基于射频无线通信的点阵显示屏设计与实现_毕业设计(编辑修改稿)

基于射频无线通信的点阵显示屏设计与实现_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

位地址信号和控制信号。 (7)P3 口为单片机的引脚 10~引脚 17，是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，有两个功能，作为准双向 I/O 使用，其内部有上拉电阻，还可以提供第二功能，由特殊寄存器来设置。 P3 口的第二功能如表 31 所示。 表 31 P3 口的第二功能 信道位 第二功能 说明 RXD 串行口的输出 TXD 串行口的输入 INT0———— 外部中断 0 的中断请求输入 INTI———— 外部中断 1 的中断请求输入 T0 计数器 0 的计数输入 T1 计数器 1 的计数输入 WR—— 外部数据存储器的写选通信号 RD—— 外部数据存储器的读选通信号 (1)时钟电路 89C51 单片机各功能部件的运行都以时钟控制信号为基准，有条不紊地一拍一拍地工作。 因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响到单片机系统的稳定性。 STC89C51 内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚 RXD 和 TXD 分别是此放大器的输入端和输出端。 时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。 内部方式的时钟电路如图 32 (a) 所示，在 RXD 和 TXD 引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。 定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。 晶体振荡频率可以在 ～ 12MHz 之间选择，电容值在 5～ 30pF 之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用 [4]。 唐 山 学 院 毕 业 设 计 6 外部方式的时钟电路如图 32（ b）所示， RXD 接地， TXD 接外部振荡器。 对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于 12MHz 的方波信号。 片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟 P1 和 P2，供单片机使用。 （ a）内部方式时钟电路 （ b）外部方式时钟电路 图 32 时钟电路 (2)复位及复位电路 复位是 单片机的初始化操作。 其主要功能是把 PC 初始化为 0000H，使单片机从0000H 单元开始执行程序。 当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，需按复位键重新启动。 除 PC 之外，复位操作还对其他一些寄存器有影响，它们的复位状态如表 32 所示。 表 32 一些寄存器的复位状态 寄存器 复位状态 寄存器 复位状态 PC 0000H TCON 00H ACC 00H TL0 00H PSW 00H TH0 00H SP 07H TL1 00H DPTR 0000H TH1 00H P0P3 FFH SCON 00H IP XX000000B SBUF 不定 IE 0X000000B PCON 0XXX0000B TMOD 00H RST 引脚是复位信号的输入端。 复位信号是高电平有效，其有效时间应持续 24 个振荡周期 (即二个机器周期 )以上。 若使用颇率为 6MHz 的晶振，则复位信号持续时间应超过 4us 才能完成复位操作。 产生复位信号的电路逻辑如图 33 所示。 XTAL1 XTAL2 晶振 外部 振荡器 +5V XTAL1 XTAL2 唐 山 学 院 毕 业 设 计 7 图 33 复位信号的电路逻辑图 复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。 上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，其电路如图 34（ a）所示。 这佯，只要电源 Vcc 的上升时间不超过 1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。 