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1、Anhui Vocactional & Technical College of Industry & Trade毕 业 论 文 基于单片机LED显示屏的设计与实现Desigen and Realization of the Lattice Screen of LED Based on MCS-51 所在系院：电气与信息工程系专业班级：12级应用电子（2）班学生学号：学生姓名：指导教师： 2015年03月25日Anhui Vocactional & Technical College of Industry & Trade毕业设计说明书 基于单片机LED显示屏的设计与实现Desigen and
2、 Realization of the Lattice Screen of LED Based on MCS-51所在系院：电气与信息工程系专业班级：应用电子（2）班学生学号：学生姓名：指导教师： 2015年 03月25 日安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文）任务书系（院） 电气与信息工程系 专业 应用电子 班级 2班 学生姓名 楚飞 学号 一、题 目： 基于单片机LED点阵显示屏的设计与实现 二、内容与要求：三、设计（论文）起止日期：任务下达日期： 年 月 日完成日期： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日四、教研室审查意见：教研室负责人签名： 年 月 日安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文
3、）指导教师、评阅人评语专业、班级 应用电子（2）班 学生姓名 楚飞 完成日期 2015.03.25 题 目： 基于单片机LED点阵显示屏的设计与实现 毕业设计（论文）共 页，其中：图 幅，表 个指导教师评语： 建议成绩 指导教师（签名）： 年 月 日评阅人评语： 建议成绩 评阅人（签名）： 年 月 日安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文）成绩评定专业、班级 应用电子（2）班 学生姓名 楚飞 完成日期 2015.03.25 题 目： 基于单片机LED点阵显示屏的设计与实现 毕业设计（论文）共 页，其中：图 幅，表 个毕业设计（论文）指导小组评定意见： 毕业论文成绩的评定：指导教师审阅成绩（70%）
4、评阅教师评阅成绩（30%）总 分系（院）负责人签名： 年 月 日基于单片机LED显示屏的设计与实现摘要 本文介绍了一款以单片机AT89S51为控制器的LED点阵显示屏系统的设计。该系统可实现中英文字符的显示和动态特效显示。并且可以通过级连的方式来扩大显示屏幕的尺寸以达到增加显示内容的目的。系统采用PC机作为上位机，上位机向单片机发送控制命令和上位机所存储的显示代码，AT89S51单片机接收并处理PC机的控制命令以及显示代码，由显示驱动模块驱动一个1616分辨率的LED点阵显示屏的扫描显示。PC机与单片机之间的通信采用RS232C通信标准来实现。所选用的AT89S51单片机具有价格低廉程序写入方
5、便的特点使得整个系统方便维护和检修。除此之外，该系统只占用了单片机少量的I /O口和内存，为系统留下了功能扩展的空间。关键词：AT89S51 LED点阵显示 串行通信 Desigen and Realization of the Lattice Screen of LED Based on MCS-51Abstract This paper introduces a design of the LED lattice display system base on MCU AT89S51. The system can display in both Chinese and English ch
6、aracters of the show and from top to bottom and move around the magic show. And can be cascaded to expand the screen size to achieve increased content purposes. The PC sends control commands and displays code to microcontroller, AT89S51 receives control commands from PC and shows the code, Driver mo
7、dule drives a 1616-resolution LED lattice LEDs panel display scan showed. Communication between PC and the microcontroller using RS-232C communications standards. the characteristics that AT89S51 microcontroller is cheap and could be coded conveniently makes the whole system Convenient to Maintenanc
8、e and Repair. In addition, the system will take up only a small amount of the MCU I/O and memory,so that the system has functional space for expansion.Keywords： AT89S51 Lattice LEDs panel display Serial communication目 录引 言1第1章 绪 论21.1 选题背景21.2 研究现状及发展趋势2第2章 系统硬件设计42.1 硬件整体设计概述及功能分析42.2 控制单元设计52.2.1
9、AT89S51简介52.2.2 控制系统设计62.3 译码电路设计82.3.1 串并转换器74LS16482.3.2 锁存器74L37382.4 驱动电路设计92.4.1 行驱动电路设计92.4.2 列驱动电路设计92.5 电源设计102.6 级连大屏幕LED显示屏11第3章 系统软件设计133.1 程序设计133.2 显示程序的设计143.2.1 LED显示屏的显示方式143.2.2 显示程序的设计15第4章 系统调试174.1 系统硬件部分调试方法174.1.1 短路与虚焊检测174.1.2 上电测试174.1.3 串口调试174.2 系统软件调试方法184.3 系统联合调试及结果184.
