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1、毕业论文基于51单片机和GSM的LED信息发布屏摘要在这个经济发达的时代下，人与人的交流越来越显得重要，其中伴随的是人与人通过信息的传达来交流。在不同的地方信息的交流越发显得重要起来，比如在车站，广场，医院，学校等大型的公共交流地点，大型的屏幕上显示的内容为人们所熟悉。手机，短信，QQ，只是一对一或者是一对多的来交流，这种的通讯系统有一定的局限性，它们的功能并不适合在人群集中地，所以LED屏幕越来越重要的占据了绝大地域。这一篇论文详细的解说了以51单片机和GSM模块为核心的LED信息显示屏的一个全方面的工作环境。其中的核心是AT89S51的单片机芯片，GSM模块，4个8*8的LED点阵信息显示
2、等四个方面。通过手机平台给GSM模块发送信息，利用I/O端口，进入到单片机的核心芯片，最后将手机中的信息在LED中显示出来。这个系统的各个原理部分为选定AT89S51为核心，通过串并转换器和所存器为译码电路;通过手机向GSM模块发短信的短信模块;接着由三极管和驱动继电器的驱动电路，最后显示在LED显示屏上.。关键词：屏幕；51单片机；GSM模块；LED点阵显示屏IAbstractIn this era of developed economy, the interpersonal communication becomes more and more important, which is a
3、ssociated with people through the transmission of information to communicate.In different parts of the information communication more important, for example, the station square, hospitals, schools and other large public communication places, large screen display content is familiar.Mobile phone, SMS
4、, QQ, just come one-to-one or one-to-many communication, the communication system has certain limitation, their function is not suitable for centrally in the crowd, so LED screen is more and more important occupied the vast region.This paper detailed explanation with 51 MCU and GSM module as the cor
5、e LED information display an all aspects of the work environment.Which is the core of single-chip microcomputer AT89S51, GSM module, four 8 * 8 LED dot matrix information display and so on four aspects.Through the mobile phone platform for GSM module to send information, the use of I/O port, into th
6、e core of the microcontroller chip, finally will be the information in the mobile phone in the LED display.The principle portion of the system for selected AT89S51 as the core, through the string and converter and the storage for decoding circuit; To the GSM module through mobile phone text message
