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1、题 目目:LEDD点阵书书写显示示屏_专 业：班 级：学 号：姓 名：指导老师师：郑 思 凡凡答辩日期期：二九年年三月二二日题目： LEDD点阵书书写显示示屏硬件件电路部部分同组人及及分工：摘要：本设计主主要是制制作一个个基于33232点阵阵LEDD模块的的书写显显示屏，其其系统结结构如图图1所示。在在控制器器的管理理下，LLED点点阵模块块显示屏屏工作在在人眼不不易觉察察的扫描描微亮和和人眼可可见的显显示点亮亮模式下下；当光光笔触及及LEDD点阵模模块表面面时，先先由光笔笔检测触触及位置置处LEED点的的扫描微微亮以获获取其行行列坐标标，再依依据功能能需求决决定该坐坐标处的的LEDD是否点点
2、亮至人人眼可见见的显示示状态（如如图1中光笔笔接触处处的深色色LEDD点已被被点亮），从从而在屏屏上实现现“点亮、划划亮、反反显、整整屏擦除除、笔画画擦除、连连写多字字、对象象拖移”等书写写显示功功能。图1 LEDD点阵书书写显示示屏系统统结构示示意图关键词（主主题词）：LED点阵书写显示屏扫描光笔软硬件设计方案单片机控制器擦除显示功能点阵模块一、设计计目的（1）在在“点亮”功能下下，当光光笔接触触屏上某某点LEED时，能能即时点点亮该点点LEDD，并在在控制器器上同步步显示该该点LEED的行行列坐标标值（左左上角定定为行列列坐标原原点）。（2）在“划亮”功能下，当光笔在屏上快速划过时，能同步
3、点亮划过的各点LED，其速度要求2s内能划过并点亮40点LED。（3）在“反显”功能下，能对屏上显示的信息实现反相显示（即：字体笔画处不亮，无笔画处高亮）。（4）在“整屏擦除”功能下，能实现对屏上所显示信息的整屏擦除。（5）在在“笔画擦擦除”功能下下，能用用光笔擦擦除屏上上所显汉汉字的笔笔画。（6）在“连写多多字”功能下下，能结结合自选选的擦除除方式，在在30s内内在屏上上以“划亮”方式逐逐个写出出四个汉汉字（总总笔画数数不大于于30）且且存入机机内，写写完后再再将所存存四字在在屏上逐逐个轮流流显示。（7）在“对象拖移”功能下，能用光笔将选定显示内容在屏上进行拖移。先用光笔以“划亮”方式在屏上
4、圈定欲拖移显示对象，再用光笔将该对象拖移到屏上另一位置。（8）当环境光强改变时，能自动连续调节屏上显示亮度。（9）当光笔连续未接触屏面的时间超过15min时(此时间可由控制器设定)，能自动关闭屏上显示，并使整个系统进入休眠状态，此时系统工作电流应不大于5mA。二、 课题实现现方案：2.1硬硬件实现现总体框框图主控制器单片机AT89S52液晶显示电路模块光笔信号输入电路按键输入点阵显示电路扩展芯片驱动电路系统框图图2.1.1主控控制器单片机AAT899S522是一种种低功耗耗、高性性能CMMOS88位微控控制器，具具有 88K 在在系统可可编程FFlassh 存存储器。使使用Attmell 公司
5、司高密度度非 易易失性存存储器技技术制造造，与工工业800C511 产品品指令和和引脚完完 全兼兼容。片片上Fllashh允许程程序存储储器在系系统可编编程，亦亦适于 常规编编程器。在在单芯片片上，拥拥有灵巧巧的8 位CPPU 和和在系统统 可编编程Fllashh，使得得AT889S552为众众多嵌入入式控制制应用系系统提 供高灵灵活、超超有效的的解决方方案。 AT889S552具有有以下标标准功能能： 88k字节节Flaash，2256字字节RAAM， 32 位I/O 口口线，看看门狗定定时器，22 个数数据指针针，三个个16 位 定定时器/计数器器，一个个6向量量2级中中断结构构，全双双工