10、4 调试结果分析19结 论20参考文献21致 谢22引 言信息化社会的到来，促进了现代信息显示技术的发展，形成了CRT、LCD（Liquid Crystal Display,液晶显示器）、PDP(Plasma Display Panel,等离子体显示器）、LED等系列的信息显示产品。随着LED材料技术和工艺水平提升，LED显示屏以突出的优势成为平板显示的主流产品之一，并在社会经济的许多领域得到广泛采用1。在大型商场、车站、码头、地铁站以及各类办事窗口等越来越多的场所需要用LED点阵显示图形和汉字。LED行业已成为一个快速发展的新兴产业，市场空间巨大，前景广阔。随着信息产业的高速发展，LED显示
11、作为信息传播的一种重要手段，已广泛应用于室内外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所，例如户内外公共场所广告宣传、机场车站旅客引导信息、公交车辆报站系统、证券与银行信息显示、餐馆报价信息豆示、高速公路可变情报板、体育场馆比赛转播、楼宇灯饰、交通信号灯、景观照明等。显然，LED显示已成为城市亮化、现代化和信息化社会的一个重要标志。第1章 绪 论1.1 选题背景LED显示屏是八十年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体，显示屏由几万到几十万个半导体发光二极管像素点均匀排列组成。利用不同的材料可以制造不同色彩的LED像素点。LED显示屏分为数码显示屏、图文显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组
12、成2。目前应用最广的是红色、绿色、黄色。而蓝色和纯绿色LED的开发已经达到了实用阶段。LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像；不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点3。LED显示屏的应用涉及社会经济的许多领域，主要包括： （1）证券交易、金融信息显示。 （2）港口、车站旅客、机场航班引导动态信息显示。 （3）体育场馆信息显示。 （4）道路交通、调度指挥中心信息显示。 （5）邮政、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示。 （6）广告媒体新产品等。1.2 LED显示屏的发展趋势现代信息社会中，作为人一机信息视觉传播媒体的显示产品和技术
13、得到迅速发展，进入二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代，LED显示屏作为平板显示的主导产品之一无疑会有更大的发展，并有可能成为二十一世纪平板显示的代表性主流产品。高亮度、全彩化蓝色及纯绿色LED产品自出现以来，成本逐年快速降低，已具备成熟的商业化条件。基础材料的产业化。使LED全彩色显示产品成本下降，应用加快。LED产品性能的提高，使全彩色显示屏的亮度、色彩、白平衡均达到比较理想的效果，完全可以满足户外全天候的环境条件要求，同时，由于全彩色显示屏价格性能比的优势，预计在未来几年的发展中，全彩色LED显示屏在户外广告媒体中会越来越多地代替传统的灯箱、霓红灯、磁翻板等产品，体育场馆的显示方面全彩
14、色LED屏更会成为主流产品。全彩色LED显示屏的广泛应用会是LED显示屏产业发展的一个新的增长点。未来LED显示屏会向着标准化、规范化，产品结构多样化的方向发展4。（1）选题意义该设计课题使我们能够掌握LED显示屏的基本显示原理和设计方法，对LED显示屏这个行业有了较为深刻的了解和认识。并且对大学期间所学习的一些理论进行了实践，使我们对所学过的理论知识有了新的认识。并且通过该设计课题掌握了51单片机的的软硬件开发工具的使用方法，为以后从事相关行业的工作积累了实际工作经验。目前我国的信息行业发展迅速，作为主要平面显示媒介的LED显示屏的作用也越练越广泛，相关的从业人员也会越来越紧缺。但同时应该清
15、楚的认识到我国的LED技术虽然发展迅速但和世界先进水平还有一定的差距。因此此课题不论是对自己的就业还是对我国LED显示技术的发展都有非常现实与积极的意义。第2章 系统硬件设计2.1 硬件整体设计概述及功能分析 显示系统具体设计主要由上位机，通信系统，单片机系统，译码电路，显示驱动电路和1616的点阵屏六部分组成。具体工作流程为：上位PC机通过通信系统向单片机发送控制指令和显示代码内容，单片机接收后执行控制指令处理显示代码将显示内容通过I/O口串行输出并且控制译码电路完成串并转换并行输出，最后由显示驱动电路进行电压和电流的处理以达到LED显示屏的显示电流，电压要求进而使显示屏显示内容5。根据硬件