7、module; Then driven by transistor and relay drive circuit, the display on LED display.Key Words: screen display 51MCU GSM module LED displayII 目 录第1章 绪论11.1 课题研究现状和意义11.2论文的主要工作1第2章 系统总体设计32.1系统总体框架32.2主控模块32.3 GSM通信模块52.4 LED显示模块6第3章 硬件系统的设计与原理83.1整体系统设计83.2控制单元电路83.3 LED显示电路103.3.1译码电路113.3.2 驱动电路
8、12第4章 系统软件设计134.1总体程序设计流程134.2短信接收程序流程图134.3 AT指令144.4 LED显示程序设计15总 结17致 谢18参考文献：19III20 第1章 绪论1.1 课题研究现状和意义随着时代的发展，随着工业文化事业的蒸蒸日上，在当今这个信息发达的社会中，人与人，人与物的联系变的紧密起来了，社会中的信息发布手段慢慢的变的丰富多样和越来越先进了，其中LED信息发布屏在不同的场合所占到的比例是越发的高了，显示屏是由很多个半导体发光二极管像素点排列和整合起来。它的颜色有很多种，有红色，黄色，绿色等。LED可以显示数字，图像和图文结合。在现在这个年代里，LED屏既可以显
9、示大量的内容信息，外形很具有美感，实际操作的方法灵活，在不同的领域得到了广泛的应用，它使用在火车车站，汽车车站，船务码头，金融市场，体育馆等大型的公共设施里面。LED信息发布屏的好处以显示信息多，寿命长，电量消耗少，重量轻，操作方便，稳定性高，不易发生事故为闻名。随着我们的国家经济发展越来越来繁华，在这个经济全能的社会中扮演者很重要的角色信息的传播。LED的前景非常的广阔，一片光明来形容这个事物，而且它朝着更加高的亮度，亮度稳定不刺眼；它朝着更加高的耐气候，全国的地域广阔，不同的地域有气温等一系列的变化，；它朝着材料的密度越发的高，使之寿命越发的长；它朝着更加高的均匀性发展，使人看这个灯光的时
10、候不是很刺眼。基于51单片机和GSM 的LED信息显示屏，从字面意思就是51单片机和GSM模块的相联系，再通过LED显示屏显示出信息。LED屏在生活中随处可以见到，说明这个应用十分普遍。而其中的单片机和GSM 模块的相互联系是其中的重要内容，而单片机和GSM 这2个单独在生活中应用也很广泛，所以对这2个方面的学习对以后出了社会也会有很大的好处，虽然单片机在我们大学课程中是一门专业选修课，但是我们还是很认真的在进行学习与进一步的探究，但最后的实际效果还是不是很明显，因为程序语句成千上万，错误率还是挺高的。GSM 模块在大学中接触不是很深。为了更加进一步的探究和解决这个问题，使一些抽象的知识点，形
11、象化，具体话，这个课题就在通过信息的显示，增进对单片机和GSM 模块的认识，并且包括LED显示屏的参数设置，等一系列的问题，使我们在认识这个问题的基础上，使这些知识点更加的直接，简单和容易操作，通过LED显示屏显示的信息，我们可以知道程序的运用正确性，一发短信到GSM 模块就可以使大家都知道内容，既方便又实在，这么的样子提高了我们学习的兴趣，可以最后把这个内容课程运用在自己家里，可以做到学以致用。1.2论文的主要工作本次题目为基于51单片机和GSM的LED信息显示屏，针对设计题目的特点，对论文的内容和结构将做如下安排： （1）初步方案的选择搜集毕业题目的有关资料，并参照目前通用的设计思想方法拟
