基于c51单片机模拟计算器系统设计

基于c51单片机模拟计算器系统设计内容摘要：

的。 通过硬件和软件以及控制 /舆接口，来实现不同窗口的动态显示。 它透明度高：图像叠加透明显示，共有 256级透明度，令动态图像和背 景活灵活现。 并联扩展性极好：系统采用并联框结构，最多可控制上千个投影机同时工作。 投影显示墙的比较 CRT LCD DLP 目前国际上流行产品的尺寸（对角线 /英寸） 4 4 51 7 8 100、 1 150 50、 60、 67 光源 7英寸投影管灯泡，灯泡 一般使用寿命（小时） 大于 10000 10006000（ UHP） 800010000（ UHP） 物理接缝（ gap between screen） ＜ ＜ ＜ 光学接缝（ gap between image） 1mm 1mm 使用的单元数增加会增加对控制系统的要求，因此会增加造价 其他 必须增加蠕动功能，否则会产生 burning效应 无此要求 颜色（相对） 色还原性最好 最差 介于两者之间 亮度 最低（ 7英寸 170ANSI流明） 较高（ 600ANSI流明以上） 较高（ 600ANSI流明以上） 会聚 要进行会聚调试 单元分辨率 640*480/800*600 800*600/1024*768/1280x1024 800*600/1024*768/1280x1024 亮度均匀性 75% 85% 85% 使用场合 视频显示最佳 计算机图文 计算机图文 /视频 维护 可能进行会聚和颜色调整，更换投影管 只要更换灯泡时进行颜色和亮度调整 只要更换灯泡时进行颜色和亮度调整 单屏： (镶墙式、箱体式） 组成：单屏大屏幕一般由投影机、背投屏幕、金属结构、光学反射系统及散热系统组成。 大庆石油学院应用技术学院毕业论文 11 功能：主要用于动态 视频图像及计算机图像的显示，就如一台超大的显示器或电视机。 优点：造价低，屏幕尺寸较灵活，一般有 72″(1463mm1097mm) ，84″(1706mm1280mm) ， 90″(1854mmm1396mm) ， 96″(1950mm1463mm), 100″(2032mm1524mm), 120″(2438mm1828mm), 125″(2508mm1874mm), 140″(2845mm2134mm), 150″(3048mm2286mm),160″(3252mm2440mm), 无拼接缝。 缺点：屏幕尺寸越大，要求背投空间越大 灯泡寿命短 (约 10006000小时 ) 不能连续 24小时工作 (若必须 7/24连续工作，需选择专业控制室投影机，造价高 ) 拼接投影墙 (大尺寸拼接） 由多台投影机，多个屏幕，矩阵及图像处理器构成，一般用于高分辨率，超大屏幕以及多画面显示。 单元屏幕尺寸一般有72″(1463mm1097mm) ， 84″(1706mm1280mm) ， 90″(1854mm1396mm) ， 96″(1950mm1463mm), 100″(2032mm1524mm), 120″(243 8mm1828mm), 125″(2508mm1874mm), 140″(2845mm2134mm), 150″(3048mm2286mm),160″(3252mm2440mm), 投影机一般选用 LCD或 DLP投影机、屏幕可选择进口光学透镜屏或国 产散射屏。 优点： 1)显示面积巨大，造价较低。 2)单元屏幕尺寸，控制较灵活，可方便控制显示面积。 缺点： 1)单元屏幕尺寸越大，所需背投空间越大。 2)由于多块屏幕拼接在一起就会有亮度，颜色的差异，需要挑选投影机及对投影机镜头与光学透镜屏的光焦匹 配，尽可能做到单屏中心亮度与4角亮度均匀，多块 屏幕亮度与颜色一致。 3)灯泡寿命短，约 10006000小时，与所选投影机有关。 4)不能连续 24小时工作 (若必须 7/24连续工作，需选择专业控制室投影机，造价高 )。 工程技术 （ 1）采用进口 LED优质管芯制作全彩显示屏：具有视角大、功耗小、色彩均匀一致、屏厚超薄、屏体重量轻、故障率低、易维护等优势。 （ 2）采用 PCTV卡：该卡是一块性能卓越的集显示、采集、视频捕获等功能的多媒体显示卡，该卡附有一个 Studio编辑软件。 Studio是 Pinnacle Systems公司的一个备受赞誉的软件，其与现有通用普通多媒体卡相比较它有如下优势： ① 使用户能够在自己的 PC机上制作数字电影、捕获视频、编辑和添加风格化的标题、转换，甚至自己的乐曲以及数字视频制作的叙述。 ②Studio 可以让用户选择以 MPEG或者 AVI文件的格式输出视频并且存储到 CD盘大庆石油学院应用技术学院毕业论文 12 上，或者在 Web站点上展示，或者创建视频电子邮件。 由于 Studio可以和 Pinnacle Systems公司的一系列的捕获装置进行工作，视频捕获变得前所没有的轻而易举。 ③Studio 的应用软件象一个 VCR有从容易到用着好、更好、最好的质量形式，并且计算计算机能存储多少视频。 Studio自动发现和记录场景变化，使编辑变的轻而易举。 ④ 使用 Studio来创作是一个快速的和交互的过程。 使用即时预览视窗可以在编辑的任何时候预览电影，即所看即所得。 ⑤ 如果不喜欢标题或者效果，可以做一个改变并且可以立即看到这种改变，视频编辑从来没有象这样快速和有趣。 够自由、够个性化，还具有背景音乐、画外音等效 果。 （ 3）采用最新 DVI 接口技术： DVI接口（ Digital Visual Interface）是PC机与数字式平板显 示器（包括）接口的工业标准，众所周知，计算机是数字式的，即它所处理的信息全是数字量，但是迄今用得最广泛 的 CRT显示器 (如电视机 )是模拟式的。 因此在将计算机处理好的数据送往显示器显示之前，必须做一个数 /模转换（ D/A），这种处理造成了信息的损失和显 示效果的缺陷。 LCD、 PDP、 HDTV等新一代显示器本身就是数字式的，用传统的方式，计算机图形卡的输出（模拟量）还要再经过模数转换（ A/D）才能 送往显示器，这又造成新的损失和麻烦。 采用 DVI接口，开发的 LED显示系统可直接从 PC 机的 DVI接口取数，不需要银河卡之类的专用显卡，也不需要特殊 的采集卡，可不受 PC机的限制，由于没有 D/A和MD转换过程，避免了图像细节的丢失，从而保证了计算机图像在显示屏中的完美再现。 同时由于 DVI是工业 标准所以虽然带宽高达 83MHZ，也能很好地工作。 现在 DVI可支持 VGA（ 640480 ）到 HDTV（ 19201080 ）和 QXGA（ 20481536 ）的所有显示模式。 除此以外采用 DVI接口，开发的 LED显示系统，在获得稳定可靠的显示数据的基础上，还能将许多重要的功 能集成在一起，例如： ① 无数据损失 ② 不受到 PC机限制 ③ 方便升级一 般显示卡内存为 8M，而该卡内存为 128256M④窗口位置和大小的调整； ⑤ 帧频高达 60HZ； ⑥ 非线性调整输出，更适合人眼观 看；⑦100 级屏体亮度控制； ⑧ 恒流驱动； ⑨ 单元板红、绿、蓝三色亮度分别可调，消除马赛克。 （ 4）采用室内全彩系统：该芯片除了完成显示数据的分配任务之外，其特性是将接收的 8位（ 8 bit）显示数据转换成 12位的 PWM输出脉冲，使显示屏实现 4096（ 12bit）级灰度控制保证非线性 256级视觉灰度的实现，达到全真彩色的视觉效 果，能在根本上解决了数字显示系统由于数据传输量过大造成的系统复杂。 具有如下特点： ① 简单性 由于系统最为复杂的数据转换部分都以芯片内部逻辑的形式实现，使系统变得非常简单。 ② 易维护性 与简单性直接相关的是系统的易维护性，由于免去了复杂的控制部分，系统维护变成了一项由初级技术人员就可以完成的工作，这既降低了总体维护成本、又提高了用户满意度。 大庆石油学院应用技术学院毕业论文 13 ③ 高可靠性 系统控制部分的简单进一步带来了系统的高可靠性，这也主要是因为集成芯片技术相比于分离器件技术具有数倍的稳定性。 ④ 高性价比 系统以最可靠的性能实现屏幕基色 4096级灰度的控制，图象显示逼真、自然，实现同等显示控制效果。 ⑤ 单 元化、结构化设计 与目前行业的发展方向相一致，大型显示屏系统在屏体结构上采用单元化设计，系统连线直观简便，不但保证了显示屏体的大小可以根据需要拼接调整，而且使系统 的安装、调试与维护变得极为简便，从而最大程度地降低显示屏系统的不可见故障率。 ⑥ 工业化可靠性设计 系统采用单元化设计，取代了传统设计中大量的分离器件，使系统的可靠性与稳定性大幅度提高。 ⑦ 全套方案组成 系统包含数据源、传输设备、数据处理、数据分配及软件管理工具等，使 LED显示屏的建设变为简单标准化。 该技术在实际应用过程不断得到发展与完善，已经成为 一套最为成熟、稳定、便于实施的系统方案。 ⑧ 等同 CRT的显示效果 LED显示屏最为核心的性能指标是对每一基色（红、绿、兰）所实现的灰度即亮度等级，目前国际的显示标准是要求每一基色达到视觉的 256级灰度。 专用灰度 控制芯片内置的处理逻辑可以输出达到 4096级的灰度，并从中选取与 CRT显示器相拟合的 256级灰度输出，使整体图像效果更加清晰、逼真，富有感染力。 ⑨ 高解析度和高刷新频率 除了灰度等级之外，显示屏的另外两个性能指标是其解析度和刷新频率。 由于 LED显示屏本身的特点和要求，传统的解决方案往往要以丧失其中的 一项或两项标准 作为另一项指标提高的代价。 由于芯片每个管脚的每秒数据输出量达到 1兆，远远超过了传统方案的数据输出能力，从而使该问题在根本上得到解决。 本全彩系统可 以在同时支持 1024768 的屏幕解析度和高达 300Hz的屏幕刷新频率，远远超过了传统解决方案的性能指标，使显示画面稳定、无闪烁、无拖尾。 （ 5）采用恒流驱动：该电路技术成熟运行可靠，已经在全彩显示屏上广泛的运用，性能价格比高，为目前众多公司常用的恒流驱动芯片，较好解决 LED管压降离散性之缺陷且性能良好，消除马赛克。 （ 6）光纤传输，不衰减的光纤传 输技术： ① 光纤传输频带宽，通信容量大。 光纤可利用的带宽约为 ，频带宽，提高了扫描频率和刷新频率，本公司设计的 LED全彩屏幕刷新频率 ≥200Hz/s。 ② 光纤传输损耗低，中继距离长。 其最大中继距离则可达 15000米，提高了可靠性和稳定性。 ③ 光纤传输抗电磁干扰。 光纤是绝缘体材料，它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，也不受电气化铁路馈电线和高压设备等工业电器的干扰。 大庆石油学院应用技术学院毕业论文 14 键盘电路设计 矩阵式键盘的结构与工作原理 在键盘中按键数量较多时，为了减少 I/O 口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，如图 1 所示。 在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。 这样，一个端口（如 P1 口）就可以构成 4*4=16 个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成 20 键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（ 9 键）。 由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。 矩阵 式结构的键盘显然比直接法要复杂一些，识别也要复杂一些，上图中，列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机的 I/O 口作为输出端，而列线所接的 I/O 口则作为输入。 这样，当按键没有按下时，所有的输出端都是高电平，代表无键按下。 行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了。 具体的识别及编程方法如下所述。 矩阵式键盘的按键识别方法 确定矩阵式键盘上何键被按下介绍一种 “ 行扫描法 ”。 行扫描法 行扫描法又称为逐行（或列）扫描查询法，是一种最常 用的按键识别方法，如上图所示键盘，介绍过程如下。 判断键盘中有无键按下 将全部行线 Y0Y3 置低电平，然后检测列线的状态。 只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与 4 根行线相交叉的 4 个按键之中。 若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。 判断闭合键所在的位置 在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。 其方法是：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。 在大庆石油学院应用技术学院毕业论文 15 确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。 若某列为低，则该列线。 大庆石油学院应用技术学院毕业论文 16 图 系统电路原理图 4 控制系统的软件设计 键盘 程序设计。