16、的功能结构图选取合适器件，器件不但要求能实现所要求的功能还要能兼容至整个系统之中。通过查阅资料和对比最终的硬件原理图如图2-1所示。 图2-1 硬件原理图 该系统所要实现的功能和要求有以下几点： （1）LED显示屏的面积必须满足至少显示一个汉字的标准。并且显示要清晰。 （2）驱动电路要能提供LED显示所需范围内的电压和电流要求。 （3）译码电路的高低电平的区分能力以及译码的输入输出频率必须满足单片 机以及驱动电路的要求。 （4）单片机要能接收上位机的指令和显示内容且能够处理后控制LED显示屏的显示，并且端口驱动能力要足以驱动译码电路。执行频率要能达到扫描显示的最低要求。 （5）单片机由ISP下
17、载线下载程序和供电，可不设立专用供电电源。 （6）由串口完成单片机与上位机的通信，通信速度和数据传输的可靠性要达到显示要求。2.2 控制单元设计控制单元是整个显示系统的核心，该系统中采用51系列单片机为核心器件，用来和上位机通信处理上位机发送的控制指令和显示内容。并且直接输出数据通过译码电路控制LED显示屏的显示内容和显示状态。在51系列单片机中选定一款合适的机型来作为控制单元的主控芯片。根据题目的要求该芯片必须要具有的就是方便的编程能力，因为在软件设计时方便的程序下载对程序的验证和编写非常有用。还有就是为了提高LED显示屏的扫描速度，单片机的执行速度要尽可能的快。据这两点要求，选择美国ATM
18、EL公司生产的AT89S51为控制单元的主控芯片。2.2.1 AT89S51简介AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4k bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中，ATMEL公司的功能强大，低价位AT89S51单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。AT989S51具有以下特点：与MCS-51产品指令系统完全兼容 4k字节在系统编程（IS
19、P）Flash闪速存储器 1000次擦写周期 4.05.5V的工作电压范围 全静态工作模式：0Hz33MHz 三级程序加密锁 1288字节内部RAM 32个可编程I/O口线 2个16位定时/计数器 6个中断源 全双工串行UART通道 低功耗空闲和掉电模式 中断可从空闲模唤醒系统 看门狗（WDT）及双数据指针 掉电标识和快速编程特性 灵活的在系统编程（ISP字节或页写模式）AT89S51提供以下标准功能：4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，看门狗（WDT），两个数据指针，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。
20、同时，AT89S51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。2.2.2 控制系统设计控制电路设计中采用的是单片机系统，该系统必须要是工作在一个最小系统（指单片机的可以的最小配置系统）。AT89S51的最小系统包括了外界时钟电路和复位电路，选定一定数量的IO口作为控制口控制外部的各种器件和数据的输出。根据功能选择一定的单片机端口添加外围的器件，具体电路如图2-2所示。在该系统中，P1各口主要用作LED显示数
21、据的控制输出。由于端口的驱动能力有限所以该端口外接了5K的上拉电阻来提高驱动能力。其中P1.5P1.6P1.7还复用为ISP下载功能口。具体接法为：P1.0，P1.1，P1.4，P1.5分别接四块74LS164的A端，向74LS164送入串行数据经过其转换后并行输出；P1.2和P1.6分别接列和行的74LS164的CLOCK端，产生移位脉冲是串行数据并行输出；P1.3和P1.7接列和行的CLEAR端，在一组数据完成串并转换后清除164芯片中的内容转换新的数据；其中P1.5P1.6P1.7还复用为ISP下载功能口。P2.0接164芯片的使能控制端，当为高电平使允许输出；P2.2和P2.3接锁存器