12、定计方案进行分析比较。最终选定了以 GSM模块SIM300,单片机AT89S51为核心控制器件，外加译码电路和驱动电路，LED显示屏的设计方案。 （2）方案实现以设计方案为指导选择合适的器件来实现这一思想，选择器件时不但要从功能方面来选择还要从这个器件本身的特性来选择和论证。经过对比选择选定GSM模块SIM300，AT89S51单片机为核心控制器件，由串并转换器74LS164和锁存器74LS373为译码电路器件，三极管8550和ULN2803为驱动电路器件。（3）软件编写 根据硬件功能和作用和设计要求，软件选用C语言编写。程序分为静态文字显示、动态文字显示，图像显示，信息显示等不同功能上相对独
13、立的模块。然后按照各个的模块逐个编写程序和调试作用，最后模块串联在一起。（4）结论设计完成后对设计中所遇到的各种问题、各种经验，各种教训、以及自己的改变的想法进行总结与归纳。 第2章 系统总体设计2.1系统总体框架社会上的大多数的LED显示屏都在户外。因此，这个对外壳和硬件的质量要求非常的高。其中都是LED模块的整体方式，如LED灯和LED显示屏。不但要考虑到实际生活的问题，还要考虑到系统的内部传输指令和显示指令。根据LED显示系统的功能特点确定系统硬件由发送系统(GSM），显示屏部分（LED），控制部分（AT89S51)三部分组成。单片机通过通信部分由手机发送信息到GSM，再通过发送控制指令
14、和代码一起到单片机的控制中心，最后由驱动程序，把要显示的内容在LED显示屏中显示出来。LED显示屏 单片机GSM 图2-1 系统总体框架图2.2主控模块主控模块是整个系统的核心部分，它的重要性不言而喻。其功能是发送数据到LED显示屏，控制指令，处理控制显示部分。其常用的电子设计方法有单片机控制技术、DSP控制技术、及EDA技术等。单片机是具有重要控制器CPU，内存空间ROM和RAM和端口I/ O口的四个方面的一个说成微型计算机。它的接口功能非常强大，非常适合于大型工业控制软件,因此又叫微控制器。单片机品种齐全,型号有很多种类， CPU 有不同的位，比如说8位，16位，32位，64位。它是采用R
15、ISC 技术，片上I/O端口功能作用非常厉害，作用非常强大。有的单片机具有A/ D功能条件，还具有“ 看门狗”，PWM作用，显示驱动作用，函数发生器作用，键盘控制作用等一系列的作用。它们的价格也有高也有低，各种种类的单片机价格不等，这样极大地满足了开发者的自由。除此之外单片机还具有较低电压需求和很低功耗的特点。随着超大规模集成电路的发展，单片机的作用会是越来越有一定的地位。单片机的门槛较低开发成本也较低非常适合我们初学者进行学习和锻炼使用。现在市场上单片机的种类很多很杂。常用的单片机主要有MCS-51、AVR、ARM、PIC等。其中应用最广泛的单片机为51系列（我们大学里学习的也是51单片机）
16、，由于产品结构合理规范，指令系统规范并且容易上手学习，加上单片机拥有长久的历史，有先入为主的优势常作为单片机学习的教材。且51系列的I/O脚的使用简单，在芯片上都有明白的标注。当该脚作输入脚使用时，将该脚设置为高的电平（复位时，各I/O口均置高电平）：当该脚作输出脚使用时，则为高的电平或低的电平。所以在中央控制系统方案的选择中选51系列单片机，其中AT89S51型号的芯片作为控制部分的核心器件。AT89S51芯片是美国公司生产的，是一个具有低功耗，高性能的单片机。这个芯片采用美国公司的高的密度、不容易失性存储技术的生产，兼容标准9051指令系统和引脚。它集Flash程序的存储器不但可以在线编程
17、（ISP）还可以可用传统的方法进行编程。经常的8位微处理器对单片芯片来说，芯片公司的功能强大，价格很低的AT89S51单片机性价比很高，可提供高性价比的应用场合，可应用于各种控制的领域。但是STC系列的芯片不是很多地方都能买到，有点地域局限性。AT89S51拥有以下功能：增强型的8051单片机，指令代码完全兼容工作电压，5.53.3V工作频率的范围：040MHZ工作应用空间很广泛：4K,8K,13K等一系列芯片上集成1280或512或256的字节通用的的IO口ISP/IAP可直接编译有EEPROM的功能看门狗内部集成MAX810专用的电路，外面的晶体12M以下时，可省外部电路，可直接接地共3个