6、串行行口， 片内晶晶振及时时钟电路路。另外外，ATT89SS52 可降至至0Hzz 静态态逻 辑辑操作，支支持2种种软件可可选择节节电模式式。空闲闲模式下下，CPPU 停停止工作作，允许许RAMM、定时时器/计计数器、串串口、中中断继续续工 作作。掉电电保护方方式下，RRAM内内容被保保存，振振荡器被被冻结， 单片机机一切工工作停止止，直到到下一个个中断或或硬件复复位为止止。8 位微控控制器 8K 字节在在系统可可编程 Flaash AT889S552 。2.1.2 显显示电路路点阵显示示电路基基于166个共阳阳的点阵阵LEDD模块构成成的322*322的电子子点阵显显示屏及及其驱动动电路组组
7、成的，用用来显示示光笔的的轨迹。液晶显显示电路路是由1128664的液液晶模块块及其驱驱动电路路组成的的，用来来显示坐坐标和菜菜单的功功能。2.1.3温度度传感器器DS188B200温度传传感器是是美国DDALLLAS半半导体公公司最新新推出的的一种改改进型智智能温度度传感器器，与传传统的热热敏电阻阻等测温温元件相相比，它它能直接接读出被被测温度度，并且且可根据据实际要要求通过过简单的的编程实实现912位位的数字字值读数数方式。DS18B20的性能特点如下： 独特的单单线接口口仅需要要一个端端口引脚脚进行通通信； 多个DSS18BB20可可以并联联在惟一一的三线线上，实实现多点点组网功功能；
8、无须外部部器件； 可通过数数据线供供电，电电压范围围为3.055.5VV； 零待机功功耗； 温度以99或12位数数字； 报警搜索索命令识识别并标标志超过过程序限限定温度度（温度度报警条条件）的的器件； 负电压特特性，电电源极性性接反时时，温度度计不会会因发热热而烧毁毁，但不不能正常常工作。一、 主要电路路模块的的实现方方案比较较及选择择3.1 单片机机最小应应用系统统单片机最最小系统统3.1.1单片片机本身身就是一一个最小小应用系系统，由由于晶振振，开关关等器件件无法集集成到芯芯片内部部，这些些器件又又是单片片机工作作所必须须的器件件，因此此单片机机与晶振振电路及及由开关关，电阻阻，电容容等构
9、成成复位电电路就是是单片机机的最小小应用系系统。3.1.2加热控控制加热控制制部分采采用开关关控制有有效功率率，如图图所示： 加加热控制制原理图图该部分电电路主要要有两个个作用：弱电(HT446R224系统统)和强强电 (Ac2220vv)的隔隔离；对对强电的的控制。图图中Mooc30061是是带过零零检测的的光电耦耦合器，KKl是功功率双向向可控硅硅BTAA12，RRL是加加热丝，JJ1为单单片机控控制口，JJ2接AAC2220V。当当J1为为“1”时，MMoc330611工作，其其过零电电路使内内部的双双向可控控硅在过过零后马马上导通通，从而而使功率率双向可可控硅KKl导通通，此时时电热丝
10、丝对水加加热；当当J1为为“0”时，MMOC330611不工作作， 从从而使功功率双向向可控硅硅KI截截止，电电热丝停停止对水水加热。BTA112的主主要参数数如下：通态电流流IT(RMSS)=112A浪涌电流流ITSSM=1120AA正向耐压压VDRRM6600VV反向耐压压VRRRM6600VV触发电流流IGTT(/)225/225/225/550mAA(C)，500/500/500/1000mAA(B)通态压降降VTMM1.55VV(177A)PCB图图如图所所示：图6 加热控控制PCCB图3.2 数字温温度传感感器DSS18BB20应应用3.2.1数字字温度传传感器DDS188B200
11、简介数字温度度传感器器DS118B220是支持持“一线总总线”接口的的数字温温度传感感器。一一总线独独特且经经济的特特点，使使用户可可轻松地地组建传传感器网网络，为为测量系系统的构构建引入入全新概概念。DDS188B200的测测量温度度范围为为5551125，现场场温度直直接与“一线总总线”的数字字方式传传输，明明显提高高了系统统的抗干干扰性，适适合于恶恶劣环境境的现场场温度测测量，如如环境控控制，设设备或过过程控制制，测温温类消费费电子产产品等，与与前一代代产品不不同，新新的产品品支持33-5.5V的的电压范范围，使使系统设设计更加加灵活，方方便，而而且新一一代产品品更便宜宜，体积积更小，D