22、74LS373的OE和LE端控制锁存器的工作状态。 端口30，EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000HFFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。因为没有扩展外部程序存储器所以将EA置为高电平。图2-2 控制部分电路图由于P3口是特殊功能口，在该系统中基本是采用其第二功能。其第二功能和实际运用如表2-1所示：表2-1 AT89S51P3口第二功能的应用端口第二功能实际作用P3.0RXD（串行输入口）与上位机通信的数据输入口P3.1TXD(串行输出口)与上位机通信的数据输出口P3.2外部中断0做按键中断，控制显示状态P3.3外部中断1做按键中断，控制运行模式
23、AT89S51单片机的P1在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，P2口在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时，P2口送出高8位地址数据。所以P1和P2口留为外部数据存储器和程序存储器的扩展用，以备内部存储器和程序存储器不够用的情况时使用6。2.3 译码电路设计译码电路的功能是为了解决单片机I/O端口不足。行译码所用器件为串并转换器74LS164和锁存器74LS373。具体电路如图2-3所示图2-3 行译码电路图2.3.1 串并转换器74LS164列译码采用的是芯片74LS164。如果不采用译码电路完全依靠单片机的端口输出来控制1616的L
24、ED点阵屏显示，需要32个端口。而采用了译码电路后仅仅需要79个端口便可实现控制显示。大大减少了I/O口的占用数目，为单片机扩展其他功能预留下来了空间。74LS164为一个8位数据的串并转换器。当清除端（CLEAR）为低电平时，输出端（QAQH）均为低电平。串行数据输入端（A，B）可控制数据。当A、B任意一个为低电平，则禁止新数据输入，在时钟端（CLOCK）脉冲上升沿作用下Q0为低电平。当A、B有一个为高电平，则另一个就允许输入数据，并在CLOCK上升沿作用下决定Q0的状态。这就要求单片机的引脚输出的高低电平要在芯片的识别范围内，由于采用了列选通行传送显示代码的方法所以行译码电路上也加上了74
25、L373锁存芯片。这就要求74LS164芯片的输出要满足锁存芯片的高低电平区分范围和频率要求。 2.3.2 锁存器74L373由于74LS164芯片不具有锁存功能，所以在74LS164进行八位数据的串并转换时，串行数据的第一位会从QA依次移位到QH,第二位数据会从QA依次移位到QG，依次类推在八位数据转换完成之前74LS164芯片的输出会出现一段时间的乱序输出，这一结果会通过驱动电路表现在显示屏上。结果就是显示屏无序导通闪烁，不能显示所需内容。因此在串并转换完成前就需要74LS164的输出口不与驱动电路导通。所以选择锁存器74LS373来完成这一功能。74LS373为八D锁存器(3S,锁存允许
26、输入有回环特性)。373为三态输出的八D透明锁存器,共有54/74S373和54/74LS373两种线路结构形式当三态允许控制端OE为低电平时，O0O7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当OE为高电平时，O0O7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端LE为高电平时，O随数据D而变。当LE为低电平时，O被锁存在已建立的数据电平。74LS164的输出条件与74LS373的输入条件相匹配，理论上可以实现锁存器对译码器的数据锁存。2.4 驱动电路设计2.4.1 行驱动电路设计发光二极管，LED(Light Emitting Diodes)，即是在在某
27、些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。行驱动采用三极管8550接法是基极接译码电路，集电极接LED点阵阳极，发射级接5V电源。2.4.2 列驱动电路设计ULN2803作为列驱动执行的是列选的工作，当选通的列输入高电平时其对应的输出低电平。相对应的输出取反，并能提供较大的灌电流来吸收行驱动流出进过显示屏后的电流。具体电路如图2-4所示。图2-4 列驱动原理图2.5 电源设计在系统中MAX232、74LS164、74LS373、AT89S51都需要5V的供