18、16位定时器/计时器外部中断4的电路，下降沿中断或低电平触发通用的异步串行口，还可以用定时器软件实现工作温度范围AT89S51提供标准功能：向量两级中断结构，Flash闪速存储器，128字节内部RAM，全双工串行通信口，看门狗，时钟电路，通用的个I/O口线，双数据指针，计数器，定时器，片内振荡器。同时，AT89S51可降至0Hz的静态逻辑操作，两种软件可选的节电的工作方式。空闲的方式停止CPU的工作，但是允许定时器，RAM，计数器，串行通信口和中断系统继续工作。停电方式保存RAM，但振荡器停止工作时并禁止其它所有的部件工作，直到硬件复位。 图2-1 单片机最小系统 2.3 GSM通信模块GSM
19、是 Global System For Mobile Communications缩写。由欧洲电信标准组织 ETSI制订的一个数字的移动通信标准，空中接口采用时分多址技术。GSM系统在1991年正式面世，因其具有明显的优势，被大多数国家所采用。最初的工作频率只有900MHZ,后来为了满足系统容量的需求，又增加了1800MHZ和1900MHZ两个频段。目前，GSM技术广泛运用于工业领域。如可以用GSM实现车载的监控，车辆管理中心可以掌握车辆行驶的全部GPS数据。在电力及水务系统中安装GSM,就可以远程抄入用户的用电及用水量。在测绘的行业，可以在偏远的地方安装GSM实时监控，免去了人力去收集数据。
20、在家中安装GSM，可以实时了解家中的情况，一旦有人闯入或者发现危险情况，主人就能立刻察觉。为了防止老人，小孩走丢，可以让他们携带个人跟踪器，里面也运用到了GSM技术。随着GSM技术的使用越来越广泛，GSM的技术也越来越完善。GSM技术主要有以下几个优点：1.GSM网络运行速率高，运行费用低。使用简单。2.覆盖范围广，网络能力强。全国都能漫游，不需要另外组网。3.扩充用户的数量方便容易。只要有中国各大运营商的身份识别卡和GSM终端，就可以登入和使用网络。非常适合远距离，低成本的监控系统的信息的交互。本次实验所用的GSM芯片为SIM300，这个芯片具有很多强大的功能，它是一款三频段GSM/GPRS
21、 模块，它有三种主要的频率，DCS 1800MHZ，EGSM 900MHZ和PCS 1900MHz 三种频率。它能够提供 的GPRS 信道类型很多 。并且支持 CS-1、CS-2、CS-3 、CS-4 四种 编码方案。SIM300芯片的结构小巧，外形尺寸大小：40mm*33mm*2.85mm，它能够满足全部对产品的尺寸大小有要求的工业领域应用，比如电脑，电话，和其他移动设备 。它利用一个具有60引脚的连接器与设备相联系，它提供所有模块与开发板的硬件接口，但是有一种不可以就是RF天线接口。它的内部功能模块有三个部分：第一个是键盘和SPI的接口。第二个是具有调试和数据的输出的两个串口端。第三个是双
22、音频on轨道，可方便的有AC指令控制这个芯片。SIM300 芯片内部不但具有TCP/IP 协议栈，还扩充了 TCP/IP AT 指令。这么样子操作使数据传输变得容易，简单。SIM300的主要的特性简述：1） 工作电压为单电压供电，范围为3.44.5V2） 休眠模式下，工作电流值为 2.5mA，这是该芯片的低功耗模式3） 工作频率：，DCS 1800MHZ，EGSM 900MHZ和PCS 1900MHz 4） GSM的类型为小型移动基站5） 发射的功率消耗：EGSM 900MHZ为2W，DCS 1800MHZ和PCS 1900MHz为1W6） 它的工作温度为-22+557） GPRS 数据传输的
23、范围为42.8kbps85.6kbps8） 短消息功能，支持点到点的发送方式，其中形式可以为，文字，文本，数字等。它的短消息存在SIM卡9） 外线接口为通过50的电阻的天线或者是连接器10） 双串行通信接口：串口1的接口具有7根数据和状态线 ，可以作为GPRS，CSD和发送模式。还可以使用多路的复用功能。串口2只有/TXD 和/RXD 两根数据线。而且它只能传输AT指令。11）实时时钟内部具有，还有后备电池。12）定时的功能，通过AT命令编程。2.4 LED显示模块LED显示屏包括了至少可以显示一个汉字的空间，以及发动该显示屏显示出内容的驱动电路。因为AT89S51单片机的I/O口不多，不能直