12、DS188b200可由程程序设定定9-112位的的分辨率率，精度度为0.55，可选选更小的的封装方方式，更更宽的电电压适应应范围。分分辨率设设定及用用户设定定的报警警温度存存储在内内部EEEPROOM中，掉掉电后依依然保存存，dss18bb20的的性能是是新一代代产品中中最好的的，性价价比也非非常出色色。DS188B200的引脚脚图及测测温实验验原理图图（图33）3.2.2. DSll8200工作过过程及时时序 初始化 RoMM 操作作命令存存储器操操作命令令处理数数据 1初始化化 单总线上上的所有有处理均均从初始始化开始始 2 ROOM 操操作命令令 总线主机机检测到到 DSSl8220 的
13、的存在 便可以以发出 ROMM 操作作命令之之一 这这些命令令如 指指令 代码码 Reaad RROM(读 RROM) 333H Mattch ROMM(匹配配 ROOM) 55HH Skiip RROM(跳过 ROMM CCCH Searrch ROMM(搜索索 ROOM) F0HH Alaarm seaarchh(告警警搜索) EECH 3 存储储器操作作命令 指令令 代码 Wriite Scrratcchpaad(写写暂存存存储器) 4EHH Reaad SScraatchhpadd(读暂暂存存储储器) BBEH Coppy SScraatchhpadd(复制制暂存存存储器) 488H
14、Connverrt TTempperaaturre(温温度变换换) 444H Reccalll EPPROMM(重新新调出) BB8H Reaad PPoweer ssuppply(读电源源) BB4H 4 时序序 （1）初初始化时时序初始化时时序（图图4）主机总线线 too 时刻刻发送一一复位脉脉冲(最最短为 4800us 的低电电平信号号) 接接着，在在 tll 时刻刻释放总总线并进进入接收收状态DDSl8820 在检测测到总线线的上升升沿之后后，等待待 155-600us 接着DDS18820在在t2时时刻发出出存在脉脉冲(低低电平持持续 660-2240 us)。（2）写写时间隙隙主机
15、使用用时间隙隙(tiimess loots)来读写写 DSSl8BB20 的数据据位和写写命令字字的位 写“1”和写“0”的波形形写0和写1时序（图图5）(3)读读时间隙隙 图（6）主主机总线线to时时刻从高高拉至低低电平时时总线只只须保持持低电平平l 77us 之后在在 t11 时刻刻将总线线拉高产产生读时时间隙，在在t1时时刻后 t 22 时刻刻前有效效ts距距 too为155us 也就是是说 tts时刻刻前，主主机必须须完成读读位并在在 t o 后后的600us 1220 uus内释释放总线线 。 读时序序（图66）读位子程程序(读读得的位位到 CC 中) （5）温温度的字字节转化化温度
16、的字字节转（图图7）DSl88B20 中还有有用于贮贮存测得得的温度度值的两两个8位存贮贮器RAAM编号号为0 号和11号。 1 号存贮贮器存放放温度值值的符号号 ，如果温温度为负负( )，则 11 号存存贮器 8 位位全为11 ，否则全全为 00 。0 号号存贮器器用于存存放温度度值的补补码，MSB(最低位位)的 1 表表示 00.5 将存贮贮器中的的二进制制数，求补再再转换成成十进制制数并除除以 22 就得得到被测测温度值值(-5550 +1225 )。3.2.3四段段共阳数数码管的的内部结结构及工工作原理理（1）44段共阳阳数码管管4段共阳阳数码管管内部结结构图（图图8）四段共阳阳数码管
17、管6，88，9，112脚为为公共端端接高电电平，33，5，110，11，2，44，7，111为段段选码引引脚，低低电平有有效。（2）DDS188B200的使用用流程图图DS188B200的使用用流程是是上电后后先初始始化检测测DS118B220是否否存在，如如果否就就返回继继续检测测。如果果检测到到则运行行内部读读写温度度命令，并并将DQQ线置位位，送温温度数据据到单片片机。DS188B200的使用用流程图图（图99）二、 系统电路路图系统仿真真图（图图10）系统整体体硬件电电路包括括，传感感器数据据采集电电路，数数码管显显示电路路，发光光二极管管模拟加加热电路路，单片片机主板板电路等等三、
