USB 转 TTL 串口模块引出 5V、 GND、 TXD、RXD 四条引线并连接到无线透传模块作为发送模块的对应管脚，而无线透传模块作为接收模块的一端由单片机引出 5V、 GND、 TXD、 RXD 四条引线并连接到对应管脚，即可完成连接。 显示模块 LED 发光原理 罗瑟夫（ ）在 1923 年就发现了半导体中偶然形成的 PN 结光发射现象，其发光机理是，当在 PN 结两端注入正向电流时，注入的非平衡载流子（电子 空穴对）在扩散过程中复合发光，这种发射过程主要对应光的自发发射过程。 我们最常用的 LED 是 INGaAsP/INP 双异质结边发光二极管。 制作半导体发光二极管的材料是重掺杂的，在热平衡状态下的 N 区有很多迁移率很高的电子， P 区有较多迁移率较低的空穴，由于 PN 结阻挡层的限制，常态下两者不能发生复合。 而当给 PN 结加以正向电压时，沟区导带中的电子则可逃过 PN 结的势垒进入到 P 区另一侧，于是在 PN 结稍偏于 P 区一边的地方处于高能 态德尔电子与空穴相遇时，便产生发光复合，光的波长则取决于材料的禁带宽度 Eg。 由于不同材料的禁带宽度不同，所以由不同材料制成的 LED 可以发出不同波长的光。 8 8LED 模块显示原理 8 8LED 模块由 8 行 8 列共 64 个 LED 组成，用以显示各种文字或图形，如图 36。 图 36 8 8LED 模块外观数据 它的工作原理如图 37，模块内部分别将各行 LED 的正极串联，将各列 LED的负极串联，当第 x 行接通电源正极，第 y 列接通电源负极，当正向电压大于LED 死区电压时，电流导通，对应的第 x 行第 y 列 LED 灯点亮。 8 8LED 模块的两排引脚一排是阳极引脚，分别对应模块从上到下的 8 行，另一排为阴极引脚，分别对应从左到右的 8 列，在对应引脚上给电即可使对应行列的 LED 灯点亮。 图 37 8 8LED 模块内部电路 LED 驱动电路设计 当向 LED 原件施加正向电压时，流过它的正向电流使其发光。 因此 LED 的驱动就是解决如何使其 PN 结处于正向偏置的问题。 而且为了控制它的发光强度，还要解决其正向电流的调节问题。 具体的驱动方法可以分为直流驱动、恒流驱动和脉冲驱动： ①直流驱动 直流驱动是最简单的驱动方式， LED 的工作 点由电源电压 Vcc、串联电阻 R和 LED 器件的伏安特性共同决定。 这种驱动方式适合于 LED 器件较少，发光强度恒定的情况。 例如公交车恒定显示“ XX 路”等字样的情况。 ②恒流驱动 由于 LED 器件的正向特性较陡，加上器件的分散性，使得在同样电源电压和同样的限流电阻的情况下，各器件的正向电流并不相同，从而引起发光强度的差异。 若对 LED 器件进行恒流驱动，只要恒流值相同，发光强度就比较接近，晶体管的输出具有横流特性，所以可以用晶体管驱动 LED。 一般 LED 允许的连续工作电流在 20mA 左右，除了红色 LED 有饱和现象外，其他颜 色 LED 的亮度基本上与流过的电流成比例。 ③脉冲驱动 利用人眼的视觉惰性，采用向 LED 器件重复通电的方式使之点亮，就是脉冲 驱动方式。 脉冲驱动的主要应用有两个方面：扫描驱动和占空比驱动。 扫描驱动的主要目的是节约驱动器，简化电路，如 N 行 LED 共用一列数据，称其为 1/N 扫描方式。 占空比控制的目的是调节器件的发光强度，用于图像显示中的灰度控制。 以上三种驱动方式，在实际中往往是组合在一起使用的。 例如，在显示图像的驱动电路中，既使用了扫描驱动，又用到了占空比驱动和恒流驱动。 而 LED 模块的显示一般由动态扫描实现。 本设计采用 LED 列扫描方式进行显示，采用两块 74HC595 移位寄存器芯片负责行输出数据，每片负责 8 行 LED 点阵，两块 74HC164 移位寄存器芯片负责列扫描数据，每片负责 8 列 LED 点阵，一共使用 5 个 I/O 口，分别为行数据输出位、行扫描时钟位、行数据锁存位、列数据输出位、列扫描时钟位。 74HC164 负责快速轮流点亮对应列， 74HC595 负责输出对应行的显示数据，反复循环点亮，通过人眼的视觉残留特性显示图像。 74HC959 具有一个 8 位移位寄存器和 8 位输出锁存器，可以将单片机 发送的串行信号转为并行输出，达到了节省 I/O 口的目的，而且可以实现数据准备与显示任务的同时进行；而 74HC164 较 74HC959 少了一个锁存器，所以用来做 LED 的列扫描行选输出即可。 仿真电路如图 38： 图 38 LED 驱动电路仿真图 然而实际中， 由于 74HC164 的输出不足以驱动 LED 模块，所以焊接时增加了三极管以增大驱动电流，并在 74HC595 及 74HC164 的输出额外添加了限流电阻以保护电路。 焊接实物如图 39： 图 39 LED 显示模块实物图 电源模块 由于 LED 点阵及无线接收模块运行 起来较为耗电，所以需要寻找一种较为稳定、成本低廉的供电方式，由于干电池供电由于其电量小，显示时要经常更换新电池，又因为采用 USB 供电不符合本设备无线移动显示的定位，所以选择用大容量蓄电池供电。 电源模块采用 7V 蓄电池供电， 低压差三端稳压器 LM2940 将 7V 输入电压转为 5V 电压输出，采用 47μ F 的电容和 F 的电容来分别过滤低频纹波和高频纹波，降低脉动纹波对电路的影响，提高输出电流的质量，而且在输出端添加了一个 LED 指示灯用来显示电路的通 /断电。 具体仿真电路如图 310： 图 310 电源模块仿真电 路图 软件开发平台及开发语言介绍 开发平台 Keil IDE uVision3 集成开发坏境是 Keil Software 公司开发的基于 80C51 内核的微处理器软件开发平台，内嵌多种符合当前工业标准的开发工具。 Keil 是目前最流行的开发 5l 系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持 Keil 即可看出。 Keil 提供了包括 C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境 (uVision)将这些部分组合在一起。 可以完 成从工程建立和管理、编译、链接、目标代码的生成、软件仿真、硬件仿真等完整的开发流程。 尤其 C 编译工具在产生代码的准确性和效率方面达到了较高的水平，而且可以附加灵活的控制选项，在开发大型项目时非常理想。 仿真平台 Proteus 软件是英国 Lab Center Electronics 公司出版的 EDA 工具软件。 它不仅具有其它 EDA 工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。 它是目前比较好的仿真单片机及外围器件的工具。 虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。 Proteus 是世界上著名的 EDA 工具 (仿真软件 )，从 原理图 布图、 代码 调试到单片机 与外围电路协同仿真，一键切换到 PCB 设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。 是目前世界上唯一 将 电路仿真 软件、 PCB 设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持 805 HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等， 2020 年又增。