24、接用芯片上的I/O口来驱动LED显示屏，所以需要对单片机I/O口进行增加，已到达单片机可以并行输出的能力的要求。LED显示屏是由很多个的发光二极管组合构成的，大屏幕的LED显示屏就要按照实际的需要来，实际作用多少个就用多少发光二极管。LED屏幕的构成有两种方法：第一种是由单个的发光二极管一个个连接起来;第二种是利用单个发光二极管构成的LED点阵模块组成大的LED点阵模块。在中国市场上普遍采用的点阵模块有8*8、16*16，32*64等好几种。这两种方法所构成的LED点阵各有各的好处，也各有个的缺点，第一种方法所构成的显示屏好处在于其中一个发光二极管有问题时只需更换这个二极管就好了，成本较低。但
25、是不好的地方就是连接的时候连接方法比较复杂，很难上手。第二种所构成的点阵模块的好处与坏处刚好与第一种相反，模块构成的连接方法比较简单，而且所需要的线路少。但是它的不好的地方更加严重，其中一个发光二极管出现了错误，所有的点阵上的发光二极管都得换了，成本太大了。 图2-2 LED点阵图 综上所述，两种方法相比较，此次实验采用的第二种方法的点阵模块。为了避免第二种方法出现的缺点，选择点阵中发光二极管较少的模块。所以本次实验采用的一个1616的LED点阵屏，包含了四块88点阵模块。因为4个8*8的点阵LED显示屏引脚有16个，但是AT89C51单片机的芯片的端口不够，所以必须靠驱动电路来进行扩展，所以
26、其中必须加一个驱动电路来达到端口扩展的目的。其中的芯片就是串并转换芯片。在一般的生活器件中，常见的串并转换芯片有74LS154，74HC165，74HC595等好几种芯片。由于单片机基本上没有驱动能力，所以单片机部分不能直接使内容在LED显示屏显示。在单片机部分和显示屏部分之间还需要增加一个驱动电路。 第3章 硬件系统的设计与原理3.1整体系统设计这个系统设计主要由GSM系统，单片机系统，译码电路，驱动电路和4个8*8的点阵屏五部分组成。工作原理为：GSM系统发送控制的指令和显示代码的内容，单片机系统处理控制的指令处理和显示代码将要显示内容通过I/O口串行输出。然后由控制译码电路完成工作串并转
27、换并行的输出，最后由驱动电路进行电压，电流的处理。目的为了达到LED显示屏的电流，电压达到要求从而使显示屏显示发出的智力内容。根据硬件的功能和结构图适当的选取合适的器件，要求器件不但能实现所目标要求的功能还要能够适合额与兼容整个系统。 这个系统所要实现的功能和要求有以下几点：（1）驱动的电路要能提供LED显示屏幕所需要求范围内的电压和电流的要求。（2）LED信息显示屏的面积一定要显示一个汉字的空间。并且要显示要清晰。（3）译码电路的高和低电平的区分的能力还有译码器件的输入和输出频率不但要满足单片机还要满足驱动电路的要求。（4）单片机要能够控制LED信息显示屏的显示，而且端口得驱动能力要足以驱动
28、译码的电路。扫面的频率要达到扫描显示屏的最低要求。（5）GSM 模块跟单片机的端口连接指要正确，否则信息内容进不去的话，最后会显示不出来的 图3-1 整体电路图3.2控制单元电路控制单元单片机是整个LED信息显示屏的系统的核心，这个系统中采用51系列单片机芯片为核心的器件，通过发送控制的指令和显示的内容，然后直接输出得数据，接着通过译码电路控制LED信息显示屏的显示内容。在51系列单片机中选择一个合适的芯片信号来作为控制单元系统的主控芯片。根据这个毕业题目的要求该芯片肯定是一个简单，容易上手的编程序的能力，在软件的设计的时候，容易简单的程序烧写对程序的检验和编写是非常有用。还有的最要一点就是为
29、了让LED信息显示屏的扫描速度提高，单片机的处理速度要尽可能的快。通过以上这两点要求，选择AT89S51这块芯片为控制单元的主控芯片。控制的电路设计中采用的是单片机的系统，这个系统肯定要是工作在一个小系统（具体的是单片机的可以的最小配置的系统）。AT89S51的最小系统包括了时钟电路和复位电路，选择的是一定数量的IO端口作为控制口的控制外部的各种元器件和数据内容的输出。按照其道德功能选择一定的单片机端口添加器件。在这个单片机的系统中，P1各个端口主要用作LED信息显示数据的控制输出能力。因为端口的驱动得能力有限所以这些端口外接了10K的上拉电阻来提高驱动的能力。具体的连接方法为：P1.0，P1