18、系统的软软件设计计5.1程程序流程程图开始初始化获取键值？按键判断设定温度模块输入温度处理模块LED亮表示模拟加热Y开始控制？判断高于实际温度？YN调用LED显示模块显示设定值终止N通过单片片机最小小系统AAT899S511来整体体控制，由由数字温温度传感感器DSS18BB20来来采集数数据送入入单片机机通过单单片机的的综合处处理，采采用4段段共阳数数码管来来显示。当当实际水水温低于于预设水水温是PP3.66口置“1”使发光光二极管管点亮表表示通电电加热。当当实际水水温高于于预设水水温是二二极管灭灭表示断断电不加加热。调调节预设设水温按按键可以以预设水水温，是是水温保保持在人人们预想想的范围围
19、内。按按健复位位电路是是手动复复 位，使使用比较较方便，在在程序运运行时，可可以手动动复位，这这样就不不用在重重起单片片机电源源，就可可以实现现复位。5.1主主程序主程序的的主要功功能是负负责温度度的实时时显示、读读出并处处理DSS18BB20的的测量的的当前温温度值，温温度测量量每1ss进行一一次。这这样可以以在一秒秒之内测测量一次次被测温温度，并并将实际际温度和和预设温温度作比比较，并并控制是是否通电电加热。5.2温温度采集集子程序序5.2.1 dds188b200初始化化子程序序PUSHH B ;保存存 B 寄存器器 PUSHH A ；保保存 AA寄存器器 MOV A,#4 ;设置循循环
20、次数数 CLR P1.0 ;发出出复位脉脉冲 MOV B,#2500 ;计计数 2250 次 DJNZZ B,$ ;保持低低电平 5000us SETBB Pll.0 ;释放放总线 MOV B,#6 ;设置时时间常数数 CLR C ;清存存在信号号标志 WAITTL: JB Pl.0,WWH ;若若总线释释放，跳跳出循环环 DJNZZ B,WAIITL ;总总线低 等待 DJNZZ ACCC,WWAITTL;释释放总线线等待一一段时间间 SJMPP SHHORTT WH: MMOV B,#1111 WH1: ORRL CC,P11.0 DJNZZ B,WH11 ;存在时时间等待待 SHORRT
21、: POPP A POP B RET 5.2.2写温温度子程程序WRBIIT: PUSHH B ;保存存 B MOV B,#28 ;设设置时间间常数 CLR P1.0 ;写开始始 NOP ;1uss NOP ;1uss NOP ;1uus NOP ;1uus N0P ;1uss MOVPPl.00,C ;CC 内容容到总线线 WDLTT: DDJNZZ B,WDLLT;等等待 556Uss POP BSETBB Pll.0 ;释释放总线线 RET ;返回回 PUSHH B :保存存 B MOV B #8H ;设置写写位个数数 WLOPP: RRCC A ;把写写的位放放到 CC ACALLL
22、WWRBIIT ;调写写 1 位子程程序 DJNZZ B WLOOP ;8 位位全写完完? POP B RET5.3.3读温温度子程程序RDBIIT: PUSHH B ;保存存 B PUSHH A ;保存 A MOV B,#23 ;设置置时间常常数 CLR P1.0 ;读读开始 图5的的 t00 时刻刻 NOP ;11us NOP ;11us NOP ;11us NOP ;11us SETBB Pll.0 ;释放放总线 MOV A,PP1 ;P1 口读到到 A MOV C,EEOH ;PP1.00 内容容 C NOP ;11us NOP ;11us NOP ;11us NOP ;11us RD