28、电电压，在系统开发过程中可以使用电脑USB供电。在实际的大屏幕LED显示屏设计中，用电脑USB供电明显不切实际。此时需要对民用的220V进行降压整流为5V直流电压为显示系统供电。电路图如图2-5所示。图2-5 电源原理图如图所示，用220V转12V的变压器进行降压后再通过一个桥式整流电路将交流电整流为直流电。最后通过5V三端稳压模块LM7805得出稳定的5V输出。2.6 级连大屏幕LED显示屏 要实现LED的大屏幕显示主要采用内部译码器级连和多个单片机系统级连的方法。译码器级连如图2-6所示 将第1个74LS164的Q7端接第2个74LS164的A端，将第2个74LS164的Q7端接第3个74
29、LS164的A端，如此炮制当N块74LS164相级连时就变为一个串行输入7N口输出的串并转换器。这种级连的优点在于一块单片机可以同时控制更多的LED点阵显示屏，且74LS164的价格低廉整体成本得到了降低。但是这种级连方法也存在一定的缺点，51系列的单片机的晶振频率不高74LS164级连过多会增加一次扫描的时间从而导致显示出现闪烁。从端口输出的显示数据的显示也要作出相应的改变。图2-6 74LSL64级连构建大屏幕LED显示屏的另一种方法是将以较小的LED显示系统做为模块进行级连。如图2-7所示，由独立的LED显示系统组成一个大的LED显示系统。其中各子显示系统之间在功能和控制上都是相互独立的
30、，将一幅大屏幕画面拆分为几块小画面再分别送入到各子系统中，各子系统同步显示便可以得到一幅大的画面。使用这种级连的办法可以避免51单片机晶振频率低的弱点，更容易实现大屏幕的显示。图2-7 由子系统构建大屏幕LED显示屏在实际应用中通常采用内部扩展和外部级连联合使用的方法来构建大屏幕LED显示屏幕。即增加单个显示系统显示屏幕大小的同时又将单个的显示系统级连。第3章 系统软件设计3.1 程序设计系统软件采用C语言编写，按照模块化的设计思路设计。首先分析程序所要实现的功能，程序要实现串口通信，静态显示，动态显示三大功能。其功能结构如图2-4所示。通信程序接收上位机数据，交给主程序处理再通过控制程序选择
31、不同的显示程序进行显示。主程序的工作流程如图3-1所示：系统初始化从显示数组读取数据到显示寄存器读取显示控制命令选择显示方式调用相应显示程序RI=1?起始位？接收显示数据及控制命令将显示数据移入显示数组将控制命令赋值给控制字符NNYY开 始中断开始中 断 返 回图3-1 主程序流程图程序开始时首先必须对单片机进行初始化，其中初始化的内容包括：中断优先级的设定，中断初始化，串行通信时通信方式的选择和波特率的设定，各IO口功能的设定等。初始化完成后程序进入待机状态等待中断的发生，该程序中主要用到了两个外部中断源和串行中断。外部中断源由按键的电平变化触发，外部中断主要功能是选择LED点阵显示屏的控制
32、方式是由按键控制还是上位机控制和显示状态是静态显示还是动态显示。串行中断包括发送中断和接收中断都是由软件触发。中断产生后由预先初始化时设定跳转执行中断子程序。中断程序设定了LED点阵显示屏所要显示的内容和显示的方式，最后执行的是各种显示程序。按照设定的方式和内容显示出所需要的内容。3.2 显示程序的设计3.2.1 LED显示屏的显示方式 LED点阵屏显示方式主要由静态显示和动态扫描显示两种。 对静态显示来说，每一个发光二极管都需要一套驱动电路，一帧画面输入以后便可一劳永逸地显示，除非我们改变了显示内容，需要重新输出新的点阵数据。另一种动态扫描显示是把整个LED屏幕分成若干部分，每一幅画面的显示
33、是显示完一部分后，又显示第二部分直到显示完最后一部分又重新开始显示第一部分，重复循环进行在重复扫描速度足够快的情况下，我们看到的就是一幅稳定的画面。两种显示方式结合51单片机IO口数量的原因决定采用动态扫描的方式进行显示。动态扫描分为行扫描和列扫描两种方式区别在于选通端和数据输入端分别是行还是列。在该显示系统中扫描显示的工作原理如图3-2所示，先选通列然后再从行送入对应列的数据，这样从第1列到第16列循环往复，只要切换的速度足够的快利用人眼的延时特性就可以看见一幅稳定的画面。图3-2 扫描显示程序原理图3.2.2 显示程序的设计开 始显示程序分为静态显示程序、左移显示、右移显示、上移显示、下移
34、显示五种种显示方式。其中上下左右移动程序都调用了静态显示程序为子程序。静态显示程序流程图如图3-3所示： 初 始 化读取显示数据依次选通列，行74LS164的CLOCK端置低，锁存器禁止输出对应行数组元素与0X01相与，相与结果写入单片机端口输出数组元素右移一位，对应74LS164 CLOCK端置高N右移次数是否为8？Y锁存器允许输出图3-3 静态显示程序流程图显示采用的是列扫描的显示方式，选通一列后按照列与数据元素的对应关系第i列对应的行数据为数组中的第i和第i+16个元素。将对应元素的由低至高位依次从端口输出具体做法为将元素向右逻辑移位后再与0X01相与，所得结果通过单片机端口输出到串并转