30、.1，P1.4，P1.5四个端口接四块74LS164的A端，往74LS164中送入串行的数据经过其转换然后并行输出；P1.2端口和P1.6端口分别接列，行的74LS164的CLOCK端，产生的移位脉冲使串行数据并行输出；P1.3端口和P1.7端口接列和行的CLEAR端，在一组数据完成串并转换后清除74LS164芯片中的内容转换新数据；其中P1.5端口P1.6端口P1.7端口还可以做为ISP下载的功能口。P2.0端口接164芯片的使能控制端，当为高电平使允许输出；P2.2端口和P2.3端口接锁存器74LS373的OE端口和LE端控制锁存器的工作状态。 图3-2 控制单元电路从上面控制单元中可以看
31、到，XTAL1和XTAL2所形成的是晶振电路，RET端口所连的是复位电路，P1端口是8个I/0端口，这些端口通过电阻，为了提高驱动能力，因为51系列的驱动能力比较弱，P3.2是外部中断端口。P3.0和P3.1这么2个端口是接GSM模块的输入端和返回数据端口。3.3 LED显示电路要实现LED信息屏幕显示主要采用的是扩展I/O端口，进行LED电路的仿真作用。将第1个74LS164芯片的Q7端口接第2个74LS164芯片的A端口，将第2个74LS164芯片的Q7端口接第3个74LS164芯片的A端，这么样子最后X块74LS164相互连接，这么的串并转换器就变为一个串行输入口为7*X。这种连接的好处
32、让单片机芯片可以控制更多的LED点阵显示屏，同时因为74LS164芯片的价格低所以整体成本降低得到了。有了好处的同时也有不好的地方，由于51系列晶振频率低，导致74LS164芯片连接过多，会增加扫描的时间最后导致显示内容的时候出现闪烁。所以端口输出的显示内容的也要的改变作出相应。在本次的电路设计中，我采用的是74HC154的芯片（在protues中仿真的芯片，74LS164没有），原理跟74LS164一样，都是采用的扩展I/O端口。 图3-3 扩展I/O端口通过P1.0 P1.1 P1.2 P1.4 四个端口与74HC154芯片连在一起，通过四个端口，成功的实现了有4个端口到16个I/O端口的
33、变化，大大的增加了I/O端口的数量。 做出大屏幕LED的显示屏还有另一种方法是用小的LED显示点阵做为模块进行连接。利用单独的LED系统组成一个大的LED信息显示系统。但是各个子显示系统在控制和功能上都是相互独立的，不是一起控制的。比如说将一幅大屏幕画面分成为几个小画面分别送入到各个子系统中，各个子系统同时显示就可以得到一幅原来完整的画面。这种使用办法可以避免51单片机弱点晶振频率低的问题，更容易实现大屏幕的显示，提高效率。但方法还是存在困难的地方，一方面是各各的子系统的协调性通信要求更高了。假如要实现显示内容，需要必须不断更新，增加了通信数据来提高显示内容则量，然后逐个的单片机传送的数据也会
34、影响整个画面；还有一个方面是成本提高了。在实际生活应用中经常采用内部扩展和外部连接方法来制造大屏幕LED显示屏幕。就是增加显示系统显示屏幕大小格式的，又将各个的小LED显示系统连接。 图3-4 LED 点阵图本次实验采用的是4块8*8的点阵，通过行与行，列与列的方法进行连接，最后形成的是16个行端口和16个列端口。3.3.1译码电路译码电路的功能是为了解决AT89S51单片机芯片的I/O端口不够用。译码用的器件为串并转换器74LS164芯片和锁存器74LS373芯片。译码电路使用的是芯片74HC154。假如没有译码电路，依靠AT89S51芯片中的端口输出来控制4个8*8的LED点阵屏，那么需要
35、32个端口。但是采用了译码电路后仅仅需要79个端口就可以实现控制显示。从而大大减少了I/O端口的使用数目，为单片机芯片扩展其他的功能预留下来了空间。 74HC154芯片是为一个8位数据的串并转换器。下面就具体的说下，当清除端（CLEAR）为低电平时，输出的端口从QA到QH都为低电平有效。串行数据的输入端口A和B可以控制数据。当A、B2个端口任意一个为低电平，那么禁止新数据输入，在时钟端的（CLOCK）脉冲是上升沿作用下Q0为低电平有效。当A、B端口有一个为高电平，那么另一个就是允许数据输入，并在CLOCK上升沿作用下从而决定Q0的状态。 因为74HC154芯片没有锁存功能，所以在这个芯片上进行