23、DLLT: DJNNZ BB,RDDDLTT ;等待 46uus SETBB P11.0 POP APOP B RET 读字节子子程序(读到内内容放到到 A中中) RDBYYTE: PUSHH B ;保存存 B RLOPP MMOV B,#8H ;设置置读位数数 ACALLL RRDBIIT ;调读读 1 位子程程序 RRC A ;把读到到位在 C 中中并依次次送给 A DJNZZ B,RLOOP ;8 位读完完? POP B ;恢复 B RET四、 数字PIID控制制的基本本原理（1）、PPID温温度控制制子程序序比例积分微分被控对象+r(t)e(t)u(t)c(t)PID算算法原理理框图P
24、ID算算法的输输出形式式为一PPWM波波形，使使电炉在在一周期期内开通通的时间间可调，使使水温稳稳定在设设定值。PP1D算算法的表表达式为为:其中，kk表示第第k次采采样，rr(k)为设定定温度，cc(k)为实际际水温，MM(k)为电炉炉功率控控制量，误误差为ee(k)r(k)一一c(kk)。然然而普通通PIDD算法中中引入积积分环节节的目的的是消除除静态误误差，提提高控制制精度，但但在过程程的启动动，结束束和大幅幅度的增增减时，短短时间系系统输出出会有很很大的偏偏差，会会造成PPID运运算的积积分积累累，引起起系统较较大的超超调和震震荡，温温度对象象变化比比较缓慢慢且带有有纯滞后后环节，如如
25、果采用用单纯PPID控控制，当当由较大大扰动或或大幅改改变定值值时，会会产生较较大的偏偏差，因因此，本本系统在在PIDD环节的的设计上上采用可可根据测测量值与与设定值值偏差的的变化，设设置不同同的积分分系数项项。实验结果果和随机机误差分分析1、 测试范围围：400902、 测试方法法：从440开始测测，每隔隔10测一组组数据，数数据通过过串口发发送到计计算机上上（1ss发送33.5个个数据），用用mattlabb进行数数据处理理。3、 ，其中为为起始温温度。4、 ，其中NN表示第第N个数数时，系系统进稳稳态。5、 三个指标标（超调调量、调调节时间间、稳态误误差）的的测量数数据如表表2：6、 随
26、机误差差分析： 误差来源源：传感感器的精精度影响响;环境境温度的的影响;其它元元器件的的精度。 误差计算算：系统统的误差差主要取取决于传传感器的的精度，本本系统所所选的传传感器精精度为0.09，所以以不确定定度为起始温度度设定温度指标第n次测测量平均值123454050（）2.11.82.01.71.81.9（minn）5.65.25.45.05.35.3（）0.0880.0770.0880.0660.0770.0775060（）2.52.32.62.62.52.5（minn）6.16.06.36.26.16.1（）0.0770.0550.0660.0550.0440.0666070（）3.4
27、3.23.53.43.33.4（minn）6.26.36.26.16.26.2（）0.0550.0440.0440.0440.0330.0447080（）3.83.53.73.93.63.7（minn）6.56.56.66.86.56.6（）0.0550.0660.0660.0770.0660.0668090（）3.53.53.63.53.43.5（minn）6.46.36.46.56.56.4（）0.0770.0770.0660.0880.0770.0771、 当温度设设定值为为50时时，实际际测试温温度变化化曲线如如下： 附图11 440 500 环境温变变化曲线线串口发送送数据时时序五、
28、 结论1.测量量水温，精精度为11，范围围为0-99。2.二个个三段数数码管实实时分别别显示实际际水温和预预设水温温。3.仿真真运行后后，上方方的LEED数码码管显示示可预设设水温的的控制点点，下方方LEDD显示实实际水温温，当实际际水温低低于预设设水温时时发光二二极管亮亮表示通通电电加加热，当当实际水温温高于预设水温温时发光光二极管管灭表示示断电停停止加热热。六、 总结与体体会本系统中中，我主主要负责责硬件电电路的设设计与制制作。在在设计与与制作的的过程中中难免遇遇到问题题，出现现问题后后，我首首先是找找到问题题的所在在，用自自己有限限的知识识去试着着分析问问题，尽尽可能地地先通过过自己来来