35、换器的A端，锁存在锁存器里完成一列数据移位后再将其输出。如此依次循环选通各列来显示所需画面7。图3-4 左右移/上下移程序流程图 动态显示程序流程如图3-4所示，根据显示数据的存储原理通过改变实际LED列与数据逻辑列的方法来实现程序的左右移动。显示数据与列的对应关系为：第i列对应的数据为数组中i和第2i个数据。所以当ULN2803选通时，而送入后一列的数据则相当于画面左移移位，同理送入前一列数据相当于右移一位。如此循环则产生一幅稳定运动的画面。 显示数组中，第1至16个元素的第8至第1位LED显示屏中的第1至第8行。同理第17至32个元素的第8至第1位LED显示屏中的第9至第16行。所以将元素
36、数据进行逻辑位移便能产生上下移动的效果8。第4章 系统调试4.1 系统硬件部分调试方法硬件调试主要是调试各部分的焊接是否合格和各芯片的输出输入电压是否符合设计要求，最后测试各硬件部分能否完成设计功能。因此把硬件调试按照以下四部分分步来进行：（1）测试所有焊点是否有短路和虚焊的现象存在；（2）通电测试所有硬件芯片的输入输出电压是否在设计要求的范围内；（3）测试ISP下栽线的功能是否能够实现；（4）测试串口系统的通信功能是否能够实现。由于最重要的显示系统功能的测试需要软件配合所以在硬件调试部分只测试单片机复位电平，功能部分测试放在系统联合调试部分来完成。4.1.1 短路与虚焊检测检测工具为万用表，
37、使用万用表的短路报警功能，逐个测试相临的两个焊点检测是否短路。按照电路图检测需要连接的两点是否短路来检测是否已经连接上，以此来检测虚焊的情况。检测和修改完成后为下一步通电检测排除了短路的危险和由于虚焊引起检测结果不真实的麻烦。4.1.2 上电测试上电后首先观察电路是否有过热，异味，冒烟的现象出现。经过观察，没有这些现象出现。然后测试各器件的电源，接地及一些电平应该固定的端口的电压。测试的结果为：各器件电源端在4.3V4.8V之间满足器件的电源电压要求，单片机端口在未接负载时端口电压为4.5V。4.1.3 串口调试串口部分的作用为单片机与PC机之间通信，要检查硬件是否正常工作可以采用将MAX23
38、2芯片的单片机端输出口与输入口直接相连的办法来测试。具体电路图如图4-1所示，将MAX232的第10端和第9端直接短接。功能上表示将单片机的输出口与输入口直接相连，单片机收到数据的同时就将数据发送回PC机。如果发送的数据能够被接收则证明串口通信部分的硬件是正常的。9将串口与电脑COM1相接，通过串口调试助手发送不同位数的数据再在把发送的数据与接收数据相比较。图4-1 串口硬件调试4.2 系统软件调试方法由于已经进行了硬件调试，所以软件调试主要是软件编译和将各功能块程序分别写入以验证其功能的可实现性。在进行功能调试前必须用KEIL C对所有程序进行编译，编译成功生产可执行的.hex后方可进行功能
39、测试。其中测试串口程序的功能是否完善不但要连接单片机系统还要借助串口调试工具。串口调试工具选用的是串口调试助手，其功能是按照设定的串口、波特率向单片机发送数据和接收单片机向PC机发送的数据。并且能把发送和接收的数据内容显示在状态栏内。因此只要设定PC机向单片机发送的内容和单片机向PC机发送的内容就可以通过串口调试助手验证串口通信是否准确，是否满足功能要求。4.3 系统联合调试及结果经过硬件调试和软件调试，排除了硬件的连接问题和验证了串口功能的可实现性。其余功能的软件便可以在此基础上调试验证其功能的正确性。联合调试的具体方法如下：（1）编写一个逐点扫描的显示程序，再结合硬件电路运行。这样做的目的
40、在于检测各器件是否能够正常运行和显示屏的各个LED灯是否有损坏。结果显示显示屏中只有边角出有一个LED灯被烧坏，其他器件逻辑功能运行正常。（2）将静态显示子程序与各种动态显示程序结合硬件电路进行调试。系统运行时，显示图像比较清晰，各动态显示效果也能够实现。但显示存在两个问题。一是发光点的下方会出现一个很微弱的亮点，影响了整体的显示效果。二是同一列的LED灯被点亮的数量与其亮度出反比，即如果同一列的灯都被点亮则亮度比只点亮几个时要暗一点。（3）将串口通信，显示，硬件联合调试。按照设定的通信协议，先由PC机向单片机发送起始控制字s，接着再发送32比特的显示数据，最后发送控制显示方式的显示控制字。再发送不同的显示数据和显示控制字，观察各种显示方式的运行情况和各种显示方式之间的切换情况。结果是显示屏执行显示控制指令，显示所发送的内容。4.4 调试结果分析对调试中出现的问题进行了分析，得出以下原因和修改办法。（1）硬件的工作表现出不稳定