36、八位数据的串并转换时候，串行的数据的从第一位QA移位到QH,第二位的数据从QA移位到QG，从而可以依次类推在八位数据完成之前，这个74HC154芯片的输出会出现一段长时间的乱码的输出，这个结果会通过驱动电路显示在LED信息显示屏上。LED显示屏结果就是它没有顺序的导通通闪烁，不能显示所需要显示的内容。因此在串并转换完成前就要一个中间的芯片，这就是让74HC154芯片的输出口不与驱动电路导通。所以选择锁存器74LS373这个芯片来完成这一功能。74LS373为八D的锁存器。74LS373芯片为三态的输出的八D透明的锁存器。其中两种线路结构分别为54/74LS373和54/74LS373两种线路结
37、构形式。当三态的允许控制端OE端口是低电平时，O0O7端口为正常的逻辑状态，可用来驱动负载和总线。当OE端口是高电平时，O0O7端口呈高阻态，即不驱动总线和不为总线的负载。这么样子的操作不会是锁存器内部的逻辑操作受影响。在锁存允许端口LE是高电平时，O随数据D的变化而变。当LE端口是低电平时，O会被锁存在已建立的数据电平。参数最小值额定值最大值单位电源电压4.7555.25V输入高电平电压2V输入低电平电压0.8V输出高电平电压2.6mA输出低电平电压24mA表3-1 74LS373工作参数表由上面的数据可以看出，74HC154芯片的输出条件与74LS373芯片的输入条件匹配，在理论上可以实现
38、锁存器对译码器的数据的锁存而且会更加的高效率。3.3.2 驱动电路由于51单片机的驱动能力比较弱，（51系列的通病），所有在这个实验中设计了，RESPACK-8 这一块芯片，它可以提高I/O 的驱动能力，提高单片机的效率值。图3-5 提高驱动的电路第4章 系统软件设计4.1总体程序设计流程 系统软件采用C语言编写，按照课题的设计思路设计。第一步要分析程序所能够实现的功能，程序要实现串口通信和LED信息屏显示功能。通信程序接收GSM发给它的数据，交给单片机主程序处理后再通过控制的程序选择相应的显示程序进行显示。开始时程序第一步要对单片机进行初始化设置，其中初始化设置的内容包括：中断优先级的设置，
39、中断初始化设置，串行通信时的通信方式的选择和波特率的预先设定，各个I/O端口功能的设定等。初始化设置完成后。中断源由按键的高低电平触发，外部的中断的主要功能是等待中断的发生，因为选择LED信息点阵显示屏的控制的程序进入待机的状态。这个主程序中主要用到了两个外部的中断源和串行中断方式。串行中断是由软件触发的一共有2个中断，分别为发送中断和接收中断。中断程序中设定了LED信息点阵显示屏显示的内容和显示的方法，最后通过是显示程序。根据设定的方式和内容显示出手机中发的短信内容。4.2短信接收程序流程图可以采用三种编码的方式来编码要发送的短信内容，分别是7-bit、8-bit和16-bit编码。7-bi
40、t编码用于发送普通的ASC字符。8-bit编码通常用于发送数据消息，比如图片和铃声等别的东西。而16-bit编码用于发送Unicode字符。其中可以发送的最大字符数分别是160、140、70。若是要发送中文，一定采用PDU模式的Unicode编码方式。假如需要发送短消息内容为“Hi”，那么将要使用的GSM字符集为7位编码。第一步将字符转换为7位的二进制。第二步，将后面字符的位调用到前面，补齐前面的差别。根据设计原理设计出这个课题毕业的流程图，即短信接收流程图。这个流程图第一步对各个I/O端口口初始化，然后进行记录，采取处理看短信是否收到，然后收到消息后按照原来的格式储存到寄存器中。 4.3 A