29、解决问问题，实实在解决决不了的的，再通通过请教教老师、同同学或查查阅资料料等途径径来解决决，在这这分析问问题、解解决问题题的过程程中我不不仅很大大程度上上弥补了了遗忘的的知识，而而且还学学到了很很多新的的知识，这这让我的的专业知知识水平平有了很很大的提提高。通过这次次课程设设计，我我深刻地地认识到到要设计计完成一一个完整整的系统统并不是是一件容容易的事事情。首先要对对系统要要求进行行分析，制制定可行行性方案案并确定定最终方方案，然然后电路路设计仿仿真分析析，做出出实际硬硬件，最最后整机机调试（包包括硬件件和软件件），其其中的每每个环节节都是至至关重要要的。在学习了了单片片机原理理及接口口技术专
30、专业课程程之后，为为了将所所学专业业理论知知识更好好地应用用到实际际生活中中，培养养动手能能力是理理论联系系实践的的最好方方法。发发现问题题到解决决问题。本本设计应应用了硬硬件ATT89SS52单单片机芯芯片模块块及结合合软件编编程的程程序设计计借助KKeill软件调调试和模模拟仿真真实现显显示功能能。在设设计过程程中由于于知识的的欠缺而而导致设设计无法法快速的的完成设设计，但但经过老老师的指指导还有有同学的的共同协协助下克克服重重重的困难难最终完完成了毕毕业设计计要求的的效果。在整个设设计的过过程中全全部是由由自己动动手完成成，虽然然硬件PPCB布布板、焊焊接工艺艺比起工工厂机器器的成匹匹生
31、产还还有一定定的差距距，在生生产数量量与工作作效率还还有相当当远的差差异，但但最关键键的还是是要弄清清楚产品品设计的的工作原原理与生生产的意意义，正正所谓：“换汤汤不换药药”只有有真正的的学好了了电子应应用基础础，才能能为以后后长远的的发展打打下坚实实的基础础。因此此不论以以后遇到到多么复复杂的电电路、或或新产品品的开发发也可以以以一遍遍应万遍遍。通过实验验提高对对单片机机的认识识；同时时在焊接接、布局局、电路路检查能能力、软软件调试试等进一一步熟悉悉和掌握握单片机机的结构构及工作作原理。而而且更进进一步掌掌握以单单片机为为核心的的电路设设计的基基本方法法和技术术，了解解表关于于电路参参数的计
32、计算方法法，逐步步掌握模模块化程程序设计计方法和和调试技技术。七、致 谢谢在整个毕毕业设计计的过程程中要感感谢的人人很多。在在大三的的下学期期就已经经结束了了大专三三年的所所有课程程。在大大三的下下学期作作为毕业业班的学学生虽然然不用再再与学弟弟学妹一一样得去去教室上上课，不不用在放放学铃响响后跟他他们挤食食堂。可可是作为为毕业生生的我们们任务更更加繁重重，我们们要一边边找工作作还要一一边做毕毕业设计计。三年年的学习习成效就就汇集在在这个毕毕业设计计之中，是是最能体体现专业业知识结结晶的体体现。在这个毕毕业前的的日子是是最特殊殊的时期期这将是是从校园园过渡到到社会工工作关键键时候。正正因为这这
33、样我们们才感觉觉到不习习惯。毕毕业设计计又具有有一定的的设计难难度，单单靠自己己一个人人来完成成确实有有一定的的难度！但正因因为我们们在大学学里生活活了三年年这里有有我们的的同班同同学、老老师，还还有认识识的朋友友，在在做毕业业设计时时的材料料收集和和修改论论文的完完成期间间，在指指导老师师及同学学的帮助助下最终终完成毕毕业设计计。在此此我向他他们致以以深深的的谢意。参考文献献1、 单片机初初级教程程，北京京航空航航天出版版社，张张迎新著著，200062、 彭建英 谢国庆庆水温温智能控控制系统统的设计计，200053、 黄玮 叶叶劲松 单片片机水温温控制系系统，1199994、 柯南 非常电电
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