这时时钟频率选用 6MHz，电容取 22uF，电阻 R 取 1KΩ。 按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。 电平复位是通过 RST 端经电阻与电源Vcc 接通来实现。 其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与 Vcc 电源接通而实现的，其电路如图 34（ b）所示；而按键脉冲复位则是利用 RC 微分电路产生的正脉冲来实现的，其电路如图 34（ c）所示。 （ a）上电复位 （ b）按键电平复位 （ c）按键脉冲复位 图 34 复位电路 上述电路图中的电阻、电容参数适用于 6MHz 晶振，能保证复位信号高电平持续时间大于 2 个机器周期。 本系统的复位电路采用图 34（ a）上电复位方式。 89C51 单片机功能如表 33 所示。 RST/VPD 片内 RAM Vss 施密特 触发器 复位电路 Vcc 80C51 Vcc RST/VPD Vss Vcc C + 22uF R 1K RESET C + 22uF Vcc R 200Ω Vcc RST/VPD Vss 80C51 R 1000Ω RESET 80C51 Vcc RST/VPD Vss Vcc C + 22uF R1 1000Ω R2 1000Ω 唐 山 学 院 毕 业 设 计 8 表 33 STC89C51 主要功能 主要功能特性 性能介绍 兼容 MCS51 指令系统 8K 可反复擦写 Flash ROM 32 个双向 I/O 口 256x8bit 内部 RAM 3 个 16 位可编程定时 /计数器中断 时钟频率 024MHz 2 个串行中断 可编程 UART 串行通道 2 个外部中断源 共 6 个中断源 2 个读写中断口线 3 级加密位 低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能 CC1100 无线模块介绍 这是一款由美国 TI 公司的 CC1100 无线收发设计的一款高性能 433M 无线收发模块，设计旨在用于极低功耗 RF 应用。 其主要针对工业、科研和医疗以及 470510MHz和 950960MHz频带的短距离无线通信设备。 它特别适用于那些针对日本 ARIB STDT96标准和中国 470510MHz 短距离通信设备的无线应用。 CC1100 可支持固定数据包长度协议和可变数据包长度协议。 可变或固 定数据包长度模式可用于长达 255 字节的数据包。 对更长的数据包而言，必须使用无长度限制的数据包模式。 在可变数据包长度模式下，通过同步字后面的第一个字节来配置数据包长度。 数据包长度被定义为有效负载数据，但不包括长度字节和可选 CRC。 CC1100 支持三种不同类型的数据包过滤：地址滤波，最大长度滤波和 CRC 滤波，最大限制的避免了错误代码的接收。 CC1100 无线模块采用 GFSK 调制，工作在 的国际通用 ISM 频段，最高调制速率可达 500KBPS。 基于 SPI 接口方式，最少只需 5 个 IO 口即可， 很方便于各种 MCU 连接 [5]。 管脚定义如表 34 所示。 表 34 CC1100 模块引脚表 管脚次序 管脚定义 功能描述 1 电源输入（方形焊盘） 2 SI SPI 输入 3 SCK SPI 时钟 4 SO SPI 输出 5 GDO2 通用数据输出 2 6 GND 接地 7 GDO0 通用数据输出 0 8 CSN SPI 使能 唐 山 学 院 毕 业 设 计 9 模块大小 40mm19mm， 间距的双排插针接口（注意：万能版的孔间距为，模块的引脚间距为 ，需要使用 转 的杜邦线才 能连接），使用外置弹簧天线设计，开阔地 100K 速率下，收发 10 个字节的数据量测试距离最远约300 米左右。 CC1100 性能优势明显，归纳为以下几点： (1)工作频率 433M 符合国际通用 ISM 法规 , 430464M 宽频工作，满足多点通信和跳频通信需要。 (1)支持 2FS, GFS 和 MSK 调制方式。 (2)内置硬件 CRC 校验和点对多点通讯地址控制。 (3)快速启动时间，从休眠到 RX 或 TX 状态 240uS。 (4)内置硬件 CRC 校验和点对多点通讯地址控制。 (5)低功耗，休眠状态时，电流仅为。 (6)模块所有的 IO 口均加隔离电阻保护，静电防护和抗干扰能力更好。 CC1100 属于高精度器件，使用时要格外注意，具体注意事项可以归纳为以下几点： (1)静电：无线模块为静电敏感器件，使用时请注意静电防护，特别是在干燥的冬季 尽量不用收去触摸模块上的器件，以免造成不必要的损坏。 (2)电源：无线模块推荐使用纹波小的直流电源，工作电压建议在 工作。 模块的接地要稳定可靠，地线尽量靠近电源总地。 如使用开关电源的话，一定要加强退藕，以免开关电源的纹波和尖峰脉冲影响模块的工作特性。 (3)单片机：如果模块工作 在 时，不考虑低功耗的话，可以直接和 5V 单片机系统连接，如果是连 51 系列的单片机 P0 口的话，请加 10K 的上拉电阻。 另模块的 SPI 速率最高能支持到 10M，一般建议在 1M 或几百 K 的 SPI 速率即可。 (4)测试：模块采用外置弹簧天线，此天线容易受外部线路影响，使用时，此天线底下和周围请不要走线路或摆放器件，可以的话最好完全悬空。 对 433M，各种材质均有一定的影响，一般的塑料影响不大，如有金属物体会产生比较明显的影响，此时建议使用 SMA 馈线来外接 SMA 天线。 有关模块使用的芯片详细规格请参考 TI 公司的 CC1101的 DATASHEET。 CC1100 无线模块应用范围非常广，控制处理、无线数据连接、 遥测、小型无线网络；车辆监控、防盗；机器人控制，飞思卡尔智能车控制； 智能家庭、家居应用和无线传感、安全系统；智能玩具； 无线抄表、门禁系统、小区传呼；工业数据采集系统、生物信号采集、水文气象监控 ；游戏无线控制器；无线传感器、无线语音。 唐 山 学 院 毕 业 设 计 10 点阵显示屏芯片介绍 1. 74HC595 芯片介绍 74HC595 是具有 8 位 移位寄存器 、 1 个存储器和三态输出功能的芯片 [6]。 其中，移位寄存器和存储器分别使用不同的时钟。 数据在 SHcp（ 11 引脚）的上升沿输入到移位寄存器中，在 STcp（ 12 引脚）的上升沿输入到存储寄存器中去。 当两个时钟连在一起时，则移位寄存器会一直比存储寄存器早一个脉冲。 移位寄存器有一个串行移位输入端（ 14 引脚 Ds）、一个串行输出（ 9 引脚 Q7——） 和一个异步的低电平复位，存储寄存器有一个并行 8 位的，具备三态的总线输出，当使能端 OE 为低电平，存储寄存器的数据输出到总线。 74HC595 引脚图如图 35 所示。 图 35 74HC595 引脚图 74HC595 芯片总共 14 个引脚，是双列直插型封装。 各引脚功能如下表 35 所示： 表 35 74HC595 引脚功能图 引脚 功能 Q0Q7 八位并行输出端 Q7—— 级 联输出端，将它接下一 个 595 的 DS DS 串行数据输入端 MR—— 低电平时将移位寄存器的数据清零 STCP 上升沿时移位寄存器的数据进入数据存储寄存器，下降沿时存储寄存器数据不变 SHCP 上升沿时数据寄存器的数据移位 OE 高电平时禁止输出 74HC595 作为 8 位串行输入 /输出或者并行输出移位寄存器，具有高阻关断状态的功能。 它可以将串行输入的 8 位数字，转变为并行输出的 8 位数字，例如控制 一个 8 位数码管，将不会有闪烁 [7]。 74HC595 的逻辑功能如下表 36 所示。 唐 山 学 院 毕 业 设 计 11 表 36 74HC595 的逻辑功能表 SHcp STcp OE MR DS Q7—— Qn X X L ↓ X NC MR X ↓ L L X L L X X H L X L Z ↓ X L H H Q6 NC X ↓ L H X NC Qn` ↓ ↓ L H X Q6` Qn` 将 74HC595 的 Q0—Q7 接点阵的行或者列的 8 个引脚，将串行数据从 DS 端输入，STCH 接收脉冲，每来一个脉冲串行数据从低位向高位移位，并且各自送到相应的 Qn端。 当 Q0—Q7 端全部送满数据时， SHCK 来个脉冲将 Q0—Q7 的数据送出，被送到点阵的引脚，从而实现一行或者一列的驱动。 就这样，每次驱动一行，当动态扫描起来就可以实现动态扫描而呈现数字 [8]。 2. 74HC154 芯片介绍 74HC154 是一种高速的 CMOS 器件，用于 4 线 16 线译码的高性能存储器的译码器，可接受 4 位高电平有效的二进制输入，并提供 16 个 互斥的低电平有效的输出信号。 如图 74HC154 的引脚如图 36 所示。 图 36 74HC154 的引脚图 74HC154 译码器的两个输入使能端可用于译码器选通，当选通使能端 G1（ 18 引脚）和 G2（ 19 引脚）均为低电平时，可将地址端 ABCD（ 20 到 23 引脚）的二进制，编码在一个对应的输出端，以低电平译出。 若将 G1 和 G2 中的一个作为数据输入端，由 ABCD 对输出寻址， 74HC154。