41、T指令 AT指令是用于控制Modem的一组命令。它是数据传输通信接口，而且它成为目前通用的标准体系。AT指令有不同控制Modem的命令，通过串行端口发出相对应的命令，不仅可以调节音量，调整各种工作参数，调节数据的传输功能。AT指令功 能 描 述AT+OFF关机并重新启动AT+CSDH=0在TEXT模式下在返回值中不显示详细的头信息ATE0关闭回显AT+CMGF=1选择短信格式为TEXT模式AT+CMGS发送短信息AT+CMGR读取短信息AT+CMGD=0删除全部短信息 表4-1 AT指令集本次实验用的是AT+CMGS 这个指令和AT+CMGR这个指令，是GSM 模块中的信息发送单片机中。4.4
42、 LED显示程序设计LED点阵屏显示方式有2种方法显示：静态显示和动态扫描。对静态显示方法，每个发光二极管需要驱动电路，一个字或者一个画面输入以后便可完全地显示。当我们要改变其中的内容，需要重新的输入新的点阵的数据。这种方法原理比较简单一些，但是需要的译码驱动电路很多，引线多，端口多而难，不方便于大型屏幕的制造，可靠性低，成本价格高对动态扫描方法显示是把LED屏幕分成几个部分，每个字或者是一个画面的显示是当显示好一部分后，又再显示出第二部分，利用锁存器的功能最后显示完最后一部分，然后又再一次开始显示原来的第一部分，重复循环的进行。在扫描的速度非常快的情况下，只要快于人眼的分辨率。我们看到的就是
43、一个完整的字或者是一幅稳定的画面上述的方法就是在述说一个原理，采用动态扫描显示的方法需要重复进行画面的刷新工作第二种方法情况下，在这种方法下显示内容的驱动电路可重复利用，引线数目大大减少，导致硬件的成本降低，还有一个作用就是LED屏幕上的发光二极管发光减少，使用时的消耗电量大大的降低。大屏幕的制造费用、维护要容易，增加可靠性能该LED显示系统的显示的数据采取的是纵向取模方向正向的方法的数据存储方式，就是数据是纵向的，一个点对应一个位，8个点对应一个字节。字节顺序是上高下低。如上图所示，一幅4个8*8的点阵画面点阵数据按照B1B2B3B31B32存储。所以一个字充满的数据量为32个字节。这个画面
44、显示时选第i列对应的数组的元素是第i和第i+16元素。显示程序一共有五种显示方式，分为静态LED显示的程序、左移显示的LED程序、右移显示的LED程序、上移显示的LED程序、下移显示的LED程序五种种显示方式。其中上下左右移动程序都使用了静态LED显示程序的子程序。本次采用的是列扫描方法的显示方式，选择一列后，然后按根据列与数据元素的对应关系。第i列对应的行数据是数组中的第i和第i+16个元素2个元素。然后将对应的元素的从低到高位按照顺序从端口输出。具体的做法是将选取的元素向右按逻辑移位后与0X01相与，最后得到的结果通过单片机芯片端口输出到串并转换器74LS164的A端，锁存在74LS373
45、锁存器里完成一列数据的移位后再将这个数据输出。这么样子依次循环，最后得到所需要的画面。 4-3左右移动流程图 4-4 左右移动流程图 其中内部扫描主要的程序为：void main(void) int k, i, ms; i = 80;/显示时间 while(1) /-显示亲-/for(ms = i; ms 0; ms-)for(k = 0; k 16; k+) SendData(tab12*k +1,tab12*k,tab02*k,tab02*k + 1); /-清屏-/void main(void)根据显示数据的存储原理通过改变LED列与数据逻辑列的方法来实现程序的左右移动。根据显示数据的存
46、储原理通过改变实际LED行与数据逻辑行的方法来实现程序的上下移动。总 结基本完成了基于51单片机和GSM的LED信息显示屏的设计。通过这次设计获得很多书本上得不到的知识，一个是课题所要用到的硬件系统和软件操作知识，还有就是在遇到问题时自己一颗不断专研的心。在网上找了大量的LED屏幕显示屏资料后确定课题的设计方案。整个设计采用AT89S51为核心控制器，74HC154芯片和74LS373芯片组成译码电路模块，RESPACK做行和列驱动电路模块,最后是由4块8*8的LED点阵组成的显示屏。通过在网上查找的资料以后，对LED显示屏的了解也越来越深入。LED的技术也会更加的发展，它应用将会更加广泛的在于各个领域。 致 谢能够顺利的完成毕业设计，我第一个要感谢我的导师刘娟意老师，非常感谢她在自己繁重的教学任务之余，还对我的